Тайный убийца в нейронах: это убивает ваш мозг прямо сейчас

Исследователи из Школы геронтологии Леонарда Дэвиса при Университете Южной Калифорнии выявили важную взаимосвязь между накоплением железа в мозге и усилением повреждений клеток у людей, страдающих одновременно синдромом Дауна и болезнью Альцгеймера.

В ходе анализа ученые установили, что в мозге пациентов с сочетанием этих двух заболеваний содержится в два раза больше железа, а также наблюдается значительно больше признаков окислительного разрушения клеточных мембран по сравнению с мозгом людей, у которых диагностирована только болезнь Альцгеймера, либо тех, у кого нет ни одного из этих диагнозов.

Эти данные указывают на особый механизм гибели клеток, связанный с железом, что может объяснить, почему у людей с синдромом Дауна симптомы болезни Альцгеймера проявляются раньше и протекают в более тяжелой форме.

Один из ведущих авторов исследования, научный сотрудник лаборатории, отметил, что полученные результаты помогают понять уникальные изменения, происходящие в мозге людей с синдромом Дауна, у которых развивается болезнь Альцгеймера. Он подчеркнул, что хотя связь между этими заболеваниями была известна давно, теперь становится ясно, как избыток железа в мозге может усугублять ситуацию.

Синдром Дауна возникает из-за наличия дополнительной копии 21-й хромосомы, которая содержит ген, отвечающий за производство белка-предшественника амилоида (APP). Этот белок участвует в образовании бета-амилоида — липкого вещества, формирующего характерные бляшки в мозге при болезни Альцгеймера. У людей с синдромом Дауна, имеющих три копии этого гена вместо двух, выработка белка повышена, что приводит к более раннему и частому развитию болезни Альцгеймера — примерно у половины таких людей к 60 годам, что на 20 лет раньше, чем в общей популяции.

Старший автор исследования подчеркнул, что изучение биологических особенностей синдрома Дауна имеет огромное значение для понимания механизмов болезни Альцгеймера.

Исследователи изучили ткани мозга, предоставленные донорами с болезнью Альцгеймера, с сочетанием синдрома Дауна и болезни Альцгеймера, а также людьми без этих диагнозов. Особое внимание было уделено префронтальной коре — области, отвечающей за мышление, память и планирование. В результате были сделаны важные выводы.

Во-первых, в мозге пациентов с сочетанием двух заболеваний уровень железа оказался значительно выше, чем в других группах. Ученые предположили, что это связано с более частыми микрокровоизлияниями в мозге, которые ассоциированы с повышенным содержанием белка APP.

Во-вторых, в клеточных мембранах, богатых липидами, было обнаружено больше следов окислительного повреждения, известного как перекисное окисление липидов, по сравнению с мозгом людей с болезнью Альцгеймера или без патологий. В-третьих, в мозге пациентов с сочетанием двух заболеваний была снижена активность ферментов, защищающих клетки от окислительного стресса и восстанавливающих мембраны, особенно в их специфических участках, называемых липидными рафтами.

Эти данные указывают на усиление процесса ферроптоза — особого типа клеточной смерти, связанного с накоплением железа и окислительным разрушением липидов. Ведущий автор исследования пояснил, что избыток железа вызывает окисление, повреждающее клеточные мембраны и лишающее клетки возможности защищаться.

Особое внимание ученые уделили липидным рафтам — небольшим участкам клеточных мембран, которые играют ключевую роль в передаче сигналов и обработке белков, таких как APP. В мозге пациентов с сочетанием двух заболеваний эти участки показали значительно больше окислительных повреждений и снижение защитных механизмов по сравнению с другими группами.

Кроме того, в липидных рафтах была отмечена повышенная активность фермента, который взаимодействует с APP, способствуя образованию бета-амилоида. Старший автор исследования отметил, что сочетание этих факторов может ускорять формирование амилоидных бляшек, что, в свою очередь, усиливает прогрессирование болезни Альцгеймера у людей с синдромом Дауна.

Интересные данные были получены при изучении редких случаев "мозаичного" или "частичного" синдрома Дауна, когда дополнительная копия 21-й хромосомы присутствует только в части клеток. У таких людей уровень белка APP и железа в мозге был ниже, а продолжительность жизни — выше, чем у пациентов с полной трисомией 21-й хромосомы. Старший автор исследования подчеркнул, что эти случаи подтверждают важность количества APP и железа в развитии заболевания.

Полученные результаты открывают перспективы для разработки новых методов лечения, особенно для людей с синдромом Дауна, которые находятся в группе высокого риска развития болезни Альцгеймера.

Ведущий автор исследования отметил, что эксперименты на мышах показали эффективность лечения с использованием препаратов, связывающих железо и выводящих его из организма. Он добавил, что лекарства, направленные на выведение железа или укрепление антиоксидантной защиты, могут стать новым подходом в терапии, который будет учитывать не только амилоидные бляшки, но и факторы, ускоряющие их образование.

Уточнения

Боле́знь Альцгеймера — наиболее распространённая форма деменции, нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1907 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером (1864—1915).