Исследователь Медицинской школы Университета Северной Каролины Сара Коэн, доктор философии, и Ян Виндхэм, бывший доктор философии. Студент из лаборатории Коэна сделал новое открытие об аполипопротеине Е (APOE) — крупнейшем генетическом факторе риска позднего начала болезни Альцгеймера.
Пожилые люди, унаследовавшие генетический вариант APOE4 от своих родителей, имеют в два или три раза больший риск развития нейродегенеративного заболевания с поздним началом. Если исследователи смогут лучше понять, как APOE4 влияет на клетки головного мозга, это может помочь им разработать эффективные методы лечения и воздействовать на механизмы, вызывающие повышенный риск заболеваний.
Коэн и Виндхэм провели исключительно тщательное пятилетнее исследование, чтобы лучше понять и визуализировать взаимосвязь между APOE4, болезнью Альцгеймера и молекулами жира, называемыми липидами, в мозге.
«Мы обнаружили, что клетки мозга, известные как астроциты, более уязвимы к повреждениям и могут даже выйти из строя, когда APOE4 окружает их центры хранения липидов», — сказал Коэн, доцент кафедры клеточной биологии и физиологии и старший автор статьи, опубликованной в Journal of Cell. Биология . «Этот механизм может объяснить, почему именно APOE4 увеличивает риск развития болезни Альцгеймера на клеточном уровне».
Роль липидов в мозге
Шестьдесят процентов сухой массы мозга состоят из липидов, которые играют важную роль в мозге, например, хранят клеточную энергию и формируют миелин, который окружает и изолирует нейроны. Липиды можно найти в специализированных отсеках для хранения жира, известных как липидные капли внутри астроцитов.
Какими бы полезными они ни были, липиды также могут стать токсичными при подходящих условиях. При возбуждении или стрессе нейроны выделяют в окружающую среду токсичные липиды. Астроцитам поручено очищать свободно плавающие токсичные липиды и предотвращать их накопление в мозге.
Если астроциты каким-либо образом будут повреждены или дисфункциональны, они не смогут выполнять свои обязанности по очистке. В результате другие клетки головного мозга, называемые микроглией, также не могут очищать бляшки бета-амилоида в мозге, что является еще одним движущим фактором болезни Альцгеймера.
Просмотр APOE в режиме реального времени
АРОЕ вырабатывается астроцитами. Подобно такси или Uber, этот белок контролирует высвобождение и транспортировку липидов между типами клеток мозга. Виндэм и Коэн хотели посмотреть, что именно происходит с липидами в астроцитах. Виндхэм возглавил проект, создав систему маркировки и маркировки, которая позволила бы им увидеть внутренние части астроцитов в действии под микроскопом.
«Мечение APOE зеленым флуоресцентным белком позволило нам увидеть различные места, в которых APOE находится внутри живых клеток», — сказал Виндхэм, ныне научный сотрудник Университета Рокфеллера и первый автор статьи.
Команда сначала дала астроцитам олеиновую кислоту , жирную кислоту омега-9, естественным образом вырабатываемую в организме. Используя микроскоп, команда наблюдала обычное образование липидных капель. Удивительно, но APOE4 притягивался к липидным каплям, как магнит, и изменял форму и размер капель.
Исследователям стало совершенно ясно, что APOE4 может избегать секреции, замыкаться внутри астроцитов и мигрировать в липидные капли внутри астроцитов . Виндхэм и Коэн предполагают, что измененный состав липидных капель может вызывать дисфункцию астроцитов и влиять на способность микроглии очищать бета-амилоид.
Липиды: следующий рубеж
Однако, чтобы узнать подробности, необходимо провести дополнительные исследования. Коэн надеется, что их результаты еще больше подчеркнут роль липидных капель в болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях.
«В первой статье Алоиса Альцгеймера он описал три характеристики нейродегенеративного заболевания: бета-амилоидные бляшки, тау-клубки и скопления липидов», — сказал Коэн. «Первые два привлекли много внимания. Следующий рубеж — липиды. Поскольку APOE является крупнейшим генетическим фактором риска, мы думаем, что он содержит подсказки о том, как липиды вписываются в эту историю».
