В новом исследовании был обнаружен уникальный набор белков, которые отличают болезнь Альцгеймера от других нейродегенеративных состояний и здорового мозга. Это дает подсказки о причинах данного состояния и может вдохновить на новые методы лечения.
Болезнь Альцгеймера заключается в прогрессирующей и необратимой потере памяти и мышления, что постепенно нарушает способность человека нормально функционировать.
Это самая распространенная форма деменции, которая затрагивает около 5 миллионов человек (только по данным США).
Считается, что определяющими признаками болезни Альцгеймера являются скопления токсичного белка бета-амилоида, образование бета-амилоидных бляшек и запутанные пучки тау-белков в мозге.
Основные причины этого состояния остаются неясными, но они могут включать множество генетических факторов и факторов окружающей среды.
Один из способов разобраться со сложностью этого состояния состоит в том, чтобы взглянуть на уникальный способ изменения производства, или «экспрессии», белков в различных частях тела. Эта область называется протеомикой.
В самом большом исследовании такого рода на сегодняшний день исследователи определили белки, которые присутствуют в больших количествах в мозге и спинномозговой жидкости людей с болезнью Альцгеймера.
Некоторые из этих сигнатурных белков участвуют в метаболизме глюкозы и противовоспалительных реакциях, создаваемых иммунными клетками мозга.
Наряду с подсказками о потенциальных причинах состояния и направлениях для новых методов лечения, некоторые из этих белков могут оказаться полезными биомаркерами. Это контрольные молекулы, которые могут помочь врачу диагностировать состояние или контролировать его прогрессирование.
Новые результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Medicine. Ученые из Медицинского факультета Университета Эмори в Атланте, штат Джорджия, руководили этим исследованием, и оно было частью совместной исследовательской работы под названием Accelerating Medicines Partnership – Alzheimer’s Disease.
«Это большое сравнительное протеомное исследование указывает на массовые изменения во многих биологических процессах при болезни Альцгеймера и предлагает новое понимание роли энергетического метаболизма мозга и нейровоспаления в процессе заболевания», говорит Сюзана Петанска, доктор наук, директор программы в National Institute on Aging.
Паттерны экспрессии белка
Чтобы идентифицировать уникальный «отпечаток» болезни Альцгеймера, ученые проанализировали закономерности экспрессии белка на примерах более 2000 мозгов и почти 400 образцах спинномозговой жидкости. Образцы были получены у людей с болезнью Альцгеймера и у здоровых людей, соответствующих возрасту контрольной группы.
Они также сравнили образцы спинномозговой жидкости у людей с болезнью Альцгеймера с данными от людей с шестью другими нейродегенеративными состояниями.
Среди белков, экспрессируемых в больших количествах при болезни Альцгеймера, было несколько, которые участвуют в расщеплении глюкозы в мозге для обеспечения энергией.
В предыдущем исследовании та же исследовательская группа обнаружила нарушения метаболизма глюкозы.
В частности, они обнаружили, что активность ферментов, контролирующих гликолиз, то есть основной процесс, посредством которого клетки расщепляют глюкозу, была ниже в мозге людей с болезнью Альцгеймера, чем в мозге с нормальными образцами ткани мозга.
Эти нарушения у людей с болезнью Альцгеймера коррелировали с количеством амилоидных бляшек и клубков в мозге. Более низкая активность фермента также коррелировала с тяжестью и развитием симптомов, таких как потеря памяти.
«Мы уже некоторое время изучаем возможные связи между [нарушениями] в том, как мозг метаболизирует глюкозу и связанными с болезнью Альцгеймера изменениями», говорит соавтор исследования д-р Мадхав Тамбисетти из Лаборатории поведенческой неврологии NIA.
«Последний анализ показывает, что эти белки могут также иметь потенциал в качестве жидких биомаркеров для выявления ранних стадий заболевания».
Клетки мозга
Новое исследование также выявило повышенный уровень белков, участвующих в противовоспалительной активности двух типов клеток мозга: микроглии и астроцитов.
Уровни тех же белков были также повышены в спинномозговой жидкости у людей с признаками болезни Альцгеймера в мозге, у которых еще не начались симптомы.
Ученые считают, что эти клетки могут пытаться исправить повреждения и защитить нервные клетки на ранних стадиях заболевания.
Важно отметить, что некоторые из белков, выделенных в этом исследовании, производятся генами, которые, как известно, повышают риск развития болезни Альцгеймера. Это говорит о том, что они непосредственно вовлечены в развитие состояния, а не просто являются его побочными продуктами, утверждают авторы исследования.
В своей статье ученые пишут, что астроциты и микроглия людей, генетически восприимчивых к болезни Альцгеймера, могут быть менее эффективными в восстановлении повреждений, вызванных амилоидными бляшками.
Одним из возможных недостатков исследования является то, что оно рассматривало только экспрессию белка в ограниченном количестве областей мозга, на которые сильно влияет болезнь Альцгеймера на более поздних стадиях заболевания.
Исследователи пишут, что в будущих исследованиях они могут посмотреть на экспрессию белка в других областях мозга, чтобы определить возможные защитные механизмы.
