Недавно группа южнокорейских ученых во главе с директором С. Джастином ЛИ (C. Justin LEE) из Центра познания и социальности Института фундаментальных наук сделала новое открытие, которое поможет произвести революцию как в диагностике, так и в лечении болезни Альцгеймера. Результаты научной работы опубликованы в журнале Brain.
Новизна исследования
Новый метод визуализации способен показать реактивные взаимодействия астроцитов и нейронов. Данный метод проливает свет на болезнь Альцгеймера и предлагает потенциальный прорыв в диагностике и лечении деменции.
Группа ученых продемонстрировала механизм, при котором астроциты в головном мозге поглощают повышенные уровни ацетатов, что превращает их в опасные реактивные астроциты. Ученые продолжили разработку новой методики визуализации, которая использует преимущества этого механизма для непосредственного наблюдения за взаимодействием астроцитов и нейронов.
Болезнь Альцгеймера и астроциты
Известно, что болезнь Альцгеймера (БА), одна из основных причин деменции, связана с нейровоспалением в головном мозге. В то время как традиционная нейробиология долгое время считала, что причиной являются бета-амилоидные бляшки, методы лечения, нацеленные на эти бляшки, не имели большого успеха в лечении или замедлении прогрессирования болезни Альцгеймера.
С другой стороны, С. Джастин ЛИ был сторонником новой теории о том, что реактивные астроциты являются реальными виновниками болезни Альцгеймера. Реактивный астроглиоз, отличительный признак нейровоспаления при БА, зачастую предшествует дегенерации или гибели нейронов.
Исследовательская группа Ли ранее сообщала, что реактивные астроциты и фермент моноаминоксидазы B (MAO-B) в этих клетках могут быть использованы в качестве терапевтических мишеней для БА. Недавно ученые также подтвердили существование цикла мочевины в астроцитах и продемонстрировали, что активированный цикл мочевины способствует деменции. Однако, несмотря на клиническое значение реактивных астроцитов, еще не разработаны нейровизуализирующие зонды, которые могут наблюдать и диагностировать эти клетки на клиническом уровне.
Материалы и результаты исследования
В этом последнем исследовании команда Ли использовала позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) с радиоактивными ацетатными и глюкозными зондами (11C-ацетат и 18F-ФДГ), чтобы визуализировать изменения в метаболизме нейронов у пациентов с БА.
Доктор НАМ Мин-Хо (NAM Min-Ho), один из авторов этой статьи, заявил: «Это исследование демонстрирует значительную академическую и клиническую ценность за счет непосредственной визуализации реактивных астроцитов, которые недавно были выделены в качестве основной причины БА».
Кроме того, ученые продемонстрировали, что ацетат, основной компонент уксуса, отвечает за развитие реактивного астроглиоза, который вызывает выработку путресцина и ГАМК и приводит к слабоумию.
Во-первых, исследователи продемонстрировали, что реактивные астроциты чрезмерно поглощают ацетат через повышенный монокарбоксилатный транспортер-1 (MCT1) в моделях реактивного астроглиоза и БА на грызунах.
Было обнаружено, что повышенное поглощение ацетата связано с реактивным астроглиозом и усиливает аберрантный астроцитарный синтез ГАМК, когда присутствует бета-амилоид, хорошо известный белок-токсин при БА.
Исследователи показали, что ПЭТ-изображение с 11C-ацетатом и 18F-ФДГ можно использовать для визуализации индуцированного реактивными астроцитами гиперметаболизма ацетата и связанного с ним нейронального гипометаболизма глюкозы в головном мозге с нейровоспалением и атопическим дерматитом. Более того, когда исследователи ингибировали реактивный астроглиоз и астроцитарную экспрессию MCT1 в модели мышей с болезнью Альцгеймера, они смогли обратить вспять эти метаболические изменения.
Доктор ЮН Миджин (YUN Mijin) прокомментировал: «Реактивные астроциты показали метаболические нарушения, которые чрезмерно поглощают ацетат по сравнению с нормальным состоянием. Мы обнаружили, что ацетат играет важную роль в стимулировании астроцитарных воспалительных реакций».
Используя эту новую стратегию визуализации, ученые обнаружили, что изменения в метаболизме ацетата и глюкозы последовательно наблюдались в модели БАР на мышах и у пациентов с БА.
Им удалось подтвердить наличие сильной корреляции между когнитивной функцией пациента и сигналами ПЭТ как 11C-ацетата, так и 18F-ФДГ. Эти результаты свидетельствуют о том, что ацетат, ранее считавшийся источником энергии, специфичным для астроцитов, может способствовать реактивному астроглиозу и способствовать подавлению метаболизма нейронов.
Доктор Рю Хун (RYU Hoon) отметил: «Показав, что ацетат не только служит источником энергии для астроцитов, но и способствует реактивному астроглиозу, мы предложили новый механизм, вызывающий реактивный астроглиоз при заболеваниях головного мозга».
Практическая значимость работы
До сих пор предполагалось, что бета-амилоид (Aβ) является основной причиной БА, и поэтому он был в центре внимания большинства исследований деменции. К сожалению, ПЭТ-визуализация, нацеленная на Aβ, имеет ограничения в диагностике пациентов, и все препараты, направленные на удаление его как мишени для лечения БА, до сих пор не дали результатов.
Однако это исследование предлагает нам новую возможность использования ПЭТ-изображений с 11C-ацетатом и 18F-FDG для ранней диагностики БА. Кроме того, недавно обнаруженный механизм реактивного астроглиоза через переносчик ацетата и MCT1 предлагает новую цель для лечения БА.
Авторы другого исследования заявили, что Искусственный интеллект может обнаруживать ранние признаки болезни Альцгеймера путём анализа речи
