Пластичность может сделать нейроны уязвимыми для болезни Альцгеймера

Новое исследование предполагает, что нейроны, которые регулярно модифицируются, более подвержены болезни Альцгеймера и умирают, когда это ремоделирование идет не так. Это первая работа, позволяющая отслеживать прогрессирование болезни Альцгеймера на генетическом и молекулярном уровнях в нейронах, уязвимых для болезни.

«Определение молекулярных характеристик нейронов , которые особенно уязвимы для нейродегенерации, важно как для базового понимания болезни Альцгеймера, так и для будущей разработки лучших вариантов диагностики и лечения», – говорит соавтор исследования Ольга Троянская, заместитель директора по геномике в Институте Флэтайрона. Центр вычислительной биологии в Нью-Йорке и профессор Принстонского университета.

Используя структуру машинного обучения, которая объединила эксперименты на мышах с конкретным типом нейронов с исследованиями на людях , исследователи сравнили два типа нейронов, восприимчивых к болезни Альцгеймера, с пятью резистентными типами. Наиболее существенное различие заключалось в том, что уязвимые нейроны были обогащены процессами, связанными с ремоделированием связей с соседними нейронами.

Полученные данные свидетельствуют о том, что старение и накопление белкового фрагмента, называемого амилоидом-бета, могут привести к сбою процесса ремоделирования, создавая клубки тау-белков, которые приводят к гибели нейронов. Эта работа является первой, которая связывает бета-амилоид и тау-белки – два ранее предложенных основных подозреваемых в прогрессировании болезни Альцгеймера – на генетическом и молекулярном уровнях.

«Понимая, что делает эти нейроны более уязвимыми, мы можем понять, что заставляет болезнь Альцгеймера убивать нейроны», – говорит со-ведущий автор исследования Вики Яо, доцент кафедры информатики в Университете Райса в Хьюстоне, которая начала проект, работая в группе Троянской. в Принстоне. «Теперь вопрос в том, сможем ли мы каким-то образом сделать эти нейроны более устойчивыми».

Яо руководил работой вместе с Жан-Пьером Руссари, старшим научным сотрудником Центра исследований болезни Альцгеймера им. Фишера при Университете Рокфеллера в Нью-Йорке. Исследователи представят свои выводы 29 июня в Neuron .

Болезнь Альцгеймера – прогрессирующее заболевание, при котором клетки мозга истощаются и умирают. Эти болезни первого целевые нейроны , связанные с памятью и навигацией. Со временем болезнь распространяется на другие нейроны. В США болезнь Альцгеймера занимает шестое место среди причин смерти и пятое место среди причин смерти американцев в возрасте 65 лет и старше.

Причина заболевания остается неясной. Предыдущие исследования выявили гены, которые повышают риск болезни Альцгеймера, но ученые до сих пор не знают, почему болезнь начинает атаковать нейроны. Одна из проблем при изучении этого заболевания заключается в том, что мозг быстро начинает разрушаться после смерти, искажая любые потенциальные результаты вскрытия.

Для нового исследования Руссари и его коллеги создали генетические линии мышей, специально предназначенные для изучения нейронов. Каждая линия фокусируется на одном типе нейронов с генетическими изменениями, облегчающими отслеживание транскрипции генов в этих нейронах (включая добавление зеленого флуоресцентного белка). Исследователи разработали линии мышей, нацеленные на нейроны, устойчивые к болезни Альцгеймера и другие, нацеленные на нейроны, уязвимые к этой болезни.

В новой статье исследователи показывают, что нейроны человека и мыши почти идентичны на молекулярном уровне, что делает грызунов превосходными заменителями для изучения болезни Альцгеймера.

Исследователи объединили экспериментальные данные мышей Руссари с вычислительными моделями генетики человека Яо, которые показывают, когда и где гены, связанные с процессами, связанными с болезнью Альцгеймера, экспрессируются в мозге и как эти гены взаимодействуют с другими генами. Вместе два источника данных составили профиль того, какие характеристики делают нейроны уязвимыми для болезни Альцгеймера.

В профиле обнаружены два обычных подозреваемых в болезни Альцгеймера: бета-амилоид и тау-белок. Амилоид-бета – это фрагмент белка, который может агрегировать, образуя бляшки, заполняющие промежутки между нервными клетками. Тау-белки – главный кандидат в профиле – стабилизируют микротрубочки, молекулярные стержни, которые придают нейронам их форму и образуют основу связей между соседними нейронами. Когда тау-белки неправильно свернуты, они могут создавать запутанные нити, которые блокируют транспортную систему нейрона, препятствуя нормальному функционированию нейронов.

«Когда я впервые сделал прогнозы, я на самом деле вернулся и перепроверил, потому что подумал, что это слишком хорошо, чтобы быть правдой», – говорит Яо. «Это были вещи, которые, как мы уже знали, связаны с болезнью Альцгеймера, и мы смогли связать их вместе. Это было подтверждением того, что мы на правильном пути».

Ученые давно обсуждают, какой процесс – с участием бета-амилоида или тау – отвечает за возникновение болезни Альцгеймера, но новые результаты показывают, что эти два процесса связаны. Эта работа прочно связала PTB, ген, который регулирует формирование нескольких вкусов тау-белка, с болезнью Альцгеймера. Если PTB не регулируется, соотношение тау-белков снижается. Этот дисбаланс приводит к тому, что тау-белки начинают агрегировать, образуя спутанные нити. Исследователи предполагают, что возраст и накопление бета-амилоида повышают риск этого нарушения регуляции.

Исследователи планируют продолжить свои исследования, ища другие характеристики, которые делают нейроны уязвимыми для болезни. По словам Яо, сбор дополнительной информации о начале болезни Альцгеймера поможет в разработке потенциальных методов лечения, которые, в первую очередь, не позволят болезни пустить корни.

услуги нутрициологаАвтор сайта и статей: Наталья Степанова, нутрициолог-психолог, консультант по питанию и коррекции веса. Подробнее обо мне

Я в соц. сетях: Vk, Instagram.

Рейтинг
Еще статьи нутрициолога:
Adblock
detector