Новое исследование использовало мощную визуализацию, чтобы выявить подмножество белков, ассоциированных с болезнью Альцгеймера, которые распространяются особенно быстро. Эти «суперраспространители» могут помочь объяснить, почему аномальные скопления естественных амилоидных бета-белков увеличиваются по мере прогрессирования изнурительного заболевания. Это исследование было опубликовано в журнале Science Advances.
«Эта работа приближает нас еще на один шаг к лучшему пониманию того, как эти белки распространяются в мозговой ткани при болезни Альцгеймера», — объясняет молекулярный физик Петер Нирмалрадж из Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологий (EMPA).
Вычленение непосредственной причины неврологического повреждения при болезни Альцгеймера из хаотичных молекулярных клубков в нашем мозге до сих пор оказалось чрезвычайно сложным. Являются ли бляшки бета-амилоида причиной или симптомом заболевания, также все еще остается предметом дискуссий.
Лабораторные исследования не обнаружили никаких доказательств того, что эти белки напрямую повреждают клетки мозга, а методы лечения, направленные на эти белки, не доказали своей эффективности.
Исследования, опубликованные в этом году, показывают, что, хотя сами бляшки не могут напрямую вызывать повреждение нейронов, другие молекулы, которые с ними запутываются, могут быть ответственны. Независимо от этого, понимание механизмов, лежащих в основе разрастания белков бета-амилоида, все еще может привести к улучшению лечения.
В своем новом исследовании Нирмалрадж и его коллеги из Университета Лимерика в Ирландии использовали новые эффективные методы, чтобы наблюдать, как белки бета-амилоида объединяются в длинноцепочечные фибриллы, которые в конечном итоге образуют спутанные комки.
Команда наблюдала эту активность в солевом растворе, который, по их словам, гораздо ближе к естественной среде нашего мозга, чем другие условия лабораторной визуализации.
«Традиционные методы, такие как методы, основанные на окрашивании, могут изменить морфологию и место адсорбции белков, так что их невозможно будет анализировать в их естественной форме», — отмечает Нирмалрадж .
Около 250 часов наблюдений под атомно-силовым микроскопом позволили исследователям заметить нечто необычное.
Определенный сорт белков бета-амилоида сворачивается таким образом, что их края становятся сверхреактивными, как видно на ярких участках изображения выше. Это означает, что они более легко накапливают дополнительные строительные блоки самих себя – распространяя свои нитевидные фибриллы по мозгу быстрее, чем другие типы бета-амилоида.
«Небольшая популяция фибрилл, демонстрирующая более высокую поверхностную каталитическую активность, была идентифицирована как суперраспространители», — пишут исследователи.
Эти суперраспространители, бета-амилоид 42, образуются только как вторичные структуры после образования первичной фибриллы бета-амилоида. Нирмалрадж и команда проясняют форму и размер этих белковых комков, но детали их структуры еще предстоит выяснить. Эти детали включают, отличается ли бета-амилоид 42 химически от других бета-амилоидных белков и как, и какая химия стимулирует рост этих вторичных структур.
Предыдущие исследования показали, что по мере агрегации бета-амилоидных белков в мозге люди страдают от все более тревожных симптомов, таких как потеря памяти, импульсивное поведение, тревожность и спутанность сознания. Это пока всего лишь ассоциация, и прямой механизм повреждения мозга при деменции пока не изучен.
Огромная сложность изменений происходит на протяжении десятилетий в мозге и теле людей, у которых развивается нейродегенерация. Поэтому есть и другие теории, которые также требуют дальнейшего изучения, например, болезнь Альцгеймера как аутоиммунное заболевание.
