Накопление белка в липидах связано с поздним началом болезни Альцгеймера

Исследователи из Медицинской школы Университета Северной Каролины сделали революционное открытие о роли аполипопротеина Е (apolipoprotein E, APOE) – крупнейшего генетического фактора риска развития болезни Альцгеймера с поздним началом.

Пожилые люди, унаследовавшие генетический вариант APOE4 от своих родителей, имеют в 2-3 раза больший риск позднего начала и дальнейшего опасного развития нейродегенеративного заболевания. Если исследователи смогут лучше понять, как APOE4 влияет на клетки головного мозга, результаты помогут им разработать эффективные методы лечения и воздействовать на механизмы, вызывающие повышенный риск заболевания.

Сара Коэн (Sarah Cohen) и ее бывший аспирант Ян Виндхэм (Ian Windham), провели тщательное пятилетнее исследование, чтобы лучше понять и визуализировать связь между APOE4, болезнью Альцгеймера и молекулами жира, называемыми липидами, в мозге.

«Мы впервые обнаружили, что клетки мозга, известные как астроциты, более уязвимы к повреждениям и могут даже выйти из строя, когда APOE4 окружает их центры хранения липидов», — сказал Коэн, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии и старший автор статьи, опубликованной в Journal of Cell Biology. «Этот механизм объясняет, почему именно APOE4 увеличивает риск развития болезни Альцгеймера на клеточном уровне».

Роль липидов в мозге

60% сухой массы мозга состоит из липидов, играющих важную роль в мозге. Они хранят клеточную энергию и формируют миелин (myelin) — вещество, окружающее и изолирующее нейроны. Липиды можно найти в специализированных отсеках для хранения жира, известных как липидные капли внутри астроцитов.

Сколь бы полезными они ни были, липиды также способны при подходящих условиях стать токсичными. При возбуждении или стрессе нейроны выделяют в окружающую среду токсичные липиды. Астроцитам поручено очищать свободно плавающие токсичные липиды и предотвращать их накопление в мозге.

Если астроциты каким-либо образом будут повреждены или дисфункциональны, они не смогут выполнять свои обязанности по очистке. В результате, другие клетки головного мозга, называемые микроглией, также не могут очищать бляшки бета-амилоида в мозге, что является еще одним движущим фактором болезни Альцгеймера.

АРОЕ вырабатывается астроцитами. Белок контролирует высвобождение и транспортировку липидов между типами клеток мозга. Виндэм и Коэн хотели посмотреть, что именно происходит с липидами в астроцитах. Виндхэм возглавил проект, создав инновационную систему маркировки, позволившую им под микроскопом увидеть внутренние части астроцитов в действии.

Команда сначала добавила к астроцитам олеиновую кислоту, жирную кислоту омега-9, естественным образом вырабатываемую в организме. Используя ультрамикроскоп, ученые наблюдали обычное образование липидных капель. Удивительно, но APOE4 притягивался к липидным каплям как магнит, изменяя их форму и размер. Никто ранее не мог предположить ничего подобного.

Исследователям стало ясно, что APOE4 может избегать секреции, замыкаться внутри астроцитов и мигрировать в липидные капли внутри астроцитов. Виндхэм и Коэн уверены, что измененный состав липидных капель вызывает дисфункцию астроцитов и влияет на способность микроглии очищать бета-амилоид.

Липиды: следующий рубеж

Однако, чтобы узнать все подробности, необходимо провести дополнительные исследования. Коэн надеется, что их результаты еще больше подчеркнут роль липидных капель в болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях.

«В своей самой первой статье Алоис Альцгеймер описал три характеристики нейродегенеративного заболевания: бета-амилоидные бляшки, тау-клубки и скопления липидов», — напомнил Коэн. «Первые два привлекли много внимания, но теперь очень важен и следующий рубеж — липиды. Поскольку APOE является крупнейшим генетическим фактором риска, мы считаем, что он даст ключ к пониманию того, как липиды вписываются в эту историю».

О Медицинской школе UNC

Медицинская школа UNC (UNC School of Medicine, SOM) — крупнейшая медицинская школа Северная Каролина, ежегодно выпускающая более 180 новых врачей. Она давно и неизменно входит в число лучших медицинских школ США, в том числе, занимая 5-е место – по первичной медико-санитарной помощи по версии US News&World Report, и 6-е место – по исследованиям среди государственных университетов. В 2021 году более половины из 1700 преподавателей школы были главными специалистами по различным направлениям, получившими награды за активные исследования. Два преподавателя SOM UNC были удостоены Нобелевской премии по медицине.

Источник: https://www.eurekalert.org/

13.02.2024