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
Измеритель риска рака
Ученые из Великобритании оценили степень влияния индекса формы тела на риск развития 24 типов рака. Показатель учитывает массу тела, рост, окружность талии. Учитываются пол и возраст.
Вегетарианская еда
По результатам исследования с участием более 160 тысяч пациентов выявлены преимущества вегетарианства для здоровья человека. При отказе от мяса в крови снижаются биомаркеры хронических болезней.  
Тонометр и капсулы
Анализ 52 исследований показал, что скрининг гипертонии эффективен. Обсуждаем встречаемость, осведомленность и контроль артериальной гипертензии в России и в мире.  
Мозг в виде механизма
Установлена связь между повреждением гематоэнцефалического барьера и шизофренией. Заболевание вызвано воспалением мозга, развивающимся в результате повреждения физического и иммунного компонента гематоэнцефалического барьера.  
Разбитое сердце
Ученые из США обнаружили связь между активностью миндалевидного тела мозга и развитием опасного заболевания- «синдрома разбитого сердца».