Введение
В связи с изменением демографической ситуации в мире в сторону увеличения количества пожилых людей проблема старения стоит сейчас особо остро в нашем мире [1,2]. За последние, десятилетия этот процесс стал глобальным явлением. В 1950 г. численность пожилого населения в мире составляла 205 млн чел., в 2000 г. – уже 600 млн чел., что в 3 раза больше, то к 2050 г. она снова утроится за 50 лет и составит 2 млрд. человек[3]. А это значит, что к 2050 году каждый 6-й человек будет старше 60 лет. По данным доклада ООН за 2019 год каждый 11 человек относится к лицам пожилого и старческого возраста. Именно поэтому эта проблема остается и будет продолжать быть актуальной.
Цель исследования: изучить патофизиологические аспекты старения головного мозга, а также влияние старения на развитие нейродегенеративных и цереброваскулярных заболеваний мозга, возможные меры их профилактики.
Материалы и методы исследования
Был проведен обзор медицинской литературы за последние 10 лет по выбранной теме. При этом были задействованы поисковая система «E-library», «PubMed» и клинические рекомендации. Статьи, которые были использованы при рассмотрении литературы, содержали доказательную и клиническую базы по наиболее современным и актуальным данным. Обзор составлен в соответствии с протоколом Preferred Reporting Items for Systematic Reviewsand Meta-Analyses (PRISMA)[4].
Результаты исследования и их обсуждения
Возрастные изменения затрагивают все органы и системы организма человека, при этом особое значение имеют изменения, происходящие при старении нервной системы. Под старением головного мозга понимают сложный многофакторный процесс, который начинается в раннем периоде жизни, прогрессирует с увеличением возраста и включает в себя изменения на всех уровнях организации – от субклеточного до органного. В процессе старения головной мозг претерпевает структурные (морфологические), нейромедиаторные, метаболические и функциональные изменения. Клинически это проявляется снижением нейрофизиологических показателей, ассоциированных с когнитивной деятельностью.
Первые морфологические изменения в мозге обнаруживаются в белом веществе в возрасте 20-40 лет, а в 40-60 изменения затрагивают уже и серое вещество[5].В общем, все изменения головного мозга можно назвать атрофией, в результате которой происходит снижение нейрофизиологических показателей, ассоциированных с сенсомоторными и когнитивными способностями человека. При атрофии головного мозга уменьшается масса белого и серого вещества, а цереброспинальная жидкость увеличивается. Масса головного мозга медленно, но неуклонно уменьшается. Кора больших полушарий, а в последующем, и мозжечка, становится тоньше. За один год у взрослых людей мозг уменьшается на 0.2-0.5%. А в возрасте от 60-75 снижается на 6%, мозжечок теряет с возрастом до 25% клеток Пуркинье, ядра таламуса – до 18%; наиболее часто изменения проявляются в префронтальной и медиально-височной областях [6]. Уменьшение объема серого вещества обусловлено снижением количества нейронов ввиду их дегенерации. В белом веществе отмечаются аксональные патологические изменения и замедленная нейротрансмиссия. В результате чего создаются условия для развития нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и сосудистые деменции, а так же цереброваскулярных заболеваний, которые могут привести к развитию инсульта, аневризме артерий и атеросклерозу мозговых и шейных артерий.
Изменения, которые происходят при старении нервной системы:
1. Изменения на клеточном уровне: С возрастом наблюдается снижение нейрогенеза – процесса образования новых нейронов из стволовых клеток, что происходит в основном в гиппокампе, области, ответственной за формирование памяти и обучение. Кроме того, с возрастом уменьшается пластичность мозга. При старении уменьшается плотность синапсов в коре и подкорковых структурах, а так же снижается способность к формированию новых синапсов. Эти процессы вызывают редукцию синаптической пластичности, что в итоге приведет к нарушению пространственной памяти и двигательной активности, снижению памяти. Синаптическая пластичность отвечает за возможность мозга адаптироваться и изменять свои структуры в ответ на новый опыт [7,8].
2. Окислительный стресс и повреждение клеток: Старение сопровождается увеличением уровня окислительного стресса – состояния, при котором количество свободных радикалов превышает возможности организма по их детоксикации. Окислительный стресс приводит к повреждению клеточных структур, включая мембраны, ДНК и белки. Увеличение уровня окислительных процессов в головном мозге ассоциировано с повышенным риском заболеваний, связанных с нарушениями когнитивной функции [9].
3. Воспаление и влияние на нейродегенерацию: С возрастом увеличивается уровень хронического низкоинтенсивного воспаления. Цитокины, выделяемые при воспалении, могут оказывать токсическое влияние на нейроны и способствовать их гибели. Системные воспалительные реакции, возникающие в ответ на старение, также могут усугублять текущее состояние уже поврежденных клеток и способствовать нейродегенеративным процессам [10].
4. Нарушения в нейромодуляции: С возрастом происходит изменение в уровне нейротрансмиттеров – химических веществ, отвечающих за передачу сигналов между нейронами. Например, нарушения обмена нейромедиаторов в дофаминергических нейронах головного мозга приводит к его снижению и в базальных ганглиях, скорлупе и хвостатом ядре, что вызывает нарушения двигательной активности и в дальнейшем может привести к болезни Паркинсона и других расстройств. Уменьшение серотонина и норадреналина, а так же снижение содержания и скорости обмена дофамина в гипоталамусе может также приводить к депрессивным состояниям и нарушению сна, что в свою очередь негативно сказывается на когнитивных функциях [11].
5. Лейкоареоз белого вещества головного мозга: при лейкоареозе происходит аккумуляция глутамата и лактата в интерстициальной жидкости мозга. Снижение церебральной перфузии более 50% уменьшает функциональную активность нейронов, а более 80% при острой ишемии мозга приводит к электролитному дисбалансу и гибели нейронов. Хроническая церебральная гипоперфузия приводит к олигемии церебрального циркуляторного русла, нарушению микроциркуляции и повреждению церебрального эндотелия. При аккумуляции повреждений микроциркуляторного русла формируются очаги лейкоареоза. Что в дальнейшем приводит к развитию цереброваскулярных заболеваний головного мозга [12].
6. С возрастом так же происходят изменения в системе кровоснабжения головного мозга по экстра- и интракраниальным сосудам, в результате, изменений в мелких сосудах. Происходит склероз и гиалиноз их стенок, сужение просвета, что приводит к снижению мозгового кровотока и нарушению функции гематоэнцефалического барьера что характеризует изменения церебрального энергетического обмена на всех уровнях, так как нарушается метаболизм глюкозы и основным энергетическим субстратом становятся кетоновые тела. Это приводит к снижению уровня тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования, что приводит к повышению чувствительности головного мозга к окислительному стрессу и повреждающим факторам [13].
7. При старении происходит снижение эффективности нервной передачи и возникает сенсорный дефицит, который ограничивает человека в быстром и точном восприятии информации. Это приводит к эмоциональной неустойчивости, которая характерна для пожилых людей, трудностям с выработкой условных рефлексов и в целом к снижению высших психических функций человека – вниманию, памяти, восприятию и мышлению.
Как можно заметить при старении организма и нервной системы происходит огромное количество самых разных изменений во всех системах организма, что говорит нам о том, что старение является патологическим процессом, который способен вызывать заболевания, например, нейродегенеративного и цереброваскулярного характера в результате сложных взаимодействий между выше описанными факторами [14]. Рассмотрим самые распространенные из них:
Болезнь Альцгеймера – нейродегенеративное заболевание, характеризующееся постепенным малозаметным началом в пресенильном или старческом возрасте, неуклонным прогрессированием расстройств памяти и высших мозговых функций, приводящих к деменции с формированием характерного комплекса нейропатологических, нейровизуализационных и биохимических признаков. Это заболевание может носить, как наследственный характер, так и быть следствием изменений, который происходят при старении организма, например, таких как накопление амилоидных бляшек и тау-белков, которые являются прямым следствием окислительного стресса и воспалительных процессов, возникающих в стареющем мозге. Так же немаловажной причиной являются нарушения со стороны нейротрансмиттерных систем [15, c. 13-16].
Болезнь Паркинсона – мультисистемноенейродегенеративное заболевание, при котором развиваются моторные и немоторные нарушения, приводящие к социальной, бытовой и профессиональной дезадаптации, снижению повседневной активности и качества жизни. Это заболевание, как и предыдущее может носить, как наследственный, так и спорадический характер. Причинами болезни Паркинсона могут стать снижение численности дофаминергических нейронов, приводящее к уменьшению содержания дофамина. Это приводит к торможению таламокортикальных нейронов и дефициту активации нейронов дополнительной моторной коры, что и является основной причиной заболевания.
Цереброваскулярные заболевания – заболевание головного мозга, возникающее вторично по отношению к патологии сердечно-сосудистой системы с формированием острого или хронического нарушения мозгового кровообращения. К этой группе заболеваний относятся инсульты и дисциркуляторныя энцефалопатия. Причиной данного вида заболеваний могут стать факторы риска (артериальная гипертензия (АГ), атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, нарушения сердечного ритма, сахарный диабет, курение, ожирение, высокий уровень холестерина, высокий уровень гомоцистеина.), но так же не последнюю роль в их развитии играет старение организма, которое приводит к развитию некоторых из данных факторов и влияет на кровоснабжение головного мозга, что и является основополагающей причиной развития данной группы заболеваний [16, c.13].
Старение мозга конечно нельзя предотвратить, но можно облегчить этот процесс и снизить риск развития возраста ссоциированных заболеваний (нейродегенеративного и цереброваскулярного характера). Болезнь Альцгеймера является наиболее распространённым нейродегенеративным заболеванием среди пожилых людей. Профилактика может стать идеальным решением проблемы, связанной с этим заболеванием.
Недавние эпидемиологические исследования выявили ряд факторов риска и защиты, которые могут влиять на возникновение деменции, в том числе деменции по типу Альцгеймера. Активный образ жизни в пожилом возрасте, а также оптимальный контроль сосудистых и других хронических заболеваний как в среднем, так и в пожилом возрасте могут быть двумя возможными стратегиями профилактики или отсрочки начала деменции и, возможно, других нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Паркинсона [17].
Также мерами профилактики могут стать:
1. Регулярные физические упражнения не только улучшают общее состояние здоровья, но и способствуют улучшению мозгового кровообращения, стимулируя нейрогенез (образование новых нейронов) и угнетая воспалительные процессы. Аэробные нагрузки, такие как ходьба, плавание или велоспорт, особенно полезны для поддержания когнитивных функций.
2. Психоэмоциональное здоровье: Психологическое благополучие также важно для поддержания когнитивных функций. Методы управления стрессом, такие как медитация, йога и занятия хобби, способствуют снижению уровня стресса и депрессии, что может замедлить прогрессирование возрастных изменений [18].
3. Здоровое питание: Сбалансированная диета, богатая омега-3 жирными кислотами, антиоксидантами, витаминами и минералами, играет ключевую роль в поддержании здоровья мозга. Продукты, такие как рыба, орехи, петрушка, шпинат и ягоды, оказывают положительное воздействие на когнитивные функции благодаря своим противовоспалительным свойствам и способности улучшать метаболизм мозга.
4. Когнитивные тренировки: Участие в программах когнитивных тренингов, головоломках и играх на развитие интеллекта может способствовать поддержанию остроты ума. Исследования показывают, что умственная активность, такая как изучение новых языков или музыкальных инструментов, может замедлить когнитивное старение.
5. Социальные связи: Поддержка социальных контактов и активное участие в жизни общества помогают предотвратить депрессию и чувство изоляции, что, в свою очередь, позитивно влияет на здоровье мозга. Общение с друзьями и семьей, участие в клубах или волонтерская деятельность могут принести радость и укрепить эмоциональное состояние.
Современные исследования.
Исследования в области старения продолжаются, и ученые работают над разработкой новых способов борьбы с нейродегенеративными заболеваниями.
Генетические исследования: сейчас ученые работают над выявлением генов, которые принимают участие в старении организма и с помощью них стараются воздействовать на замедления процесса старения и предупреждения заболеваний. Изучение генетических маркеров, связанных с болезнями Альцгеймера и Паркинсона, предоставляет информацию о возможных механизмах вмешательства.
Нейропротекторы: Исследуются различные вещества, такие как антиоксиданты, которые могут защищать нейроны от повреждений[19,20].
Выводы
В ходе обзора медицинской литературы по теме было выяснено, что старение головного мозга – это сложный многогранный процесс, имеющий значительное влияние на развитие нейродегенеративных и цереброваскулярных заболеваний человека, однако своевременные меры профилактики могут помочь снизить риск развития данных заболеваний даже при условии неизбежного старения.