Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной и наиболее известной из тауопатий, набора нейродегенеративных заболеваний головного мозга, вызванных токсичными клубками тау-белка. Исследование, проведенное исследователями из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе, показало, что воздействие на астроциты — воспалительные клетки в головном мозге — уменьшает повреждение мозга и воспаление, связанные с тау-белком, у мышей.
Выводы, доступные онлайн в журнале Science Translational Medicine, подчеркивают ключевую роль астроцитов в повреждении головного мозга при таупатиях и открывают новые возможности для более эффективных методов лечения группы разрушительных и трудно поддающихся лечению состояний.
«Воспаление мозга становится одним из факторов, способствующих развитию болезни Альцгеймера, и это воспаление вызывается ненейронными клетками мозга, включая астроциты», — сказал старший автор Гилберт Галлардо, доктор философии, доцент кафедры неврологии. «Наше исследование подчеркивает, что воспаленные астроциты способствуют патологиям, связанным с тау, и предполагает, что подавление их реактивности может быть полезным для уменьшения воспаления головного мозга и замедления прогрессирования болезни Альцгеймера».
Тау, обычно находящийся внутри нейронов головного мозга, помогает формировать внутренние леса, которые придают нейронам их форму. Однако когда тау запутывается, это приводит к воспалению мозга, повреждению тканей и снижению когнитивных функций. Тау образует клубки у людей, которые являются носителями мутаций в гене тау или которые испытали нападения на мозг, такие как неоднократные сотрясения мозга или воздействие нейротоксичных химических веществ. При болезни Альцгеймера тау-клубки формируются относительно поздно в процессе болезни, по-видимому, вызванные более ранними изменениями мозга, связанными с болезнью, такими как накопление бляшек белка бета-амилоида.
При многих нейродегенеративных состояниях так называемые реактивные астроциты — астроциты, активированные таким образом, что они наносят вред, а не защищают ткани головного мозга — в местах повреждения нейронов в изобилии. В предыдущей работе по боковому амиотрофическому склерозу (БАС), нейродегенеративному заболеванию, но не таупатии, Галлардо и его коллеги идентифицировали белок астроцитов , который побуждал клетки приобретать токсические характеристики и усугублять воспаление головного мозга. Галлардо подозревал, что белок, названный альфа2-Na+/K+ аденозинтрифосфатазой (альфа2-НКА), также может вызывать токсичность астроцитов при болезни Альцгеймера и других таупатиях.
Галлардо, первый автор Кэролин Манн, затем техник в лаборатории Галлардо, и соавтор Селеста Карч, доктор философии, адъюнкт-профессор психиатрии, получили данные об уровне экспрессии гена, кодирующего альфа2-НКА. Они изучили образцы мозга 80 человек, умерших от болезни Альцгеймера; 82 человека умерли от таупатии, называемой прогрессирующим надъядерным параличом (ПНП); и 76 умерших по причинам, не связанным с нейродегенерацией. Исследователи обнаружили, что альфа2-НКК был сильно экспрессирован у людей, умерших от болезни Альцгеймера или ПСП, по сравнению с теми, кто умер от других причин, предполагая, что белок может быть причиной повреждения головного мозга в обоих случаях.
Для дальнейшего изучения роли альфа2-НКК исследователи обратились к мышам, генетически сконструированным таким образом, чтобы у них начиналось формирование тау-клубков примерно к 6-месячному возрасту. К 9,5 месяцам мозг таких животных повреждается, атрофируется и воспаляется, и они теряют способность правильно выполнять повседневные задачи жизни грызунов, такие как строительство гнезда. Исследователи обнаружили, что, как и у людей с таупатией, генетически модифицированные мыши также имели повышенный уровень альфа2-НКК в мозгу. Уровни повышались по мере того, как мыши становились старше, а воспаление и повреждение головного мозга ухудшались.
Дигоксин, препарат, используемый для лечения сердечных заболеваний , препятствует активности альфа2-НКК. Исследователи проверили, может ли лечение мышей дигоксином уменьшить тау-клубки, сморщивание и воспаление мозга, а также изменения в поведении. Препарат работал, и более того, он работал независимо от того, давали ли соединение мышам в возрасте до 6 месяцев, когда у животных только начинали развиваться тау-клубки, или в 8 месяцев, когда клубки и повреждения уже сформировались.
«Важным выводом здесь является то, что подавление воспаленного астроцитарного состояния останавливает прогрессирование заболевания», — сказал Манн. «Это важно, потому что экспериментальная терапия болезни Альцгеймера и связанных с ней тауопатий в основном сосредоточена на очистке от патологических белков, которые связаны с дисфункцией и гибелью нейронов. Но наше исследование свидетельствует о том, что воздействие на воспаленные астроциты и воспаление мозга может быть ключом к успешному лечению таких состояний.»
Хотя дигоксин был одобрен Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения определенных сердечных заболеваний, его воздействие на мозг необходимо изучить более тщательно, прежде чем его можно будет оценить в качестве потенциальной терапии болезни Альцгеймера и связанных с ней таупатий, сказал Галлардо.
