Изучен механизм возникновения болезни Альцгеймера и предложены пути его блокировки

Нейроны гиппокампа человека

Учёные из университета Санта-Крус (Калифорния, США) исследовали механизм поглощения нервными клетками токсичного белка, накапливаемого при болезни Альцгеймера и предложили вариант его блокировки. Тем временем, их коллеги из Упсальского университета (Швеция) разработали метод разложения этой молекулы, а также агрегатов, образуемых ею. 

Роль амилоидных бляшек в заболевании

Несмотря на широкую распространённость, науке доподлинно не известны причины возникновения болезни Альцгеймера. Но выявлена её важная особенность - накопление в нервной ткани амилоидных бляшек - сгустков, образуемых при агрегации пептида бета-амилоидом. В здоровом организме он является фрагментом более крупного белка, APP (amyloid precursor protein - белок-предшественник амилоида), который концентрируется в местах соприкосновения двух нейронов, синапсах, и выполняет множество разных функций. При заболевании, белок распадается и агрегирует, то есть соединяется между собой разными способами. Крупные частицы остаются между нейронами, образуя характерные бляшки. Более мелкие частицы растворимы и поглощаются нервными клетками. Раньше учёные считали причиной болезни нерастворимые бляшки, но теперь всё больше внимания заостряется именно на растворимом бета-амилоиде.

Механизм проникновения вредных агрегатов в нервную клетку

Евгений Раскатов, доцент кафедры химии и биохимии университета Санта-Крус, разрабатывает способы заблокировать поглощение нейротоксичной молекулы. Бета-амилоид, как и все пептиды, состоит из определённой последовательности аминокислот. Их может содержаться разное количество, но в самом токсичном варианте насчитывается 42. Уже было установлено, каким способом клетка связывается с бета-амилоидом, но оставалось не понятно, с какой именно аминокислотой. Учёные создали зеркальную версию токсичного пептида, то есть заменили каждую её часть с природного L-изомера на искусственный D-изомер. Оказалось, что D-изомер поглащается значительно меньше. Тогда в молекуле бета-амилоида стали поочерёдно заменять каждую из кирпичиков её зеркальной копией. Выяснилось, что связываются пептиды, у которых не нарушена последовательность с 1 по 30 аминокислот. Также учёные обнаружили прионный белок, который со стороны клетки участвует в захвате и транспортировке нейротоксина. Комментируя эксперимент, Гленн Миллхаузер, коллега Раскатова, профессор химии и биологии университета Санта-Крус сказал:

 “Первыми шагами, ведущими к болезни Альцгеймера, может быть белковая транспортировка растворимого бета-амилоида в нейроны, где он накапливается, образуя токсичные агрегаты, которые затем и приводят к характерным бляшкам, ассоциируемым с заболеванием”. 

Агрегатов у этого токсичного пептида существует много, и учёным ещё предстоит разобраться, какие из них представляют опасность, но уже ясно, что поглощаются только пептиды, в которых имеется с 1 по 30 аминокислота в правильной последовательности. Создание препаратов, которые могут разорвать эту связь, помогут в лечении болезни.  

Разрушение производных бета-амилоида

Учёные из Швеции рассмотрели заболевание с другой стороны. Уже проходят клинические испытания методы лечения, позволяющие тем или иным способом соединяться с крупными амилоидными агрегатами и выводить их. Но этими способами нет возможности удалять более мелкие разновидности токсичных веществ. С другой стороны, гормон соматостатин, способен активировать естественные процессы в организме, приводящие к разрушению токсичного пептида и его агрегатов. Но этот гормон может находиться в крови слишком короткое время, несколько минут. Также он не может преодолеть гематоэнцефалический барьер, то есть проникнуть в мозг. 

Фади Рофо, аспирант кафедры фармацевтического биосинтеза и ведущий автор исследования, связал соматостатин с транспортным белком мозга. Гибридное соединение без труда преодолело барьер между кровеносной и центральной нервной системами. Более того, в эксперименте на мышах было установлено, что соматостатин сохраняется в мозге в течение нескольких дней. Особенно заметным был эффект в гиппокампе - отделе головного мозга, в котором и формируются воспоминания. При болезни Альцгеймера он поражается в первую очередь. 

 “Мы надеемся, что этот способ будет действовать очень избирательно и иметь мало побочных эффектов, которые были проблемой в других исследованиях,” - сказала Грета Халтквист, научный сотрудник кафедры фармацевтического биосинтеза и руководитель исследования. 

Выводы исследований и дальнейшие перспективы

Как учёным США, так и их шведским коллегам ещё многое предстоит выяснить. Однако они сходятся во мнении, что наиболее опасны для нейронов растворимые агрегаты бета-амилоида. За счёт своей мобильности, эти частицы могут беспрепятственно перемещаться по нервной ткани, проникать внутрь нервных клеток и повреждать их. Раньше считалось, что причиной болезни Альцгеймера являются большие амилоидные бляшки, забивающие всё свободное пространство. Последние научные данные опровергают эту гипотезу и направляют все силы на борьбу с их предшественником - бета-амилоидом.

Новость подготовлена по материалам:

https://medicalxpress.com/news/2020-11-technique-spotlights-neuronal-uptake-amyloid.html

https://medicalxpress.com/news/2020-11-method-potential-treatment-alzheimer-disease.html

Возможно вас заинтересует
Исследование и анализ вируса Covid-19
Бельгийские ученые из Университетской клиники Сен-Люк и Университета Левена установили возможные причины тяжелого течения COVID-19. В ходе исследования было выявлено, что более короткая длина теломер может быть связана с появлением тяжелой формы...
Красный зонтик защищает иммунную систему от коронавирусной инфекции
Учёные из Национального Института Рака в Милане (INT, Istituto Nazionale dei Tumori) пришли к выводу, что COVID-19 был в Италии уже в сентябре 2019 года. 
заболевания матки
Учёные из Университета штата Мичиган (MSU, США) протестировали новое лекарство против эндометриоза. В процессе исследований, они активно сотрудничали со своими коллегами из Института Ван Андела (Гранд Рапидс, США), предоставляя им образцы тканей на...
Рука врача в синей боксерской перчатке борется с группой злокачественных клеток
Группа учёных, во главе с доктором Даниэль де Карвальо, доцентом кафедры медицинской биофизики Университета Торонто (Канада), установила, что части ДНК, полученные людьми от прошлых поколений, в нужный момент могут активировать мощный ответ для...
Модель головы и мозга ребенка
Университетская клиника UZ Leuven (Левен, Бельгия) организовала крупномасштабные исследования развития мозга ребёнка при беременности, осложнённой раком. В нём приняли участие отделения гинекологии-онкологии, радиологии, педиатрии и неонатологии....