Холестерин может нарушать работу системы очистки мозга при болезни Альцгеймера

Фото из открытых источников

У мышей с моделью болезни Альцгеймера было выявлено значительное снижение интенсивности движения жидкости в головном мозге, и причиной этого, возможно, является холестерин. Нарушение работы глимфатической системы — сети, отвечающей за выведение продуктов жизнедеятельности из мозга, — способствует накоплению вредных белков, связанных с данным заболеванием. Согласно новым данным, холестерин может приводить к замедлению этого процесса, вероятно, блокируя важные пути внутри мозга. Результаты исследования была размещены на сервере препринтов bioRxiv.

Впрочем, это пока лишь предположение, и многие вопросы остаются открытыми. «Я бы рассматривала это скорее как работу, предлагающую новую гипотезу», — отмечает Рослин Билл из Астонского университета (Бирмингем, Великобритания), которая не принимала участия в исследовании.

Болезнь Альцгеймера — наиболее распространенная форма деменции, от которой страдают около 50 миллионов человек во всем мире. У пациентов с этим заболеванием в головном мозге накапливаются два типа вредных белков: бета-амилоид, образующий бляшки, и тау-белок, формирующий нейрофибриллярные клубки.

Многие исследования указывают на то, что одним из факторов развития болезни Альцгеймера является неспособность мозга эффективно избавляться от «отработанных» веществ. У здоровых людей вредные продукты жизнедеятельности выводятся из мозга посредством глимфатической системы — сети узких каналов, проходящих вдоль внешних стенок кровеносных сосудов. У мышей с моделью этого заболевания глимфатический поток ослаблен, однако появляются свидетельства того, что его можно восстановить с помощью лекарственных препаратов, воздействия света и звука или даже вдыхания высоких концентраций углекислого газа.

Чтобы лучше изучить этот процесс, До-Гын Ким и его коллеги из Корейского института исследований мозга (Тэгу, Южная Корея) провели эксперимент на двух группах мышей. Одна группа состояла из животных, у которых с помощью генной инженерии были созданы пять мутаций, характерных для болезни Альцгеймера у людей; вторая группа была контрольной (здоровые мыши).

Исследователи ввели специальный краситель в большую цистерну (cisterna magna) — полость в задней части головного мозга, заполненную спинномозговой жидкостью. Затем мышей подвергали эвтаназии через 5, 15, 30, 60 или 120 минут после введения вещества.

У здоровых мышей в течение первых 30 минут краситель распространялся вдоль внешней поверхности артерий, проходящих по нижней части головного мозга, а затем проникал в ткани мозга. К 120-й минуте краситель практически полностью исчез, что указывает на его выведение посредством глимфатической системы.

Однако у генетически модифицированных мышей краситель скапливался вокруг артерий, почти не проникая в ткани мозга. «Путь оказался частично заблокирован», — отмечает Ким.

В норме глимфатический поток проходит непосредственно вдоль кровеносных сосудов. Астроциты — особые клетки головного мозга — своими отростками, напоминающими «ножки», охватывают сосуды, формируя узкие каналы (периваскулярные пространства), по которым может перемещаться жидкость. Исследователи обнаружили, что у мышей, у которых моделировалась болезнь Альцгеймера, эти пространства были значительно уже, чем у здоровых особей.

Комбинация препаратов, стимулирующих работу глимфатической системы — механизма, отвечающего за очистку мозга от продуктов жизнедеятельности, — также способствует более эффективному выведению белков, связанных с развитием болезни Альцгеймера.

Кроме того, выяснилось, что то небольшое количество красителя, которое все же проникало в мозг модифицированных мышей, в основном скапливалось в амилоидных бляшках. По мнению исследователей, эти бляшки действуют подобно губке, впитывая жидкость, которая в норме должна циркулировать по головному мозгу.

Наконец, ученые изучили возможную роль холестерина в нарушении работы глимфатической системы. Одним из важнейших факторов риска развития болезни Альцгеймера являются мутации в гене белка аполипопротеина E, одна из основных функций которого — участие в выработке холестерина в головном мозге.

Исследователи использовали флуоресцентный маркер, связывающийся с холестерином, для окрашивания тканей мозга у мышей. У здоровых животных уже через 5 минут наблюдалось интенсивное свечение, которое со временем ослабевало. Хотя точная причина этого не ясна, возможно, в ответ на введение красителя в мозге высвобождался холестерин, который затем выводился из него. В то же время у модифицированных мышей интенсивность сигнала, соответствующего холестерину, продолжала нарастать вплоть до 120-й минуты. Усиление работы системы удаления «отходов» из головного мозга становится всё более перспективным направлением в терапии болезни Альцгеймера. Согласно результатам недавнего исследования, новый подход позволяет уменьшить когнитивные нарушения и симптомы, характерные для этого заболевания.

В здоровом мозге холестерин выполняет множество функций, в том числе участвует в регуляции передачи сигналов между нейронами. По мнению Кима, холестерин также может отвечать за транспортировку химических веществ из периваскулярных пространств к нейронам. Исследователь предполагает, что при болезни Альцгеймера происходят изменения, из-за которых холестерин начинает блокировать этот процесс.

«Периваскулярные пространства служат своего рода скоростной магистралью для притока жидкости, — объясняет Майкен Недергаард из Рочестерского университета (Нью-Йорк), одна из первооткрывательниц глимфатической системы. — Если эта система нарушена, доставить что-либо в головной мозг становится крайне сложно».

Впрочем, по словам Недергаард, в данном исследовании не до конца прояснено, какую именно роль холестерин играет в работе глимфатической системы и почему у генетически модифицированных мышей он вел себя иначе. «Почему происходит мобилизация холестерина?» — задается вопросом исследовательница. Она считает необходимым провести повторные эксперименты на живых подопытных животных: это позволило бы отслеживать движение спинномозговой жидкости в режиме реального времени, а не изучать его по микропрепаратам тканей мозга, взятым у погибших особей.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний