Нейрофизиологи описали механизм образования бета-амилоида под влиянием холестерина

Нейрофизиологи из США описали в Proceedings of the National Academy of Sciences, как холестерин астроцитов провоцирует образования бета-амилоида. В экспериментах на клеточных культурах они обнаружили, что холестерин увеличивает связь предшественника бета-амилоида с ферментами, которые превращают его в бета-амилоид. Исследователи также заблокировали производство холестерина астроцитами у мышей с болезнью Альцгеймера, и это снизило содержание бета-амилоида в их мозге практически до уровня здоровых животных.

Астроциты обведены в синие кружочки. Wikimedia Commons

Холестерин содержится в клеточных мембранах. Он придает мембранам необходимую устойчивость и стабилизирует их «тягучесть». Несколько лет назад исследователи обнаружили, что мембранный холестерин увеличивает накопление бета-амилоида в нейронах и провоцирует болезнь Альцгеймера. Некоторые генетические варианты аполипопротеина E (АпоЕ) — ответственного за транспорт холестерина и других липидов между клетками — повышают риск развития болезни Альцгеймера. При этом ученые не знали точно, каким образом связаны эти открытия.

Команда американских нейрофизиологов под руководством Скотта Хансена ( Scott B. Hansen) из Исследовательского института Скриппса предположила, что в процесс вовлечены не сами нейроны, а астроциты — «вспомогательные» клетки мозга, которые синтезируют холестерин и переносят его нейронам.

Авторы применили микроскопию сверхвысокого разрешения, чтобы проследить за астроцитами в культуре клеток. Они посадили флуоресцентную метку на ферменты (бета и гамма секретазы), ответственные за превращение белка предшественника бета-амилоида, а также на сам предшественник бета-амилоида, чтобы определить их положение на мембране. Затем исследователи добавили к клеткам АпоЕ.

Оказалось, что контакт предшественника бета-амилоида с бета и гамма секретазами уменьшается, если АпоЕ не несет холестерин. При этом если в чашку сажали, кроме нейронов, астроциты, то добавление того же самого АпоЕ давало противоположный эффект. Вероятно, АпоЕ доставляет холестерин от астроцитов к нейронам, и увеличивает связывание предшественника бета-амилоида с ферментами, которые превращают его в опасный бета-амилоид. Кроме того, если в среде содержится мало холестерина, то предшественник бета-амилоида разрушается альфа секретазой до безобидных белков.

Механизм образования бета-амилоида (объяснения в тексте). Wang et al / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

Нейрофизиологи решили проверить получившуюся модель на мышах, у которых имитировали развитие болезни Альцгеймера и гиперпродукцию бета-амилоида. Животных дополнительно генетически изменили так, чтобы астроциты не производили холестерин. Через 60 недель в мозге этих мышей уровни бета-амилоидов уменьшились в два раза — они были лишь несколько выше, чем у здоровых мышей из группы контроля.

Уровни бета-амилоида у экспериментальных мышей (контрольные мыши – крайний столбик слева, экспериментальные – крайний столбик справа). Wang et al / Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021

В будущем исследователи продолжат детально изучать открытый механизм для того, чтобы понять, можно ли таким образом заблокировать образование бета-амилоида у пациентов.

Для лечения болезни Альцгеймера ученые пытаются применять разные подходы, например используют систему CRISPR/Cas, а также пептидную вакцину против тау-белка.

Источник: https://nplus1.ru

18.08.2021