Болезнь Альцгеймера: может ли этот механизм обратить вспять снижение памяти?
Новый генетический подход, который восстанавливает нарушенные связи между клетками мозга, может привести к лечению, которое восстанавливает память при болезни Альцгеймера.
Новый подход обращает вспять изменения экспрессии генов, которые, как правило, происходят на более поздних стадиях заболевания.
Ученые из Государственного университета Нью-Йорка в Буффало продемонстрировали, как этот метод может обратить вспять ухудшение памяти при болезни Альцгеймера у мышей.
Многие генетические исследования причин болезни Альцгеймера сосредоточены на изменениях ДНК генов.
Новое исследование, однако, сосредоточено на эпигенетике, которая касается механизмов, которые могут включать и выключать гены, не нарушая их код ДНК.
Статья о работе опубликована в журнале Мозг.
«В этой статье, - говорит старший автор исследования Чжэнь Янь, доктор философии, профессор кафедры физиологии и биофизики, - мы не только определили эпигенетические факторы, которые способствуют потере памяти, но и нашли способы чтобы временно обратить их вспять на животной модели [болезни Альцгеймера] ».
Болезнь Альцгеймера и потеря синапсов
Болезнь Альцгеймера - основная причина деменции. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), от 60 до 70 процентов из 50 миллионов людей во всем мире, страдающих деменцией, страдают болезнью Альцгеймера.
Большинство людей, у которых развивается болезнь Альцгеймера, начинают испытывать симптомы в возрасте от 60 до 70 лет. Им будет сложно запоминать, думать и выполнять простые повседневные задачи. В конце концов, они не смогут жить самостоятельно.
Хотя эксперты не до конца понимают причины болезни Альцгеймера, они предполагают, что она развивается из-за сочетания генов, окружающей среды и образа жизни.
Одной из отличительных черт болезни Альцгеймера является тип повреждения головного мозга, который приводит к потере синапсов, которые представляют собой соединения между нейронами или клетками мозга.
Сигналы от одной клетки к другой передаются с помощью химических мессенджеров, называемых нейротрансмиттерами, которые преодолевают разрыв в синапсе.
Эпигенетика и рецепторы глутамата
Для эффективной работы связи между синапсами клеткам мозга требуется обилие специализированных белков, называемых рецепторами. Один из них, рецептор глутамата, имеет решающее значение для кратковременной памяти и обучения, говорит Ян.
Похоже, что наиболее значительное снижение памяти и навыков мышления происходит на более поздних стадиях болезни Альцгеймера, и основной причиной этого, по-видимому, является потеря рецепторов глутамата.
«Мы обнаружили, что при болезни Альцгеймера, - объясняет Ян, - многие субъединицы рецепторов глутамата во фронтальной коре головного мозга подавляются, нарушая возбуждающие сигналы, что ухудшает рабочую память».
Она добавляет, что эпигенетические изменения, которые происходят при болезни Альцгеймера, обычно возникают на более поздних стадиях болезни. Это когда люди изо всех сил пытаются запомнить новую информацию и переживают «самый драматический спад когнитивных способностей».
Различные эпигенетические механизмы могут включать и выключать гены, повышать или понижать их экспрессию.
Например, некоторые механизмы могут помещать химические метки в ДНК гена или изменять структуру его упаковки, чтобы сделать части его ДНК более или менее доступными для клеточных процессов.
Если ген кодирует белок, повышающая или понижающая регуляция приведет к тому, что клетки будут производить больше или меньше протеина.
Исследователи обнаружили, что тип эпигенетического механизма, который вызывает снижение количества рецепторов глутамата, является изменяющим упаковку механизмом, известным под названием «репрессивная модификация гистонов».
Они обнаружили доказательства повышенной репрессивной модификации гистонов в мышиной модели болезни Альцгеймера и в тканях после смерти людей с этим заболеванием.
Эпигенетический механизм подавляет активность гена и снижает выработку рецепторов глутамата. Это «приводит к потере синаптической функции и дефициту памяти», - говорит Ян.
Новые направления лечения заболеваний головного мозга
Поскольку существуют ферменты, которые контролируют репрессивную модификацию гистонов, результаты показывают, что лекарства, нацеленные на них, могут быть многообещающими кандидатами для лечения болезни Альцгеймера.
В ходе дальнейшей работы с моделями мышей команда подтвердила, что это, вероятно, так.
Введение животным соединений, блокирующих ферменты, привело к улучшению рабочей, пространственной памяти и памяти распознавания, которые длились около 1 недели.
Улучшения также совпали с «восстановлением экспрессии и функции рецептора глутамата во фронтальной коре», - отмечает Ян.
Болезнь Альцгеймера и другие подобные заболевания головного мозга редко связаны только с одним геном. Обычно они полигенетичны, то есть в них задействовано множество генов, каждый из которых имеет лишь небольшой эффект.
Ян говорит, что, поскольку эпигенетические процессы часто влияют на несколько генов, они могут предложить более эффективные цели лечения полигенетических состояний.
«Эпигенетический подход может исправить сеть генов, которые в совокупности восстановят клетки до их нормального состояния и восстановят сложную функцию мозга».
Чжэнь Янь, доктор философии
