Альцгеймера: Що призводить до пошкодження клітин мозку?
Вчені розкрили механізм, за допомогою якого токсичний білок головного мозку, який є відмітною ознакою хвороби Альцгеймера, може пошкодити нейрони або клітини мозку.
Команда з Гренобльського інституту нейронаук у Франції, яка зробила це відкриття, також пропонує потенційний спосіб роззброєння механізму на ранніх стадіях захворювання.
Дослідження стосується функціонування дендритних колючок, які є крихітними структурами в розгалужених частинах клітин мозку, які отримують сигнали від інших клітин мозку.
Здається, бета-амілоїд, токсичний білок, який накопичується в мозку людей із хворобою Альцгеймера, запускає механізм, який порушує функціонування дендритних колючок.
Механізм відключає білок, який називається кофілін 1, і активність цього білка має вирішальне значення для здорового функціонування дендритних колючок.
Журнал неврології нещодавно опублікував статтю про дослідження.
У ньому описано, як команда використовувала зразки тканин мозку на мишачих моделях та хворих на хворобу Альцгеймера для отримання своїх висновків.
Ключовим висновком було те, що вплив бета-амілоїдних пептидів, які є будівельними елементами токсичного білка, призвів до збільшення неактивної форми кофіліну 1.
«Більше того, - зазначає співавтор дослідження Хосе Мартінес-Ернандес, доктор філософії, який зараз працює у відділі біохімії та молекулярної біології Університету країни Басків в Іспанії, - бета-амілоїдні пептиди призводять до менше хребтів у довгостроковій перспективі; коли вони перестають бути функціональними, вони з часом поступово втрачаються ”.
Хвороба Альцгеймера руйнує зв’язок мозку
Альцгеймер - це незворотна хвороба мозку, яка з часом загострюється. Це найпоширеніша причина деменції.
Хвороба руйнує здатність запам’ятовувати, думати та виконувати нескладні завдання, поки люди, хворих на Альцгеймер, більше не можуть доглядати за собою. Більшість людей починають відчувати симптоми у середині 60-х років.
За даними Національного інституту старіння, експерти вважають, що в США проживає понад 5,5 мільйона людей, які страждають на хворобу Альцгеймера.
Різні форми деменції мають різні ознаки. При хворобі Альцгеймера відмінні риси включають токсичне накопичення бета-амілоїду та іншого білка, що називається тау, і втрата зв’язків між нейронами.
Нейрони передають інформацію в мозку і передають сигнали від мозку до інших частин тіла, таких як органи та м’язи.
Мільярди нейронів мозку спілкуються між собою, надсилаючи та отримуючи хімічні повідомлення через «спеціалізовані структури», відомі як синапси. Ці структури приходять і йдуть і зміцнюються і слабшають, залежно від досвіду.
Мозок зберігає довгострокову інформацію, змінюючи хімію та структуру синапсів. Вчені вважають, що динамічний, коливальний характер синапсів лежить в основі пам'яті та навчання.
Синапси, дендритні колючки та цитоскелети
Коли інформація у вигляді хімічних вісників переходить через синапс від однієї клітини мозку до іншої, розгалужені структури, звані дендритами, приносять сигнали в приймаючий нейрон.
Дендритні колючки - це крихітні виступи на розгалужених структурах, які активно приймають сигнали від інших клітин мозку.
Недавнє дослідження виявляє, як у тканинах мозку, уражених хворобою Альцгеймера, токсичний бета-амілоїд погіршує синапси, зменшуючи активність білка кофілін 1 у дендритних колючках.
Клітини мозку мають цитоскелет, який не тільки підтримує їх тривимірну структуру, але й відповідає за динамічний транспорт речовин всередині клітини.
Цитоскелети мають таку здатність, оскільки вони складаються з високоактивних актинових ниток, які, як пояснює Мартінес, "закріплені на якорі, але постійно рухаються, як ніби ескалатор".
Кофілін 1 розбиває нитки на окремі актинові одиниці, "завдання, яке підтримує динаміку активною", додає він.
Інактивація кофіліну 1 погіршує дендритні колючки
Однак фосфорилювання або додавання фосфорильної групи до кофіліну 1 робить білок неактивним.
Дослідники спостерігали, як вплив бета-амілоїдних пептидів у культивованих клітинах мозку призводив до більш фосфорильованого кофіліну 1. Це зменшувало динамізм актинових ниток і, в свою чергу, погіршувало здатність дендритних шипів приймати сигнали.
Подальше дослідження показало, що фермент, який називається Rho-асоційована протеїнкіназа (ROCK), може бути мішенню для зменшення фосфорилювання кофіліну 1. Фермент активує та дезактивує інші молекули за допомогою фосфорилювання.
Тести на препарат під назвою Фасудил, який блокує РОК, показали, що він змінив ефекти, які команда спостерігала на актинових нитках.
Мартінес каже, що результати дослідження підтверджують думку, що націлювання на РОК і кофілін 1 на ранніх стадіях хвороби Альцгеймера може потенційно запобігти шкоді, яку бета-амілоїд завдає дендритним хребтам і синапсам.
Він припускає, що подальші дослідження препаратів, які "спеціально зупиняють це фосфорилювання" кофіліну 1 у клітинах мозку, можуть бути перспективним шляхом для пошуку нових методів лікування хвороби Альцгеймера.
«Ми не придумали механізму дії, але ми підтвердили, що інгібування шляху фосфорилювання кофіліну 1 запобігає впливу бета-амілоїдних пептидів, що спричиняє дезактивацію білка та наслідковий вплив на цитоскелет дендритних колючок. "
Хосе Мартінес-Ернандес, доктор філософії
