Болезнь Альцгеймера — самая распространённая форма деменции. Сейчас она затрагивает около 57 миллионов человек во всём мире, а к 2050 году их число может превысить 150 миллионов.
Заболевание связывают со скоплением в мозге бета-амилоидных пептидов и неправильно свёрнутых белков тау. Эти нарушения сопровождаются гибелью нейронов и постепенным ухудшением памяти и мышления. Однако в последнее время учёные всё чаще обращают внимание и на митохондрии — структуры, которые обеспечивают клетки энергией.
Авторы нового исследования обнаружили ещё один ранее неизвестный признак болезни Альцгеймера — митохондриальные бляшки. Они возникают, когда мозг перестаёт эффективно перерабатывать повреждённые митохондрии.
Такие скопления нашли как в мозге генетически изменённых мышей, так и в посмертных образцах мозга людей с болезнью Альцгеймера. Бляшки состояли из митохондрий на разных стадиях разрушения. Некоторые из них всё ещё находились внутри клеточных структур, которые должны были транспортировать и расщеплять повреждённый материал.
Ранее исследователи уже замечали большое количество разрушающихся митохондрий в мозге пациентов, однако прежние методы позволяли оценивать процесс лишь косвенно. В новой работе учёные встроили в геном мышей особый флуоресцентный белок из коралла, меняющий цвет в зависимости от кислотности окружающей среды.
В нейтральной среде митохондрии светились зелёным, а после попадания в кислую среду, где должно происходить их разрушение, — оранжевым. Это позволило непосредственно проследить, как мозг избавляется от повреждённых митохондрий.
Оказалось, что митохондриальные бляшки могут появляться самостоятельно или рядом со скоплениями бета-амилоида. По мере развития болезни два типа бляшек всё сильнее перемешивались. В митохондриальных скоплениях также обнаружили большое количество белка-предшественника, из которого образуется бета-амилоид.
У мышей такие бляшки появлялись уже в возрасте 15 недель, что исследователи сопоставляют с ранним взрослым возрастом человека. С возрастом их становилось всё больше, а к 50–60 неделям в мозге накапливалось множество митохондрий, попавших в кислую среду, но так и не разрушенных.
При этом в мозге здоровых мышей и людей того же возраста подобных бляшек не нашли.
В отличие от амилоидных бляшек, располагающихся за пределами клеток мозга, новые скопления непосредственно затрагивали нейроны. Чаще всего они находились не в теле клетки, а в аксонах и дендритах — отростках, через которые нейроны принимают и передают электрические и химические сигналы.
Скопление повреждённых митохондрий привлекало лизосомы — клеточные структуры, расщепляющие ненужный материал с помощью ферментов. Однако система переработки не справлялась с нагрузкой. В результате нарушалась работа самих лизосом, а количество повреждённых митохондрий продолжало расти.
Это может объяснить, почему одного удаления амилоидных бляшек недостаточно для остановки болезни. У пациентов, которым проводили иммунизацию против бета-амилоида, бляшки успешно исчезали, но продолжающееся разрушение нервной ткани полностью предотвратить не удавалось.
По мнению исследователей, будущие методы лечения могут одновременно воздействовать и на бета-амилоид, и на митохондриальные бляшки. Одним из возможных направлений может стать усиление переработки повреждённых митохондрий до того, как этот механизм окончательно нарушится.
В более ранних экспериментах стимуляция такого процесса у мышей с признаками болезни Альцгеймера уже улучшала когнитивные способности. Авторы считают, что сочетание методов, направленных против обоих типов бляшек, может дать более выраженный лечебный эффект.
Исследование опубликовано в журнале Nature Neuroscience.
