Болезнь Альцгеймера характеризуется накоплением токсичного белка тау, который повреждает клетки мозга и в конечном итоге приводит к их гибели. По мере того как этот вредный белок распространяется на новые участки мозга, болезнь прогрессирует, что приводит к ухудшению памяти и когнитивных функций.
Теперь исследователи обнаружили неожиданный фактор, влияющий на этот процесс. В ходе исследования на мышах они выяснили, что белок Arc, который в норме помогает нейронам взаимодействовать друг с другом, также способствует распространению токсичного тау-белка от пораженных клеток мозга к здоровым.
Это открытие, результаты которого были опубликованы в журнале Cell, указывает на возможную новую стратегию замедления развития болезни Альцгеймера. Вместо того чтобы пытаться полностью избавиться от тау-белка, в будущем можно будет предотвращать его попадание в здоровые клетки мозга.
Чтобы выяснить, как распространяется болезнь Альцгеймера, исследователи сравнили мышиные модели этого заболевания с белком Arc и без него. Эксперименты показали, что белок Arc необходим для перемещения токсичного тау-белка между нейронами. В нормальных условиях белок Arc играет важную роль в функционировании мозга. Он упаковывается в крошечные мембранные пузырьки, известные как внеклеточные везикулы (ВВ), которые перемещаются от одного нейрона к другому, перенося важные клеточные сигналы.
Исследователи обнаружили, что токсичный тау-белок может использовать эту естественную систему коммуникации. Прикрепляясь к белку Arc внутри этих микроскопических везикул, тау-белок перемещается из пораженного нейрона в здоровый, где продолжает распространять болезнь.
Тау-белок содержится в каждом нейроне, но при болезни Альцгеймера он начинает слипаться в большие липкие клубки, которые нарушают работу внутренней транспортной системы клетки и в конечном итоге приводят к гибели нейрона.
Митали Тьяги, PhD, научный сотрудник Вашингтонского университета в Сент-Луисе и первый автор исследования, сравнивает эти клубки с “чудовищными слизнями”: “Они слипаются и блокируют транспорт внутри нейрона. Но они могут распадаться на более мелкие слизняки, так называемые “семена” тау-белка, которые затем могут попасть в другой нейрон. И как только это “семя” тау-белка вступает в контакт со здоровым тау-белком, оно начинает его разрушать. Таким образом, патология начинается заново в здоровом нейроне".
В мышиной модели болезни Альцгеймера команда обнаружила внеклеточные везикулы, содержащие как белок Arc, так и “липкий” тау-белок, в тканях мозга. Эти везикулы способны проникать в здоровые клетки и провоцировать образование новых клубков тау-белка.
Картина резко изменилась после удаления белка Arc. У мышей, у которых отсутствовал этот белок, внеклеточные везикулы содержали очень мало тау-белка, и болезнь уже не могла эффективно распространяться на соседние клетки мозга.
“Когда мы удалили белок Arc, мы увидели, что передача тау-белка сильно, очень сильно снизилась. Она практически прекратилась”.
Хотя блокировка белка Arc может показаться очевидной стратегией лечения, исследователи обнаружили, что этот белок также выполняет важную защитную функцию на ранних стадиях заболевания.
Помогая нейронам избавляться от избытка токсичного тау-белка, белок Arc, по-видимому, позволяет поврежденным клеткам жить дольше. У мышей без белка Arc токсичный тау-белок оставался внутри нейронов, из-за чего уже пораженные клетки умирали быстрее.
“При отсутствии белка Arc тау-белок остается внутри нейронов и накапливается в токсичных количествах. При наличии белка Arc тау-белок может высвобождаться во внеклеточных везикулах. Это помогает уменьшить накопление тау-белка в исходном нейроне, но высвободившийся тау-белок может проникать в соседние здоровые нейроны, способствуя распространению патологии”.
Эти результаты позволяют предположить, что наиболее эффективным методом лечения может быть не предотвращение высвобождения тау-белка пораженными клетками. Возможно, лучше не допускать попадания этих токсичных внеклеточных везикул в здоровые нейроны.
Исследователи также обнаружили внеклеточные везикулы, содержащие как белок Arc, так и тау-белок, в тканях человеческого мозга, что позволяет предположить, что аналогичный механизм может существовать и у людей. Однако они подчеркивают, что прежде чем какая-либо потенциальная терапия станет доступна пациентам, необходимо провести гораздо больше исследований.
“Большая часть нашей работы проводилась на мышах, а не на людях. У нас есть некоторые основания полагать, что то, что происходит с этими мышами, может происходить и с людьми, но мы пока этого не знаем. И мы еще далеки от того, чтобы утверждать, что разрабатываем лекарство от чего бы то ни было. Но это может открыть новые возможности для достижения цели", — говорит Джейсон Шепард, PhD, профессор нейробиологии в Университете здравоохранения штата Юта и старший автор исследования.
Одним из многообещающих вариантов может стать перехват внеклеточных везикул, содержащих тау-белок, после того как они покинут пораженные нейроны, но до того, как они достигнут здоровых. Такой подход не устранит уже имеющиеся повреждения мозга, но потенциально может замедлить или предотвратить дальнейшее развитие болезни Альцгеймера.
“Если бы мы могли воздействовать на эти конкретные внеклеточные везикулы, это стало бы действительно полезной стратегией лечения. Если бы мы могли остановить распространение тау-белка у пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера или деменцией, мы бы предотвратили дальнейшее повреждение мозга и снижение когнитивных функций”.
Университет здравоохранения штата Юта. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
