Ученые определили, почему болезнь Альцгеймера развивается в головном мозге, что сильно отличается от прежних представлений

Впервые исследователи использовали данные человека для определения скорости различных процессов, которые приводят к Болезнь Альцгеймера И они обнаруживают, что он развивается совершенно иначе, чем считалось ранее. Их выводы могут иметь важное значение для разработки потенциальных методов лечения.

Международная группа ученых под руководством Кембриджского университета обнаружила, что вместо того, чтобы начинать с одной точки в мозге и инициировать цепную реакцию, которая приводит к гибели клеток мозга, болезнь Альцгеймера рано поражает различные области мозга. То, насколько быстро болезнь убивает клетки в этих областях, производя кластеры токсичных белков, ограничивает скорость развития болезни в целом.

Исследователи использовали посмертные образцы мозга пациентов с болезнью Альцгеймера, а также ПЭТ-сканирование выживших пациентов, от пациентов с умеренными когнитивными нарушениями до пациентов с поздней стадией болезни Альцгеймера, чтобы отследить накопление тау, одного из двух ключевых белков. вовлечены в состояние.

При болезни Альцгеймера тау и другой белок, называемый бета-амилоидом, образуют клубки и бляшки, известные под общим названием клубки, в результате чего клетки мозга умирают, а мозг сокращается. Это приводит к потере памяти, изменениям личности и трудностям в выполнении повседневных функций.

Объединив пять разных наборов данных и применив их к одной и той же математической модели, исследователи обнаружили, что механизм, который контролирует скорость прогрессирования болезни Альцгеймера, — это частота агрегатов в отдельных областях мозга, а не распространение агрегатов из одной области. к другому.

Результаты опубликованы в журнале научный прогресс, открывая новые возможности для понимания прогрессирования болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний, а также новые пути разработки будущих методов лечения.

В течение многих лет процессы в головном мозге, приводящие к болезни Альцгеймера, описывались такими терминами, как «последовательность» и «цепная реакция». Это заболевание сложно изучать, потому что оно развивается десятилетиями, и окончательный диагноз может быть поставлен только после исследования образцов ткани мозга после смерти.

В течение многих лет исследователи в основном полагались на животных моделей для изучения болезни. Результаты исследования на мышах показали, что болезнь Альцгеймера распространяется быстро, при этом кластеры токсичных белков колонизируют различные части мозга.

«Считалось, что болезнь Альцгеймера развивается так же, как и многие виды рака: сгустки образуются в одной области, а затем распространяются по мозгу», — сказал доктор Джордж Майзель из Кембриджского химического факультета Юсеф Хамид, первый автор исследовательской работы. «Но вместо этого мы обнаружили, что когда начинается болезнь Альцгеймера, уже существуют кластеры во многих областях мозга, поэтому попытки остановить распространение между областями мало что сделают для замедления болезни».

Это первый случай использования человеческих данных для отслеживания процессов, контролирующих развитие болезни Альцгеймера с течением времени. Это стало возможным отчасти благодаря химико-кинетическому подходу, разработанному в Кембридже за последнее десятилетие, который позволяет моделировать процессы агрегации и диффузии в головном мозге, а также достижениям в области ПЭТ-сканирования и улучшения чувствительности других измерений мозга.

«Это исследование показывает ценность работы с человеческими данными, а не с несовершенными моделями животных», — сказал соавтор профессор Томас Ноулз из химического факультета. «Приятно видеть прогресс в этой области — пятнадцать лет назад лежащие в основе молекулярные механизмы простых систем были идентифицированы нами и другими в пробирке; но теперь мы можем изучать этот процесс на молекулярном уровне на реальных пациентах, важный шаг для развития лечения на один день. «.

Исследователи обнаружили, что воспроизводство агрегатов тау происходит на удивление медленно — до пяти лет. Ведущий исследователь профессор сэр Дэвид Клейнман из британского Института исследований деменции сказал: «Нейроны на удивление хороши в предотвращении образования агрегатов, но нам нужно найти способы сделать их еще лучше, если мы хотим разработать эффективное лечение». в Кембриджском университете. «Удивительно, как эволюционировала биология, чтобы остановить накопление белков».

Исследователи говорят, что их подход может быть использован для разработки методов лечения болезни Альцгеймера, от которой страдают около 44 миллионов человек во всем мире, путем нацеливания на наиболее важные процессы, которые происходят, когда люди заражаются этой болезнью. Кроме того, методика может быть применена к другим нейродегенеративным заболеваниям, таким как болезнь Паркинсона.

«Главный вывод заключается в том, что предотвращение рецидива скоплений, а не их распространения, было бы более эффективным на стадиях заболевания, которое мы изучали», — сказал Ноулз.

Теперь исследователи планируют изучить прошлые процессы в развитии болезни, расширив исследования на другие заболевания, такие как лобно-височная деменция, черепно-мозговая травма и прогрессирующий надъядерный паралич, при котором агрегаты тау также образуются во время болезни.

Ссылка: Джордж Майзель, Эрик Хейдари, Керен Алленсон, Тимоти Рейтман, Сара Л. ДеВос, Джастин С. Санчес и Кэтрин К. «Шаги для определения скорости накопления семян тау in vivo при болезни Альцгеймера». Зои, Карен Э. Дафф, Кейт А. Джонсон, Джеймс Б. Роу, Брэдли Т. Хайман, Томас П. Дж. Ноулз и Дэвид Клейнман, 29 октября 2021 г., доступно здесь. научный прогресс.
DOI: 10.1126 / sciadv.abh1448

Исследование является результатом сотрудничества исследователей из Института исследования деменции Великобритании, Кембриджского университета и Гарвардской медицинской школы. Финансирование было признано Кембриджским колледжем Сиднея Сассекс, Европейским исследовательским советом, Королевским обществом, фондом JPB, Фондом дождевой воды, Национальными институтами здравоохранения и Кембриджским центром биомедицинских исследований NIHR, который поддерживает Кембриджский банк мозга.