Ученые идентифицируют белок «подпись» болезни Альцгеймера
Новое исследование обнаружило уникальный набор белков, которые отличают болезнь Альцгеймера от других нейродегенеративных состояний и здорового мозга. Это дает подсказки о причинах состояния и может вдохновить на новые методы лечения.
Болезнь Альцгеймера включает в себя прогрессирующую и необратимую потерю памяти и навыков мышления, которая все больше нарушает способность человека нормально функционировать.
Это самая распространенная форма деменции , которая затрагивает около 5 миллионов человек только в Соединенных Штатах.
В мозге определяющими признаками болезни Альцгеймера являются сгустки токсичного белка, называемого бета-амилоидом, образование бета-амилоидных бляшек и запутанные пучки белка, называемого тау.
Основные причины этого состояния остаются неясными, но они могут включать множество генетических факторов и факторов окружающей среды.
Один из способов разобраться со сложностью такого состояния, как это, 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, установленных 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.
Результаты теперь появляются 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 « Партнерство по ускорению приема лекарств — болезнь Альцгеймера» .
«Это крупное сравнительное протеомное исследование указывает на массовые изменения во многих биологических процессах при болезни Альцгеймера и дает новое понимание роли метаболизма энергии мозга и нейровоспаления в процессе заболевания», — говорит Сюзана Петанска, доктор философии, программный директор National Институт старения (НИА).
Паттерны экспрессии белка
Чтобы идентифицировать уникальный «отпечаток пальца» болезни Альцгеймера, ученые проанализировали закономерности экспрессии белка в более чем 2000 мозгах и почти 400 образцах спинномозговой жидкости. Они использовали образцы от людей с состоянием и от здоровых, соответствующих возрасту контролей.
Они также сравнили образцы спинномозговой жидкости от людей с болезнью Альцгеймера с данными от людей с шестью другими нейродегенеративными состояниями.
Среди белков, экспрессируемых в больших количествах при болезни Альцгеймера, было несколько, участвующих 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 их мозге. Более низкая активность фермента также коррелировала с серьезностью и развитием симптомов, таких как потеря памяти.
«Мы уже некоторое время изучаем возможные связи между [нарушениями] в том, как мозг метаболизирует глюкозу и изменения, связанные с болезнью Альцгеймера, — говорит соавтор исследования доктор Мадхав Тамбисетти из Лаборатории поведенческой нейронауки NIA.
«Последний анализ показывает, что эти белки могут также иметь потенциал в качестве жидких биомаркеров для выявления ранних стадий заболевания», — добавляет он.
«Данные и анализы этого исследования [уже] были предоставлены исследовательскому сообществу и могут быть использованы в качестве богатого источника новых целей для лечения и профилактики болезни Альцгеймера или служить основой для разработки биомаркеров жидкости».
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 их мозге, но 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, созданы генами, которые, как известно исследователям, увеличивают риск развития болезни Альцгеймера. Это говорит о том, что они непосредственно вовлечены в состояние, а не просто в его побочные продукты, говорят 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 ограничений исследования является то, что оно рассматривало только экспрессию белка в ограниченном количестве областей мозга, которые сильно влияют на болезнь Альцгеймера на более поздних стадиях заболевания.
Исследователи пишут, что будущие исследования могут посмотреть на экспрессию белка в других областях мозга, чтобы определить возможные защитные механизмы.