Походження хвороби Альцгеймера залишається спірним, але нове дослідження пропонує, що ця хвороба може виникати внаслідок конкуренції двох ключових білків всередині клітин мозку.
Хвороба Альцгеймера, найпоширеніша форма деменції, давно асоціюється з накопиченням двох білків у мозку: амілоїд-β та тау.
Це нове дослідження пов'язує ці два білки, пропонуючи "уніфіковану теорію", яка, за словами команди хіміків, що її пропонує, вирішує деякі суперечливі ідеї про Альцгеймер.
Амілоїд-β пептиди — це липкі фрагменти більшого білка, які злипаються разом, утворюючи бляшки в мозку людей з Альцгеймером. Вважається, що ці бляшки можуть з'являтися близько 20 років до появи симптомів.
Але деякі дослідження вказують на те, що тау клубки, вузли неправильно складених тау білків, які формуються всередині хворих нейронів, є кращим показником когнітивного стану при Альцгеймері, ніж амілоїд-β бляшки.
Зазвичай тау стабілізує мікротрубочки, внутрішній каркас клітин, але при хворобі Альцгеймера тау від'єднується від мікротрубочок, забиваючи клітини.
Щоб дослідити це, Джуліан та його колеги провели серію досліджень зв'язування білків, зосередившись на тому, як амілоїд-β та тау взаємодіють навколо мікротрубочок.
Звернувши увагу на те, що амілоїд-β пептиди за структурою нагадують частину тау білків, яка прикріплюється до мікротрубочок, команда змішала ці два білки разом у розчині, разом з тубуліном, будівельним блоком мікротрубочок.
"Наша робота показує, що амілоїд-β та тау конкурують за одні й ті ж місця зв'язування на мікротрубочках, і що [амілоїд-β] може заважати тау функціонувати правильно," — говорить Джуліан.
Використовуючи флуоресцентно мічений амілоїд-β, дослідники могли бачити, коли пептиди амілоїд-β "вкрадали" місця зв'язування, які зазвичай використовуються тау білками.
Дослідники також "спокушали" амілоїд-β іншим поширеним білком, міоглобіном, і виявили, що пептиди амілоїд-β все ще віддають перевагу зв'язуванню з мікротрубочками — це означає, що вони не просто зв'язуються з будь-яким білком у розчині.
На основі своїх результатів дослідники висувають гіпотезу, що вони можуть знайти рішення для сценарію "курка чи яйце" між пептидами амілоїд-β та клубками тау — хоча слід пам'ятати, що їхні експерименти проводилися з сумішами очищених білків. Розуміння того, як білки поводяться всередині клітин, набагато складніше.
Якщо пептиди амілоїд-β витісняють тау з його звичних місць зв'язування, як це показують ці дослідження білків, то це може пояснити, як тау може заплутуватися в клубках, а мікротрубочки стають нестабільними, порушуючи основні функції нейронів і врешті-решт призводячи до загибелі клітин.
"Ключове розрізнення тут полягає в тому, що тау не ініціює патологію самостійно, а стає проблематичним після витіснення [амілоїд-β]," — пишуть Джуліан та колеги в своїй статті.
Вони також припускають, що це витіснення тау, яке призводить до дефектних мікротрубочок, може бути ключовим джерелом токсичності для клітин мозку — не накопичення ні амілоїд-β бляшок, ні тау клубків (хоча вони додають до проблем клітин).
Це дослідження додає нову перспективу до результатів клінічних випробувань, які тестують терапії Альцгеймера, які не виправдали сподівань, та досліджень, які виявили, що очищення амілоїд-β бляшок не відновлює ключові функції мозку.
У довгостроковій перспективі, якщо ці висновки можуть бути підтверджені подальшими дослідженнями, ця робота може перенаправити зусилля на розробку ефективних лікувань для хвороби Альцгеймера, яка становить до 70 відсотків випадків деменції і не має відомого лікування.
Цікаво, що нещодавні дослідження на тваринах показали, що літій може мати захисний ефект, допомагаючи стабілізувати мікротрубочки.
Отже, розробка терапій для захисту цих маленьких трубочок може бути новим підходом для дослідження, а не націлювання на накопичення білків, як це роблять більшість існуючих терапій для Альцгеймера.
Дослідження "допомагає зрозуміти багато результатів, які раніше здавалися не пов'язаними," — підсумовує Джуліан.