Исследователи обнаружили молекулярный механизм - крошечный белок, поражающий нервные клетки, - который может объяснить, почему повреждение мозга при ранней стадии болезни Альцгеймера приводит к потере памяти, а не к другим симптомам, таким как потеря баланса или тремор.
Исследовательская группа под руководством Уильяма Кляйна, профессора нейробиологии и физиологии, обнаружила, что токсичные белки, называемые "амилоид ß-производные диффузионные лиганды" (ADDLs, произносится "аддл"), находящиеся в тканях мозга лиц с болезнью Альцгеймера, способны специально атаковать и нарушать синапсы нервных клеток, ответственных за обработку информации и формирование памяти.
Понимание того, как ADDL разрушают синапсы, не убивая нейроны, может привести к разработке новых терапевтических препаратов, способных обратить вспять потерю памяти у пациентов, получающих лечение на ранних стадиях, в дополнение к профилактике или замедлению развития заболевания.
"Память начинается с синапсов, так что вполне вероятно, что болезнь Альцгеймера приведет к разрушению синапса", - сказал Кляйн. "Наша работа, которая показывает, что ADDL с большой специфичностью привязываются к синапсам, является первой демонстрацией этого факта".
"Почему ущерб так специфичен для памяти? Во-первых, ADDL привязываются к некоторым синапсам, а не ко всем - это очень специфическая атака. Во-вторых, в уязвимых синапсах присутствует ген, связанный с памятью, которая обычно экспрессируется. Когда ADDL атакуют эти синапсы, они нарушают нормальную экспрессию этого гена, что приводит к потере памяти". Чрезмерная экспрессия этого гена, называемого дугой, была связана с дисфункциональным расстройством в предыдущих исследованиях памяти.
В прошлом году Кляйн и его коллеги первыми обнаружили и сообщили о наличии ADDL у людей. Они обнаружили в 70 раз больше токсичных белков в мозговой ткани людей с болезнью Альцгеймера по сравнению со здоровыми людьми.
В данном исследовании группа ученых использовала как ADDLs, полученные из тканей мозга человека, так и ADDLs, синтезированные в лаборатории. Эксперименты показали, что все ADDL, независимо от происхождения, имеют одинаковый паттерн привязки к синапсам на конкретных нейронах. Что поражает в ADDL, так это то, что они нарушают способность нейронов сообщаться друг с другом, не убивая их.
"Исследования на людях и животных показали, что синаптические повреждения являются ключевым определяющим фактором тяжести потери памяти, коррелируя лучше, чем потеря нейронов или наличие бляшек, - сказал Паскаль Лакор, доцент кафедры нейробиологии и физиологии.
"ADDL селективно нацелены на синаптическую популяцию, - сказал Лакор, - и на этих объектах они изменяют экспрессию основных молекул, связанных с памятью". Мы видели изменения, произошедшие с генной дугой всего через пять минут после воздействия ADDL, и эти изменения сохранялись в течение долгого времени".
ADDL - это мелкие, растворимые агрегированные белки. Клинические данные полностью подтверждают теорию, в соответствии с которой ADDL накапливаются в начале болезни Альцгеймера и блокируют функцию памяти в процессе, который, по прогнозам, будет обратимым.
Несмотря на то, что оба они представляют собой разновидность амилоидов ß-производных, ADDLs и их свойства значительно отличаются от амилоидных фибрилл (известных как бляшки), которые являются диагностическим признаком болезни Альцгеймера.
ADDLs, обнаруженные в человеческом мозге, являются крошечными и очень трудно обнаруживаемыми в обычной невропатологии; фибриллы гораздо больше.
В то время как фибриллы являются неподвижными молекулами токсичных отходов, ADDL растворимы и диффундируют между клетками мозга, пока не обнаруживают уязвимые синапсы.