Болезнь Альцгеймера может поражать мозг в два этапа
Исследователи из Института Аллена в Сиэтле при поддержке Инициативы NIH BRAIN опубликовали результаты анализа клеток мозга, которые являются частью Сиэтлского атласа клеток мозга при болезни Альцгеймера (SEA-AD). Целью этого проекта является создание максимально подробной карты повреждений мозга, вызванных болезнью.
Ученые исследовали более 3,4 миллионов клеток мозга доноров, умерших на разных стадиях болезни Альцгеймера. Образцы тканей были собраны в ходе исследования Adult Thinking Changes Study и в Исследовательском центре болезни Альцгеймера Вашингтонского университета.
Новое исследование с использованием передовых методов картирования мозга показало, что болезнь Альцгеймера поражает мозг в две отдельные фазы. Ученые отметили, что первая, ранняя фаза развивается медленно и тихо — до возникновения проблем с памятью — повреждая только несколько уязвимых типов клеток. Напротив, вторая, поздняя фаза вызывает более серьезные повреждения и совпадает с началом симптомов и быстрым накоплением бляшек, клубков и других признаков заболевания.
«Одной из проблем диагностики и лечения болезни Альцгеймера является то, что значительное повреждение мозга происходит задолго до появления симптомов. Возможность обнаружить эти ранние изменения позволяет нам впервые увидеть, что происходит в мозге на самых ранних стадиях заболевания, — прокомментировал нейробиолог Ричард Дж. Ходс. — Эти результаты революционизируют наше понимание того, как болезнь Альцгеймера влияет на мозг, и могут привести к появлению новых методов лечения».
Ученые проанализировали мозг 84 человек, и их результаты показали, что раннее повреждение тормозных нейронов может нарушить нейронные цепи, связанные с заболеванием. Кроме того, исследование подтвердило ранее известные данные о том, как болезнь Альцгеймера повреждает мозг, и выявило множество новых изменений, которые происходят в процессе заболевания.
В частности, ученые использовали расширенный генетический анализ для изучения клеток в средней височной извилине, области мозга, связанной с языком, памятью и зрением. Исследования показали, что эта область подвержена многим изменениям, типичным для болезни Альцгеймера. Исследователи сравнили данные контрольных доноров с данными людей с болезнью Альцгеймера, создав генетическую и клеточную временную шкалу изменений на протяжении всего заболевания.
Ранее считалось, что повреждение при болезни Альцгеймера происходит в несколько стадий, включая повышенную гибель клеток, воспаление и накопление белков в бляшках и клубках. Однако это исследование предполагает, что болезнь изменяет мозг в две «эпохи», причем многие изменения происходят быстро во второй фазе, когда возникают проблемы с памятью и другие симптомы.
Результаты также показывают, что самые ранние изменения происходят постепенно и «тихо» на первой стадии, до появления симптомов. Эти изменения включают медленное накопление бляшек, активацию иммунной системы мозга, повреждение клеточной изоляции, необходимой для нейронной сигнализации, и гибель ингибирующих соматостатиновых (SST) нейронов.
Это открытие стало неожиданностью для исследователей. Ранее считалось, что болезнь Альцгеймера в первую очередь повреждает возбуждающие нейроны. Однако потеря ингибирующих SST нейронов может привести к изменениям в нейронных сетях мозга, которые лежат в основе заболевания.
Ученые использовали инструменты, разработанные NIH Brain Initiative to Advance Innovative Neurotechnologies (BRAIN) — Cell Census Network (BICCN). Образцы тканей были получены в ходе исследования Adult Thinking Changes Study и исследовательского центра болезни Альцгеймера Вашингтонского университета.
«Это исследование демонстрирует, насколько мощные новые технологии, предоставляемые NIH BRAIN Initiative, меняют наше понимание таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера. С помощью этих инструментов ученые смогли обнаружить самые ранние клеточные изменения в мозге, чтобы создать более полную картину того, что происходит на протяжении всего течения болезни», — исследователи объясняют.
По словам ученых, новые знания, полученные в ходе этого исследования, могут помочь ученым и разработчикам лекарств по всему миру разработать диагностику и методы лечения, нацеленные на определенные стадии болезни Альцгеймера и других деменций.
Ученые уже смогли определить самые ранние клеточные изменения, что позволяет им создать более полную картину прогрессирования заболевания.