• Исследование Массачусетского технологического института открывает новые возможности изучения уязвимости клеток и нейронных цепей при болезни Альцгеймера.
  • Исследование также выявило факторы, которые могут помочь некоторым людям противостоять снижению когнитивных способностей, такие как ключевые клетки мозга и диета.
  • Этот анализ подчеркивает связь между клеточными реакциями и когнитивной устойчивостью, предлагая новые пути для стратегий лечения..

Новое исследование, опубликованное в Природаобнаружил, что определенные уязвимости клеток и цепей могут позволить некоторым людям противостоять снижению когнитивных способностей, несмотря на наличие у них явной патологии.

В этом исследовании ученые использовали новый метод сравнения экспрессии генов в различных областях мозга у людей с болезнью Альцгеймера и без нее.

Хотя клетки мозга имеют одинаковую ДНК, их идентичность и активность различаются в зависимости от паттернов экспрессии генов.

Исследователи проанализировали экспрессию генов в более чем 1,3 миллиона клеток из более чем 70 типов клеток в шести регионах мозга у 48 доноров тканей, 26 из которых страдали болезнью Альцгеймера, а 22 — нет.

Соавтор Ли-Хуэй Цай, профессор нейробиологии Пикауэрского университета и директор Института Пикауэра по обучению и памяти и инициативе по старению мозга в Массачусетском технологическом институте, объяснил основные выводы Медицинские новости сегоднязаявив, что исследование «выявило пути, связанные с уязвимостью клеток и когнитивной устойчивостью».

«Эти результаты открывают новые цели для терапевтического вмешательства», — пояснил профессор Цай.

«Типы клеток, которые показывают наибольшую степень уязвимости (истощение мозга), находятся в областях мозга, наиболее важных для поддержки обучения и памяти (энторинальная кора и гиппокамп), и эти клетки имеют общий маркер, рилин. Кроме того, метаболический путь в определенном типе глиальных клеток, а именно астроцитах, особенно нарушен при болезни Альцгеймера. Более того, то, как астроциты экспрессируют гены в биосинтезе антиоксидантов, холина и полиаминов, по-видимому, влияет на устойчивость человека к деменции».

— Профессор Ли-Хуэй Цай

Связь клеточных изменений со снижением когнитивных способностей

Исследователи проанализировали образцы мозга из префронтальной коры, энторинальной коры, гиппокампа, переднего таламуса, угловой извилины и средневисочной коры.

Они отметили тысячи едва заметных, но важных биологических изменений, клетка за клеткой и ген за геном, в ответ на патологию болезни Альцгеймера.

Связав эту информацию с когнитивным состоянием пациентов, они смогли понять, как клеточные реакции коррелируют со снижением когнитивных способностей или устойчивостью, что потенциально может предложить новые методы лечения когнитивной потери.

Поскольку патология может предшествовать когнитивным симптомам на десятилетие и более, даже если на этой стадии невозможно устранить патологию, можно защитить клеточные пути, поддерживающие когнитивную функцию.

Дэвид Меррилл, доктор медицины, доктор философии, гериатрический психиатр и директор Тихоокеанского центра здоровья мозга Тихоокеанского института неврологии в Медицинском центре Провиденс-Сент-Джонс в Санта-Монике, штат Калифорния, который не принимал участия в этом исследовании, сказал, что «это исследование идентифицирует 76 типов клеток, специфичных для определенных областей мозга, раскрывая клеточную уязвимость, реакцию и устойчивость к болезни Альцгеймера».

«Эта работа прокладывает путь к раннему выявлению и целенаправленному терапевтическому вмешательству — давно обещанному потенциалу прецизионной медицины», — сказал он.

Рилин и нейронная уязвимость при болезни Альцгеймера

Некоторые из самых ранних признаков амилоидной патологии и потери нейронов при болезни Альцгеймера появляются в областях, связанных с памятью, таких как гиппокамп и энторинальная кора.

Исследователи определили потенциальную причину этого: значительное снижение одного типа возбуждающих нейронов в гиппокампе и четырех типов в энторинальной коре у людей с болезнью Альцгеймера по сравнению с людьми без этого заболевания.

Лица с истощением этих нейронов показали значительно худшие результаты при оценке когнитивных способностей.

Многие из этих уязвимых нейронов были частью общей нейронной цепи и либо напрямую экспрессировали белок, называемый Рилин или находились под влиянием сигналов рилина.

Эти результаты выявляют особенно уязвимые нейроны, потеря которых связана со снижением познавательной способности, разделяя как нейронную цепь, так и молекулярный путь.

А недавнее обучение подчеркивает важность рилина в исследовании болезни Альцгеймера, уделяя особое внимание мужчине с редкой мутацией, которая увеличила активность рилина и сохранила его когнитивное здоровье, несмотря на семейный анамнез раннего начала болезни Альцгеймера.

Исследование показало, что снижение когнитивных функций связано с потерей нейронов, продуцирующих рилин.

Анализ мозговой ткани человека и модельных мышей с болезнью Альцгеймера подтвердил снижение количества рилин-положительных нейронов, что подчеркивает роль рилина в здоровье мозга и его потенциальную потерю у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Как клетки мозга и диета связаны с когнитивной устойчивостью

Исследователи стремились понять, почему некоторые люди сохраняют хорошую когнитивную функцию, несмотря на изменения мозга, связанные с болезнью Альцгеймера.

Они сосредоточились на генах, клетках и областях мозга, связанных с этой когнитивной устойчивостью.

Они обнаружили, что в нескольких областях мозга тип клеток мозга, называемый астроцитами, который участвует в антиоксидантной активности, метаболизме холина и биосинтезе полиаминов, необходим для поддержания когнитивной функции даже при высоких уровнях вредных тау-белков и амилоидных белков.

Результаты совпадают с более ранние исследования показывая, что пищевые добавки с холином помогают астроцитам справляться с проблемами, вызванными геном APOE4, основным фактором риска болезни Альцгеймера.

Кроме того, в исследовании особое внимание уделено спермидину — пищевой добавке с потенциальными противовоспалительными свойствами, хотя необходимы дополнительные исследования.

Изучив образцы мозговой ткани, команда подтвердила, что у людей с более высокой когнитивной устойчивостью наблюдался более высокий уровень определенных генов в астроцитах, что подтверждает их прогнозы, сделанные на основе анализа РНК отдельных клеток.

Новый метод упрощает сложный анализ данных

Исследователи разработали новый метод обработки больших объемов данных об отдельных клетках путем группировки связанных генов в «генные модули».

Этот подход использует модели скоординированной экспрессии генов, подобно тому, как движение человека включает скоординированные совместные действия.

Этот метод помогает делать более надежные выводы путем анализа групп функционально связанных генов.

Исследователи намерены использовать этот метод для совершения новых открытий и изучения механизмов контроля этих генов, чтобы найти способы обратить вспять прогрессирование болезни Альцгеймера.

Доктор Меррилл добавил, что «это исследование подчеркивает сложность болезни Альцгеймера и важность различных типов клеток в реакции мозга на это заболевание. Повышение осведомленности общественности об этих механизмах способствует лучшей осведомленности и лечению болезни Альцгеймера».