«Нейроны всмятку»: болезнь Альцгеймера связали с перегревом клеток мозга
С помощью термочувствительных флуоресцентных сенсоров ученые измерили температуру внутри клеток и выяснили, что «слипание» молекул бета-амилоида (одна из причин развития болезни Альцгеймера) вызывает сильный нагрев нейронов.
Одной из самых острых медицинских проблем современности остаются нейродегенеративные заболевания. Они затрагивают главным образом пожилых людей и вызывают прогрессирующую гибель нервных клеток, причем поначалу симптомы могут быть незаметны, и лишь спустя годы возникают нарушения когнитивной сферы, памяти, двигательной функции или другие проблемы.
Согласно прогнозам, число заболевших нейродегенерациями в ближайшие десятилетия вырастет в несколько раз. Среди них наиболее распространенной и активно изучаемой оказалась болезнь Альцгеймера, главный симптом которой — нарастающая потеря памяти. Уже сейчас в мире этот диагноз имеют около 44 миллионов человек.
Двумя наиболее важными факторами развития болезни Альцгеймера считают тау-белок и бета-амилоид. Первый в норме укрепляет микротрубочки («клеточную арматуру»), но при болезни образует токсичные включения внутри нейронов. В то же время бета-амилоид представляет собой пептид, образующийся при расщеплении другого белка специальными ферментами-секретазами. Он может формировать токсичные включения в пространстве между клетками.
Именно на вторую молекулу, которую часто называют «спусковым крючком» развития болезни Альцгеймера, обратили внимание сотрудники Кембриджского университета в своей новой статье в Journal of American Chemical Society.
Известно, что некоторые клетки могут выделять большое количество тепла — это так называемый внутриклеточный термогенез. Исследовать его не так уж просто: едва ли даже самый маленький термометр можно ввести в клетку, тем более так, чтобы ее не повредить. Поэтому ученые создали окрашенные молекулы-сенсоры, характерное время флуоресценции которых меняется в зависимости от температуры. Это «полимерные флуоресцентные термометры» — вещества, которые можно ввести в клетку без особого вреда для нее. Теперь их впервые использовали для исследований патогенеза болезни Альцгеймера.
Авторы работы проводили эксперименты на культурах человеческих клеток и заметили, что приобретение бета-амилоидом неправильной конформации (подвижной трехмерной структуры) и «слипание» его молекул в нитевидные фибриллы сопровождается сильным нагревом. Высокая температура, в свою очередь, приводит к появлению новых токсичных агрегатов бета-амилоида. Как предполагают ученые, этот порочный круг вносит вклад в сложную и пока плохо понятную картину развития болезни.
Это открытие вызывает у исследователей кулинарные, но не самые приятные ассоциации. «Перегретые клетки напоминают яичницу — с ростом температуры белки в них начинают агрегировать и уже не могут выполнять свои функции», — рассказала Габриель Камински Ширле (Gabriel Kaminski Schierle), руководитель коллектива ученых.
Помимо этого, им удалось успешно остановить вызванный бета-амилоидом нагрев с помощью нового фармакологического препарата (MJ040X). Не исключено, что он может стать основой для новаторского способа лечения болезни Альцгеймера — это особенно ценно, поскольку, несмотря на десятилетия активных исследований, ее эффективную терапию до сих пор не удалось создать.
Ссылка на источник
Одной из самых острых медицинских проблем современности остаются нейродегенеративные заболевания. Они затрагивают главным образом пожилых людей и вызывают прогрессирующую гибель нервных клеток, причем поначалу симптомы могут быть незаметны, и лишь спустя годы возникают нарушения когнитивной сферы, памяти, двигательной функции или другие проблемы.
Согласно прогнозам, число заболевших нейродегенерациями в ближайшие десятилетия вырастет в несколько раз. Среди них наиболее распространенной и активно изучаемой оказалась болезнь Альцгеймера, главный симптом которой — нарастающая потеря памяти. Уже сейчас в мире этот диагноз имеют около 44 миллионов человек.
Двумя наиболее важными факторами развития болезни Альцгеймера считают тау-белок и бета-амилоид. Первый в норме укрепляет микротрубочки («клеточную арматуру»), но при болезни образует токсичные включения внутри нейронов. В то же время бета-амилоид представляет собой пептид, образующийся при расщеплении другого белка специальными ферментами-секретазами. Он может формировать токсичные включения в пространстве между клетками.
Именно на вторую молекулу, которую часто называют «спусковым крючком» развития болезни Альцгеймера, обратили внимание сотрудники Кембриджского университета в своей новой статье в Journal of American Chemical Society.
Известно, что некоторые клетки могут выделять большое количество тепла — это так называемый внутриклеточный термогенез. Исследовать его не так уж просто: едва ли даже самый маленький термометр можно ввести в клетку, тем более так, чтобы ее не повредить. Поэтому ученые создали окрашенные молекулы-сенсоры, характерное время флуоресценции которых меняется в зависимости от температуры. Это «полимерные флуоресцентные термометры» — вещества, которые можно ввести в клетку без особого вреда для нее. Теперь их впервые использовали для исследований патогенеза болезни Альцгеймера.
Авторы работы проводили эксперименты на культурах человеческих клеток и заметили, что приобретение бета-амилоидом неправильной конформации (подвижной трехмерной структуры) и «слипание» его молекул в нитевидные фибриллы сопровождается сильным нагревом. Высокая температура, в свою очередь, приводит к появлению новых токсичных агрегатов бета-амилоида. Как предполагают ученые, этот порочный круг вносит вклад в сложную и пока плохо понятную картину развития болезни.
Это открытие вызывает у исследователей кулинарные, но не самые приятные ассоциации. «Перегретые клетки напоминают яичницу — с ростом температуры белки в них начинают агрегировать и уже не могут выполнять свои функции», — рассказала Габриель Камински Ширле (Gabriel Kaminski Schierle), руководитель коллектива ученых.
Помимо этого, им удалось успешно остановить вызванный бета-амилоидом нагрев с помощью нового фармакологического препарата (MJ040X). Не исключено, что он может стать основой для новаторского способа лечения болезни Альцгеймера — это особенно ценно, поскольку, несмотря на десятилетия активных исследований, ее эффективную терапию до сих пор не удалось создать.
Автор: Михаил Орлов
Ссылка на источник