Источником бета-амилоидного белка при болезни Альцгеймера может быть печень, а не мозг

Источником бета-амилоидного белка при болезни Альцгеймера может быть печень, а не мозг

Неожиданные результаты, полученные Исследовательским институтом Скриппса (Scripps Research Institute) и ModGene, LLC, могут полностью поменять представления ученых о болезни Альцгеймера – одном из самых распространенных нейродегенеративных заболеваний человека – указывая на печень вместо мозга как на источник амилоидных пептидов, откладывающихся в виде мозговых бляшек при этом разрушительном заболевании. Это открытие предлагает относительно простой подход к лечению и профилактике болезни Альцгеймера.

Чтобы определить гены, оказывающие влияние на количество накапливающегося в мозге амилоидного белка, ученые использовали модель болезни Альцгеймера, воспроизведенную на мышах. Они установили три гена, защищающие от отложения и накопления амилоида в мозге животных. Мозг мышей защищало снижение экспрессии каждого из этих генов в клетках печени. Один из них кодирует пресенилин (presenilin) – клеточный мембранный белок, который, как считается, вносит вклад в развитие болезни Альцгеймера.

«Это неожиданное открытие открывает перспективы для разработки новых методов лечения болезни Альцгеймера», – говорит руководитель исследования профессор-исследователь Грегор Сатклифф (Gregor Sutcliffe). «Оно может значительно облегчить разработку методов его лечения и профилактики».

По оценкам этим нейродегенеративным заболеванием страдают 5.1 миллиона американцев, включая почти половину людей в возрасте 85 лет и старше. Если наука не найдет способа предотвратить его развитие и эффективных методов лечения, к 2050 году количество пациентов в возрасте 65 лет и старше будет варьировать от 11 до 16 миллионов. В дополнении к человеческим страданиям, это огромное экономическое бремя. Новый доклад Ассоциации Альцгеймера США (Alzheimer’s Association) показывает, что при отсутствии методов положительного воздействия на болезнь совокупные расходы на уход за пациентами с Альцгеймера в период с 2010 до 2050 года составят $20 триллионов.

В поисках решения загадки болезни Альцгеймера Сатклифф и его сотрудники в последние несколько лет сосредоточили свое внимание на естественно существующих различиях в предрасположенности к неврологическим заболеваниям у различных линий мышей, создав обширную базу данных по активности генов в различных тканях. Эти данные дают карты экспрессии признаков, которые могут быть наложены на карты генов-модификаторов заболевания.

Как и в случае почти всех научных открытий, исследование Сатклиффа основывается на более ранних данных.

Несколько лет назад ученые Западного резервного университета Кейза (Case Western Reserve) картировали три гена, модифицирующие накопление патологического бета-амилоида в мозге трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера, в больших участках хромосом, каждый из которых содержит сотни генов. Использовав кроссы линий мышей В6 и D2, они изучили более 500 их потомков.

Основываясь на результатах этого исследования, Сатклифф применил свои базы данных генной экспрессии к мышиной модели болезни Альцгеймера, ища различия в экспрессии генов, которые коррелировали с различиями в предрасположенности к развитию заболевания, в линиях В6 и D2. Эта интенсивная работа включала в себя создание компьютерных программ, которые идентифицировали каждое генетическое отличие геномов В6 и D2, и проведение математического анализа их корреляции (известного как регрессионный анализ). Корреляции проводились между генотипическими различиями (В6 и D2) и количеством матричной РНК, вырабатываемой на основе более чем 25000 генов в определенной ткани у 40 рекомбинантных инбредных линий мышей. Эти корреляции были рассчитаны для 10 видов тканей, одной из которых была печень.

«Одним из ключевых аспектов этой работы было научиться задавать вопросы массивным базам данных для сбора информации об идентичности наследуемых генов-модификаторов», – говорит Сатклифф. «Это было новой и, в некотором смысле, новаторской работой: мы изобретали новый путь идентификации генов-модификаторов, сочетая все эти шаги и автоматизируя процесс. Мы поняли, что можно узнать, как модифицируется патогенный трансгенный эффект, без изучения самих трансгенных мышей».

Охота на гены выявила хороших кандидатов на роль каждого из трех генов-модификаторов, открытых учеными из Case Western, и один из этих кандидатов – ген мыши, соответствующий гену человека, одна из вариаций которого предрасполагает к раннему началу болезни Альцгеймера – представлял для ученых особый интерес.

«Продукт этого гена, белок пресенилин 2, является частью ферментного комплекса, принимающего участие в образовании патогенного бета-амилоида», – объясняет Сатклифф. «Неожиданно наследуемая экспрессия пресенилина 2 была обнаружена в печени, а не в мозге. Более активная экспрессия пресенилина 2 в печени коррелировала с большим накоплением бета-амилоида в мозге и развитием патологии, соответствующей болезни Альцгеймера».

Это открытие позволило предположить, что значительные концентрации бета-амилоида могут брать свое начало в печени, циркулировать в крови и попадать в мозг. Если это верно, блокирование выработки бета-амилоида в печени может защитить мозг.

Для проверки этой гипотезы Сатклифф и его коллеги поставили эксперимент in vivo, используя мышей дикого типа, так как у них наиболее точно воспроизводится среда, в которой происходит естественный синтез бета-амилоида. «Мы решили, что если амилоид мозга рождается в печени и переносится в мозг кровью, то это может наблюдаться у всех мышей, – говорит Сатклифф, – и, можно предсказать, у человека».

Мышам вводили иматиниб (imatinib) (коммерческое название Гливек (Gleevec), утвержденный FDA противораковый препарат), относительно новое лекарственное средство, одобренное в настоящее время для лечения хронической миелоидной лейкемии и опухолей желудочно-кишечного тракта. Препарат резко снижает синтез бета-амилоида в клетках нейробластомы, трансфицированных белком-предшественником амилоида (amyloid precursor protein, APP), а также в бесклеточных экстрактах, полученных из трансфицированных клеток. Важно отметить, что Гливек плохо проникает через гематоэнцефалический барьер как у мышей, так и у человека.

«Это свойство препарата и определило наш выбор», – объясняет Сатклифф. «Так как он не проникает через гематоэнцефалический барьер, мы смогли сфокусироваться на синтезе амилоида вне мозга и на том, как этот синтез может способствовать аккумуляции амилоида в мозге, где он ассоциирован с заболеванием».

Мышам вводили Гливек дважды в день в течение семи дней. Затем были забраны плазма и мозговая ткань и измерено количество бета-амилоида в крови и мозге. Результат: препарат резко сократил количество бета-амилоида не только в крови, но и в мозге, куда он не мог проникнуть. Таким образом, значительная часть амилоида мозга должна была быть синтезирована вне его, и иматиниб является кандидатом на роль препарата для профилактики и лечения болезни Альцгеймера.

Что касается будущего этого исследования, Сатклифф надеется найти партнера и инвесторов для проведения клинических испытаний и разработки новых препаратов.

Лекарственные антитела тормозят болезнь Альцгеймера

Человеческие антитела против патогенного белка, вызывающего болезнь Альцгеймера, уничтожают опасные белковые отложения в мозге больных.

Болезнь Альцгеймера, как и прочие нейродегенеративные заболевания, начинается из-за того, что в нервных клетках мозга появляется слишком много белковых молекул в неправильной пространственной конформации, которые из-за своей неправильности слипаются вместе и образуют нерастворимые комплексы, вредящие нейрону и, в конце концов, доводящие его до гибели. Патогенным оказывается не всякий белок; в случае болезни Альцгеймера это бета-амилоид и тау-белок, и один из характерных признаков заболевания – так называемые амилоидные бляшки, скопления бета-амилоидных пептидов, которые появляются в мозге больного. Пока ещё не вполне понятно, как именно подобные белки вредят нейронам, однако несомненно, что они действительно вредят.

Очевидно, что лекарства против нейродегенеративных болезней должны, с одной стороны, подавлять появление патогенных белков и их взаимодействие между собой, с другой – уничтожать уже сформировавшиеся отложения, то есть те самые пресловутые бляшки. Многие здесь делают ставку на иммунотерапию: антитела, специфично связывающиеся с молекулами бета-амилоида, могли бы предотвратить их слипание и спровоцировать уничтожение уже сформировавшихся амилоидных отложений. Однако до поры до времени особых прорывов тут не происходило: иммунотерапевтические методы давали в лучшем случае лишь весьма умеренный эффект. Но с антителами, полученными сотрудниками биотехнологической компании Biogen, Inc., дела обстоят совершенно иначе.

Как известно, антитела синтезируют В-лимфоциты. Джефф Севиньи (Jeff Sevigny) и его коллеги нашли среди В-лимфоцитов человека те, что производят иммуноглобулины против бета-амилоидного пептида – препарат таких антител получил название адьюканумаб (aducanumab). Эксперименты с трансгенными мышами, у которых в мозге формировались отложения из человеческого амилоида, показали, что введённые в кровь антитела проникают в мозг животных, связываются с нитчатыми амилоидными скоплениями, переводя их в растворимое состояние, и активируют клетки микроглии, которые представляют собой мозговой отдел иммунной системы. (Обычные иммунные клетки, блуждающие по нашему телу, в мозг проникнуть не могут.) Активированная микроглия начинает в буквальном смысле поглощать амилоиды, которые стали растворимыми благодаря препарату адьюканумабу.

Но это животные, к тому же трансгенные, а что же люди? Для участия в клинических испытаниях пригласили 165 пациентов в возрасте от 50 до 90 лет, у которых синдром Альцгеймера либо присутствовал в мягкой форме, либо находился в так называемом продромальном периоде, когда некоторые симптомы уже указывают на болезнь, но клинически она ещё никак не проявляется. Некоторые из участников эксперимента получали плацебо, в других же четырёх группах использовали препарат антител в разных концентрациях. Иммуноглобулины вводили раз в месяц, и таких введений было четырнадцать. По ходу дела сорок пациентов по разным причинам выбыли из исследования, так что в результате в каждой из пяти групп осталось от 21 до 32 человек. Состояние мозга оценивали с помощью позитронно-эмиссионной томографии и специального радиоактивно меченого вещества, оседавшего в амилоидных отложениях и тем самым делавшего их видимыми для томографа.

В общем и целом, как пишут авторы работы в Nature, альцгеймерические бляшки у людей заметно уменьшались, и это уменьшение даже назвали «беспрецедентным» – по сравнению с другими попытками такого рода. Исчезновение амилоидных отложений происходило тем активнее, чем выше была доза экспериментального лекарства. Некоторые когнитивные тесты показали, что у тех пациентов, которые получали препарат антител, умственные способности слабели не так быстро, как у тех, которые получали плацебо, и что тут опять же всё зависело от дозы препарата. В то же время стоит отметить, что другие тесты никаких когнитивных различий не обнаружили. С другой стороны, некоторые специалисты, в частности, Рональд Петерсен (Ronald Petersen) из Клиники Мейо, говорят, что пока не стоит придавать большое значение оценкам когнитивного состояния – чтобы они стали достоверными, нужно больше испытуемых и больше времени на исследования.

Сейчас идёт очередной этап клинических испытаний, в котором участвует больше людей. Исследователи надеются, что им удастся не только подтвердить первоначальные результаты, но и понять, что делать с побочным эффектом, который особенно заметно проявлялся у некоторых пациентов, получавших наибольшую дозу препарата – томография показала, что у них в некоторых участках мозга возникали небольшие отёки и микроскопические кровоизлияния, приводившие к головной боли. Одно из объяснений состоит в том, что амилоидные отложения порой формируются вплотную к кровеносным сосудам, и, когда эти отложения начинают растаскивать антитела, то сосуды реагируют на их работу несколько болезненно. Но, повторим, хотелось бы надеяться, что в дальнейших клинических экспериментах побочные эффекты удастся преодолеть.

Отложение в головном мозге при болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера обычно развивается у пожилых людей. Типичными признаками патологии являются ухудшение памяти и снижение интеллектуальных способностей.

Человек, страдающий от этого недуга, плохо ориентируется в пространстве. Больной нуждается в помощи близких. Причины, вызывающие развитие патологии, до конца не изучены.

Невропатологи предполагают, что патологические изменения вызваны накоплением веществ. Их отложение в головном мозге при болезни Альцгеймера происходит постепенно.

Эта теория объясняет, почему патология непрерывно прогрессирует, а симптоматика усиливается. На первых этапах болезнь сложно диагностировать. При умеренной деменции признаки выражаются ярче. На поздних стадиях больной уже не может самостоятельно передвигаться и обслуживаться себя. Развитие патологии связано с нарушением работы головного мозга. Первые изменения начинаются уже на этапе ранней деменции.

Фибрилл

Основными среди них являются:

  • наличие болезни у родственников;
  • возраст старше 65 лет;
  • черепно-мозговые травмы;
  • патологии щитовидной железы;
  • влияние электромагнитных полей.

Кроме этого, учёные доказали, что существует высокая вероятность развития болезни Альцгеймера у пациентов с диагностированным синдромом Дауна. При этом заболевании геном человека содержит лишнюю хромосому. Медики называют данную патологию трисомия 21. Именно эта лишняя хромосома является источником опасного вещества, формирующего отложения. Высока вероятность развития деменции в относительно молодом возрасте. Болезнь Альцгеймера начинает прогрессировать по достижению 40 лет.

Нарушение нормального функционирования головного мозга связано с изменением его структуры. При этом формируются фибриллы. Они представлены скоплением большого количества гликопротеида. Это вещество не растворяется в воде и биологических жидкостях. Его невозможно удалить из тканей головного мозга. Такие изменения носят необратимый характер. По этой причине болезнь Альцгеймера не поддаётся лечению.

Фибриллы представляют собой жёсткие структуры. Они не только деформируют ткани головного мозга, лишая человека привычных навыков и способностей. Эти конгломераты оказывают токсическое действие на нервные клетки.

Амилоид

Однозначной версии, объясняющей развитие деменции в пожилом возрасте, не существует. Невропатологи склоняются к амилоидной гипотезе. Версия была выдвинута в 1991 году. Согласно этой теории, в головном мозге пациентов накапливается особое вещество – амилоид.

Данная структура представляет собой белок. Он образуется при расщеплении гликопротеидов под действием ряда ферментов.

Исходное вещество в норме всегда присутствует в мембранах нервных клеток здорового человека.

Амилоид является нерастворимым соединением. Он постепенно накапливается в тканях головного мозга. Эти отложения инициируют процессы необратимых изменений. По сути, начинается разрушение центральной нервной системы.

Со временем в нервной ткани накапливается всё больше опасного белка. Это объясняет непрерывное развитие болезни Альцгеймера. Приостановить отложение амилоида невозможно. Пациент при этом будет отмечать ухудшение памяти и умственных способностей. Постепенно теряются и двигательные навыки.

Следует отметить, что учёные обнаружили полезную роль амилоида и его предшественника относительно недавно. Прежде предполагалось, что эти вещества не нужны человеческому организму. Сейчас известно, что гликопротеид, являющийся предшественником амилоида, обладает противомикробными свойствами. Это открытие позволило предположить, что наличие указанных гликопротеидов обеспечивает иммунный ответ организма. Таким способом частично формируется врождённая защита от бактерий.

При определённых условиях необходимый для поддержания иммунитета амилоид видоизменяется. Вещество становится опасным для организма. Меняется сама химическая структура белка. Нитевидные молекулы формируют крупные нерастворимые скопления – фибриллы. Запускается процесс разрушения тканей головного мозга.

Постепенно весь амилоид, имеющийся на мембранах нейронов, переходит в патологически изменённую форму. К этому моменту человек уже утрачивает часть функций. Симптомы болезни Альцгеймера проявляются чётко. Невропатологи безошибочно диагностируют деменцию.

Учёные до сих пор не выяснили, что именно инициирует перерождение гликопротеида на мембранах. Эти знания смогут поспособствовать новым открытиям. В частности, появится возможность управлять процессами синтеза амилоида. На данный момент известно, что процесс его образования протекает при участии двух ферментов из класса секретаз.

Болезнь Альцгеймера долгое время может маскироваться. Начальные симптомы болезни Альцгеймера — забывчивость, рассеянность внимания — часто остаются незамеченными, что откладывает начало лечения, тем самым отягощая прогноз.

Хотите знать, передается ли болезнь Альцгеймера по наследству? Читайте эту статью.

Следующая информация будет полезна для всех: http://neuro-logia.ru/zabolevaniya/bolezn-alcgejmera/test.html. В статье представлены простые тесты для диагностики болезни Альцгеймера.

Кластер

Болезнь Альцгеймера проявляется снижением интеллектуальных способностей, а также ухудшением памяти и способности ориентироваться в пространстве и времени.

Дегенеративные изменения связаны с появлением особого вещества – амилоида. Этот белок перерождается и начинает оказывать отравляющее действие на клетки головного мозга.

Токсичный гликопротеид опасен сам по себе. Нейроны мозга не могут полноценно функционировать. При этом амилоид постоянно накапливается в тканях. Образуются сгустки крупного размера – фибриллы, состоящие из аминокислотных последовательностей.

Такие конгломераты окружены единичными нитевидными молекулами амилоида. Они способны объединяться в кластеры. Это небольшие олигомеры, свободно перемещающиеся в тканях мозга. Кластеры, в отличие от фибрилл, растворяются в воде. Именно такие олигомеры, образованные из амилоидных бляшек, обладают наибольшей токсичностью. Они непосредственно нарушают работу всей нервной системы.

Подобные кластеры являются липкими структурами. Они располагаются между нейронами головного мозга. Их основой являются амилоидные бляшки. Между собой кластеры соединяются с помощью микротрубочек. Это нарушает течение нормальных обменных процессов в организме пациента, страдающего болезнью Альцгеймера. Затрудняется транспортировка питательных веществ к структурам головного мозга.

Кластеры способны продуцировать новые молекулы амилоида. Специалисты называют этот процесс вторичной нуклеацией. Количество опасного гликопротеида непрерывно растёт. Вместе с тем начинается массовая гибель нейронов.

Болезнь Альцгеймера – это разновидность необратимой деменции. Утраченные двигательные функции или когнитивные способности не возвращаются. Причиной патологических изменений становятся отложения амилоида в мозге больного. Учёные не знают, каким способом можно влиять на процесс изменения гликопротеидов на мембранах. По этой причине специфического медикаментозного лечения болезни Альцгеймера не существует.

Так, ряд специалистов предполагает, что деменцию провоцируют геномные нарушения.

Согласно существующей тау-гипотезе, патология развивается из-за нарушения структуры самих клеток мозга.

Болезнь поражает разные участки головного мозга. Максимальная концентрация амилоида обнаруживается в височной, теменной и лобных долях. Сначала появляется лёгкая рассеянность, которая со временем перерастает в серьёзные умственные расстройства.

До 45% случаев сенильной деменции приходится на болезнь Альцгеймера. Профилактика болезни Альцгеймера у мужчин и женщин направлена на активизацию физической и умственной деятельности.

Чем характеризуется тяжелая деменция и каков прогноз для жизни таких больных, вы узнаете, прочитав эту информацию.

Видео на тему

Тау-белок и болезнь Альцгеймера

Экология потребления. Здоровье: Хотя болезнь Альцгеймера активно исследуют на протяжении многих лет, механизмы ее возникновения остаются неясными.

Хотя болезнь Альцгеймера активно исследуют на протяжении многих лет, механизмы ее возникновения остаются неясными.

Обычно появление основных симптомов болезни связывали с отложениями в головном мозге белка бета-амилоида – так называемыми амилоидными бляшками.

Авторы нового исследования полагают, что ключевую роль играют другие образования, которые обнаруживаются в мозге больных – нейрофибриллярные клубки, состоящие из тау-белка. Хотя пока среди ученых нет единства по поводу сравнительного вклада бета-амилоида и тау-белка в развитие болезни, полученные результаты, возможно, помогут разработке новых препаратов для ее лечения.

Скопления амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера были открыты уже довольно давно. Они обнаруживались как при посмертном исследовании мозговой ткани, так и у живых больных – при помощи позитронно-эмиссионной томографии. Для этого в организм вводят радиоактивный изотоп, который образует соединение с интересующим веществом (в данном случае – с бета-амилоидом). Когда скопления целевого вещества оказываются “помечены”, их распределение в организме отслеживают по гамма-квантам, возникающим при позитронном распаде.

Но тут же возникала загадка: медикам было известно немало случаев, когда у пациентов, мозг которых был полон амилоидных бляшек, не было никаких признаков болезни Альцгеймера. Число таких людей в некоторых исследованиях достигало 30 %. Данный факт заставил ученых подозревать, что другая аномальная белковая структура – нейрофибриллярные клубки из тау-белка может быть фактором, важным для развития болезни.

Обычно тау-белок в организме участвует в образовании микротрубочек – важного элемента цитоплазматической структуры клеток. Но у пациентов с болезнью Альцгеймера, а также после черепно-мозговых травм обнаруживаются скопления тау-белка, к молекулам которого присоединено большое количество фосфатных групп. Из-за них белок переходит в нерастворимую форму, и его клубок остается прикрепленным к нейронам головного мозга.

Влияние нейрофибриллярных клубков на здоровье до конца не изучено. До недавнего времени единственным методом исследования, доступным в данном случае, было измерение уровня тау-белка в ткани головного мозга после смерти больного или же у живого пациента в спинномозговой жидкости. Позитронно-эмиссионная томография не могла помочь, так как не располагала радиоизотопами, которые подходили бы для того, чтобы пометить тау-белок в организме.

Теперь эта проблема решена и соответствующие препараты найдены.

Поэтому невролог Бо Ансес (Beau M. Ances) и его коллеги из Университета Вашингтона в Сент-Луисе смогли впервые провести исследование распределения нейрофибриллярных клубков в головном мозге у живых пациентов. Одновременно они использовали и радиопрепарат для отображения бета-амилоида. Таким образом, ученые получили картину одновременного распределения в мозге двух связанных с болезнью Альцгеймера белков.

В исследовании участвовали десять пациентов с легкой степенью болезни Альцгеймера и 36 здоровых. Как показали ученые, чем больше у человека отложений тау-белка в височной доле мозга, тем сильнее у него проявляются нарушения памяти и внимания, характерные для болезни Альцгеймера.

Аналогичного соотношения для бета-амилоида не обнаружилось. Исследователи пришли к выводу, что позитронно-эмиссионную томографию, направленную на обнаружение амилоида, можно использовать для выявления самых ранних стадий болезни Альцгеймера. Тогда как тот же метод, но с использованием веществ, нацеленных на тау-белок, будет эффективен при выявлении перехода от ранних, несимптоматических стадий к легкой степени болезни Альцгеймера.

Бо Ансес подозревает, что решающим в развитии болезни становится совместное влияние на нервную ткань скоплений амилоида и тау-белка. Пока в мозге накапливаются только амилоидные бляшки, он еще в состоянии частично компенсировать их воздействие, но появление нейрофибриллярных клубков становится ключевым фактором, и симптомы болезни начинают нарастать.

Одновременно ученые проверили содержание тау-белка в спинномозговой жидкости участников исследования и обнаружили корреляцию его уровня с количеством тау-белка в височной доли головного мозга. Следовательно, анализ спинномозговой жидкости может служить методом диагностики.

Пока удалось отметить связь уровня тау-белка с симптомами болезни Альцгеймера в один момент времени. Как отмечает, комментируя результаты данного исследования, невропатолог Педро Роза-Нето из Университета Макгилла в Монреале, в будущем еще предстоит определить, существует ли связь изменения содержания тау-белка в мозге с нарастанием симптомов с течением времени. Бо Ансес говорит, что подобные исследования уже ведутся, и выражает надежду, что со временем исследователи смогут определять стратегию лечения болезни Альцгеймера, основываясь на том, какова биохимическая ситуация в мозге пациента в конкретный момент. опубликовано econet.ru

Автор: Максим Руссо

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector