Новое исследование прокладывает путь к совершенствованию методов диагностики и лечения болезни Альцгеймера

Исследователи Университета Помпеу Фабра (UPF) и Университета Жироны (UdG) провели исследование, раскрывающее новые знания о взаимодействиях между двумя белками, накопление которых в тканях нейронов связано с опаснейшим заболеванием – болезнью Альцгеймера. Преобладающая теория о причинах недуга указывает на то, что его развитие связано с аномальным накоплением двух белков, бета-амилоида (Аβ) и тау, в тканях нейронов, но до сих пор остается много вопросов относительно процессов, запускающих это смертельное нейродегенеративное заболевание. На сегодняшний день большинство научных исследований анализируют влияние бета-амилоида на динамику нейронов, но без углубленного изучения его сложного взаимодействия с тау у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Недавние нейробиологические исследования с участием Центра мозга и познания (Center for Brain and Cognition, CBC) UPF предоставляют интересные разработки в отношении динамики и сложного взаимодействия этих двух белков в мозге людей с болезнью Альцгеймера. Их результаты открывают путь для разработки новых биомаркеров для улучшения диагностических процессов и методов лечения.

Результаты этого исследования представлены в статье, опубликованной недавно в журнале Alzheimer’s Research&Therapy.

Главный автор статьи Густаво Патов утверждает: «Болезнь Альцгеймера — это нейродегенеративное заболевание, постепенно разрушающее мозг до такой степени, что нарушает его нормальное функционирование. Вычислительные методы нейробиологии, в частности, модели, основанные на симуляции, позволяют изучать эволюцию заболевания способами, которые невозможно применить к реальным пациентам». Он поясняет, что такое моделирование «in-silico» позволяет формулировать и проверять гипотезы и предоставлять информацию, а иногда и новые знания о заболевании: «Мы смогли определить относительную важность двух белков, которые, как полагают, являются причиной болезни Альцгеймера на протяжении всей эволюции заболевания. Это достижение позволяет нам генерировать ценную информацию, помогающую в диагностике болезни, поскольку исследование дает точную информацию о состоянии пациента на основе его функциональных сканеров-биомаркеров».

Его соавтор Густаво Деко добавляет: «Математические и вычислительные инструменты, глубоко укоренившиеся в наших медицинских и биологических знаниях о болезни Альцгеймера, открывают новые двери для изучения эволюции заболевания и, прежде всего, для анализа возможных стратегий. Они дают новые возможности бороться с его последствиями и, будем надеяться, замедлить его прогресс. Результаты нашей работы являются многообещающим первым шагом в этом направлении».

Исследование с использованием передовых математических и вычислительных инструментов показывает, как белки, связанные с заболеванием, изменяют баланс возбуждения/торможения нейронов у пациентов с болезнью Альцгеймера.

В этом исследовании были использованы методы моделирования всего мозга, которые с помощью математических инструментов и операций позволяют понять механизмы, лежащие в основе глобальной динамики областей мозга в их различных состояниях (в покое, выполнении когнитивных задач и др.), как у здоровых людей, так и у людей с заболеванием. Примененные методы позволили выявить и изучить влияние концентрации двух белков (бета-амилоида и тау) на поведенческую динамику различных областей мозга людей с болезнью Альцгеймера. Удалось выяснить влияние каждого белка в отдельности и в сочетании с другим, а также оценить относительный вес каждого из них в аномальной мозговой активности людей с этим заболеванием.

Исследование приходит к выводу, что на ранних стадиях болезни Альцгеймера наибольшее влияние болезни вызывает большее накопление белка бета-амилоида. Напротив, на более поздних стадиях это влияние можно объяснить более высокой концентрацией тау-белка. Оба белка изменяют баланс между состоянием возбуждения и торможения нейронов, что способствует ухудшению когнитивных функций у людей, страдающих этим заболеванием.

Предыдущие исследования уже доказали, что люди с болезнью Альцгеймера страдают от изменения уровней нейронального возбуждения и баланса торможения. Особенно на ранних стадиях заболевания возникает гипервозбудимость нейронов, что ухудшает корковую активность, и тем самым, способствует ухудшению когнитивных функций. До сих пор такой дисбаланс был продемонстрирован в исследованиях на животных и в посмертных образцах людей, но исчерпывающие доказательства отсутствовали у людей, живущих с этим заболеванием. Основная трудность в достижении нужного результата заключается в том, что активность возбуждения и торможения нейронов невозможно измерить напрямую с помощью методов нейровизуализации. Однако методы моделирования всего мозга, использованные в проведенном исследовании, действительно позволили измерить влияние двух белков на дисбаланс возбуждения/торможения нейронов, используя инструменты математического и вычислительного моделирования.

В новом исследовании использовались эмпирические данные, полученные из базы данных Инициативы по нейровизуализации болезни Альцгеймера (Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative database), продольного многоцентрового исследования, предназначенного для разработки биомаркеров этой болезни. Данные соответствуют пациентам с заболеванием в возрасте от 55 до 90 лет.

Болезнь Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера (синонимы: идиопатический синдром, дрожательный паралич (дрожь конечностей), также сенильная деменция альцгеймеровского типа) — наиболее распространённая форма деменции, нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1907 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером (1864—1915). Имеет выраженную избирательность, проявляется у людей в возрасте 60 и более лет. Существует и ранняя болезнь Альцгеймера — редкая форма заболевания. Уровень заболеваемости достаточно высокий и составляет 5-8 больных на 1000 человек – это более 50% от всех случаев регистрации деменции (слабоумия). Так, это заболевание встречается у 5% населения в категории «60+», у людей в возрасте 85-ти и более лет болезнь Альцгеймера проявляется у 30-40%. Сегодня это заболевание называют чумой 21 столетия. И не беспочвенно, о чем свидетельствует статистика.

По состоянию на 2015 год количество заболевших находилось на уровне отметки в 50 млн человек. Согласно прогнозам, ежегодно частота постановки диагнозов «болезнь Альцгеймера» будет увеличиваться, и к 2030 году составит 82 млн, а к 2050 – 152 млн человек, что в 3 раза больше показателей 2015 года.

Болезнью Альцгеймера страдали такие знаменитости, как президент США Рональд Рейган, премьер-министр Великобритании Маргарет Тэтчер и звезда Голливуда Шон Коннери. 

Как правило, болезнь начинается с малозаметных симптомов, но с течением времени прогрессирует. Наиболее часто на ранних стадиях проявляется расстройство кратковременной памяти, например, неспособность вспомнить недавно заученную информацию. С развитием болезни происходит потеря долговременной памяти, возникают нарушения речи и когнитивных функций, пациент теряет способность ориентироваться в обстановке и ухаживать за собой. Постепенная потеря функций организма ведёт к смерти.

Источник: https://www.eurekalert.org/

18.01.2024