Choroba Alzheimera pozostaje jednym z największych wyzwań współczesnej neurologii. Postępująca neurodegeneracja prowadzi do utraty pamięci, zaburzeń funkcji poznawczych oraz stopniowej utraty samodzielności pacjentów. Mimo intensywnych badań nadal nie w pełni rozumiemy mechanizmy odpowiedzialne za rozwój choroby.
Nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Neuron, prowadzone przez naukowców z Uniwersytetu Alabamy w Birmingham, Rush University Medical Center w Chicago oraz SUNY Upstate Medical Center, rzuca nowe światło na kluczowy proces związany z progresją choroby Alzheimera – rozprzestrzenianie się patologicznego białka tau w mózgu. Wyniki sugerują, że białko to może przemieszczać się wzdłuż naturalnych połączeń neuronalnych, co może tłumaczyć sposób rozwoju choroby i wskazywać nowe cele terapeutyczne.
Z tego artykułu dowiesz się…
- W jaki sposób białko tau rozprzestrzenia się w mózgu poprzez połączone neurony, według najnowszych badań opublikowanych w czasopiśmie Neuron
- Dlaczego splątki neurofibrylarne tau odgrywają kluczową rolę w postępie choroby Alzheimera i utracie funkcji poznawczych
- Jak indywidualna sieć połączeń neuronalnych może wpływać na tempo rozprzestrzeniania się patologii tau w mózgu
- Dlaczego blokowanie propagacji białka tau może stać się obiecującym kierunkiem terapii chorób neurodegeneracyjnych
Rola białek amyloidu i tau w chorobie Alzheimera
Choroba Alzheimera jest ściśle związana z zaburzeniami dwóch kluczowych białek mózgu: beta-amyloidu oraz tau. Pierwsze z nich tworzy pozakomórkowe złogi zwane blaszkami amyloidowymi, natomiast białko tau znajduje się wewnątrz neuronów i odpowiada za stabilizację mikrotubul – struktur tworzących swoiste „rusztowanie” komórki nerwowej.
W prawidłowych warunkach tau pomaga utrzymywać strukturę neuronów. Jednak u osób z chorobą Alzheimera białko to zaczyna ulegać patologicznej agregacji. Tworzą się splątki neurofibrylarne (ang. neurofibrillary tangles, NFT), które zakłócają funkcjonowanie neuronów i prowadzą do ich stopniowego obumierania. Im bardziej tau rozprzestrzenia się w mózgu, tym silniejsze stają się objawy choroby – od problemów z pamięcią po zaawansowane zaburzenia poznawcze.
Jak białko tau rozprzestrzenia się w mózgu
Jednym z kluczowych pytań w badaniach nad chorobą Alzheimera jest mechanizm rozprzestrzeniania się białka tau pomiędzy różnymi obszarami mózgu. Nowe badanie sugeruje, że proces ten może odbywać się poprzez połączone ze sobą neurony i synapsy, czyli naturalne drogi komunikacji komórek nerwowych.
Małe fragmenty białka tau tworzą agregat wewnątrz neuronu i rozprzestrzeniają się z neuronu na neuron w mózgu. Neurony są ze sobą połączone i komunikują się ze sobą za pomocą synaps. To pozwala im przemieszczać się po mózgu, odkładać się i gromadzić w różnych obszarach mózgu, aż dotrą do kory nowej – powiedział dr Jeremy Herskowitz, profesor neurologii i neurobiologii na Uniwersytecie w Alabamie, profesor neurobiologii im. Patsy W. i Charlesa A. Collata. Chociaż to teoria, nasza praca pokazuje, że jest to prawdopodobny mechanizm działania w miarę starzenia się.
Zdaniem badaczy odkrycie to znacząco poszerza wiedzę o biologii choroby.
To ogromny postęp w badaniach nad chorobą Alzheimera, zarówno pod względem rozwoju terapii, jak i zrozumienia mechanizmu działania tej choroby – powiedział Herskowitz.
Analiza mózgów uczestników badania ROSMAP
Aby zbadać mechanizm rozprzestrzeniania się tau, naukowcy wykorzystali dane z wieloletniego projektu ROSMAP (Religious Orders Study and Memory and Aging Project) prowadzonego na Uniwersytecie Rush. Badanie objęło 128 uczestników w wieku powyżej 65 lat, głównie duchownych katolickich, którzy poddawali się corocznym badaniom neurologicznym i przekazywali swoje mózgi do badań pośmiertnych. Średni wiek uczestników w chwili śmierci wynosił 91 lat, a niemal jedna trzecia cierpiała na demencję typu alzheimerowskiego. Naukowcy analizowali:
- dane genetyczne uczestników,
- wyniki funkcjonalnego rezonansu magnetycznego fMRI,
- próbki tkanki mózgowej z sekcji zwłok.
Połączenie tych informacji umożliwiło wyjątkowo szczegółową analizę progresji patologii tau.
Dwa kluczowe obszary mózgu w progresji choroby
Badacze analizowali próbki tkanki z dwóch regionów mózgu. Pierwszy pochodził z dolnego płata skroniowego, który odgrywa kluczową rolę w przywoływaniu wspomnień. Drugi z górnego płata czołowego, odpowiedzialnego za pamięć roboczą oraz bardziej złożone procesy poznawcze. Z wcześniejszych badań wiadomo, że patologia tau zwykle zaczyna się w płacie skroniowym, a następnie rozprzestrzenia się do płata czołowego. Taka progresja odpowiada klinicznemu przebiegowi choroby – od wczesnych problemów z pamięcią do bardziej zaawansowanego upośledzenia funkcji poznawczych.
Randomizacja mendlowska i dowody przyczynowości
Aby określić, czy patologiczne „nasiona” tau rzeczywiście powodują powstawanie splątków neurofibrylarnych w innych obszarach mózgu, naukowcy zastosowali metodę randomizacji mendlowskiej. Metoda ta wykorzystuje dane genetyczne do identyfikowania zależności przyczynowo-skutkowych.
Wykorzystaliśmy podejście genetyczne zwane przyczynowością mendlowską, aby dojść do wniosku, że ziarna wygenerowane w korze skroniowej spowodowały patologię splątków neurofibrylarnych w korze nowej. Przyczynowość mendlowska, którą zastosowaliśmy, to algorytm statystyczny wykorzystujący genomowe DNA uzyskane od każdego uczestnika, co pozwoliło nam na wyciągnięcie tego wniosku – powiedział Herskowitz.
Badanie to jest największą dotychczas analizą bioaktywności nasion tau w ludzkim mózgu zestawioną z danymi fMRI.
Indywidualna sieć połączeń mózgu a progresja choroby
Jednym z najbardziej interesujących wniosków badania jest to, że unikalna sieć połączeń neuronalnych danej osoby może wpływać na tempo rozprzestrzeniania się patologii tau. Naukowcy odkryli, że patologiczne nasiona tau przemieszczają się głównie wzdłuż naturalnych szlaków komunikacyjnych mózgu.
Neurony tworzą rozbudowaną sieć synaptyczną, a nasiona tau mogą przemieszczać się z jednej synapsy do drugiej, tworząc nowe splątki. Oznacza to, że indywidualne różnice w strukturze połączeń mózgowych mogą częściowo determinować przebieg choroby Alzheimera u poszczególnych pacjentów.
Nowe możliwości terapeutyczne
Odkrycie mechanizmu rozprzestrzeniania się tau ma również potencjalne znaczenie terapeutyczne. Wcześniejsze badania kliniczne wykazały, że białko tau znajdujące się poza komórką może być neutralizowane przez przeciwciała terapeutyczne. Nowe wyniki sugerują, dlaczego takie podejście może być skuteczne.
Przeciwciała tau zapobiegłyby rozprzestrzenianiu się białka tau z jednego obszaru mózgu do drugiego. Zatrzymanie tego rozprzestrzeniania opóźniłoby lub zapobiegło wystąpieniu demencji związanej z chorobą Alzheimera – powiedział Herskowitz.
Główne wnioski
- Badanie opublikowane w Neuron przez naukowców z Uniwersytetu Alabamy w Birmingham, Rush University Medical Center oraz SUNY Upstate Medical Center wskazuje, że patologiczne białko tau może rozprzestrzeniać się w mózgu wzdłuż naturalnych połączeń między neuronami.
- Analiza danych z projektu ROSMAP obejmującego 128 uczestników w wieku 65+ wykazała, że nasiona tau powstające w korze skroniowej mogą inicjować powstawanie splątków neurofibrylarnych w innych obszarach mózgu.
- Połączenie danych genetycznych, sekcyjnych i obrazowania fMRI pozwoliło wykazać, że indywidualna struktura sieci neuronalnej wpływa na tempo i zasięg rozprzestrzeniania się patologii tau.
- Odkrycie to wzmacnia potencjał terapii wykorzystujących przeciwciała przeciwko białku tau, które mogą blokować jego rozprzestrzenianie się między neuronami i w przyszłości spowalniać rozwój choroby Alzheimera.
Źródło:
- https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(26)00164-9
- University of Alabama at Birmingham
