Исследователи обнаружили удивительную раннюю фазу развития болезни Альцгеймера: усиление метаболизма в гиппокампе. Изучая мышей, напоминающих патологию болезни Альцгеймера у человека, ученые наблюдали усиление митохондриального метаболизма с последующими синаптическими нарушениями из-за затруднения рециркуляции клеток.
Эти данные, позволяют предположить, что метаболические изменения могут служить ранним диагностическим маркером. Данное открытие может проложить путь к своевременному вмешательству с использованием новых препаратов замедленного действия.
Ранней фазой процесса развития болезни Альцгеймера является увеличение метаболизма в области мозга, называемой гиппокампом, сообщают исследователи из Каролинского института в исследовании, опубликованном в журнале Molecular Psychiatry. Это исследование открывает новые потенциальные методы раннего вмешательства.
Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной формой деменции. Авторы нового исследования обнаружили, что повышение метаболизма в митохондриях, клеточных электростанциях, является ранним индикатором заболевания.
Команды ученых, проводившие исследование, использовали мышей, у которых патология болезни Альцгеймера развилась так же, как и у людей. За усилением метаболизма у молодых мышей последовали синаптические изменения, вызванные нарушением системы клеточной рециркуляции (процесс, известный как аутофагия). Это открытие было удостоено Нобелевской премии по физиологии и медицине в 2016 году.
Со временем обмен веществ в головном мозге при болезни Альцгеймера обычно снижается, что способствует деградации синапсов. Это исследователи также могли наблюдать у старых мышей, которые болели этим заболеванием в течение длительного времени.
«Заболевание начинает развиваться за 20 лет до появления симптомов, поэтому важно обнаружить его на ранней стадии, особенно с учетом того, что появляются лекарственные препараты замедляющие прогрессирование», — комментирует Пер Нильссон (Per Nilsson), сотрудник кафедры нейробиологии, медицинских наук и общества, Каролинского института (Karolinska Institutet). «Метаболические изменения могут быть диагностическим фактором в этом случае».
Мария Анкаркрона (Maria Ankarcrona), профессор той же кафедры, добавляет:
«Интересно, что изменения в обмене веществ можно обнаружит еще до того, как в головном мозге накопится характерная нерастворимая бляшка. Различный энергетический баланс соответствует тому, что мы видели на изображениях мозга при болезни Альцгеймера, но сейчас мы обнаружили эти изменения на более ранней стадии».
Исследование проводилось в тесном сотрудничестве между обеими группами ученых, которые проанализировали область мозга мыши, называемую гиппокампом, структуру, которая играет важную роль в кратковременной памяти и поражается на ранних стадиях патологического процесса.
Применяя технику секвенирования РНК, чтобы выяснить, какие гены активны в клетках гиппокампа на разных стадиях заболевания, исследователи обнаружили, что одной из ранних стадий заболевания является усиление митохондриального метаболизма.
Ученые изучили изменения, которые затем появились в синапсах между нейронами мозга, используя электронную микроскопию и другие методы, ученые обнаружили, что в синапсах накапливаются везикулы, называемые аутофагосомами, в результате которых отработанные белки расщепляются, а их компоненты метаболизируются, нарушая доступ к функционированию белков.
Теперь исследователи будут более подробно изучать роль митохондрий и аутофагии в развитии болезни Альцгеймера – например, на мышах, чье заболевание обеспечивает еще лучшую модель мозга Альцгеймера.
«Эти результаты подчеркивают важность сохранения функциональных митохондрий и нормального белкового метаболизма», — заключает доктор Нильссон. «В дальнейшем мы сможем провести тесты на мышах, чтобы увидеть, могут ли новые молекулы, стабилизирующие митохондриальную и аутофагическую функцию, замедлить развитие болезни».
