Ученые из Германии проанализировали данные из банков мозга по всему миру, чтобы понять, что делает изменения в мозге человека уникальными. Они создали полный профиль жиров (липидов) мозга в префронтальной коре головного мозге. Работа опубликована онлайн в журнале Molecular Biology and Evolution.
В работе впервые показано, что жировой состав внутри префронтальной коры развивается динамически, и определены изменения жиров в мозге человека, связанные с продолжительностью жизни. «Мы обнаружили, что самое большое изменение жировой концентрации наступает во время первых лет жизни человека, что может проявляться как изменения, случившиеся в связи с развитием неокортекса», — приводятся в пресс-релизе слова автора статьи Филиппа Хайтовича (Philipp Khaitovich) из Института эволюционной антропологии Общества Макса Планка.
Авторы работы определили и собрали самый большой каталог различий в профилях жиров мозга человека, шимпанзе и макак — более чем 11 тысяч профилей. Ученые решили развить новый подход для оценки различий мозга во время развития, которые проявляются в течение жизни.
Основной вес мозга составляют жиры. Каждый сигнал аксона мозга завернут в изолирующую жировую оболочку — миелин, поэтому ученые предположили, что возможно некоторые загадки высших функций человеческого мозга, включая обучение, память, информацию чувств — и, в конечном счете, индивидуальность — могут иметь связь с жирами. Более того, некоторые гены метаболизма жиров мозга и белки связаны, согласно генетическим исследованиям, с расстройствами, среди которых — болезни Альцгеймера (apoE4), Паркинсона, депрессия и тревожность.
Чтобы сделать анализы состава жиров, ученые сфокусировались на ключевой области мозга — дорсолатеральной префронтальной коре у разных возрастных групп: от 2 дней от роду до 61 года у людей, у шимпанзе — от новорожденных до 42 лет, у макак — от 14 недель до 21 года. Ученые взяли образцы у 40 здоровых особей каждой группы, которые внезапно скончались от несвязанных причин.
Полный масс-спекрометрический анализ выдал более 11 тысяч разных жировых составов. У двух третей образцов (7589 жировых пиков) — у людей, шимпанзе и макак — выявились зависимые от возраста изменения.
У людей число изменений было выше в течение первого года жизни, чем в любой другой год от 20 до 60 лет жизни. Внутри человеческой префронтальной коры более 61% всех изменений концентраций жиров проявились в течение первых 20 лет жизни. Тот же тренд обнаружился у шимпанзе и макак.
Также выяснилось, что жизненно важная обшивка аксонов из специфических миелиновых жиров, особенно цереброзидов, обогащена в мозге взрослых особей, но одни миелиновые изменения не могли рассматриваться для большинства возрастных изменений.
Ученые проследили изменения липидомов префронтальной коры с полным секвенированием РНК, измерив уровни 13777 мРНК в 95% всех образцов. Они увидели корреляцию между зависимыми от возраста жировыми изменениями и изменениями экспрессии ферментов, а также 667 мРНК, ассоциированных с 2064 возрастных жиров внутри базы данных человеческого метаболома.
Неожиданным результатом работы стало создание нового теста определения возраста, основанного только на жировом профиле 27 предсказывающих возраст жиров у людей, 24 — у шимпанзе и 19 — у макак. «Мы обнаружили, что предсказать возраст возможно с точностью 1,5 года, и на липидном профиле это лучше получается, чем распознавание по лицу», — сказал автор работы Патрик Джиавалиско (Patrick Giavalisco) из Института молекулярной физиологии растений Макса Планка.
