Альцгеймер влияет на биологическое старение, метаболизм жира и здоровье кишечника, исследование показывает

Альцгеймер и другие деменции считаются заболеваниями ума, и не зря. Основными симптомами являются когнитивные изменения, которые постепенно растут более серьезными с течением времени.

По этой причине большая часть исследования деменции фокусируется на мозге и нервной системе. Однако в последнее время ученые начали изучать влияние Альцгеймера на другие аспекты тела.

Авторы нового исследования объясняют, как новые данные намекают на то, что эффекты Альцгеймера простираются за пределы нервной системы на другие части тела. «Например», — пишут они, «Альцгеймер» был связан с нарушениями в кишечной микробиоте, сердечно -сосудистой функции и гормональным гомеостазом ».

Они также объясняют, как воспаление и снижение иммунного здоровья может способствовать развитию Альцгеймера. Ясно, что болезнь Альцгеймера не ограничивается мозгом.

Болезнь Альцгеймера характеризуется накоплением неисправных белков в мозге, включая амилоид-бета 42 и тау.

Когда они накапливаются, они образуют так называемые амилоидные бляшки и нейрофибриллярные клубки соответственно. Эти белки мешают тому, как работают нейроны и, в конечном итоге, убивают их.

В своем недавнем исследовании исследователи использовали фруктовые мухи. Хотя фруктовые мухи, как вы, возможно, заметили, сильно отличаются от людей, они уже дали много знаний о здоровье человека.

Как пишут исследователи, «многие молекулярные пути сохраняются от мух до млекопитающих».

Медицинские новости сегодня Связался с Гурнитом Соухни, доктором медицинской помощи, главным нейрохирургом и основателем в нейролиф -мозге и клинике позвоночника, которые не участвовали в исследовании. Мы спросили о полезности моделей мух в нейробиологии.

«Модели фруктовых мух удивительно ценны в исследованиях деменции. Хотя они могут показаться упрощенными, — объяснил он, — они позволяют нам изучать эффекты тау и амилоида на генетическом и клеточном уровне, с более высокими результатами и более низкой сложностью, чем модели млекопитающих».

«Они помогли нам раскрыть фундаментальные механизмы нейродегенерации, которые часто превращаются в системы млекопитающих позже», — сказал он.

В текущем эксперименте ученые использовали мухи с наращиванием амилоида или тау и сравнивали их с контрольными мухами без накопления белка.

Исследователи использовали технику, называемую цельно-организмом Секвенирование РНК с одним нуклеусомПолем Короче говоря, это включает анализ генетической информации из ядер клеточных ядер, чтобы выяснить, какие гены включаются в конкретные типы клеток.

Авторы исследовали влияние тау и амилоида на ряд типов клеток во всех телах мух.

Влияние амилоида на нервную систему

Во -первых, они исследовали клетки нервной системы, включая клетки мозга, нервные клетки в их организме и глиальные клетки (опорные клетки для нейронов).

Они обнаружили, что амилоид приводил к потере многих типов этих клеток по сравнению с тау и контрольными мухами.

В частности, клетки, связанные с чувствами, такими как зрение, слух и запах, были наиболее сильно повлияли. Интересно, что потеря запаха является ранним признаком болезни Альцгеймера у людей.

При исследовании механизма, ответственного за гибель нейрональных клеток, исследователи идентифицировали кластер нейрональных клеток, которые экспрессировали лактатдегидрогеназу (LDH). Мы спросили Соуни, почему это важно:

«LDH играет роль в метаболизме клеточной энергетики, — объяснил он, — и его дисрегуляция может указывать на стресс или повреждение ткани. В контексте деменции аномальная активность LDH может отражать более широкую метаболическую дисфункцию».

Важно отметить, что ученые также выявили повышенный уровень ЛДГ в тканях головного мозга от людей с болезнью Альцгеймера, но не те, у кого нет состояния. Согласно Sawhney, этот повышенный LDH может «связывать нейродегенерацию с системными эффектами, как намекает это исследование».

Ученые также показали, что клетки с повышенным LDH имели изменения в генах, которые контролируют митохондриальные функции. Это важно, потому что митохондриальная дисфункция связана с окислительным стрессом, что является ранней особенностью болезни Альцгеймера у людей.

Влияние тау на тело

Затем ученые перенесли свое внимание на влияние белков Альцгеймера на клетки, кроме как в нервной системе. На этот раз именно Тау вызвал самые значительные изменения.

Типы клеток, которые были наиболее затронуты, были те, кто участвовал в метаболизме жиров, пищеварении и размножении. По словам авторов, «организм Fly Fat является центральным складом питательных веществ и энергетических запасов». Он выполняет аналогичную роль с печенью, иммунной системой и жировой тканью у млекопитающих.

Они обнаружили, что жировые капли в мухах тау большие на раннем этапе, но становятся меньше и более фрагментированными по мере развития болезни. Затем исследователи посмотрели на жировые клетки на мышиной модели Альцгеймера — эквивалент жирных капель мухи. Опять же, они изначально обнаружили негабаритные жировые клетки, которые стали меньше по мере прогрессирования заболевания.

Интересно, что другие ученые показали, что активность определенных типов жира может влиять на развитие Альцгеймера и у людей.

Помимо изменений в метаболизме жира, исследователи отметили изменения в поведении клеток в кишечнике. В соответствии с этим, исследования на мышах также показали, что тау вызывает дегенерацию кишечникаПолем

Наконец, нейрональный тау был связан со сниженной способностью воспроизводить у мужских мух. В соответствии с этим, исследования показывают, что снижение половых гормонов связано с повышенным риском развития болезни Альцгеймера у людей.

Влияние Тау на клеточное старение

По мнению авторов, изменения в метаболизме жиров, пищеварении и размножении связаны со старением. Таким образом, авторы предполагают, что присутствие Тау в нейронах может увеличить скорость старения на протяжении всего тела.

Измеряя экспрессию генов и молекулярные маркеры, связанные со старением мухи, ученые обнаружили, что мухи Тау, но не амилоидные или контрольные мухи, быстрее.

В целом, они приходят к выводу, что «экспрессия тау оказывает широкое влияние на периферические ткани и вызывает ускоренный фенотип старения».

Чтобы понять, как тау в нейронах оказывает такое широкое влияние на организм, ученые использовали анализ связи клеточной клетки, который может идентифицировать изменения в том, как мозг общается с организмом.

По сравнению с амилоидными и контрольными мухами, мухи Тау продемонстрировали тысячи различий в этих путях связи. Типы клеток, показывающие наибольшие различия, снова были связаны с метаболизмом жира, пищеварением и размножением.

Эти результаты предполагают, что тау в мозге может влиять на клетки в остальной части тела, мешая связи тела мозга.

Далее, они обнаружили, что в нейронах, содержащих тау, в экспрессии гена произошли изменения, которые влияли на то, как организованы синапсы — соединение между нервными клетками.

Были также повышенные уровни синаптических бутонов в кишечнике мух. Синаптические бутоны представляют собой отеки на нервах в синапсе, которые содержат нейротрансмиттеры, которые передают информацию из одного нейрона в другой.

Другими словами, тау в клетках мозга может влиять не только на то, как работают нейроны и развиваются в мозге, но и на то, насколько эффективно они общаются с более отдаленными тканями.

В целом, ученые приходят к выводу, что, хотя амилоид и тау токсичны, их эффекты различны: амилоид преимущественно влияет на нейроны, а тау оказывает более распространенное влияние на организм.

Они также обнаружили, что LDH повышен в амилоидных мух, а также у мышей и людей с болезнью Альцгеймера. Они считают, что это должна быть областью для будущих исследований, так как LDH, возможно, может быть использован в качестве раннего биомаркера для Альцгеймера.

Исследования мух являются важным первым шагом в научных исследованиях; Это обеспечивает направление для будущих исследований на других животных и, в конечном итоге, на людях.

Несмотря на то, что нам нужно интерпретировать результаты с осторожностью, вместе взятые, они дают новое понимание широко распространенных эффектов белков, связанных с болезнью Альцгеймера.

«Акцент на периферические эффекты тау и амилоида выделяется в этом исследовании», — сказал Соухни МНТПолем

«Мы часто думаем об этих белках как о проблемах мозга, но эта работа подчеркивает, как их влияние может выходить за рамки центральной нервной системы. Это важный сдвиг в перспективе для понимания полной системной природы деменции».
— Гурнит Соухни, доктор медицинских наук