Очистка белков в мозге может влиять на развитие деменции

Микроглия — это иммунные клетки мозга, которые очищают мусор, такой как повреждённые белки и старые части клеток, чтобы поддерживать орган здоровым. Но те самые свойства, которые делают эти клетки такими полезными, возможно, также являются движущим фактором болезни Альцгеймера. Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Nature, микроглия может случайно разрушать жизненно важные связи мозга, когда пытается справиться с накопившимися стареющими белками.
Нейродегенеративные заболевания поражают около 1 из 12 человек во всём мире, а возраст является, безусловно, самым важным фактором риска. В то время как большая часть исследований болезни Альцгеймера сосредоточена на хорошо известных маркерах, таких как амилоидные бляшки (липкие скопления белков вне клеток) и клубки тау (скрученные волокна внутри клеток), учёные из Стэнфорда сосредоточили внимание на системе мозга по созданию и удалению белков.

Отслеживание белков мозга

Исследователи хотели понять, что происходит, когда этот процесс не работает, что происходит во всех стареющих мозгах. Они использовали здоровых стареющих мышей и сравнили 4-месячных грызунов с 24-месячными, чтобы увидеть, как протеостаз (система мозга для поддержания и утилизации белков) разрушается только из-за старения.
Чтобы увидеть, что происходит внутри этих клеток, они разработали новый инструмент под названием BONCAT (биоортогональная маркировка неклассических аминокислот), который позволил им отмечать и отслеживать вновь синтезированные белки. Это позволило им следить за белками от момента их создания до того, как они в конечном итоге перестают очищаться.
Учёные обнаружили, что по мере старения мозга его способность перерабатывать белки рушится. Белки, которые раньше быстро выводились, теперь остаются примерно вдвое дольше, как команда описывает в своем исследовании:
«Мы наблюдали, что период полураспада нейрональных белков приблизительно удваивается между молодыми и старыми мышами, что выявляет значительную потерю поддержания протеома нейронов при старении».
Это замедление приводит к тому, что более 1 700 белков начинают собираться в сгустки, а самые серьёзные засоры происходят в синапсах — местах, где клетки мозга посылают и получают сигналы. По мере того, как эти белки начинают накапливаться, микроглия вступает, чтобы очистить беспорядок.

Самонаносимый ущерб

Результаты исследования свидетельствуют о том, что когда система утилизации нейрона терпит неудачу, микроглия пытается удалить повреждённые белки. Однако, поскольку эти белки находятся внутри коммуникационных узлов мозга, они могут в конечном итоге разрушать сами эти узлы.
Учёные в исследовании объясняют:
«Количество белков, замедленных в старении, которые накапливаются в микроглии, значительно больше, чем можно было бы ожидать случайно, что указывает на то, что микроглия может избирательно удалять аномальные белковые виды из нейронов, чтобы поддерживать протеостаз — но ценой потери синапсов».

Если это действительно является причиной деменции, это открытие может дать новый путь для борьбы с ней посредством разработки терапевтических препаратов, которые восстановят систему переработки белков в мозге.