Новейшие исследования болезни Альцгеймера достигли понимания причин этого тяжкого заболевания, превращающего пожилых, но ещё достаточно энергичных людей в инвалидов, понижая их возможности в мыслительной деятельности, когда забывается весь багаж знаний, приобретенный за долгие годы. Ученые во главе с доктором Марком Даймондом обнаружили, что всему виной «поддельный» тау-белок, правильный аналог которого являющийся строительным материалом микротрубочек, связывающих ядро клетки нейрона с цитоплазмой.
Что такое нейрон
Нейрон – это электрически возбудимая клетка, являющаяся структурно-функциональной единицей нервной системы. Нейрон передает химическую и электрическую информацию. Нейрон имеет ядро и отростки – дендриты и аксоны. Нейроны связаны друг с другом в сеть. В головном мозге человека их око 85 миллиардов. Внутри нейрона ядро связано с цитоплазмой клетки микротрубками. Эти микротрубки играют важную роль при передаче молекул и дает возможность функционировать клетке, как замкнутого организма. Микротрубки состоят из молекул так называемого тау белка.
Что такое тау-белок
Тау-белок — протеин, который чаще всего встречается в нейронах центральной нервной системы. Он создает микротрубочки нейрона — структурами клеточного цитоскелета. Этот белок был впервые открыт в 1975 году исследователями Принстонского университета.
Изучая ткани мозга скончавшегося от деменции пациента, Алоис Альцгеймер, в честь которого названа болезнь, заметил в них нейрофибриллярные клубки, т.е. скопления тау-белка. Они образуются, когда отдельные белки склеиваются друг с другом.
Впоследствии выяснилось, что эти клубки присутствуют в клетках мозга у всех страдающих болезнью Альцгеймера. При этом чем сильнее деменция, тем больше обнаруживается скоплений тау-белка. Как оказалось, белок, образовавший клубки, перестаёт взаимодействовать с микротрубочками и становится опасным — эти сгустки начинают повреждать нейроны.
При этом считалось, что изолированный тау-белок не имеет четкой формы и не наносит вред мозгу.
Достижения сегодняшнего дня
Новое исследование опровергло теорию, что болезнь Альцгеймера наступает после того, как тау-белок формируется в сгустки. Оказалось, что белок становится токсичным ещё на более ранней стадии — когда в его структуре происходят молекулярные изменения, которые и приводят к тому, что белок перестает «скручиваться» в микротрубочки, а начинает склеиваться. Эти изменения команде учёных удалось обнаружить в отдельных, изолированных белках, извлечённых из мозга пациентов.
В более раннем исследовании лаборатория доктора Марка Даймонда — ведущего автора данной работы — выяснила, что токсичный тау-белок может распространяться в мозге подобно вирусу. При этом он способен образовывать различные штаммы. Как оказалось, каждая форма тау-белка может быть связана с разными видами деменции
Открытие совершили исследователи из Юго-западного медицинского центра Университета Техаса. Они извлекали тау-белки из человеческого мозга и изучали их молекулярное строение. Анализ показал, что вредоносная форма такого белка отличается от здоровой по структуре, как сообщает Science Daily. У тау-белков, характерных для пациентов с болезнью Альцгеймера, была обращена наружу область, которая обычно «упакована» в центре молекулы. Этот участок позволяет белкам прилипать друг к другу и формировать характерные клубки, которые убивают нейроны. В дальнейшем тау-белок работает как прион - инфекционный белок.
Значение этого открытия
«Мы расцениваем это как «Большой взрыв» в изучении тау-белка. Это способ заглянуть в самое начало процесса болезни», — заявил Даймонд. Теперь, зная генезис болезни, нейробиологи смогут разработать новые методы диагностики, которые позволят обнаружить потенциально опасные проявления тау-белка ещё до того, как они образуют сгустки.
Почти все основные нейродегенеративные заболевания определяются и диагностируются по наличию одного из четырех известных белков: бета-амилоида, тау, альфа-синуклеина и TDP-43. Исследователи из Пенсильванского университета предлагают иной подход — анализировать сочетание всех этих белков одновременно. Это позволит судить об их взаимосвязях и роли в развитии той или иной болезни.
В планах учёных разработать клинический тест, который позволит на основе анализа крови или спинномозговой жидкости пациента выявить начальные признаки аномальных изменений тау-белка. Параллельно планируется разработка препарата, который сможет остановить процесс изменения структуры белка. Авторы исследования приводят в пример препарат «Тафамид», который применяется в США для лечения сердечных патологий. Он блокирует белок транстиретин, который способен изменять форму, что приводит к возникновению смертельно опасных образований в сердце.
Осталось ответить на вопрос, почему структура белка с возростом меняется, причем не у всех? И почему, например, деменции не подвержены курильщики? Возможно, с возрастом, или ещё благодаря каким-то повреждениям ДНК происходит синтез «испорченного» тау-белка. А как победить эту проблему, ученым ещё только предстоит выяснить.
Владимир Матвеев
