Новые данные о болезни Альцгеймера

Результаты исследования, проведенного учеными из Школы Медицины при Вашингтонском Университете (Washington University School of Medicine in St. Louis), показали, что усиление взаимодействия нейронов друг с другом увеличивает концентрацию бета-амилоида в областях головного мозга, которые первыми повреждаются у пациентов с болезнью Альцгеймера. Бета-амилоид является основной составляющей амилоидных бляшек, откладывающихся в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера и являющихся, как считается, основной причиной развития ее симптомов.

Области головного мозга, первыми поражающиеся при болезни Альцгеймера, более активны в периоды отдыха. Открытие того факта, что нейроны в них взаимодействуют друг с другом гораздо чаще, чем нейроны других областей головного мозга, поможет ученым объяснить, почему прежде всего в этих зонах появляются амилоидные бляшки.

Ученые проводили эксперименты на генетически модифицированных мышах, в мозге которых развиваются изменения, похожие на изменения у пациентов с болезнью Альцгеймера. Исследователям удалось уменьшить размеры и количество амилоидных бляшек путем искусственного снижения активности нейронов в определенных областях.

Результаты исследования, недавно опубликованные в журнале Nature Neuroscience, являются последними данными, свидетельствующими в пользу предположения о том, что постоянная активность нейронов может быть связана с развитием болезни Альцгеймера и использована в качестве мишени для профилактики развития этого заболевания. Согласно новой теории, то, какая именно группа нейронов сохраняет большую активность, определяет последствия для организма человека.

«Чтение, общение и обучение могут быть полезны для головного мозга, потому что снижают активность нейронов в областях, подверженных отложению амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера, и увеличивают активность нейронов в областях мозга, которые в меньшей степени подвержены этому процессу. Я предполагаю, что стресс и отсутствие сна повышают риск развития болезни Альцгеймера, поскольку приводят к усилению активности нейронов в уязвимых областях головного мозга», - утверждает профессор неврологии Дэвид М. Хольцман (David M. Holtzman).

Уязвимые зоны головного мозга, выявленные в результате нового исследования, относятся к сети пассивного режима работы головного мозга, представляющей собой группу мозговых структур, активность которых повышается, когда мозг не занимается решением каких-то сложных когнитивных задач, проще говоря, когда мозг не занят мышлением. Одним из первых авторов, описавших сеть пассивного режима работы головного мозга, был профессор неврологии, радиологии и нейробиологии, доктор Маркус Райшль (Marcus Raichle), который также является одним из соавторов новой статьи.

Результаты предыдущего исследования, проведенного в 2005 г., показали, что амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера образуются прежде всего в структурах и зонах, относящихся к сети пассивного режима работы головного мозга. Для того, чтобы определить причины этого явления, аспирант лаборатории Хольцмана Адам Беро (Adam Bero) изучал химические процессы в головном мозге мышей. Результаты его исследований показали, что в областях головного мозга мыши, аналогичных зонам сети пассивного режима работы головного мозга человека, повышена концентрация исходных белковых компонентов амилоидной бляшки в сравнении с другими областями головного мозга.

Результаты следующих экспериментов Беро показали, что у молодых мышей в областях повышенного содержания амилоидных бляшек увеличена концентрация мономеров бета-амилоида. Также удалось доказать, что повышение концентрации бета-амилоида было вызвано усилением взаимодействия нейронов друг с другом в поврежденных областях.

Для того, чтобы подтвердить взаимосвязь между отложением амилоидных бляшек и активностью взаимодействия нейронов, ученые провели весьма остроумный эксперимент: они обрезали усики у мышей с одной стороны мордочки и затем подстригали их в течение одного месяца, не давая усикам отрастать. «Мыши ведут ночной образ жизни и плохо видят, поэтому для них усики - важный инструмент, позволяющий ориентироваться в пространстве. Когда усик задевает препятствие, сигнал поступает в головной мозг. Укоротив усики с одной стороны мордочки мыши, мы таким образом снизили активность нейронов в области головного мозга, отвечающей за восприятие движений усиков при соприкосновении с препятствиями», - объяснил Хольцман. Потеря этих сигналов привела к уменьшению размеров и количества амилоидных бляшек в полушарии головного мозга, связанного с обрезанными усиками. Результаты другого эксперимента, в котором ученые, наоборот, специально раздражали усики ватным тампоном, показали, что концентрация бета-амилоида в соответствующих структурах головного мозга повысилась.

«Результаты исследования демонстрируют прямую взаимосвязь между образованием и ростом амилоидной бляшки и изменениями активности нейронов в разных областях головного мозга», - говорит Хольцман.

Хольцман и его научная группа планируют в ближайшем будущем изучить механизмы, регулирующие пассивную деятельность головного мозга и ее взаимосвязь с такими процессами, как сон, а также с патогенезом болезни Альцгеймера.


Ученые из Медицинской Школы при Вашингтонском Университете продемонстрировали, что нейроны, относящиеся к сети пассивного режима работы головного мозга (выделены синим цветом), взаимодействуют друг с другом гораздо чаще, чем нейроны других областей головного мозга. Результаты исследования помогут ученым объяснить, почему эти же области головного мозга (выделены красным цветом) первыми повреждаются у пациентов с болезнью Альцгеймера (Фото: Journal of Neuroscience).

По материалам:
Washington University School of Medicine

Оригинальная статья:
Adam W Bero, Ping Yan, Jee Hoon Roh, John R Cirrito, Floy R Stewart, Marcus E Raichle, Jin-Moo Lee, David M Holtzman. Neuronal activity regulates the regional vulnerability to amyloid-β deposition. Nature Neuroscience, 2011; DOI: 10.1038/nn.2801