Подтверждена корреляция между способностью бета-амилоидных пептидов к перфорации мембран нейронов и их цитотоксичностью

Амилоидные бляшки на аксонах нейронов, пораженных болезнью Альцгеймера. (Рис. Stock image)

Точный механизм гибели клеток головного мозга при болезни Альцгеймера все еще остается тайной, но ученым Мичиганского университета (University of Michigan) удалось получить данные, подтверждающие гипотезу о том, что скопления бета-амилоидных пептидов с размерами, находящимися в определенном диапазоне, способны образовывать поры в мембранах нейронах. Кроме того, ученые установили, что белковые скопления этих же размеров особенно токсичны для клеток, в то время как более мелкие и более крупные агрегаты бета-амилоидов не наносят вреда клетке и, скорее, выполняют защитную функцию.

Новые данные, опубликованные в журнале PLoS ONE, углубляют понимание механизмов развития этого нейродегенеративного заболевания – причины страданий многих десятков миллионов людей. На сегодняшний день болезнь Альцгеймера остается неизлечимой. Более того, практически не существует средств, способных хотя бы смягчить его симптомы или отсрочить их появление. Вновь полученные результаты, возможно, помогут фармакологам в разработке препаратов, мишенью которых будут молекулярные события, являющиеся истинной причиной недуга.

Главными подозреваемыми в гибели клеток при болезни Альцгеймера являются небольшие белки – так называемые бета-амилоидные пептиды. Они составляют большую часть волокон сенильных бляшек, обнаруживаемых в образцах мозга умерших больных. Ученые предлагают несколько гипотез, объясняющих механизм развития заболевания. Чаще всего в этой связи называются воспаление, окислительный стресс или дисбаланс ионов кальция, возможно, обусловленный образованием пор в мембранах нейронов.

Данные, полученные американскими исследователями, убедительно подтверждают гипотезу о том, что бета-амилоидные пептиды повреждают мембраны нейронов, делая тем самым поступление в клетки ионов кальция неконтролируемым. Кальциевый сигналинг – важный способ межклеточной коммуникации, и здоровые клетки строго регулируют поступление в них ионов этого элемента. По мнению ученых, описанный в их статье механизм может играть самостоятельную роль или действовать параллельно с другими патологическими факторами и в конечном итоге ведет к потере клеток головного мозга.

Комплексный статистический анализ показывает, что скопления бета-амилоида средних размеров убивают нервные клетки, образуя поры в их мембранах, а более мелкие агрегаты и более длинные фибриллы бета-амилоида, по-видимому, выполняют защитную функцию. Предполагается, что именно бета-амилоидные пептиды являются причиной болезни Альцгеймера. (Фото: Erik Yusko)

«Вполне вероятно, что болезнь Альцгеймера, по крайней мере, частично, вызывается агрегатами из 4-13 пептидов, прокалывающими мембраны клеток и постепенно убивающими их в результате длительного воздействия», - говорит руководивший исследованием Майкл Мейер (Michael Mayer), адъюнкт-профессор биомедицинской и химической инженерии. «Амилоиды, которые мы определили как наиболее склонные к порообразованию, являются и наиболее токсичными. Корреляция поразительна. Результаты, полученные в экспериментах на клеточных культурах, убедительно доказывают, что за гибель нейрональных клеток ответственно образование пор бета-амилоидом».

Открытие того, что скопления амилоидов средних размеров проявляют наибольшую цитотоксичность, поддерживает современные теории о том, что монопептиды, а также более длинные амилоидные волокна скорее выполняют защитную функцию и не оказывают патологического воздействия на клетку. Присутствие самых мелких и самых крупных агрегатов отрицательно коррелирует со смертью клеток, что предполагает возможность их взаимодействия с опасными скоплениями средней длины – своего рода «отлавливания» токсичных форм нетоксичными агрегатами.

Исследование американских ученых, несомненно, окажет влияние на разработку новых препаратов для лечения болезни Альцгеймера, мишенью которых будет блокирование образования пор скоплениями бета-амилоидных пептидов среднего размера. Кроме того, оно поднимает вопрос об эффективности таких, как Бапинеузумаб (Bapineuzumab), препаратов, механизм действия которых заключается в удалении крупных агрегатов бета-амилоида.

По словам профессора Мейера, чем лучше научное сообщество будет понимать, что такое болезнь Альцгеймера, тем выше вероятность, что ученым удастся разработать эффективный метод ее лечения.

По материалам

Understanding Alzheimer's: Study gives insights into how disease kills brain cells

Оригинальная cтатья:

Panchika Prangkio, Erik C. Yusko, David Sept, Jerry Yang, Michael Mayer. Multivariate Analyses of Amyloid-Beta Oligomer Populations Indicate a Connection between Pore Formation and Cytotoxicity

© «Подтверждена корреляция между способностью бета-амилоидных пептидов к перфорации мембран нейронов и их цитотоксичностью». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Болезнь Альцгеймера. Письменное разрешение обязательно.

Еще о болезни Альцгеймера

Достигнуто самое большое снижение синтеза бета-амилоидов при болезни Альцгеймера

Астроциты как новая мишень для лечения болезни Альцгеймера

Найдена связь между генетическими и возрастными факторами развития болезни Альцгеймера

Установлена связь между белком аппоптосином и гибелью нейронов при нейродегенерации

Новая мишень для лечения болезни Альцгеймера

Новый тип клеток для лечения нейродегенеративных заболеваний

Микроглия возвращает надежду на излечение болезни Альцгеймера

Иммунологический подход к лечению болезни Альцгеймера успешно опробован на мышах

Диабет повышает уровень белков, связанных с болезнью Альцгеймера

Нейроны при болезни Альцгеймера умирают из-за попытки пролиферировать