Болезнь Альцгеймера: что приводит к повреждению клеток мозга?
Ученые раскрыли механизм, с помощью которого токсичный белок мозга, который является признаком болезни Альцгеймера, может повреждать нейроны или клетки мозга.
Команда из Института нейробиологии Гренобля во Франции, сделавшая открытие, также предлагает потенциальный способ обезвредить механизм на ранних стадиях болезни.
Исследование касается функционирования дендритных шипов, которые представляют собой крошечные структуры в ветвящихся частях клеток мозга, которые получают сигналы от других клеток мозга.
Похоже, что бета-амилоид, токсичный белок, который накапливается в мозгу людей с болезнью Альцгеймера, запускает механизм, нарушающий функционирование дендритных шипов.
Этот механизм отключает белок, называемый кофилином 1, и активность этого белка имеет решающее значение для здорового функционирования дендритных шипов.
В Журнал неврологии недавно опубликовал статью об исследовании.
В нем описывается, как команда использовала образцы ткани мозга от моделей мышей и людей с болезнью Альцгеймера, чтобы прийти к своим выводам.
Ключевым открытием было то, что воздействие бета-амилоидных пептидов, которые являются строительными блоками токсичного белка, привело к увеличению неактивной формы кофилина 1.
«Более того, - отмечает соавтор исследования Хосе Мартинес-Эрнандес, доктор философии, который сейчас работает на кафедре биохимии и молекулярной биологии Университета Страны Басков в Испании, - бета-амилоидные пептиды приводят к меньше шипов в долгосрочной перспективе; когда они перестают функционировать, они постепенно теряются ».
Болезнь Альцгеймера разрушает мозговые связи
Болезнь Альцгеймера - необратимое заболевание мозга, которое со временем ухудшается. Это наиболее частая причина слабоумия.
Болезнь подрывает способность запоминать, думать и выполнять простые задачи, пока люди с болезнью Альцгеймера не могут больше заботиться о себе. Большинство людей начинают испытывать симптомы в середине 60-х годов.
По данным Национального института старения, эксперты считают, что в США более 5,5 миллионов человек живут с болезнью Альцгеймера.
Различные формы деменции имеют разные признаки. При болезни Альцгеймера отличительными признаками являются токсическое накопление бета-амилоида и другого белка, называемого тау, и потеря связей между нейронами.
Нейроны передают информацию в мозг и передают сигналы от мозга к другим частям тела, таким как органы и мышцы.
Миллиарды нейронов мозга взаимодействуют друг с другом, отправляя и получая химические сообщения через «специализированные структуры», известные как синапсы. Эти структуры приходят и уходят, укрепляются и ослабевают, в зависимости от опыта.
Мозг хранит долгосрочную информацию, изменяя химический состав и структуру синапсов. Ученые считают, что динамический, изменчивый характер синапсов лежит в основе памяти и обучения.
Синапсы, дендритные шипы и цитоскелеты
Когда информация в форме химических посредников перемещается по синапсу от одной клетки мозга к другой, ветвящиеся структуры, называемые дендритами, передают сигналы принимающему нейрону.
Дендритные шипы - это крошечные выступы на ветвящихся структурах, которые активно принимают сигналы от других клеток мозга.
Недавнее исследование показывает, как в ткани мозга, пораженной болезнью Альцгеймера, токсичный бета-амилоид нарушает работу синапсов, снижая активность белка кофилина 1 в дендритных шипах.
Клетки мозга имеют цитоскелет, который не только поддерживает их трехмерную структуру, но также отвечает за динамический транспорт веществ внутри клетки.
Цитоскелеты обладают этой способностью, потому что они состоят из высокоактивных актиновых нитей, которые, как объясняет Мартинес, «закреплены, но постоянно перемещаются, как если бы они были эскалатором».
Cofilin 1 разбивает филаменты на отдельные актиновые единицы, «задача, которая поддерживает активную динамику», - добавляет он.
Инактивация кофилина 1 нарушает дендритные шипы
Однако фосфорилирование или добавление фосфорильной группы к кофилину 1 делает белок неактивным.
Исследователи наблюдали, как воздействие бета-амилоидных пептидов в культивируемых клетках мозга приводит к более фосфорилированному кофилину 1. Это снижает динамизм актиновых филаментов и, в свою очередь, снижает способность дендритных шипов принимать сигналы.
Дальнейшее исследование показало, что фермент, называемый Rho-ассоциированной протеинкиназой (ROCK), может быть мишенью для снижения фосфорилирования кофилина 1. Фермент активирует и дезактивирует другие молекулы посредством фосфорилирования.
Тесты с препаратом под названием Fasudil, который блокирует ROCK, показали, что он обращает вспять эффекты, которые команда наблюдала в актиновых филаментах.
Мартинес говорит, что результаты исследования подтверждают мнение о том, что нацеливание на ROCK и кофилин 1 на ранних стадиях болезни Альцгеймера может потенциально предотвратить повреждение, которое бета-амилоид наносит дендритным шипам и синапсам.
Он предполагает, что дальнейшие исследования лекарств, которые «специально останавливают фосфорилирование» кофилина 1 в клетках мозга, могут стать многообещающим направлением для поиска новых методов лечения болезни Альцгеймера.
«Мы не придумали механизм действия, но мы подтвердили, что ингибирование пути фосфорилирования кофилина 1 предотвращает воздействие бета-амилоидных пептидов, вызывающее дезактивацию белка и последующее воздействие на цитоскелет дендритных шипов. ”
Хосе Мартинес-Эрнандес, доктор философии
