В ходе нового исследования, проведённого в Тель-Авивском университете, ученые открыли ранее неизвестный молекулярный механизм, который вызывает повышение активности нейронов у пациентов с болезнью Альцгеймера. Исследовательская группа под руководством доктора Inna Slutsky обнаружила, что трансмембранный белок, предшественник амилоида (БПА) в добавок к своей основной роли в образовании амилоида-β также повышает активность нейронов в определенных зонах мозга. Согласно результатам исследования, связывание бета-амилоида с молекулами БПА запускает сигнальный каскад, который вызывает повышение нейронной активности. Результаты исследования опубликованы в журнале Cell Reports.
Повышенная активность нейронов гиппокампа — области мозга, которая контролирует обучение и память, наблюдается у пациентов с умеренными когнитивными нарушениями и при ранних стадиях болезни Альцгеймера. Гиперактивность нейронов гиппокампа, которая предшествуют формированию амилоидных бляшек, можно наблюдать у мышей с болезнью Альцгеймера.
«Это поистине захватывающие результаты. Наша работа показывает, что молекулы БПА как и многие другие известные рецепторы клеточной мембраны могут модулировать передачу информации между нейронами. С пониманием этого механизма значительно увеличится потенциал для восстановления памяти и защиты мозга», — говорит Slutsky.
Научно-исследовательский проект был запущен пять лет тому назад после открытия физиологической роли бета-амилоида, ранее известного как «ядовитая молекула». Ученые обнаружили, что бета-амилоид имеет важное значение для нормальной передачи информации по сетям нервных клеток. Если уровень бета-амилоида даже немного увеличится, это вызывает гиперактивность нейронов и значительно ухудшает эффективную передачу информации между нейронами.
В поисках причины гиперактивности нейронов, Hilla Fogel и Samuel Frere обнаружили, что гиперактивность нейронов связана с ростом концентрации нейронов, не имеющих БПА в бета-амилоиде.
«С помощью этих данных мы смогли расшифровать механизм развития гиперактивности, связанной с рецепторами БПА» — сказал Slutsky.
При использовании высокочувствительных биофизических методов, основанных на флуоресценции резонансной переносной энергии между флуоресцирующими белками в непосредственной близости, ученые обнаружили, что БПА существует в виде димера в пресинаптических контактах, и что связывание бета-амилоида вызывает изменение взаимодействий между БПА, что приводит к увеличению потока кальция и освобождения глутамата — другими словами, мозг переходит в гиперактивное состояние.
В данное время ученые хотят определить точное место, где бета-амилоид связывается с БПА,и как эти изменения влияют на структуру молекулы БПА.
«Если мы сможем изменить молекулы структуру БПА, то можно предотвратить процесс, ведущий к развитию гиперактивности гиппокампа. Это может помочь восстановить память и защитить мозг», — утверждают ученые.
В предыдущем исследование ученые показали, что снижение уровня экспрессии «ТAY» (белками, ассоциированными с микротрубочками), является еще одним ключевым механизмом в патогенезе болезни Альцгеймера и может уменьшить аномальную деятельность мозга.
«Это будет иметь решающее значение для понимания недостающего звена между БПА и TAY белками, опосредованных сигнальных путей, ведущих к гиперактивности гиппокампа. Если мы сможем найти способ для нарушения связи между бета-амилоидами и нейронной активностью, то мы сможем предотвратить снижение когнитивных нарушений и развития болезни Альцгеймера», — добавил Slutsky.
ПОДРОБНЕЕ В НАУЧНОЙ СТАТЬЕ:
Fogel, Hilla; Frere, Samuel; Segev, Oshik; Bharill, Shashank; Shapira, Ilana et al. APP Homodimers Transduce an Amyloid-β-Mediated Increase in Release Probability at Excitatory Synapses // Cell Reports — 2014 — vol. 7 (5) — p. 1560-1576
