Болестта на Алцхаймер: Разрушителният ефект върху мозъка

Болестта на Алцхаймер е най-разпространената форма на деменция и една от най-големите загадки за съвременната неврология. Въпреки десетилетията изследвания много аспекти на това невродегенеративно заболяване, което разрушава мозъка, остават неясни. Традиционно се смята, че болестта, която засяга най-малко 10 милиона души по света (по данни на Световната здравна организация), се развива поетапно чрез възпаление, клетъчна смърт и натрупване на протеини под формата на плаки. Всички тези процеси водят до влошаване на паметта, поведението и мисленето. Понастоящем екип от учени от Института „Алън“ в Сиатъл (САЩ) и други институции откри, че болестта разрушава мозъка на две фази – първата фаза протича незабележимо, преди да се появят симптомите, а втората фаза се характеризира с пряко разрушаване на мозъка.

Двата етапа, които разрушават мозъка

В научната ражбота, публикувана наскоро в Nature Neuroscience, се дава революционен поглед върху това как точно се развива болестта на Алцхаймер и кои мозъчни клетки са най-уязвими към нея. Анализирайки проби от мозъчна тъкан, получени след смъртта на донори с потвърдена диагноза, изследователският екип установи, че болестта се развива в две ясно изразени фази.

Първият етап (фаза) се характеризира с бавно нарастване на възпалението. Това означава, че постепенното нарастване на възпалителните процеси в мозъка протича неусетно, без симптоми като нарушена памет и мисловна дейност. Заслужава да се отбележи, че първата фаза засяга само определени клетки – инхибиторни неврони (за тях ще говорим по-късно).

Бързото увреждане на мозъка настъпва във втория етап на заболяването и е съпроводено с проява на симптоми поради натрупването на бета-амилоидни плаки и тау-протеинови неврофибриларни струпвания в мозъка (не забравяйте, че бета-амилоидните плаки прекъсват дейността, която поддържа нормалното функциониране на мозъчните клетки, докато тау-протеиновите струпвания в невроните убиват клетките). Тези процеси разрушават невронните вериги и водят до загуба на когнитивните функции.

Уврежданията на инхибиторните неврони

Екипът е анализирал генетичната активност на отделните клетки, извлечени от средния темпорален гирус – област от мозъка, която е силно ангажирана с обработката на езика и семантичната памет. Изследвани са проби от общо над 3,4 милиона клетъчни ядра от 84 донори с болестта на Алцхаймер в различни стадии. Средната възраст на донорите е 88 години, като 51 от тях са били жени, а 33 – мъже.

След това, вместо да сравнява анализираните тъкани с тези на здрави хора, екипът определил количествено невропатологията на донорите и ги подредил по скала на псевдопрогресия на болестта – т.е. с напредването на симптомите и увреждането на мозъка – и разработил мултимодална карта на мозъчните клетки при болестта на Алцхаймер, която отразява генетичната и клетъчната хронология на промените по време на заболяването.

По този начин учените успяха да идентифицират специфичните типове клетки, които първи биват засегнати от тази форма на деменция – т.нар. инхибиторни неврони, които играят ключова роля в регулирането на мозъчната дейност, като деактивират или успокояват други неврони. Това е най-вълнуващата част от откритието: досега повечето изследвания бяха фокусирани върху възбуждащите неврони (мозъчните клетки, които активират други неврони).

Резултатите от анализа показват, че специфичното увреждане на инхибиторните неврони в първия етап от развитието на болестта на Алцхаймер нарушава невронните вериги, което допринася за тежкото увреждане на мозъка във втория етап. Откритието ще даде възможност за диагностициране на болестта преди появата на симптомите и за разработване на нови терапевтични стратегии и лекарства, насочени към предотвратяване или забавяне на прогресирането на болестта до степен на необратимо увреждане на мозъка.

Мултимодалната карта и увреждането на мозъка

Създаването на мултимодална карта на мозъчните клетки (или атлас, наречен Seattle Alzheimer’s Disease Brain Cell Atlas (SEA-AD)) осигури цялостно разбиране за това кои видове клетки са най-уязвими и къде в микроструктурата на тъканта се намират. Откритието стана възможно благодарение на комбинирането на различни видове данни (геномни, транскриптомни, епигеномни и пространствени).

Интересно е, че в първата фаза от развитието на болестта се наблюдава и активиране на микроглиите – имунни клетки в мозъка, както и на реактивните астроцити. От една страна, това означава, че мозъкът се опитва да се защити от първоначалното увреждане, а от друга – че е възможно засилване на възпалението и по-нататъшно увреждане на невроните.

Във втората, по-бърза фаза на заболяването, се наблюдава експоненциално нарастване на патологията. Това означава, че натрупването на бета-амилоидни плаки и неврофибриларни заплитания на тау-протеина води до тежко увреждане на невроните и значителна загуба на когнитивните функции. Вторият стадий на заболяването също се характеризира със загуба на възбудимите неврони и на другите видове инхибиторни неврони.

Разбирането, че болестта на Алцхаймер се развива на два различни етапа, и идентифицирането на клетъчните типове, засегнати на всеки етап, предоставя нови възможности за разработване на целеви терапевтични стратегии. Така например лечението, което има за цел да намали възпалението и да защити инхибиторните неврони на ранния етап, може да забави или предотврати по-нататъшното развитие на болестта.

„Откритията променят из основи разбирането ни за това как точно болестта на Алцхаймер уврежда мозъка и допринасят за разработването на нови методи за лечение на това невродегенеративно заболяване“, заяви директорът на Националния институт по стареене (NIH) Ричард Хоудс, който не е участвал в проучването.

Важно е да се отбележи, че констатациите на новото изследване са потвърдени и при други мащабни проучвания, което засилва достоверността и значимостта на новия научен труд. По този начин с напредването на технологиите се увеличават възможностите за изучаване на едно от най-трудните за разбиране невродегенеративни заболявания.

Съвременните техники и методи за секвениране на генома и пространствената транскриптомика дават възможност на учените да картографират промените в мозъка на клетъчно ниво и да идентифицират неизвестни досега фази на заболяването, както и нови потенциални „цели“ за намеса и терапия.

Какво следва?

Резултатите от новото проучване са значителна стъпка напред в разбирането на болестта на Алцхаймер, а създаването на мултимодална карта позволява на учените да видят по-пълната картина на това как болестта засяга мозъка на микроравнище. Макар че все още има много работа за вършене, особено в разработването на най-съвременни методи за лечение, изследванията от този род ни доближават до разгадаването на тайните на това сложно заболяване и откриват нови възможности за интервенция.

Сега, когато учените имат по-ясна представа за това кои видове клетки и процеси участват в ранните етапи на заболяването, следващата стъпка ще бъде разработването на диагностични инструменти за откриване на тези промени при живи пациенти. Подобен подход би могъл да включва разработването на биомаркери или техники за визуализация, които да откриват ранното възпаление или загубата на инхибиторни неврони. Терапевтичните стратегии, насочени към запазване на функцията на инхибиторните неврони, също могат да се окажат обещаващи.

Болестта на Алцхаймер е един от най-сериозните медицински проблеми. Заболяването, описано за първи път през 1907 г. от германския психиатър Алоис Алцхаймер, не може да се лекува, но учените се надяват, че рано или късно ще успеят да го преодолеят. Разбира се, успехът в борбата с болестта изисква обединяване на усилията на изследователи от различни области на науката и медицината. Разширяването на публично достъпните ресурси, като например новата мултимодална карта, улеснява обмена на знания и ускорява напредъка в тази област.

Въпреки че пред учените и лекарите стои дълъг път, резултатите от новото проучване ни приближават към деня, в който болестта на Алцхаймер ще стане лечимо и дори предотвратимо заболяване. Разбирането на начина, по който тя се развива на клетъчно ниво, отваря врати към нови възможности и вдъхва оптимизъм за здравословно стареене.