Болезнь Альцгеймера может начаться почти незаметно, часто в первые месяцы или годы маскируясь под забывчивость, характерную для пожилых людей. Что вызывает болезнь, во многом остается загадкой.

Но исследователи из Университета Тафтса и Оксфордского университета, используя трехмерную модель культуры ткани человека, имитирующую мозг , показали, что вирус ветряной оспы (VZV), который обычно вызывает ветряную оспу и опоясывающий лишай, может активировать простой герпес (ВПГ), еще один вирус. общий вирус , чтобы привести в действие ранние стадии болезни Альцгеймера .

В норме ВПГ-1 — один из основных вариантов вируса — бездействует в нейронах головного мозга, но когда он активируется, это приводит к накоплению тау-белков и бета-амилоидных белков и потере функции нейронов — характерным признакам, обнаруживаемым у пациентов. с болезнью Альцгеймера.

«Наши результаты предполагают один путь к болезни Альцгеймера, вызванный инфекцией VZV, которая создает воспалительные триггеры, пробуждающие ВПГ в мозге», — сказала Дана Кэрнс, GBS12, научный сотрудник отдела биомедицинской инженерии. «Хотя мы продемонстрировали связь между активацией VZV и HSV-1, возможно, что другие воспалительные процессы в головном мозге также могут пробудить HSV-1 и привести к болезни Альцгеймера».

Исследование опубликовано в Журнале болезни Альцгеймера.

Вирусы в ожидании

«Мы отрабатывали множество подтвержденных доказательств того, что ВПГ связан с повышенным риском развития болезни Альцгеймера у пациентов», — сказал Дэвид Каплан, профессор инженерии семьи Стерн и заведующий кафедрой биомедицинской инженерии в Инженерной школе Тафтса. Одной из первых, кто выдвинул гипотезу о связи между вирусом герпеса и болезнью Альцгеймера, была Рут Ицхаки из Оксфордского университета, которая сотрудничала с лабораторией Каплана в этом исследовании.

«Мы знаем, что существует корреляция между HSV-1 и болезнью Альцгеймера, и некоторые предполагают участие VZV, но чего мы не знали, так это последовательности событий, которые создают вирусы, чтобы запустить болезнь», — сказал он. «Мы думаем, что теперь у нас есть доказательства тех событий».

По данным Всемирной организации здравоохранения, около 3,7 миллиарда человек в возрасте до 50 лет инфицированы ВПГ-1 — вирусом, вызывающим оральный герпес. В большинстве случаев он протекает бессимптомно и скрыто в нервных клетках.

При активации он может вызывать воспаление нервов и кожи, вызывая болезненные открытые язвы и волдыри. Большинство носителей — а это каждый второй американец, по данным CDC — будут иметь симптомы от очень легких до отсутствия симптомов, прежде чем вирус станет бездействующим.

Вирус ветряной оспы также чрезвычайно распространен: около 95 процентов людей были инфицированы в возрасте до 20 лет. Многие из этих случаев проявляются в виде ветряной оспы. VZV, который является формой вируса герпеса , также может оставаться в организме, проникая в нервные клетки, прежде чем впасть в спячку.

В более позднем возрасте VZV может реактивироваться, вызывая опоясывающий лишай, заболевание, характеризующееся появлением волдырей и узелков на коже, которые формируются в виде полос и могут быть очень болезненными, длящимися недели или даже месяцы. Каждый третий человек в конечном итоге заболевает опоясывающим лишаем в течение жизни.

Связь между ВПГ-1 и болезнью Альцгеймера возникает только тогда, когда ВПГ-1 реактивируется, вызывая язвы, волдыри и другие болезненные воспалительные состояния.

Как могут проснуться спящие вирусы

Чтобы лучше понять причинно-следственную связь между вирусами и болезнью Альцгеймера, исследователи из Тафтса воссоздали среду, подобную мозгу, в небольших губках в форме пончиков шириной 6 миллиметров, сделанных из белков шелка и коллагена.

Они населили губки нервными стволовыми клетками , которые растут и становятся функциональными нейронами, способными передавать сигналы друг другу в сети, как это происходит в мозгу. Некоторые из стволовых клеток также образуют глиальные клетки, которые обычно находятся в головном мозге и помогают поддерживать жизнь и функционирование нейронов.

Исследователи обнаружили, что нейроны, выращенные в мозговой ткани, могут быть инфицированы VZV, но само по себе это не приводит к образованию характерных для болезни Альцгеймера белков тау и бета-амилоида — компонентов запутанного беспорядка волокон и бляшек, которые образуются при болезни Альцгеймера. мозг пациентов — и что нейроны продолжали нормально функционировать.

Однако если нейроны уже содержали покоящийся HSV-1, воздействие VZV приводило к реактивации HSV и резкому увеличению тау- и бета-амилоидных белков, а нейрональные сигналы начинали замедляться.

«Это один-два удара двух вирусов, которые очень распространены и обычно безвредны, но лабораторные исследования показывают, что если новое воздействие VZV пробудит спящий HSV-1, они могут вызвать проблемы», — сказал Кэрнс.

«Все еще возможно, что другие инфекции и другие пути причин и следствий могут привести к болезни Альцгеймера, а такие факторы риска, как травма головы, ожирение или употребление алкоголя, предполагают, что они могут пересекаться при повторном появлении ВПГ в мозге», — сказала она. добавлен.

Исследователи заметили, что образцы, инфицированные VZV, начали вырабатывать более высокий уровень цитокинов — белков, которые часто участвуют в запуске воспалительной реакции. Каплан отметил, что во многих клинических случаях известно, что VZV вызывает воспаление в головном мозге, что может привести к активации латентного HSV и усилению воспаления.

Повторяющиеся циклы активации ВПГ-1 могут привести к усилению воспаления в головном мозге, образованию бляшек и накоплению нейронных и когнитивных повреждений.

Также было показано, что вакцина против VZV для предотвращения ветряной оспы и опоясывающего лишая значительно снижает риск слабоумия. Возможно, вакцина помогает остановить цикл реактивации вируса, воспаления и повреждения нейронов.

Исследователи также отметили долгосрочные неврологические эффекты, которые некоторые пациенты с COVID испытали от вируса SARS-CoV-2, особенно среди пожилых людей, и что как VZV, так и HSV-1 могут реактивироваться после заражения COVID. По их словам, в этих случаях было бы целесообразно следить за возможными последующими когнитивными эффектами и нейродегенерацией.