• В настоящее время согласована предпосылка, что скопление определенных белков в мозге является движущим фактором болезни Альцгеймера.
  • Исследователи из Исследовательского института Бака в Новато, штат Калифорния, теперь говорят, что в этих скоплениях мозга есть и другие белки, которые до сих пор в значительной степени игнорировались и которые также могут играть роль в развитии этой формы деменции.
  • Используя модель червя, ученые обнаружили, что естественный процесс старения и бета-амилоид приводят к тому, что некоторые белки становятся нерастворимыми.
  • Исследователи использовали соединение, чтобы повысить качество здоровья митохондрий в белках, которые стали нерастворимыми, помогая задержать токсическое воздействие бета-амилоида.

Хотя ученые до сих пор не знают точную причину болезни Альцгеймера, большинство сходится во мнении, что слипание определенных белков… бета-амилоид и тау — в мозгу характеризуют заболевание.

«Объединяющей чертой нейродегенеративных заболеваний старения является накопление больших белковых комков в мозге, которые мы называем нерастворимыми белковыми агрегатами», — Эдвард Андертон, доктор философии, постдокторант из Института исследований старения Бака в Калифорнии и соавтор. исследования, недавно опубликованного в журнале ГероНаукаобъяснил Медицинские новости сегодня.

«При болезни Альцгеймера белок (бета-амилоид) образует агрегаты, называемые бляшками, и они тесно связаны с областями гибели нейронов и воспаления головного мозга, вызывающего заболевание», — отметил он.

Однако, добавил Андертон, эти бляшки содержат сотни дополнительных белков, которые до сих пор по большей части игнорировались.

По этой причине он и другие исследователи из Института исследований старения Бака в Калифорнии решили изучить, как накопление нерастворимых белков в целом может ускорить болезнь Альцгеймера.

Используя модель червя, ученые обнаружили, что как естественный процесс старения, так и бета-амилоид приводят к тому, что другие белки становятся нерастворимыми.

Затем исследователи использовали соединение для повышения качества митохондриальный здоровье в белках, которые стали нерастворимыми, эффективно замедляя токсическое воздействие бета-амилоида.

Митохондрии, так называемые электростанции клетки, недавно стали центром внимания в исследованиях болезни Альцгеймера, поскольку ученые пытались выяснить, может ли «ремонт» митохондрий, которые с возрастом перестают нормально функционировать, помочь сохранить здоровье мозга.

Что такое слипание белка?

По словам Маниша Чамоли, доктора философии, научного сотрудника Института исследований старения Бака в Калифорнии и соавтора этого исследования, белки подобны крошечным машинам в наших клетках, которые должны иметь определенную форму, чтобы работать правильно.

«Представьте, что у вас есть ключ, который погнулся и больше не вписывается в замок — это похоже на то, что происходит, когда белки теряют свою форму», — объяснил Чамоли МНТ. «Эти деформированные белки начинают слипаться и образовывать нерастворимые белковые агрегаты. Белки могут потерять свою форму из-за различных факторов, таких как стресс, старение или повреждение».

«Наши клетки развили способы либо повторно сворачивать белки в правильную форму, либо разрушать их, когда они слишком повреждены, чтобы их можно было повторно свернуть», — продолжил он.

Однако при таких состояниях, как болезнь Альцгеймера, мозг неправильно распоряжается такими белками.

«У лабораторных организмов, таких как микроскопический червь Ценорабдитис элегантный«Наша лаборатория и другие лаборатории по всему миру заметили, что с возрастом эти черви накапливают комки нерастворимых белков», — рассказал нам Чамоли.

«Аналогично, точно известно, что мозг пациентов с болезнью Альцгеймера накапливает агрегаты белка», — добавил он.

Почему белки слипаются в мозгу?

Поскольку нерастворимые белки действительно накапливаются в мозге во время нормального старения без болезней, Чамоли, Андертон и их команда хотели знать, какова связь между скоплениями белков мозга при нормальном старении и болезнью Альцгеймера.

Используя модель червя, ученые обнаружили, что бета-амилоид вызывает значительную нерастворимость в других белках, особенно в подгруппе белков, которую исследователи называют «основным нерастворимым протеомом».«

По мнению исследователей, нерастворимые белки, обнаруженные в основном нерастворимом протеоме, уже связаны с другими нейродегенеративными состояниями, включая болезнь Паркинсона и болезнь Хантингтона.

«Данные свидетельствуют о том, что нерастворимый протеом может иметь причинную роль в патогенезе болезни Альцгеймера», — сказал Андертон. «Например, экстракты нерастворимого белка старых, но не молодых животных ускоряют агрегацию (бета-амилоида)».

«Мы задались вопросом, верно ли и обратное: может ли (бета-амилоид) вызывать нерастворимость белков, которые имеют тенденцию агрегировать во время старения? Наши данные согласуются с представлением о том, что (бета-амилоид) и возрастные изменения взаимодействуют в деструктивном цикле прямой связи, что приводит к ускорению нерастворимости белка при болезни Альцгеймера».

– Эдвард Андертон, доктор философии

Может ли улучшение здоровья митохондрий предотвратить образование токсичных агрегатов?

Затем исследователи хотели найти способ потенциально обратить вспять то, как бета-амилоид способствует нерастворимости белков.

Поскольку многие митохондриальные белки становятся нерастворимыми в результате естественного старения и воздействия бета-амилоида, они предположили, что повышение качества митохондриального белка может обратить вспять некоторые негативные эффекты бета-амилоида.

«Митохондрии содержат специализированный энергопроизводящий комплекс белков, называемый цепь переноса электронов, что является основным способом, которым наши клетки используют пищу для производства энергии», — сказал Чамоли. «Мы обнаружили, что белки цепи переноса электронов стали нерастворимыми, когда мы подвергли их воздействию (бета-амилоида)».

«В течение некоторого времени было известно, что (бета-амилоид) может оказывать негативное воздействие на митохондрии, но мы показываем, что это, вероятно, связано с нерастворимостью белка», — продолжил он. «К счастью, клетки обладают способностью перерабатывать поврежденные митохондрии посредством процесса, называемого митофагия. Наша и другие лаборатории изучают небольшую молекулу, которая усиливает митофагию и омолаживает митохондрии».

Для этого они выбрали уролитин А — соединение-метаболит, обнаруженное в микробиоме кишечника. Гранаты, грецкие орехи, клубника, малина, семена чиа, семена конопли и миндаль — все это продукты, богатые уролитином А.

«Мы пришли к выводу, что использование фармакологического подхода для удаления нерастворимых белков из митохондрий может предотвратить некоторые токсические эффекты (бета-амилоида), и это именно то, что мы обнаружили», — сказал Андертон.

Потенциал новых терапевтических вмешательств при болезни Альцгеймера

МНТ об этом исследовании также поговорила с Верной Р. Портер, доктором медицинских наук, сертифицированным неврологом и директором отделения деменции, болезни Альцгеймера и нейрокогнитивных расстройств в Тихоокеанском институте нейробиологии в Санта-Монике, Калифорния.

Портер, который не участвовал в исследовании, сказал, что эти результаты позволяют предположить, что бета-амилоид, вероятно, способствует широко распространенной нерастворимости белков, особенно затрагивая митохондриальные белки, и что эта нерастворимость отражает изменения, наблюдаемые при старении.

«Открытие того, что воздействие на здоровье митохондрий может смягчить некоторые из этих эффектов старения, предполагает потенциальный новый подход к решению проблемы болезни Альцгеймера», — добавила она.

Портер сказал, что, поскольку результаты исследования показывают, что улучшение здоровья митохондрий может обратить вспять некоторые негативные последствия токсичности бета-амилоида, это может проложить путь для нескольких потенциальных вмешательств, включая фармакологические подходы, пищевые добавки и модификации образа жизни.

«Было бы интересно провести клинические испытания для проверки эффективности митохондриальных соединений, улучшающих здоровье, у пациентов с болезнью Альцгеймера, включая такие соединения, как уролитин А и другие митохондриальные усилители», — продолжил Портер.

«Дальнейшее исследование механизмов, с помощью которых (бета-амилоид) нарушает функцию митохондрий и приводит к нерастворимости белков, может помочь выяснить эти пути, выявив дополнительные потенциальные терапевтические цели», — отметила она.