Болезнь Альцгеймера и другие виды деменции поражают более 55 миллионов человек во всём мире. Но невзирая на это разработка эффективных методов лечения продвигается медленно. В некоторой степени это связано с тем, что учёные всё ещё недостаточно понимают, что вызывает болезнь и способствует её развитию.

Самая последняя работа, опубликованная исследователями из Кембриджского университета в журнале Science Advances, представляет новый подход, использующий идеи из других областей науки для анализа данных, полученных от пациентов с болезнью Альцгеймера. Таким образом, они смогли лучше понять процессы, которые контролируют прогрессирование болезни Альцгеймера в головном мозге.

Болезнь Альцгеймера: учёные объяснили, как болезнь прогрессирует в головном мозге.Изображение: unsplash.com

В качестве фона, при болезни Альцгеймера и многих других нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона, белки, которые обычно являются частью здоровых клеток мозга, начинают слипаться в микроскопические сгустки. Эти комки белка, называемые агрегатами, образуются в мозге пациентов, убивая клетки мозга и приводя к таким симптомам, как потеря памяти.

По мере увеличения количества агрегатов заболевание ухудшается и в конечном итоге приводит к смерти, часто через много лет после появления первых лёгких симптомов. Некоторые процессы, вероятно, способствуют формированию агрегатов, но учёным ещё предстоит детально понять, как образуются агрегаты и какие процессы являются наиболее важными для контроля того, как быстро они формируются

В исследованиях болезни Альцгеймера часто используются лабораторные животные, такие как мыши, для имитации болезни человека. Этот подход может быть очень полезен для исследования конкретных аспектов заболевания, таких как влияние генетических факторов. Но это не лучшая модель для болезни в целом. Отчасти это связано с тем, что для развития болезни Альцгеймера у людей обычно требуются десятилетия, а лабораторных животных можно изучать только в гораздо более короткие сроки.

В этом конкретном случае для учёных было важно понять то, как прогрессирует болезнь Альцгеймера в мозге, используя данные непосредственно от людей. До сих пор это было сложно, во-первых, потому, что данные, полученные от людей, гораздо более ограничены, чем данные, которые специалисты могут получить от лабораторных животных (они в состоянии модифицировать лабораторных животных, но не людей). Это было сложно сделать ещё и потому, что математических моделей для комбинирования и анализа различных видов человеческих данных, относящихся к данному контексту, не существовало.

Болезнь Альцгеймера: учёные объяснили, как болезнь прогрессирует в головном мозге.Изображение: tonkid/Shutterstock

Вот тут-то и началась их работа. Используя подход из физической химии, называемый химической кинетикой, они смогли выяснить, что происходит на микроскопическом уровне в мозге человека, имеющего Альцгеймер. Химическая кинетика позволяет понять, как молекулы взаимодействуют друг с другом и насколько быстро, без необходимости увеличивать масштаб и наблюдать на молекулярном уровне.

Например, можно выяснить, как отбеливатель разрушает окрашенные молекулы, просто посмотрев, как быстро исчезает пятно при нанесении отбеливателя. С болезнью Альцгеймера всё гораздо сложнее, но специалисты смогли применить те же идеи, чтобы определить, как в мозге человека с болезнью Альцгеймера формируются агрегаты.

На протяжении более десяти лет они использовали химическую кинетику во всё более сложных системах, начиная с пробирки. Новое же их исследование представляет собой первый случай, когда им удалось применить эти методы к человеческим данным, таким как ПЭТ-сканирование (позитронно-эмиссионная томография) пациентов с болезнью Альцгеймера, микроскопия мозга пациентов, умерших от этой болезни, и другим методам измерения.

Болезнь Альцгеймера: учёные объяснили, как болезнь прогрессирует в головном мозге.
На этом изображении показаны агрегаты тау (коричневый) и клетки мозга (синий) в головном мозге, пораженном болезнью Альцгеймера. Изображение: Dr Kieren Allinson/University of Cambridge

Результаты

Учёные обнаружили, что белковые агрегаты в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера умножаются экспоненциально, то есть один агрегат через определённый промежуток времени производит два агрегата, которые затем, по прошествии того же количества времени, снова производят, но уже четыре агрегата, и так далее.

Экспоненциальный рост может сначала показаться обманчиво медленным, а затем привести к, казалось бы, внезапному увеличению. При болезни Альцгеймера это объясняет, почему пациенты не испытывают никаких симптомов или лёгких симптомов, в то время, как только начинают накапливаться агрегаты, за которыми следует гораздо более быстрое прогрессирование и ухудшение симптомов.

Один обнадёживающий вывод из их работы заключается в том, что человеческий мозг на самом деле довольно хорошо замедляет размножение агрегатов. Исследователи обнаружили, что требуется около 5 лет, чтобы удвоить количество агрегатов, что более чем в 10 раз дольше, чем у лабораторных животных или в пробирке. Причина этого, вероятно, связана со многими факторами, такими как присутствие молекул, которые замедляют различные стадии агрегации в головном мозге. Всё это лишь часть их текущих исследований.

Ещё один процесс, который очень интересует учёных, — это распространение агрегатов из одной области мозга в другую. Поэтому они также исследовали, насколько важен этот процесс для развития болезни, и неожиданно обнаружили, что он мало влияет на скорость прогрессирования. И хотя распространение может в некоторой степени влиять на расположение исходных агрегатов, учёные обнаружили, что основным фактором, контролирующим скорость прогрессирования, является умножение агрегатов в отдельных областях мозга.

Об этом можно подумать, если обратить внимание на COVID-19. Прекращение поездок между странами — не особо эффективный способ пресечения случаев, когда в исходной стране уже находится значительное число инфицированных людей. Эксперты обнаружили, что точно так же прекращение распространения агрегатов между областями мозга вряд ли поможет замедлить развитие болезни Альцгеймера, если она начнётся.

Более многообещающей стратегией, вероятно, будет нацеливание на размножение агрегатов в отдельных областях мозга. Возможно, однажды учёные смогут использовать этот подход, чтобы замедлить развитие болезни и подарить пациентам ещё несколько лет здоровой жизни.

Правописание уведомления вебмастера


Понравилось? Поделитесь с друзьями!

Комментарии

- комментариев

EnglishРусскийУкраїнська
Включить уведомления    Да Спасибо, не надо