Ученые обнаружили возможные ранние признаки болезни Альцгеймера вне мозга

Болезнь Альцгеймера обычно связывают с ухудшением памяти и мышления, однако ее последствия могут затрагивать и другие системы организма. Исследователи обнаружили, что генетические мутации, связанные с наследственной формой заболевания, способны нарушать передачу сигналов от нервных клеток к мышцам. Это может помочь объяснить, почему у некоторых пациентов изменения походки, равновесия и координации наблюдаются еще до появления заметных когнитивных нарушений. О том, какую роль в развитии болезни может играть периферическая нервная система, — в материале «Известий».

Почему болезнь Альцгеймера может проявляться не только потерей памяти

Болезнь Альцгеймера считается нейродегенеративным заболеванием, которое постепенно нарушает работу мозга. Среди наиболее известных проявлений — ухудшение памяти, спутанность сознания и снижение когнитивных способностей. Однако врачи также наблюдают у некоторых пациентов физические изменения: нарушения равновесия, координации и походки. В отдельных случаях они могут возникать за несколько лет до выраженных проблем с мышлением и памятью.

Исследователи из Университета Центральной Флориды решили проверить, могут ли подобные двигательные нарушения быть связаны не только с повреждением головного и спинного мозга. Они сосредоточились на наследственной форме болезни Альцгеймера — редком варианте заболевания, который обычно развивается раньше распространенной формы, как правило, в возрасте от 40 до 65 лет.

Ученые предположили, что связанные с заболеванием генетические изменения могут непосредственно влиять на периферическую нервную систему. Она включает нервы за пределами головного и спинного мозга и отвечает, в частности, за передачу сигналов, необходимых для движения мышц. Работа опубликована в журнале Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association (A&D).

Ученые выявили новые генетические факторы болезни Альцгеймера

Как мутации нарушают связь между нервами и мышцами

В ходе экспериментов исследователи обнаружили, что двигательные нейроны с мутациями, связанными с наследственной болезнью Альцгеймера, могут нарушать работу нервно-мышечных соединений. Это участки, в которых нервная клетка передает сигнал мышце, заставляя ее сокращаться.

Особенность исследования заключалась в том, что лабораторная модель не содержала ни головного, ни спинного мозга. Таким образом ученые смогли проверить, способны ли генетические изменения влиять на передачу сигналов непосредственно на уровне периферической нервной системы, независимо от повреждений центральной нервной системы.

Как ученые воссоздали нервно-мышечную систему в лаборатории

Для эксперимента исследователи использовали технологию human-on-a-chip — миниатюрные лабораторные системы, в которых объединяют разные типы человеческих клеток. Такие модели позволяют воспроизводить отдельные биологические процессы и наблюдать, как взаимодействие тканей меняется при заболевании. Разработкой платформы занималась компания Hesperos, соучредителем которой является Хикман.

Ученые создали модель нервно-мышечного соединения, объединив здоровые мышечные клетки с двигательными нейронами, полученными из стволовых клеток с мутациями, связанными с наследственной болезнью Альцгеймера. Затем они оценивали, насколько эффективно нервные клетки передают сигналы мышцам и вызывают их сокращение.

Исследователи проверяли, насколько стабильно происходили сокращения и как долго мышцы могли продолжать работу до утомления. Результаты показали, что мутации способны нарушать нормальное взаимодействие нервных и мышечных клеток даже при отсутствии головного и спинного мозга в экспериментальной системе.

Авторы отмечают, что подобные модели позволяют изучать взаимодействие человеческих тканей в контролируемых условиях. Они могут дополнять эксперименты на животных, поскольку особенности некоторых заболеваний в организме человека не всегда удается точно воспроизвести на других биологических моделях.

Ученые изучили поведение мозга при болезни Альцгеймера

Почему нарушения нервно-мышечной связи влияют на походку и равновесие

Любое произвольное движение зависит от передачи сигнала от нервной системы к мышцам. Двигательный нейрон посылает электрический импульс, который запускает химическую передачу сигнала в нервно-мышечном соединении. В результате мышца сокращается. Благодаря этому механизму человек может ходить, сохранять равновесие, поднимать предметы и выполнять точные движения.

Если связь между нервной клеткой и мышцей нарушается, мышечная ткань может хуже реагировать на сигналы. В зависимости от характера и выраженности изменений это способно приводить к слабости, снижению координации и трудностям при продолжительной физической активности.

При этом ученые подчеркивают, что лабораторный эксперимент пока не доказывает, что нарушения нервно-мышечной передачи обязательно возникают у пациентов раньше потери памяти. Для этого необходимо сопоставить результаты модели с наблюдениями за людьми и проследить, как меняются двигательные функции на разных стадиях заболевания.

Ученые обнаружили способную защитить память от возрастных изменений молекулу

Поможет ли открытие выявлять болезнь раньше

Если дальнейшие исследования подтвердят результаты, оценка походки, координации и работы нервно-мышечных соединений может стать дополнительным направлением в изучении ранних изменений, связанных с болезнью Альцгеймера. Это позволило бы не ограничиваться проверкой памяти и других когнитивных функций при поиске возможных признаков заболевания.

Однако пока выводы относятся прежде всего к наследственной форме заболевания и основаны на лабораторной модели. Не известно, насколько похожие процессы происходят при наиболее распространенной форме болезни Альцгеймера и можно ли обнаружить их у пациентов до появления когнитивных нарушений.