Ученые нашли возможную причину гибели клеток мозга при болезни Альцгеймера

Ученые обнаружили ранее неизвестный механизм гибели клеток мозга при болезни Альцгеймера и лобно-височной деменции (ЛВД). Открытие, получившее название «кариоптоз», может указать исследователям на новые способы замедления развития этих разрушительных заболеваний.

Многие нейродегенеративные заболевания, включая боковой амиотрофический склероз (БАС), болезнь Альцгеймера и ЛВД, характеризуются накоплением вредных белков внутри нейронов. Со временем эти нервные клетки погибают, что приводит к потере памяти и другим симптомам. Хотя ученым давно известны несколько форм гибели клеток, включая апоптоз, эти механизмы никогда полностью не объясняли масштабную потерю нейронов, наблюдаемую при этих расстройствах.

Теперь исследователи из Королевского колледжа Лондона, работающие с Британским институтом исследований деменции, выявили кариоптоз как потенциальное недостающее звено, связывающее накопление токсичных белков с гибелью клеток мозга.

Кариоптоз представляет собой серию химических реакций, запускаемых при накоплении токсичных белков внутри клетки. В ходе этого процесса ядро клетки, содержащее ее генетический материал, постепенно сморщивается и в конечном итоге разрушается.

Доказательства, найденные в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и ЛВД

Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, основаны на анализе 3000 клеток мозга, взятых у 28 человек с ЛВД или терминальной стадией болезни Альцгеймера. С помощью вычислительных алгоритмов исследователи выявили различные формы гибели клеток в тканях.

Они обнаружили признаки кариоптоза в 35% клеток фронтальной коры у людей с болезнью Альцгеймера по сравнению с 15% клеток у здоровых пожилых людей.

«Это исследование — кульминация 10-летнего пути в Королевском колледже, с того момента, как мы впервые идентифицировали кариоптоз при относительно редком заболевании, до обнаружения того, что он является общей чертой деменций, поражающих миллионы людей», — заявили исследователи.

Возможная новая мишень для лечения деменции

Исследователи также раскрыли ключевой молекулярный путь, который, по-видимому, контролирует кариоптоз. Они обнаружили, что принудительное слипание белков внутри нейронов, являющееся отличительной чертой многих нейродегенеративных заболеваний, может запустить этот разрушительный процесс.

Согласно исследованию, накопление токсичных белков дестабилизирует внешнюю мембрану ядра, заставляя его сжиматься и в конечном итоге разрушаться.

Затем команда исследовала белки, известные как киназы, которые действуют как молекулярные переключатели в этом пути. В лабораторных экспериментах на нейронах крыс блокировка этих переключателей снижала маркеры, связанные с кариоптозом. В частности, взаимодействие между киназой p38 MAP kinase и белком LaminB1 оказалось многообещающей мишенью для замедления или предотвращения разрушения ядра.

Исследователи полагают, что этот путь в конечном итоге может привести к созданию методов лечения, уменьшающих потерю клеток мозга при деменции. Их следующая цель — разработать способы избирательного воздействия на взаимодействие между p38 MAP kinase и LaminB1 у людей.

«Целенаправленно воздействуя на взаимодействие между p38 MAP kinase и LaminB1, мы можем замедлить процесс гибели клеток, выиграв время для более точных методов лечения конкретных нейродегенеративных заболеваний», — сказал доктор Манолис Фанто, преподаватель функциональной геномики в Институте психиатрии, психологии и неврологии Королевского колледжа Лондона.

Создание дорожной карты для будущих методов лечения

«Гибель и потеря клеток в мозге вызывают многие симптомы, с которыми сталкиваются люди, живущие с деменцией. Наше исследование открывает новую серию химических событий, которые могут координировать гибель клеток в мозге. Мы начали составлять дорожную карту того, как работает кариоптоз, и я рад увидеть будущие прорывы, которые это может вызвать в сообществе исследователей деменции и за его пределами», — сказала доктор Ребекка Кастертон, старший научный сотрудник Британского института исследований деменции при Королевском колледже и первый автор статьи.

«На протяжении десятилетий мы знали, что токсичные белки накапливаются при болезни Альцгеймера и лобно-височной деменции, но то, как именно они приводят к потере клеток мозга, оставалось неясным. Идентификация кариоптоза — это решающий шаг к поиску мишеней для методов лечения, которые могли бы остановить или замедлить потерю клеток. Это может помочь расширить окно возможностей для терапии, направленной на основные причины заболевания, приближая нас к излечению деменции», — сказала доктор Сара Родригес, старший научный менеджер организации Alzheimer's Research UK.

Исследование «Кариоптоз опосредует гибель клеток и нейродегенерацию при протеотоксическом стрессе» было опубликовано в журнале Nature Communications.