Новое о болезни Альцгеймера: два аномальных белка могут работать в тандеме, нарушая структуру и функции митохондрий
Результаты нового исследования, опубликованного в журнале Neurobiology of Aging, предполагают возможность того, что патологические формы двух белков, бета-амилоида и тау-белка, являющиеся признаками патологии мозга при болезни Альцгеймера – бляшки и нейрофибриллярные клубки – могут действовать в тандеме, повреждая митохондрии и снижая выживаемость нейронов.
Эти выводы являются частью результатов работы нескольких лабораторий, которые особое значение в развитии целого ряда заболеваний мозга, включая болезни Хантингтона, Альцгеймера и Паркинсона, придают клеточным компонентам, известным как митохондрии.
Митохондрии – крошечные энергетические станции внутри нейронов и других клеток – постоянно находятся в движении, производя большое количество энергии, которую клетки используют, чтобы жить. Помимо энергетической митохондрии выполняют и другие функции, например, такие как поддержание в клетке нормального уровня кальция. Клетка с поврежденными митохондриями неспособна производить достаточное количество энергии для поддержания своей жизнедеятельности, не может поддерживать необходимые уровни кальция и вырабатывает повышенное количество повреждающих ее молекул-окислителей. Такого рода события могут происходить в мозге при болезни Альцгеймера, приводя к неспособности нейронов функционировать должным образом.
«В течение ряда лет идея о том, что бета-амилоид и тау-белок работают вместе, причиняя вред мозгу, все шире распространяется среди ученых», - говорит профессор анестезиологии доктор философии Гейл Джонсон (Gail Johnson), главный автор статьи. «Точная связь между двумя патологиями неясна, но когда при болезни Альцгеймера дело доходит до их воздействия на митохондрии, может проявляться синергия».
Группа профессора Джонсон обратила особенно пристальное внимание на патологическую форму тау-белка, в норме помогающего стабилизировать транспортную сеть нейронов, называемую микротрубочками. В последние годы ученые, такие как профессор Джонсон, делают упор на изучение аномально короткой формы этого белка, известной как усеченный, или процессированный, тау, как на одного из возможных кандидатов на определенную роль в развитии болезни Альцгеймера.
Группа профессора Джонсон исследовала производительность митохондрий нейронов крыс, подвергающихся воздействию бета-амилоида, обычного тау-белка, процессированного варианта тау и комбинации бета-амилоида и двух вариантов тау.
Наиболее значительные изменения в митохондриях наблюдались, когда бета-амилоид и процессированный тау присутствовали в клетке вместе. В этом случае митохондрии имели только треть электрического потенциала по сравнению с контролем. Митохондрии обычно чрезвычайно подвижны и распределены во всей клетке. Однако в присутствии усеченного тау и бета-амилоида они аномально слипались в некоторых частях нейронов и не могли попасть в синапсы, как это происходит в норме. В целом только около половины митохондрий сохраняли подвижность по сравнению с клетками, не подвергавшимися воздействию патологических белков. Клетки, подвергшиеся воздействию процессированного тау и бета-амилоида, были менее способны, чем обычно, отвечать на клеточный стресс. Количество активных форм кислорода, или свободных радикалов, в таких клетках повышено на 60 процентов. Митохондрии были фрагментированы, а средняя длина их составляла только половину нормальных органелл.
Изменения в нейронах, вероятно, происходят раньше, чем у пациента начинают наблюдаться такие симптомы, как потеря памяти. Большинство ученых считают, что изменения в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера начинаются на годы или даже десятилетия раньше, чем признаки заболевания становятся очевидными.
«Ко времени, когда клетки мертвы, уже поздно что-либо делать», - говорит профессор Джонсон. «Поэтому в области исследований болезни Альцгеймера ученые ищут ранние маркеры и индикаторы заболевания с тем, чтобы пациентов можно было выявлять до начала массивной смерти нервных клеток. Кроме того, во многих лабораториях ведутся поиски методов лечения, нацеленных на эти ранние события».
Возможно, добавляет профессор Джонсон, новая информация о митохондриальной дисфункции при болезни Альцгеймера может быть использована для борьбы с ней, так как это, вероятно, важная мишень для терапевтического вмешательства. Учитывая, что болезнь Альцгеймера - очень сложное заболевание, монотерапевтический подход может быть не настолько эффективным, как комбинированная терапевтическая стратегия, как это имеет место при лечении других заболеваний, включая рак и диабет. Для разработки эффективных методов лечения, способных улучшить функции митохондрий и нейронов, необходимы дальнейшие исследования того, как и почему повреждаются митохондрии при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях».
Источник: www.lifesciencestoday.ru
Эти выводы являются частью результатов работы нескольких лабораторий, которые особое значение в развитии целого ряда заболеваний мозга, включая болезни Хантингтона, Альцгеймера и Паркинсона, придают клеточным компонентам, известным как митохондрии.
Митохондрии – крошечные энергетические станции внутри нейронов и других клеток – постоянно находятся в движении, производя большое количество энергии, которую клетки используют, чтобы жить. Помимо энергетической митохондрии выполняют и другие функции, например, такие как поддержание в клетке нормального уровня кальция. Клетка с поврежденными митохондриями неспособна производить достаточное количество энергии для поддержания своей жизнедеятельности, не может поддерживать необходимые уровни кальция и вырабатывает повышенное количество повреждающих ее молекул-окислителей. Такого рода события могут происходить в мозге при болезни Альцгеймера, приводя к неспособности нейронов функционировать должным образом.
«В течение ряда лет идея о том, что бета-амилоид и тау-белок работают вместе, причиняя вред мозгу, все шире распространяется среди ученых», - говорит профессор анестезиологии доктор философии Гейл Джонсон (Gail Johnson), главный автор статьи. «Точная связь между двумя патологиями неясна, но когда при болезни Альцгеймера дело доходит до их воздействия на митохондрии, может проявляться синергия».
Группа профессора Джонсон обратила особенно пристальное внимание на патологическую форму тау-белка, в норме помогающего стабилизировать транспортную сеть нейронов, называемую микротрубочками. В последние годы ученые, такие как профессор Джонсон, делают упор на изучение аномально короткой формы этого белка, известной как усеченный, или процессированный, тау, как на одного из возможных кандидатов на определенную роль в развитии болезни Альцгеймера.
Группа профессора Джонсон исследовала производительность митохондрий нейронов крыс, подвергающихся воздействию бета-амилоида, обычного тау-белка, процессированного варианта тау и комбинации бета-амилоида и двух вариантов тау.
В одном из экспериментов ученые отследили перемещение митохондрий по нейронам,
делая снимки каждые 10 секунд в течение пятиминутного периода.
Наиболее значительные изменения в митохондриях наблюдались, когда бета-амилоид и процессированный тау присутствовали в клетке вместе. В этом случае митохондрии имели только треть электрического потенциала по сравнению с контролем. Митохондрии обычно чрезвычайно подвижны и распределены во всей клетке. Однако в присутствии усеченного тау и бета-амилоида они аномально слипались в некоторых частях нейронов и не могли попасть в синапсы, как это происходит в норме. В целом только около половины митохондрий сохраняли подвижность по сравнению с клетками, не подвергавшимися воздействию патологических белков. Клетки, подвергшиеся воздействию процессированного тау и бета-амилоида, были менее способны, чем обычно, отвечать на клеточный стресс. Количество активных форм кислорода, или свободных радикалов, в таких клетках повышено на 60 процентов. Митохондрии были фрагментированы, а средняя длина их составляла только половину нормальных органелл.
Изменения в нейронах, вероятно, происходят раньше, чем у пациента начинают наблюдаться такие симптомы, как потеря памяти. Большинство ученых считают, что изменения в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера начинаются на годы или даже десятилетия раньше, чем признаки заболевания становятся очевидными.
«Ко времени, когда клетки мертвы, уже поздно что-либо делать», - говорит профессор Джонсон. «Поэтому в области исследований болезни Альцгеймера ученые ищут ранние маркеры и индикаторы заболевания с тем, чтобы пациентов можно было выявлять до начала массивной смерти нервных клеток. Кроме того, во многих лабораториях ведутся поиски методов лечения, нацеленных на эти ранние события».
Возможно, добавляет профессор Джонсон, новая информация о митохондриальной дисфункции при болезни Альцгеймера может быть использована для борьбы с ней, так как это, вероятно, важная мишень для терапевтического вмешательства. Учитывая, что болезнь Альцгеймера - очень сложное заболевание, монотерапевтический подход может быть не настолько эффективным, как комбинированная терапевтическая стратегия, как это имеет место при лечении других заболеваний, включая рак и диабет. Для разработки эффективных методов лечения, способных улучшить функции митохондрий и нейронов, необходимы дальнейшие исследования того, как и почему повреждаются митохондрии при болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях».
Источник: www.lifesciencestoday.ru
Medcentre.com.ua Медицинский информационный ресурс 
Комментарии