Исследователи Массачусетской больницы общего профиля (MGH) обнаружили механизм распространения нейрофибриллярных клубков – одного из двух отличительных признаков болезни Альцгеймера – через мозг пострадавших людей. В отчете, опубликованном в Интернете в журнале Nature Communications, исследовательская группа описывает обнаружение того факта, что определенная версия белка тау, хотя и крайне редко встречается даже в мозгу пациентов с болезнью Альцгеймера, способна передаваться от одного нейрона к другому. и как этот процесс происходит.
"Было высказано предположение, что клубки – аномальное накопление тау-белка, заполняющего нейроны при болезни Альцгеймера, – могут перемещаться от нейрона к нейрону по мере развития болезни, распространяя дисфункцию по мозгу по мере развития болезни. Но как это происходит, неизвестно," говорит Брэдли Хайман, доктор медицинских наук, директор Центра исследования болезни Альцгеймера MGH и старший автор отчета. "Наше текущее исследование предполагает, что один из действующих механизмов заключается в том, что уникальный и редкий тип тау обладает свойствами, которые мы искали: он высвобождается из нейронов, захватывается другими нейронами, транспортируется вверх и вниз по аксонам, а затем снова высвобождается."
Предыдущие исследования показали, что клубки тау сначала появляются в структуре, расположенной глубоко внутри мозга, называемой энторинальной корой, которая является центром сигналов, проходящих между гиппокампом и корой головного мозга. Сплетения появляются позже в других близлежащих структурах, связанных с памятью и познанием, но было неясно, отражает ли эта прогрессия движение тау-белков через соседние нейроны или какой-либо другой процесс. Несколько исследований 2013 года, проведенных группой Хаймана и других, показали перемещение мутантной формы тау-белка между структурами мозга и результирующую нейродегенерацию на мышиной модели. В одной из статей Хаймана также предполагалось, что этот процесс можно остановить, но, как именно происходит транспорт от клетки к клетке, еще предстоит продемонстрировать.
Текущее исследование показало, что когда образец мозга из этой модели мыши был применен к культивируемым нейронам, только 1 процент тау-белка в этих образцах был поглощен нейронами. Взятые тау-белки имели высокую молекулярную массу – это означает, что ряд более мелких белков связаны вместе в более крупную молекулу – растворимы и усыпаны большим количеством молекул фосфата, что является известной характеристикой тау-белка в клубках, связанных с болезнью Альцгеймера. Аналогичные результаты были получены в экспериментах с использованием образцов мозга пациентов с болезнью Альцгеймера как на культивируемых нейронах, так и на живых мышах. Процесс, посредством которого эта версия тау-белка проходит между нейронами, был проиллюстрирован с помощью микрофлюидного устройства, разработанного в Ресурсном центре MGH BioMEMS.
Устройство состоит из трех камер, первые две из которых содержат нейроны мыши, соединенные микроканавками, через которые могут проходить аксоны – волокна, передающие сигналы от одного нейрона к другому. Команда обнаружила, что применение этой редкой формы тау из мозга модели мышей к нейронам в первой камере привело к тому, что белок поглощается этими нейронами и в течение пяти дней присутствует на концах нейронов первой камеры. аксоны и нейроны во второй камере. Через несколько дней тау был обнаружен на концах аксонов, идущих от второй до третьей камеры, которые не содержали нейронов.
Удаление тау из первой камеры не привело к его исчезновению из второй камеры, что указывает на то, что после того, как определенное количество патологической версии белка было поглощено, нейроны могут продолжать передавать его даже после того, как первоначальный источник был удален. Дополнительные эксперименты с тау-белком из мозга пациентов с болезнью Альцгеймера подтвердили, что высокомолекулярная, растворимая, содержащая фосфат версия усваивается и передается между нейронами.
"Наши результаты показывают, что высвобождение и поглощение этой формы тау-белка является важным шагом в распространении заболевания из одной области мозга в другую," говорит Хайман, профессор неврологии Гарвардской медицинской школы им. Джона Пенни. "Поскольку это распространение, вероятно, лежит в основе клинического прогрессирования симптомов, нацеливание на механизмы распространения может обещать стабилизацию заболевания."