Vedci identifikujú príčinu progresie Alzheimerovej choroby v mozgu – veľmi odlišnú od predchádzajúcich predstáv

Výskumníci po prvýkrát použili ľudské údaje na meranie rýchlosti rôznych procesov, ktoré Alzheimerova choroba a zistili, že sa vyvíja úplne inak, ako sa doteraz predpokladalo. Ich výsledky by mohli mať dôležité dôsledky pre vývoj potenciálnej liečby.

Medzinárodný tím pod vedením Cambridgeskej univerzity zistil, že namiesto toho, aby sa začala z jedného bodu v mozgu a spustila reťazová reakcia, ktorá vedie k smrti mozgových buniek, Alzheimerova choroba sa rýchlo šíri do rôznych oblastí mozgu. Ako rýchlo choroba zabíja bunky v týchto oblastiach prostredníctvom produkcie toxických proteínových zhlukov, obmedzuje rýchlosť postupu choroby.

Výskumníci použili na sledovanie agregácie tau vzorky mozgu od pacientov s Alzheimerovou chorobou, ako aj PET skeny od žijúcich pacientov, od pacientov s miernou kognitívnou poruchou až po pacientov s neskorým štádiom Alzheimerovej choroby. Boli jedným z dvoch hlavné bielkoviny. Zaseknutý v pozícii.

Pri Alzheimerovej chorobe sa tau a ďalší proteín nazývaný amyloid-beta hromadia v spletiach a plakoch – súhrnne známych ako agregáty – ktoré spôsobujú odumieranie mozgových buniek a zmenšovanie mozgu. To má za následok stratu pamäti, zmeny osobnosti a ťažkosti pri vykonávaní každodenných úloh.

Spojením piatich rôznych súborov údajov a ich aplikovaním na jeden matematický model vedci zistili, že mechanizmus, ktorý riadi rýchlosť progresie Alzheimerovej choroby, je replikácia agregátov do rôznych oblastí mozgu, nie agregáty z jednej oblasti.

Výsledky hlásené v časopise vedecký pokrok, otvára nové spôsoby pochopenia progresie Alzheimerovej choroby a iných neurodegeneratívnych ochorení a nové spôsoby, ktorými možno vyvinúť budúcu liečbu.

Po mnoho rokov sa procesy v mozgu, ktoré vedú k Alzheimerovej chorobe, opisujú pomocou výrazov ako „kaskáda“ a „reťazová reakcia“. Ide o chorobu, ktorá sa ťažko študuje, pretože sa vyvíja desaťročia a definitívnu diagnózu možno stanoviť až po vyšetrení vzoriek mozgového tkaniva po smrti.

Roky sa výskumníci pri skúmaní choroby spoliehali prevažne na zvieracie modely. Výsledky získané na myšiach naznačujú, že Alzheimerova choroba sa šíri rýchlejšie, pretože toxické proteínové skupiny sa usadzujú v rôznych častiach mozgu.

„Mysleli sme, že Alzheimerova choroba sa vyvíja spôsobom, ktorý je podobný ako u mnohých druhov rakoviny: agregáty sa tvoria v jednej oblasti a potom sa šíria cez mozog,“ povedal Dr. Yusuf Hamid z Cambridge’s Department of Chemistry, prvý autor článku. Povedal George Meisel. „Namiesto toho sme zistili, že keď Alzheimerova choroba začína, v mnohých oblastiach mozgu sú už agregáty, a tak snaha zastaviť šírenie medzi regiónmi prispeje len k spomaleniu choroby.“

Je to prvýkrát, čo sa údaje o ľuďoch použili na sledovanie toho, ktoré procesy riadia vývoj Alzheimerovej choroby v priebehu času. V poslednom desaťročí to umožnil prístup chemickej kinetiky vyvinutý v Cambridge, ktorý umožňuje modelovanie procesov agregácie a difúzie v mozgu, ako aj pokroky v PET skenovaní a zlepšenú citlivosť iných meraní mozgu.

„Tento výskum ukazuje hodnotu práce s ľudskými údajmi skôr ako s neúplnými zvieracími modelmi,“ hovorí spoluautor profesor Tumas Knowles, tiež z Katedry chémie. „Je vzrušujúce vidieť pokrok v tejto oblasti – pred pätnástimi rokmi sme my a iní určili základné molekulárne mechanizmy pre jednoduché systémy v skúmavke, ale teraz sme schopní študovať tento proces na molekulárnej úrovni na skutočných pacientoch. čo je dôležitý krok pri vývoji jednodňovej liečby.“

Výskumníci zistili, že replikácia tau agregátov je prekvapivo pomalá – trvá až päť rokov. Spoluautor profesor Sir David Kleinerman z britského inštitútu pre výskum demencie povedal: „Neuróny prekvapivo dobre bránia tvorbe agregátov, ale ak chceme vyvinúť účinnú liečbu, musíme nájsť spôsoby, ako ich zlepšiť. „Musím to nájsť.“ na univerzite v Cambridge. „Je fascinujúce, ako sa biológia vyvinula, aby zabránila agregácii bielkovín.“

Výskumníci tvrdia, že ich metodika by mohla byť použitá na pomoc pri vývoji liečby Alzheimerovej choroby, ktorá postihuje odhadom 44 miliónov ľudí na celom svete, a to zameraním sa na procesy, ktoré sú najdôležitejšie, keď sa u ľudí choroba rozvinie. Okrem toho je možné túto metódu aplikovať aj pri iných neurodegeneratívnych ochoreniach, ako je Parkinsonova choroba.

„Dôležitým zistením je, že v štádiách choroby, ktoré sme študovali, by bolo efektívnejšie inhibovať replikáciu agregátov ako ich šírenie, “ povedal Knowles.

Vedci teraz plánujú pozrieť sa na skoršie procesy vo vývoji choroby a rozšíriť štúdiu na ďalšie choroby, ako je frontálna temporálna demencia, traumatické poranenie mozgu a progresívna supranukleárna obrna, kde sa tau vyskytuje v priebehu choroby. Agregáty sú tiež tvorili.

Referencie: George Meisel, Eric Hidari, Kieran Allinson, Timothy Reitman, Sarah L. DeVos, Justin S. Sanchez, Catherine K. Xu, Karen E. „In vivo rýchlosť určujúce štádiá akumulácie tau semien pri Alzheimerovej chorobe“ od Duffa. Keith A Johnson, James B Rowe, Bradley T. Hyman, Tumas PJ Knowles a David Kleinerman, 29. októbra 2021, vedecký pokrok.
DOI: 10.1126/sciadv.abh1448

Štúdia je výsledkom spolupráce medzi výskumníkmi z UK Demencia Research Institute, University of Cambridge a Harvard Medical School. Financovanie je uznané od Sydney Sussex College Cambridge, European Research Council, Royal Society, JPB Foundation, Rainwater Foundation, NIH a NIHR Cambridge Biomedical Research Center, ktoré podporuje Cambridge Brain Bank.