Болезнь Альцгеймера: диагностика, лечение, уход - Аркадий Эйзлер

Для ученых было важно установить, что не только частицы Леви-Паркинсон-пациентов состоят из α-синуклеина, но и бляшки многих БА-пациентов содержат примерно 10 % продуктов распада α-синуклеина, состоящего исключительно из гидрофобных участков — именно из той части, которая ответственна за образование агрегатов.

Как установила группа ученых из Граца (Австрия) под руководством Манфреда Уиндиша в совместной работе с группой ученых из Сан-Диего, тенденция к кристаллизации α-синуклеина падает драматически, когда имеется достаточно β-синуклеина.

В мозге трансгенных мышей, организм которых усиленно образует α-синуклеин, откладываются массивные протеиновые агрегаты, и животные проявляют симптомы, подобные болезни Паркинсона. Если одновременно у этих животных было синтезировано много β-синуклеина, количество и величина агрегатных отложений значительно шла на убыль, вместе с этим исчезали и клинические симптомы.

К подобным результатам пришли ученые в лабораторных экспериментах с очищенным протеином. При этом агрегаты отложений наблюдались не с помощью сложных электронномикроскопических анализов, а посредством электрического разделительного эксперимента. Протеиновые агрегаты «путешествуют» в гене, находящемся в электрическом поле, значительно медленнее, чем отдельные α-синуклеиновые протеины. Возможно, баланс двух видов синуклеинов и решает вопрос о склонности к кристаллизации.

Область протеина, ответственного за торможение кристаллизационных процессов, может быть изменена за счет его генетической модификации, когда используется не весь β-синуклеин, а только начало его цепи — первые 35 аминокислот. Этого короткого отрезка уже достаточно для того, чтобы у мышей, которые производят большое количество α-синуклеина, резко уменьшились симптомы болезни. В дальнейших экспериментах ученые смогли еще больше сузить область, ответственную за кристаллизацию: только один короткий отрезок протеина, состоящий из 14 аминокислот и известный как пептид, достаточен для того, чтобы получить желаемый эффект.

Ученые из Граца пробуют сейчас с помощью достигнутых результатов разработать соответствующие медикаменты. К сожалению, пептид, который может быть изготовлен синтетически, невозможно применять непосредственно для терапии, так как он быстро разрушается в организме. Противостояние пептидов разрушительным энзимам организма должно быть повышено посредством химической модификации аминокислот.

Раньше считалось невозможным даже предположить, что пептиды могут переноситься с кровью через экстремально гидрофобные барьеры в мозг. Сейчас же появляется все больше доказательств тому, что это может быть реализовано посредством коротких модифицированных пептидов. «Лучше применять не сам пептид, а только синтезированные посредством органической химии соединения, имеющие эффект, подобный пептидам, — говорит Манфред Уиндиш. — Многие органические соединения очень медленно разрушаются человеческим организмом. Кроме того, продукты органического синтеза, как правило, значительно дешевле».

При БА амилоидопротеин превращается в камнеподобную структуру и образует ядро нейротической бляшки. Но и без БА в мозге почти каждого человека на барьере девятого десятка лет находятся отложения белкового амилоида.

Для врачей второй половины XX столетия амилоид представлялся в виде шлакового образования, продукта обмена веществ. Только с применением современной биохимической и иммунологической технологии стало возможным изучать амилоид.

Доктор Линке замечает: «Очень трудно осознать, что наш организм вырабатывает такое вещество, от которого он не может больше освободиться и которое он не может ни выделить, ни разрушить». — И далее: «Может быть, в постоянных циклических процессах разрушения и восстановления, происходящих в нашем организме каждые пару лет и ведущих к обновлению, происходят ошибки».

Если, например, какой-либо энзим (белковый фермент) «слабо» работает, то наш организм компенсирует этот недостаток тем, что увеличивает во много раз производство недостающего энзима. Такое перепроизводство белковой массы в течение длительного времени превышает потребности организма. Образуемые в процессе обмена веществ белки должны быть разрушены и выведены из организма. Перепроизводство белковых масс возникает и при инфекционных или хронических воспалительных процессах. Например, при инфекции печени клетки ее выделяют защитные молекулы, называемые САА, в количестве, в 1 000 раз превосходящем норму.

В случае, например, старческого диабета наличие амилоида вызвано одним сравнительно недавно открытым гормоном поджелудочной железы, а именно производной кальция.

Многие люди уже рождаются с белком, который имеет тенденцию к переходу в амилоидную структуру.

Природа не оставила беззащитными клетки и механизмы взаимодействия между ними. В системе оборонительных процессов очень важную роль играет уже упомянутый нами АРР.

АРР — восстановительный протеин, и поэтому он в больших количествах производится в нервных клетках. Повреждения, наносимые клетке, например кислородными радикалами, должны быть ликвидированы с помощью АРР. Тем самым, возникает повышенная потребность в восстановительных процессах, что ведет к усиленному образованию АРР. При разрушении нервноклеточных контактов в старости также возникает необходимость в восстановительных процессах, в связи с чем потребность в АРР многократно возрастает. Эксперты считают, что перепроизводство АРР является тем самым процессом, который ведет к БА.

Сам амилоидопротеин является всего лишь маркером и индикатором, ранним признаком БА, который указывает на этот процесс. Чем больше имеется АРР, тем больше вырезается амилоидопротеина. Амилоидопротеиновый маркер присутствует в спинномозговой или мозговой жидкости. Люди в ранней или средней стадии развития БА по сравнению со здоровыми людьми имеют значительно повышенное содержание амилоидопротеина в мозговой жидкости.

В поздней стадии развития болезни, напротив, содержание амилоидопротеина в жидкости мозга уменьшается в связи с тем, что на этой стадии он в большей степени расходуется на склеивание бляшек и нейрофибрильных образований. Старые люди, еще не страдающие какой-либо формой деменции, при определенных условиях также показывают наличие амилоидопротеина в мозговой жидкости.

Это обнаружили немецкие и шведские ученые, охватившие I 34 пациента в возрасте 43–88 лет. При этом у некоторых участников с незначительными проблемами памяти или с депрессиями содержание амилоида в мозговой жидкости было выше, чем у БА-пациентов.

Тем самым было достаточно четко установлено, что у людей с длительными депрессиями, а также у личностей с легкими нарушениями памяти склонность к образованию амилоидопро-теинов значительно повышена.

Синапсы и обучение

Существует и еще одна причина возможного появления амилоидопротеинов.

Уже с самого начала биохимического и молекулярнобиологического изучения процессов отложения амилоидо-протеина предполагалось, что само β-складывание протеиновой молекулы является причиной его образования.

Но прежде чем сложенные в β-структуру области амилоид-А4-протеина начнут склеиваться между собой, они должны быть вырезаны из молекул АРР. Для того чтобы этот процесс более наглядно представить и понять, молекулы предшественника амилоида были интенсивно изучены во многих лабораториях мира.

В природе АРР широко распространен как белок, который сохранился в процессе эволюции и присутствует почти у всех позвоночных животных и в клетках различных органов человека. В клетках мозга он встречается в 10 раз чаще, чем в клетках других органов. Спустя почти 15 лет со дня открытия АРР биохимики еще не знают его главного назначения в организме. Они знают только, что АРР — это мембранопротеин и что он ликвидирует нарушения нормальных процессов в клетках.

Но поведение АРР не совпадает с тем, чего ожидают от него биохимики. То, чего у других мембрано-протеинов не наблюдается, происходит у АРР. Предшественник амилоидного протеина находится одной своей частью в мембране клетки не только как рецептор, а что интересно, он может «путешествовать» внутри нервной клетки и уже оттуда пускаться в еще более дальнее путешествие по ее ответвлениям из т. н. области приема нервных сигналов в область передачи сигналов.

При этом амилоидопротеин, одной своей частью находящийся в мембране, вырезается с помощью секретазы мембраны. Этому содействует белок пресенилин.

Как оказалось, все мутации в генах пресенилина мешают нормальному протеканию процесса вырезания. Они влияют на секретазы таким образом, что АРР не может быть разрезан на нужных местах, из-за чего количество возникающего амилоидопротеина значительно увеличивается.