Ученые идентифицировали белок – RbAp48, – усиление экспрессии которого улучшает память у старых мышей дикого типа. На снимке желтым показан повышенный уровень RbAp48 в зубчатой извилине. (Фото: Elias Pavlopoulos, Ph.D./Columbia University Medical Center)
Группа ученых из Медицинского центра Колумбийского университета (Columbia University Medical Center, CUMC) во главе с лауреатом Нобелевской премии Эриком Ричардом Кэнделом (Eric Richard Kandel), MD, доказала, что важнейшую роль в возрастной потери памяти играет дефицит белка RbAp48 в гиппокампе. Не менее важен и тот вывод ученых, что эта форма потери памяти обратима. В ходе исследований, проведенных на посмертных образцах человеческого мозга и на мышах, получены самые убедительные доказательства того, что возрастная потеря памяти и болезнь Альцгеймера – совершенно разные состояния.
«Наше исследование предоставляет убедительные доказательства того, что возрастная потеря памяти является самостоятельным синдромом, независимым от болезни Альцгеймера. Помимо значения для изучения, диагностики и лечения нарушений памяти эти результаты важны для общественного здравоохранения», - считает профессор Кэндел, содиректор Института нейробиологии и поведения Мортимера Б. Цукермана (The Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute) Колумбийского университета, директор Института наук о мозге Кавли (The Kavli Institute for Brain Science), старший научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) при CUMC. В 2000 году доктор Кэндел получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, связанные с молекулярными основами памяти.
Гиппокамп, область мозга, состоящая из нескольких взаимосвязанных субобластей с разными нейронными популяциями, играет жизненно важную роль в процессе запоминания информации. Исследования показали, что болезнь Альцгеймера нарушает память, прежде всего, за счет воздействия на энторинальную кору (ЭК) – область мозга, являющуюся основным проводником информации в гиппокамп. Ранее считалось, что возрастная потеря памяти является ранним проявлением болезни Альцгеймера, но все растущее количество данных говорит о том, что это отдельный процесс, влияющий на зубчатую извилину (dentate gyrus), субобласть гиппокампа, получающую информацию непосредственно из энторинальной коры.
«Однако до сих пор никому не удалось определить специфические молекулярные дефекты, вовлеченные в возрастную потерю памяти у человека», - говорит соавтор исследования Скотт Смолл (Scott Small), MD, профессор неврологии и директор Научно-исследовательского центра болезни Альцгеймера (Alzheimer's Research Center) CUMC.
Целью данного исследования было найти прямые доказательства того, что возрастная потеря памяти отличается от болезни Альцгеймера. Исследователи начали с анализа экспрессии генов клеток мозга из посмертных образцов ткани зубчатой извилины восьми человек в возрасте от 33 до 88 лет, ни один из которых не страдал заболеваниями мозга. Кроме того, они проанализированы клетки их энторинальной коры, служившие контролем, так как эта структура мозга, являющаяся местом начала болезни Альцгеймера, не изменяется в процессе старения. Анализ указал на 17 генов-кандидатов в клетках зубчатой извилины, которые могут быть связаны со старением. Наиболее значительные изменения произошли в гене RbAp48, экспрессия которого с возрастом неуклонно снижалась.
Лауреат Нобелевской премии Эрик Ричард Кэндел (Эрик Рихард Кандель) (Eric Richard Kandel), MD. (Фото: schoener-denken.de)
Чтобы определить, играет ли RbAp48 активную роль в возрастной потере памяти, исследователи обратились к экспериментам на мышах.
«Первым вопросом было, подавляется ли экспрессия ли RbAp48 у старых мышей», - говорит ведущий автор статьи Элиас Павлопулос (Elias Pavlopoulos), PhD. «Так и оказалось – уровень белка RbAp48 в зубчатой извилине был понижен».
Генетическое подавление RbAp48 в мозге здоровых молодых мышей вызывало ту же картину, что наблюдалась у старых мышей (оценка проводилась на основе тестов на распознавание новых объектов и результатов прохождения водного лабиринта). Прекращение подавления RbAp48 возвращало животным нормальную память.
Функциональная МРТ мышей с заблокированным RbAp48 показала избирательный эффект этой генетической модификации на зубчатую извилину, аналогичный наблюдаемому на МРТ-сканах старых мышей, обезьян и человека. Эффект подавления RbAp48 на зубчатую извилину сопровождался дефектами в молекулярных механизмах, аналогичными обнаруженным у старых мышей. После прекращения подавления RbAp48 профили МРТ и механистические дефекты у мышей возвращались к норме.
В другом эксперименте на старых мышах ученые усилили экспрессию RbAp48 в клетках зубчатой извилины.
«Мы были удивлены, что их результаты в тестах на память не только повысились, но и оказались сопоставимы с результатами молодых мышей», - комментирует доктор Павлопулос.
«Тот факт, что нам удалось повернуть вспять процесс возрастной потери памяти у мышей, очень обнадеживает» - считает доктор Кэндел. «Конечно, вполне возможно, что этой форме потери памяти способствуют и другие изменения в зубчатой извилине. Но, по крайней мере, это показывает, что этот белок является одним из основных факторов, и это говорит о том, что возрастная потеря памяти обусловлена функциональными изменениями в определенных нейронах. В отличие от болезни Альцгеймера здесь нет значительной потери нейронов».
Наконец, данные исследования свидетельствуют о том, что белок RbAp48 опосредует свои эффекты, по крайней мере, частично, через путь PKA-CREB1-CBP, который, как группа Кэндела установила в своих более ранних исследованиях, играет важную роль в возрастной потери памяти у мышей. По словам исследователей, RbAp48 и путь PKA-CREB1-CBP являются удобными мишенями для терапевтического вмешательства. Как показали эксперименты, вещества, стимулирующие этот путь, смягчают возрастную дисфункцию гиппокампа у грызунов.
«Будут ли эти соединения работать в организме человека, неизвестно», - говорит доктор Смолл. «Но, с более общей точки зрения, для разработки эффективных вмешательств необходимо сначала найти правильную мишень. Теперь у нас есть хорошая мишень, а созданные нами мыши дают прекрасную возможность вести поиск эффективных методов лечения, будь то фармацевтические препараты, биологически активные добавки или физические и умственные упражнения».
Неудачи клинических испытаний препаратов для лечения болезни Альцгеймера, основанных на данных, полученных на мышиных моделях этого заболевания, во многих вселили отчаяние.
«Но это совсем другой случай. В природе мыши не болеют болезнью Альцгеймера. Здесь мы вызвали у них возрастную потерю памяти и показали, что она соотносима с процессом старения человека», - подводит итог доктор Смолл.
