Некоторые симптомы болезни Альцгеймера могут начинаться вне головного мозга

Фото из открытых источников

Исследователи из Университета Центральной Флориды обнаружили доказательства того, что некоторые двигательные симптомы болезни Альцгеймера могут иметь внемозговое происхождение, что может изменить подходы к диагностике и лечению этого заболевания в будущем. Результаты исследования были опубликованы в журнале Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association.

Исследование возглавили профессор Джеймс Хикман из Центра нанотехнологий Университета Центральной Флориды и профессор Сюфан Надин Го. В сотрудничестве с исследователями из компании Hesperos, занимающейся медицинскими технологиями, команда использовала выращенные в лаборатории системы человеческих клеток, предназначенные для моделирования функционирования организма, чтобы изучить, как генетические мутации, связанные с семейной формой болезни Альцгеймера, влияют на двигательную активность.

«Нарушения двигательной функции могут быть ранним признаком болезни Альцгеймера, — говорят авторы исследования. — Если мы сможем обнаружить эти изменения и вмешаться на ранней стадии, это может помочь отсрочить появление симптомов со стороны центральной нервной системы».

Семейная форма болезни Альцгеймера — это редкая наследственная форма заболевания, которая проявляется раньше (в возрасте от 40 до 65 лет) у людей, страдающих ею, чем у людей с типичной формой.

Хотя болезнь Альцгеймера широко ассоциируется с потерей памяти и деменцией, врачи давно заметили, что у некоторых пациентов изменения равновесия, походки (способа ходьбы) или движений проявляются за годы до появления когнитивных симптомов. Эти ранние двигательные изменения поднимают вопрос о том, начинаются ли части заболевания вне головного мозга.

Благодаря применению современных технологий, команда обнаружила, что пораженные двигательные нейроны — даже без участия головного мозга — нарушают нервно-мышечное соединение, которое играет центральную роль в повседневных движениях.

«Это первый случай, когда было доказано, что нарушения в периферической нервной системе могут возникать непосредственно из-за этих мутаций», — говорит Хикман. «Это означает, что лекарства, воздействующие на мозг, могут не решить проблемы в остальной части тела».

Как отмечает Го, поддержание двигательных функций также может способствовать общему здоровью мозга, поскольку известно, что физическая активность играет роль в когнитивном благополучии.

Чтобы изучить, как эти мутации влияют на движение, исследователи обратились к передовому подходу, называемому технологией «человек на чипе», которая производится компанией Hesperos, одним из соучредителей которой является Хикман. Эти миниатюрные лабораторные системы воссоздают взаимодействие и функционирование человеческих клеток в организме, позволяя ученым изучать заболевания более реалистичным способом, чем традиционные лабораторные или животные модели.

Команда создала нейромышечный чип — небольшую систему, имитирующую связь между двигательными нейронами и мышечными клетками. Сила этой системы заключается в том, что в ней отсутствуют головной и спинной мозг. Изолировав двигательные нейроны и мышечные клетки, исследователи смогли определить, могут ли возникать проблемы с движением без участия центральной нервной системы.

Для проверки этой гипотезы исследователи сопоставили здоровые мышечные клетки с двигательными нейронами, созданными из стволовых клеток и несущими мутации, характерные для семейной формы болезни Альцгеймера.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что двигательные расстройства, связанные с болезнью Альцгеймера, могут начинаться в сети нервов вне головного и спинного мозга, а не быть вызваны исключительно дегенерацией головного мозга.

Нервно-мышечное соединение — это точка, где нервная клетка подает сигнал мышце к сокращению, делая возможным движение. Если это соединение повреждено, организм может потерять силу, координацию или выносливость.

В ходе исследования ученые измерили несколько аспектов нервно-мышечной функции, в том числе, насколько надежно нервные сигналы запускали сокращение мышц и как долго мышцы могли оставаться в сокращенном состоянии до наступления усталости. Эти измерения аналогичны тем тестам, которые врачи используют для оценки двигательных расстройств.

«Вы не можете двигаться, если двигательная цепь не работает», — говорит Хикман. «Когда врач постукивает по вашему колену, чтобы проверить рефлекс, он проверяет именно эту связь».

Исследователи считают, что их подход будет приобретать все большее значение по мере того, как разработчики лекарств будут искать более точные способы изучения заболеваний человека.

Поскольку в этих моделях используются человеческие клетки и измеряются реальные биологические функции, они могут выявить эффекты, которые могут не проявляться в исследованиях на животных.

Для Хикмана эта работа отражает 30 лет исследований, направленных на лучшее понимание болезней и оказание помощи людям.

«Эти системы позволяют нам изучать болезни так, как это максимально приближено к тому, что происходит в организме человека на самом деле, а это именно то, что нам нужно для разработки более эффективных методов лечения», — говорит он.