Ген при болезни альцгеймера

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА: ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОДХОД

Е. И. Рогаев Научный центр психического здоровья РАМН, Москва

Центральной задачей при исследовании патогенеза сложного заболевания является идентификация первичных молекулярных нарушений.

Предполагается, что первые гистопатологические изменения (например, накопление амилоидных бляшек) при болезни Альцгеймера могут возникать задолго (за 10-20 лет) до появления первых клинических симптомов. Это, разумеется, затрудняет идентификацию первичных дефектов, ведущих к нейродегенерации. Прорывом в данной области явился генетический подход, в частности, стратегия позиционного клонирования генов.

Генетическая предрасположенность и возраст являются наиболее четко определенными факторами риска развития болезни Альцгеймера (БА).

Установлено, что болезнь Альцгеймера включает несколько генетически гетерогенных форм, объединенных общим спектром клинических и гистопатологических признаков. Обнаружено, что причиной или фактором риска развития определенных форм БА являются мутации и полиморфизм в некоторых генах человека. В докладе будут вкратце изложены последние достижения в новой области «геномики» болезни Альцгеймера, а также перспективы исследований для разработки диагностики и терапии БА на основе генетических знаний.

1. Роль генетических факторов при болезни Альцгеймера

Еще в 40-х годах была предсказано, что генетические факторы играют значительную роль в патогенезе болезни Альцгеймера как с ранним, так и с поздним началом болезни. Суммируя данные близнецового анализа, характера наследования БА в семьях и недавние результаты анализа генов, вовлеченных в болезнь Альцгеймера, можно сделать следующие выводы:

1) семейные формы с ранним началом БА (до 65, в среднем 35-55 лет) характеризуются аутосомно-доминантным наследованием. Необходимой и достаточной причиной патологии при этом является мутация в единственном гене. Число больных с такими генетическими формами БА, видимо, не превышает 10 % от всех случаев БА.

2) для семейных случаев с поздним началом БА (условно старше 65 лет) наиболее соответствующей характеру наследования является олигогенная (несколько генов) природа наследования с «главной» мутацией в одном или нескольких генах и модификационным эффектом в других генах.

3) «Спорадические» случаи также могут быть обусловлены мутациями или полиморфизмом в генах, патогенная экспрессия которых зависит от многих других генов и эпигенетических факторов.

Обнаружение и клонирование генов БА, в целом, подтверждают данную схему.

2. Гены, мутации в которых ведут к развитию болезни Альцгеймера

К настоящему времени выявлено 4 гена, мутации или вариации, которые бесспорно вызывают или являются факторами риска БА.

Мутации в гене пресенилин 1 ( PS 1, хромосома 14) вызывают наиболее распространенные ранние семейные формы БА и являются, видимо, наиболее «агрессивными» генетическими факторами. Их патологическое проявление характеризуется высокой пенетрантностью и не зависит от других факторов среды или генотипа. К настоящему времени обнаружено более 45 различных миссенс-мутаций, разбросанных по всей длине кодирующей части гена, и одна «сплайсинг» — мутация, ассоциированных с семейной БА. Две мутации гомологичного гена пресенилин 2 ( PS 2, хромосома 1) обнаружены в родословных поволжских немцев и итальянцев.

Анализ многих популяций различного этнического происхождения, в том числе русских (см. в данном сборнике), показал, что полиморфизм в гене аполипопротеина АРОЕ (аллель е4, хромосома 19) является наиболее широко распространенным фактором риска как ранних, так и поздних форм БА. Следует отметить, что в отличие от мутации в гене PS 1 наличие в генотипе индивида е4 варианта не является необходимым или достаточным условием развития БА.

Несколько мутаций в экзоне 16 и 17 у пациентов с ранней семейной БА были ранее описаны для гена предшественника амилоида (APP, хромосома 21).

Суммируя, можно сказать, что мутации в генах пресенилина 1 и 2 ответственны за 30-70 % (по подсчетам разных авторов), а мутации в гене APP менее 5 % случаев семейных форм БА с ранним началом. АРОЕ е4 является одним из факторов риска в 30-50 % всех случаев БА.

В настоящее время продолжается поиск генов, вовлеченных в развитие БА, как методами позиционного клонирования, так и прямым анализом генетической ассоциации полиморфизмов в генах-кандидатах. Для некоторых семейных форм обнаружено «предполагаемое сцепление» БА с геном (еще не идентифицированном) на хромосоме 12. За последние четыре года обнаружено не менее 12 генов, для тех или иных аллельных вариантов которых показаны ассоциации с БА (см., например, в этом сборнике Щербатых и др., Григоренко и др.). К сожалению, известные статистические недостатки метода генетической ассоциации часто не позволяют получать убедительные данные, подтверждаемые в независимых исследованиях.

3. Функции генов болезни Альцгеймера в норме и патологии. Биологическая модель

На первый взгляд, не существует очевидной функциональной или структурной связи между белковыми продуктами тех генов, мутации в которых ассоциированы с БА. Пресенилины — внутриклеточные белки со множественными трансмембранными доменами. APP — белок с одним трансмембранным доменом, локализованным на плазматической мембране. Их экспрессия происходит во всех тканях, в том числе и в нейронах. Аполипопротеин Е — белок со множественными функциями, экспрессируется в мозге, но в глиальных клетках, а не в нейронах.

Исследования клеточных моделей и трансгенных животных показывают, что мутантные формы данных генов изменяют:

1) процессинг APP и аккумуляцию наиболее нейротоксичных форм бета-амилоида;

2) вызывают повышение чувствительности клеток различного типа, в том числе нейронов, к апоптозу;

3) могут влиять на изменение внутриклеточного Са 2+ -гомеостаза и различные системы сигнальной трансдукции и окислительного стресса.

Аполипопротеин Е участвует также в процессах регенерации ЦНС при повреждениях и является фактором риска (е4 форма) при сердечно-сосудистых заболеваниях.

Для выявления непосредственных молекулярных элементов, взаимодействующих с продуктами пресенилинов, APP или АРОЕ, необходимо дальнейшее развитие подходящих клеточных моделей или моделей трансгенных животных. Помимо традиционной модели трансгенной мыши (см. Григоренко и др. в данном сборнике) мы начали создание принципиально новых моделей беспозвоночных (дрозофила и моллюск) для исследования генов БА, и в частности, пресенилинов. В настоящее время клонированы ортологичные гены пресенилинов из Drosophila melanogaster (в сотрудничестве с Университетом г. Торонто) и из улитки Helix L . (неопубликованные данные). Данные модели, как предполагается, будут наиболее подходящими для идентификации элементов сигнальной трансдукции, взаимодействующих с пресенилинами.

С открытием генов пресенилинов остается открытым вопрос: является ли верной «центральная догма бета-амилоида», т. е. бета-амилоид как главная биохимическая причина БА. С одной стороны, показано, что мутации в генах PS 1 и PS 2 и АРОЕ е4 способствуют образованию наиболее «амилоидогенной» формы бета-амилоида. С другой стороны, больные с некоторыми мутациями в генах пресенилинах характеризуются накоплением лишь «диффузных» непатогенных форм амилоидных бляшек. Мутации (Р163Н и H 163 R ) в гене пресенилина 1 способствуют также отложению другого белка — приона (РгР). Наконец, установлено, что подкорковая деменция с множественными инсультами ( CADASIL ) вызывается мутациями в гене Notch 3. В систему Notch -сигнальной трансдукции вовлечен и продукт гена пресенилина. Таким образом, возможно, нарушение системы сигнальной трансдукции в позднем или даже раннем развитии центральной нервной системы может являться фактором ведущим к БА.

Перспективы генной диагностики и терапии

Для проведения генной диагностики БА необходимо: выяснение распространенности мутаций (например, в генах пресенилинов) не только в семейных, но и в спорадических случаях БА и других деменций в разных популяциях; поиск новых генов (например, на хромосоме 12), полиморфизмы в которых являются факторами риска БА или протектирующими факторами при БА.

Уже в настоящее время представляется перспективным тестирование на мутации гена пресенилина 1 у пациентов и родственников в семьях с ранним началом БА. Обнаружение мутации в эволюционно-консервативном сайте пресенилина 1 позволяет, по существу, однозначно предсказать развитие болезни до 60 лет (и наиболее вероятно в возрасте 35-55 лет).

Модели клеточных линий и животных, содержащих трансгенные мутантные формы генов БА, позволят тестировать различные лекарства и молекулы, влияющие на клеточные механизмы

2) апоптоза (програмированной клеточной смерти)

3) сигнальной трансдукции в данных системах.

Это дает надежды на создание лекарственных препаратов, имеющих не симптоматический эффект, а влияющих на первичные молекулярные нарушения при БА.

источник

Потомки стариков, на склоне лет пораженных болезнью Альцгеймера, задаются далеко не праздным вопросом: не грозит ли им, детям и внукам, слабоумие? Какова вероятность наследственного приобретения этого страшного заболевания?

Давайте разберемся, болезнь Альцгеймера — наследственная, генетическая или нет, заразно ли заболевание и как оно передается?

Синдром Альцгеймера – один из видов старческой деменции, причем наиболее часто встречающийся.

Статистика удостоверяет, что более 50% людей преклонного возраста в той или иной степени подвержены этому недугу. А передается ли болезнь Альцгеймера по наследству?

Генетикам удалось в процессе исследований установить, что действительно прослеживается некоторая зависимость от наследственных факторов: вероятность возникновения старческой деменции по типу болезни Альцгеймера значительно возрастает, если кто-то из близких родственников был поражен этой хворью.

В случае, когда слабоумие постигло не одного, а двух членов семьи, то данный факт должен серьезно насторожить более молодое поколение: вероятность возрастает вдвое, о чем говорят статистические данные.

Эти данные позволяют ученым утверждать, что данный недуг имеет наследственную природу, то есть является генетически обусловленной.

Заболевание поражает клетки мозга, объем которого уменьшается, что видно невооруженным глазом по результатам исследований КТ, МРТ.

Синдром Альцгеймера не относится к инфекционным, что исключает возможность инфицирования. Заразиться этой хворью нельзя: передается не заболевание, а предрасположенность к нему.

Механизм возникновения слабоумия изучен не до конца, есть масса теорий, что именно служит толчком для организма.

Обнаружение симптомов, похожих на проявления именно этого заболевания, еще не дает повода ставить самому себе такой диагноз, даже если несколько предков страдали от деменции.

В интернете можно найти тест, ответить на вопросы – это интересно и познавательно, но не дает ответа на вопрос, начала ли прогрессировать болезнь Альцгеймера.

Только специалисты, проведя ряд анализов и исследований, смогут поставить точный диагноз, ведь проявления этого недуга говорят лишь о проблемах с памятью, а подобные симптомы наблюдаются при других заболеваниях.

Например, атеросклероз тоже приводит в развитию старческой деменции, но все-же это совершенно другой недуг, требующих иных профилактических и медикаментозных мер.

Наследственность, возраст, пол как причины развития болезни Альцгеймера:

Генетика развивается все более бурными темпами, и есть полное основание утверждать, что ген, как фрагмент ДНК, действительно является носителем наследственных признаков, но передаваемых не в точном виде, а в состоянии частиц мозаики.

Это значит, что под влиянием различных факторов, формирующих потерю памяти, снижение умственных способностей, только небольшая часть генного материала, несущего склонность к развитию слабоумия, может перейти к потомку.

Если потомок занимается здоровьем тела и ума, то больные гены вполне могут претерпеть изменения и потерять львиную долю своего воздействия, то есть возможна коррекция полученных по наследству генов.

Различия генов делят на два основных типа:

Вариантивность (не несущие патологий).
Мутированный (измененные, способные навредить).

Деменция может развиться под влиянием обеих разновидностей генов, причем достаточно, что всего один ген был мутирован, чтобы человек был обречен на определенное заболевание, и это далеко не всегда слабоумие.

есть ли разница в проявлениях недуга в молодом и пожилом возрасте, у представителей разного пола;
какова продолжительность жизни больного и нужен ли уход за ним;
в чем заключается лечение, какие методы и препараты используются;
как предотвратить развитие болезни у себя и своих близких.

Что касается болезни Альцгеймера, то генетическая предрасположенность может быть обусловлена как моногенным способом, так и полигенным.

Случаи моногенной (когда поражен один ген) передачи этого заболевания крайне редки. Признаки недуга проявляются в возрасте около 30 лет.

При семейной форме этого вида поражается чаще всего один из 3-х генов:

ген белка предшественника амилоида (APP);
ген пресенилина (PSEN-1);
ген пресенилина (PSEN-2).

Интересно, что в некоторых случаях семейной формы синдрома Альцгеймера не удалось выявить того самого патологического гена, что может значить только одно: изучены не все наследственные мутации фрагментов ДНК, безусловно, что они есть, но наука их пока не все идентифицировала.

В основном этот недуг передается полигенным вариантом. Такая разновидность передачи болезни Альцгеймера напоминает калейдоскоп, когда легкий поворот меняет всю картину.

Множество измененных фрагментов ДНК могут выпасть потомку в любом сочетании, при этом не обязательно, чтобы патологии привели к развитию слабоумия. К тому же, иногда целому поколению удается избежать такого печального исхода.

Генетики сумели выделить 20 видов мутаций фрагментов ДНК, которые влияют на наследственную передачу синдрома Альцгеймера.

В отличие от моногенного варианта, этот вариант выявления измененных генов не обозначает, что человек непременно станет слабоумным.

Важно, что эти фрагменты ДНК могут усиливать свое влияние на развитие болезни, или ослаблять его, в зависимости от комбинации иных факторов – например, степени загрязненности вдыхаемого воздуха, образа жизни и пр.

При полигенной форме признаки болезни начинают проявляться после 65–летнего возраста.

Если в семье у одного из семьи – отца, матери, бабушки или дедушки была диагностирована болезнь Альцгеймера, то вероятность получить по наследству такую хворь выше, по сравнению с теми, у кого в роду таких болезней не было.

Но это не приговор, и здоровым образом жизни можно свести такую вероятность к нулю, сгладить влияние наследственных факторов.

Физическая и умственная активность, здоровое питание – вот ключи к нивелированию наследственной предрасположенности.

При наличии оснований опасаться, что генетическая предрасположенность все-же настигла, тогда имеет смысл своевременно обратиться за мед. помощью – сделать обследование, выявить стадию.

Немаловажно осознавать, что диагностика этого недуга затруднена: от первых проявлений до точной постановки диагноза может пройти с десяток лет.

источник

До недавних пор биохимические механизмы, лежащие в основе почти всех нейродегенеративных болезней с началом во взрослом возрасте, были полностью неясными. Одно из наиболее частых таких заболеваний — болезнь Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера обычно проявляется на шестом-девятом десятке лет, но есть моногенные формы, часто дебютирующие раньше, иногда даже на третьем десятилетии жизни.

Клинические проявления болезни Альцгеймера характеризуются прогрессирующим ухудшением памяти и высших корковых функций, например аргументации, а также поведенческими изменениями. Эти аномалии отражают вырождение нейронов в специфических областях коры мозга и гиппокампе.

Болезнь Альцгеймера поражает около 1,4% лиц в развитых странах и вызывает за год только в Соединенных Штатах 100 000 смертей.

Родственники пациентов с болезнью Альцгеймера первой степени родства имеют 38% риска развития болезни к 85-летнему возрасту. Следовательно, оказывается, что большинство случаев с семейным накоплением имеет сложный генетический вклад. Этот вклад может создаваться одним или более независимо действующих неполно пенетрантных генов, несколькими взаимодействующими генами или некоторой комбинацией генетических и средовых факторов.

От 7 до 10% пациентов имеют моногенную высокопенетрантную форму болезни Альцгеймера, наследуемую по аутосомно-доминантному типу. В 1990-е годы обнаружено четыре гена, связанных с болезнью Альцгеймера. Мутации в трех из них, кодирующих бета-АРР, пресенилин 1 и пресенилин 2, ведут к аутосомно-доминантной болезни Альцгеймера. Четвертый ген, АРОЕ, кодирует АроЕ, белковый компонент нескольких плазменных липопротеинов.

Мутации в АРОЕ не связаны с моногенными формами болезни Альцгеймера. Аллель е4 АРОЕ несколько увеличивает восприимчивость к несемейной болезни Альцгеймера и влияет на возраст начала, по крайней мере, при некоторых моногенных формах.

Идентификация четырех генов, связанных с болезнью Альцгеймера, позволила проникнуть не только в патогенез моногенных форм болезни Альцгеймера, но так же, как это часто бывает в медицинской генетике, в механизмы, лежащие в основе более частой формы несемейной или «спорадической» болезни Альцгеймера. На самом деле, в центре патогенеза болезни Альцгеймера оказался избыток одного продукта протеолиза бета-АРР, названного А-бета-пептидом, и в настоящее время экспериментально подтверждено, что белки бета-АРР, пресенилин 1 и 2 вместе непосредственно участвуют в патогенезе болезни Альцгеймера.

Наиболее важные патологические аномалии при болезни Альцгеймера — накопление в мозге двух фибриллярных белков, А-бета и белка тау. Пептид А-бета образуется из большего белка бета-АРР и обнаруживается во внеклеточном амилоиде или сенильных бляшках во внеклеточном пространстве мозга при болезни Альцгеймера.

Амилоидные бляшки, кроме пептида А-бета, содержат и другие белки, особенно АроЕ. Тау-белок — микротубулярный, обильно экспрессирующий в нейронах мозга. Гиперфосфорилированные формы тау-белка формируют нейрофибриллярные клубки, обнаруживаемые при болезни Альцгеймера, в отличие от внеклеточных амилоидных бляшек, внутри нейронов.

Тау-белок в норме обеспечивает сборку и устойчивость микротрубочек, эта функция уменьшается при фосфорилировании. Хотя образование клубков нейрофибрилл оказалось одной из причин гибели нейронов при болезни Альцгеймера, мутации в гене тау-белка связаны не с болезнью Альцгеймера, а с другим аутосомно-доминантным заболеванием, лобновисочной деменцией.

Бета-АРР — трансмембранный белок, подвергающийся трем различным видам протеолиза, в зависимости от относительной активности трех разных протеаз: а- и бета-секретаз — поверхностных клеточных протеаз; и у-секретазы — атипичной протеазы, расщепляющей мембранные белки в трансмембранных областях. Преобладающая судьба приблизительно 90% бета-АРР — расщепление а-секретазой, что предотвращает образование А-бета-пептида, так как а-секретаза расщепляет белок внутри него.

Оставшиеся приблизительно 10% бета-АРР расщепляются бета- и у-секретазами, формируя или нетоксичный пептид А-бета-40, или пептид А-бета-42, обладающий нейротоксичностью. Пептид А-бета-42 считают нейротоксичным, поскольку он более склонен к формированию нейрофибрилл, чем его аналог А-бета-40, признак, делающий болезнь Альцгеймера конформационной болезнью, подобно недостаточности а1-антитрипсина.

В норме образуется небольшое количество пептида А-бета-42; факторы, определяющие, будет ли белок расщепляться у-секретазой с образованием А-бета-40 или А-бета-42, не определены. При моногенной болезни Альцгеймера вследствие миссенс-замен в гене, кодирующем бета-АРР, тем не менее, несколько мутаций в гене бета-АРР избирательно увеличивают образование пептида А-бета-42. Это увеличение приводит к накоплению нейротоксичного А-бета-42 — основе патогенеза всех форм болезни Алыдгеймера, как моногенных так и спорадических.

Эта модель подтверждается тем, что пациенты с синдрома Дауна, имеющие три копии гена бета-АРР (расположенного в хромосоме 21), обычно имеют нейропатологические изменения болезни Альцгеймера уже в 40-летнем возрасте. Кроме того, мутации в генах пресенилина 1 и 2 также ведут к повышенному образованию А-бета-42. Примечательно, что в сыворотке больных с мутациями в генах бета-АРР, пресенилина 1 и 2 количество нейротоксичного пептида А-бета-42 повышается, и в культивируемых клетках экспрессия мутантных генов бета-АРР, пресенилина 1 и 2 увеличивает относительное образование пептида А-бета-42 в 2-10 раз.

Гены, кодирующие пресенилин 1 и пресенилин 2, обнаружены стратегией позиционного клонирования в семьях с аутосомно-доминантной формой болезни Альцгеймера. Пресенилин 1 необходим для расщепления у-секретазой производных бета-АРР. На самом деле, существуют подтверждения того, что пресенилин 1 — важный белковый кофактор у-секретазы.

Мутации в пресенилине 1 связаны с болезнью Альцгеймера через до сих пор неясный механизм, увеличивающий образование пептида А-бета-42. Белок пресенилин 2 имеет на 60% идентичную последовательность аминокислот с пресенилином 1, что указывает на их общие функции. Основное различие между мутациями в гене пресенилина 1 и 2 в том, что возраст начала во втором случае более вариабелен (пресенилин 1 — от 35 до 60 лет; пресенилин 2 — от 40 до 85 лет), в одной семье бессимптомный восьмидесятилетний носитель мутации в гене пресенилина 2 передал болезнь своему потомству. Эта разница частично зависит от числа е4 аллелей АРОЕ у носителей мутации в гене пресенилина 2; два е4 аллеля приводят к более раннему возрасту начала, чем один аллель, также обусловливающий более раннее начало по сравнению с другими аллелями АРОЕ.

Один аллель гена АРОЕ, е4 аллель, — основной фактор риска развития болезни Альцгеймера. Роль АРОЕ как основного локуса восприимчивости к болезни Альцгеймера была доказана четырьмя независимыми способами: анализом сцепления в семьях с накоплением болезни Альцгеймера с поздним началом, сильной ассоциацией аллеля е4 с болезнью Альцгеймера по сравнению с группой контроля, открытием того, что белок АроЕ — компонент амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера, и обнаружением факта, что АроЕ связан с пептидом А-бета.

Белок АроЕ имеет три частых формы, кодируемые соответствующими аллелями АРОЕ. Аллель е4 значительно преобладает среди пациентов с болезнью Альцгеймера (40% по сравнению с 15% в общей популяции) и связан с ранним началом болезни (для гомозигот по аллелю е4 возраст начала болезни Альцгеймера на 10-15 лет меньше, чем в общей популяции). Кроме того, отношение между аллелем е4 и болезнью дозозависимое; две копии е4 связаны с более ранним началом (средний возраст начала до 70 лет), чем одна копия (средний возраст начала после 70 лет). В отличие от этого, е2 аллель имеет защитный эффект и соответственно чаще встречается у пожилых, незатронутых болезнью Альцгеймера.

Механизмы, лежащие в основе данных эффектов, неизвестны, но полиморфные варианты АроЕ могут влиять на процессинг бета-АРР и плотность амилоидных отложений в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Например, мыши без АроЕ имеют выраженное снижение депонирования пептида А-бета, получаемого из мутантного гена бета-АРР, связанного с семейной формой болезни Альцгеймера. Предполагают и другие механизмы, например измененный ответ на повреждение, так как ген АРОЕ управляется в мозге в процессе повреждения и восстановления. Важно иметь в виду, что е4 аллель АроЕ неоднозначно связан с повышенным риском болезни Альцгеймера. Таким образом, носители аллелей е4 имеют плохие неврологические результаты после черепно-мозговых травм, инсультов и других неврологических нарушений.

Хотя носители е4 аллеля АРОЕ имеют четко повышенный риск развития болезни Альцгеймера, к настоящему времени скрининг на присутствие этого аллеля у здоровых индивидуумов нецелесообразен; такое тестирование имеет высокие цифры ложноположительных и ложноотрицательных ответов и приводит к неопределенным оценкам риска болезни Альцгеймера.

Другие гены болезни Альцгеймера. Статистический анализ показывает, что риск болезни Альцгеймера могут значительно изменять еще 4-8 генов. Сущность их неясна. Кроме того, исследования типа случай-контроль при болезни Альцгеймера указывают на длинный список возможных генов (>100), но лишь несколько из них получили подтверждение при повторном анализе, и их роль в генетическом определении риска при болезни Альцгеймера остается неизвестной.

источник

С 1994 года 21 сентября повсеместно отмечается как Всемирный день болезни Альцгеймера (БА). Сегодня от этого неизлечимого заболевания страдают, только по официальным оценкам, 47 млн человек в мире. На самом деле, эта цифра должна быть больше, ведь на ранних стадиях болезни немалое число пациентов и их родственников не обращаются к врачам. Учитывая, что эта патология грозит каждому третьему пожилому человеку, болезнь Альцгеймера является одной из ключевых проблем, над решением которых бьется весь мир. MedAboutMe выяснял, что нового ученые узнали за последние годы.

По мере наблюдений и проведения исследований появляются все новые и новые факты, дающие возможность понять, что именно творится в мозгу пациента с болезнью Альцгеймера. Это важно не только для самого больного и врачей, но и для близких, живущих рядом с ним.

Так, исследователи частично опровергли теорию о том, что женщины чаще страдают от болезни Альцгеймера, чем мужчины. В целом различий по частоте заболеваемости между ними обнаружить не удалось, за исключением единственного периода — менопаузы, когда женский организм сталкивается с глобальным возрастным изменением гормонального фона. Только в этом возрасте женщины более уязвимы перед болезнью, чем мужчины.

Болезнь Альцгеймера по своим проявлениям весьма похожа на другие разновидности деменции (слабоумия). Но по некоторым параметрам она довольно сильно от них отличается. Например, пациенты с БА крайне редко бывают агрессивны. Шведские исследователи из Лундского университета обнаружили, что у пациентов с лобно-височной деменцией физическая агрессия начинает проявляться раньше, чем у людей с БА. Более того, агрессивное поведение вообще развивается у 21% людей с лобно-височной деменцией и только у 2% пациентов с БА. Ученые объясняют это тем, что в обоих случаях болезнь затрагивает разные зоны головного мозга.

В качестве теста для выявления первых признаков болезни Альцгеймера ученые используют разницу между немедленным и отсроченным запоминанием. Человеку надо дать прочитать список из 10 существительных. Сначала его просят сразу повторить услышанное. То же самое он должен сделать через 5 минут. В норме средний балл для немедленного запоминания составляет 5,7 баллов (слов) из 10, а для отсроченного — 4,5 балла. Чем больше разрыв между этими показателями, тем выше вероятность наличия БА или другой разновидности деменции. Соответственно, результат 6 и 4 — показатель здорового человека, а 10 и 5 — пациента на начальном этапе БА, несмотря на то, что по отдельности каждый показатель во втором случае выше.

По последним данным, представленным экспертами из Техасского университета, деградация нейронов головного мозга, связывающих префронтальную и теменную кору, приводит к нарушению способности производить финансовые расчеты. Поэтому пожилые люди с БА не в состоянии контролировать свои финансы.

Долгое время основной причиной болезни Альцгеймера считался бета-амилоидный белок, который в виде бляшек откладывается в тканях головного мозга и приводит к разрушению нейронов. Правда, потом оказалось, что он не просто так существует в организме, а вполне вероятно является компонентом врожденного иммунитета. Но гипотеза амилоидного каскада все равно долгое время оставалась самой популярной.

Потом оказалось, что кроме бета-амилоидного белка есть еще тау-белок. Если бета-амилоидный белок образует свои убийственные бляшки в пространстве между нейронами, то тау-белок превращается в нейрофибриллярные клубки внутри нейронов, что приводит к разрушению структуры клетки и внутриклеточного транспорта.

Через некоторое время выяснилось, что не просто так бета-амилоидный белок начинает откладываться в тканях мозга. Этому способствуют мутация, из-за которой клетки микроглии (иммунные клетки нервной системы), окружающей нейроны в мозге, перестают уничтожать эти самые бляшки и начинают «поедать» сами себя.

Наконец, в августе этого года были опубликованы результаты исследования, связывающего воедино все три фактора. По мнению ученых, отправной точкой является бета-амилоидный белок. Иммунные клетки микроглии в ответ на контакт с ним запускают цепочку воспалительных реакций, что приводит к повреждению нейронов. А при данном повреждении образуются бусиноподобные структуры, заполненные аномальным тау-белком. Весь этот каскад регулируется двумя белками: MMP-9 и HDAC6.

В конце прошлого века внимание ученых привлек ген APOE, разные варианты которого кодируют три изоформы аполипопротеина. Сегодня известно, что повышенный риск развития болезни Альцгеймера наблюдается при наличии у человека гена, кодирующего аполипопротеин E4 (APOE4). Аполипопротеин E2 считается нейтральной формой, а E3, напротив, уменьшающей риски образования бляшек.

В последние годы была найдена связь между APOE4 и бета-амилоидом. По крайней мере, одна из теорий гласит, что аполипопротеин Е4 задействован в образовании бета-амилоида (амилоид-зависимый путь). Другая теория предполагает, что АроЕ4 вырабатывается нейронами во время стресса, после чего белок распадается на токсичные элементы, разрушающие митохондрии и цитоскелет клетки.

Сегодня, по данным ученых, почти половина людей, страдающих от болезни Альцгеймера, являются обладателями гена APOE4. В целом 25% населения имеют одну копию этого гена, а около 2-3% — две, получив их от обоих родителей. По расчетам экспертов, одна копия гена повышает риск заболевания в 4 раза, а две копии — в 12 раз. Но от болезни Альцгеймера в реальности с возрастом страдает гораздо больше людей, чем можно было бы рассчитывать, опираясь на число носителей гена APOE4. Это заставило ученых искать другие причины заболевания.

В 2009 году ученые объявили об еще одном гене, который существенно усложняет картину болезни Альцгеймера — TOMM40. Этот ген соседствует с APOE4 на 19-й хромосоме. Исследование, результаты которого опубликованы в сентябре этого года, показало, что отдельные варианты TOMM40 даже более важны для развития БА, чем APOE4. Именно ТОММ40 определяет утрату способности человека удерживать в памяти новую информацию. Сегодня ученые предполагают, что в развитии болезни Альцгеймера играет роль комбинация обоих генов.

Одна из ключевых мишеней фармацевтов в борьбе с БА — это бета-амилоидный белок. Бороться с ним можно двумя путями: заставить организм вырабатывать антитела к бета-амилоидному белку (и такая вакцина уже существует) или блокировать ферменты, задействованные в его образовании (созданы таблетки с данным действием). Оба потенциальных лекарства находятся на стадии исследования.

Увы, ученые указывают, что ни один из этих препаратов, даже в случае успешных клинических испытаний, не станет лекарством-панацеей от болезни Альцгеймера. В лучшем случае они смогут задержать прогрессирование болезни на 5 лет. То есть, подарить пациенту еще 5 лет полноценной жизни.

Со временем ученые находят новые «мишени» для лекарственного воздействия. Например, упоминаемые нами белки MMP-9 и HDAC6 заинтересовали производителей лекарств, и сегодня фармкомпании уже занимаются разработкой ингибиторов HDAC6.

Одна из основных проблем разработки лекарств для борьбы с болезнью Альцгеймера заключается в том, что препараты тестируются на людях, которые уже 10-12 лет как больны. В этом случае невозможна адекватная оценка их эффективности. Наиболее перспективной целью является ранняя диагностика болезни Альцгеймера и возможность остановить ее прогрессирование до того, как мозг человека начнет разрушаться.

Поиск методов лечения БА продолжается. Ученые пытаются комбинировать уже известные методы терапии — и не только медикаментозные. Например, в сентябре этого года компания Baycrest объявила, что начинает исследование метода, сочетающего в себе транскраниальную стимуляцию постоянным током (tDCS) и музыкотерапию. Метод tDCS представляет собой безболезненную стимуляцию тканей головного мозга. А музыкотерапия, как ранее было доказано, активирует воспоминания у пациентов с деменцией и стимулирует процессы социального взаимодействия.

источник

Генетическая предрасположенность к болезни Альцгеймера. Исследование полиморфизмов в гене APOE (C112R T>C), (R158C C>T)

Не менее 3 часов после последнего приема пищи, можно пить воду без газа.

Болезнь Альцгеймера (БА) представляет собой неуклонно прогрессирующий дегенеративный процесс, приводящий к тотальной деменции. Атрофия коры и лимбической системы головного мозга сопровождается необратимыми нарушениями неврологических и психических функций преимущественно дефицитарного характера. При БА происходит нарастающий распад памяти, интеллекта и высших корковых функций, приводящий к тотальному слабоумию с развитием беспомощности и необходимостью ухода и постоянного наблюдения за пациентом.

Несмотря на существование многочисленных гипотез этиологии БА, истинные причины возникновения БА и деменции альцгеймеровского типа в настоящее время неизвестны. Накопленные в последние десятилетия данные разных исследований в определенной степени проясняют механизм образования специфических структурных элементов – нейритических (сенильных) бляшек и нейрофибриллярных клубков, описанных А. Альцгемером еще в 1906 г.

У лиц, имеющих родственников первой степени родства, страдающих БА, риск заболевания возрастает в 3,5 раза. Конкордантность по БА у дизиготных близнецов составляет 35%, а у монозиготных – более 80% . Следовательно, большинство случаев имеет сложный генетический вклад.

От 7 до 10% пациентов имеют моногенную высокопенетрантную форму болезни Альцгеймера, наследуемую по аутосомно-доминантному типу.

Общепризнанные генетически обусловленные моногенные аутосомно-доминантные формы обусловлены вариациями одного из трёх генов:

APP (amyloidprecursorprotein). Мутации гена APP вызывают изменение молекулы β-амилоида, усиленную продукцию и агрегацию аномальных пептидов в амилоидные (нейритические) бляшки.
PS1 (presenilin 1). Мутация этого гена вызывает болезнь Альцгеймера типа 3, которая наследуется аутосомно-доминантно с высокой пенетрантностью. В семьях с самой различной этнической принадлежностью выявлено более 20 мутаций гена PSEN1.
PS2 (presenilin 2), мутации в которых способствуют запуску нейродегенеративных процессов при БА с ранним началом.

Роль генов-мутантов PS1 и PS2 в гиперпродукции измененного β-амилоида также подтверждена во многих исследованиях. Мутации генов PSEN1 и PSEN2 сопровождаются повышением концентрации в плазме бета-амилоидного белка. Доказано, что мутации гена PSEN1 — самая частая причина семейной болезни Альцгеймера с ранним началом, обусловливающая 70% случаев этой относительно редкой формы. Болезнь Альцгеймера типа 3, вызванная мутацией гена PSEN1 , характеризуется более ранним началом (в среднем в 45 лет) и более быстрым прогрессированием (средняя продолжительность жизни больного 6-7 лет), чем болезнь Альцгеймера типа 4, вызванная мутацией гена PSEN2 (начало в среднем в 53 года; средняя продолжительность жизни 11 лет). При некоторых редких мутациях гена PSEN2 заболевание начинается после 70 лет.

Вариации гена APOE (apolipoproteinE) ассоциируются с деменцией альцгеймеровского типа с поздним началом. Ген АРОЕ кодирует АроЕ, белковый компонент нескольких плазменных липопротеинов. Мутации в АРОЕ не связаны с моногенными формами болезни Альцгеймера. Аллель е4 АРОЕ увеличивает восприимчивость к несемейной болезни Альцгеймера и влияет на возраст начала, по крайней мере, при некоторых моногенных формах.

E4 аллель гена АРОЕ — основной фактор риска развития болезни Альцгеймера.

Белок АроЕ имеет три частых формы, кодируемые соответствующими аллелями АРОЕ. Аллель е4 значительно преобладает среди пациентов с болезнью Альцгеймера (40% по сравнению с 15% в общей популяции) и связан с ранним началом болезни. В отличие от этого, е2 аллель имеет защитный эффект и, соответственно чаще встречается у пожилых, незатронутых болезнью Альцгеймера.

Механизмы, лежащие в основе данных эффектов, неизвестны, но полиморфные варианты АроЕ могут влиять на процессинг бета-АРР и плотность амилоидных отложений в мозге пациентов с болезнью Важно иметь в виду, что е4 аллель АроЕ неоднозначно связан с повышенным риском болезни Альцгеймера. Таким образом, носители аллелей е4 имеют неблагоприятный неврологический прогноз после черепно-мозговых травм, инсультов и других неврологических нарушений.

Клиническая значимость: Генетическая предрасположенность является четко установленным фактором риска болезни Альцгеймера. Более того, показано, что БА включает в себя несколько генетически гетерогенных форм, объединенных сходными клиническими и гистопатологическими признаками. Причиной или фактором риска развития некоторых (если не всех) форм БА являются мутации или полиморфизмы в ряде генов.

Прорывом в понимании этиологии БА явилось использование генетических подходов. При более распространенных поздних формах БА (у людей старше 65 лет) также роль генетических факторов, проявление которых, однако, зависит и от воздействий среды,также позволяет выявить группу риска пациентов с болезнью Альцгеймера для принятия возможных корректирующих мероприятий.

определение риска возникновения БА и прогноза тяжести при проявлениях деменции у пациента;
обследование родственников пациентов с диагнозом БА для выявления повышенного риска развития заболевания.

Пример результата исследования.

При необходимости по результатам исследований оформляется заключение врачом-генетиком (код услуги 181041).
Заключение врача-генетика проводится только для услуг, выполняемых в лаборатории CMD.
Врач-генетик описывает результат в течение 10 календарных дней после готовности генетического исследования.

Обращаем Ваше внимание на то, что интерпретация результатов исследований, установление диагноза, а также назначение лечения, в соответствии с Федеральным законом № 323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» от 21 ноября 2011 года, должны производиться врачом соответствующей специализации.

» [«serv_cost»]=> string(4) «2470» [«cito_price»]=> NULL [«parent»]=> string(3) «392» [10]=> string(1) «1» [«limit»]=> NULL [«bmats»]=> array(1) array(3) string(1) «N» [«own_bmat»]=> string(2) «12» [«name»]=> string(22) «Кровь с ЭДТА» > > >

Биоматериал и доступные способы взятия:

Тип	В офисе
Кровь с ЭДТА

Подготовка к исследованию:

Не менее 3 часов после последнего приема пищи, можно пить воду без газа.

APP (amyloidprecursorprotein). Мутации гена APP вызывают изменение молекулы β-амилоида, усиленную продукцию и агрегацию аномальных пептидов в амилоидные (нейритические) бляшки.
PS1 (presenilin 1). Мутация этого гена вызывает болезнь Альцгеймера типа 3, которая наследуется аутосомно-доминантно с высокой пенетрантностью. В семьях с самой различной этнической принадлежностью выявлено более 20 мутаций гена PSEN1.
PS2 (presenilin 2), мутации в которых способствуют запуску нейродегенеративных процессов при БА с ранним началом.

E4 аллель гена АРОЕ — основной фактор риска развития болезни Альцгеймера.

определение риска возникновения БА и прогноза тяжести при проявлениях деменции у пациента;
обследование родственников пациентов с диагнозом БА для выявления повышенного риска развития заболевания.

Пример результата исследования.

При необходимости по результатам исследований оформляется заключение врачом-генетиком (код услуги 181041).
Заключение врача-генетика проводится только для услуг, выполняемых в лаборатории CMD.
Врач-генетик описывает результат в течение 10 календарных дней после готовности генетического исследования.

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных (сведения о местоположении; тип и версия ОС; тип и версия Браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник откуда пришел на сайт пользователь; с какого сайта или по какой рекламе; язык ОС и Браузера; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; ip-адрес) в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга и проведения статистических исследований и обзоров. Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, покиньте сайт.

Центральный офис: 111123, Россия, Москва, ул. Новогиреевская, д.3а, метро «Шоссе Энтузиастов», «Перово»
+7 (495) 788-000-1, info@cmd-online.ru

! Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, пользовательских данных (сведения о местоположении; тип и версия ОС; тип и версия Браузера; тип устройства и разрешение его экрана; источник откуда пришел на сайт пользователь; с какого сайта или по какой рекламе; язык ОС и Браузера; какие страницы открывает и на какие кнопки нажимает пользователь; ip-адрес) в целях функционирования сайта, проведения ретаргетинга и проведения статистических исследований и обзоров. Если вы не хотите, чтобы ваши данные обрабатывались, покиньте сайт.

источник

Когда гены сводят с ума
Марина Муравьёва, STRF.ru

До сих пор не создан препарат, который бы излечивал пациентов от болезни Альцгеймера, а не только улучшал их состояние. Не существует и эффективной технологии для быстрой диагностики болезни. Новые подходы к решению этих задач пытаются применить русские учёные под руководством ведущего генетика Евгения Рогаева.

Болезнь Альцгеймера – настоящее бедствие современности, этот недуг находится на четвёртом месте среди естественных причин смерти. И если в России масштабы проблемы пока недооцениваются (нет даже примерной статистики больных), то в европейских странах ей уделяется самое пристальное внимание. К 60-ти годам патология встречается у 3-6 процентов людей, а к 80-ти у 25-30 процентов. Существует и ранняя форма заболевания, проявляющаяся в возрасте от 30 до 50 лет. Известен даже 25-летний больной со старческим слабоумием. Среди первых симптомов болезни – забывание недавних событий или неспособность совершать привычные действия, например, самостоятельно одеваться. Болезнь неуклонно прогрессирует: человек теряет память, способность к логическому мышлению, эмоциональную стабильность.

Генетические или социальные факторы определяют развитие болезни Альцгеймера – долгое время учёные не могли дать на этот вопрос однозначного ответа. 14 лет назад Евгению Рогаеву вместе с коллегами из Канады впервые в мире удалось обнаружить особые гены, ответственные за развитие этой болезни. Результаты исследований были опубликованы в журнале «Nature»: за прошедшие после открытия годы эта работа остаётся самой цитируемой в области нейронаук. Сегодня профессор Рогаев руководит тремя лабораториями – в Научном центре психического здоровья РАМН, Институте общей генетики им. Н.И.Вавилова РАН и в Массачусетском технологическом институте (MIT).

Открытию предшествовала многолетняя работа по разработке подходов к поиску генов заболеваний, начатая Евгением Рогаевым ещё в середине 1980-х годов. Исследования проводились при поддержке РФФИ, Роснауки, зарубежных организаций. В первую очередь разрабатывалась технология, позволяющая с точностью определять расположение нужных генов в хромосоме, – позже она получила название позиционного клонирования и картирования генов.

«Преимущество этой технологии заключается в том, что не нужно строить никаких гипотез или теорий о том, какие именно молекулы участвуют в развитии заболевания, – говорит Евгений Рогаев. – Мы не опирались на предыдущее знание, иначе бы не смогли определить гены болезни Альцгеймера. Проверяя сцепление гена с маркёрами всех хромосом, выявляются участки генома, которые наследуются вместе с патологией. Таким способом можно найти любой ген, даже если о его положении и функциях ничего неизвестно».

В ходе исследований, к которым были привлечены семьи больных из разных стран мира (США, России, Италии, Германии и других), учёные установили, что у 50-70% пациентов с диагнозом «ранняя семейная болезнь Альцгеймера» нарушена работа гена на 14-й хромосоме. Мутации этого гена, названного «пресенилином-1» или «предстарческим», вызывают заболевание к 30-60 годам, в течение 5-7 лет у пациента резко ухудшается память и происходит полная деградация личности. Никакие условия среды и внешние факторы не могут предотвратить или остановить болезнь.

Позднее учёные выяснили, что развитие старческого слабоумия связано и с мутациями в других генах, в частности, пресенилине-2, который располагается на первой хромосоме. Нарушение его структуры встречается гораздо реже: в первой работе Рогаева (с соавторами) по описанию этого гена мутация была обнаружена в семьях из российских немцев, живущих в Поволжье, и в итальянцеской семье. В дальнейшем редкие мутации в гене пресенилина 2 удалось обнаружить и во многих других популяциях.

На сегодняшний день выявлено четыре гена, мутации и вариации которых бесспорно вызывают патологию или являются факторами риска болезни Альцгеймера.

Загадки необычного фермента

Когда были обнаружены гены–пресенилины, учёные ничего не знали об их функциях. Предполагалось, что они кодируют некий белок, пронизывающий мембрану нейронов в нескольких местах. Но каков механизм его действия, было неизвестно. В ходе дальнейших исследований оказалось, что пресенилины расщепляют белок амилоидного предшественника, образуя труднорастворимый фрагмент – бета-амилоид 42, который при патологии накапливается в нейронах в виде бляшек. Полученные результаты поначалу обнадёжили учёных: раз главный патологический признак болезни Альцгеймера – это наличие в мозге амилоидных бляшек, значит, достаточно подавить действие белка, который их образует, и болезнь будет побеждена.

«Но, увы, не всё так просто, – признаёт Евгений Рогаев. – Очевидно, что пресенилин предназначен вовсе не для создания бляшек. О важности его действия свидетельствовали эксперименты на животных: когда у мышей «выключали» гены пресенилинов, то они почти сразу умирали от геморрагического инсульта или других нарушений, например, неправильного развития скелета. Позже выяснилось, что этот белок – необычный фермент, расщепляющий другие белки внутри мембран, в частности, рецепторы, что ранее считалось нонсенсом в связи с отсутствием там водной среды. Интересно, что такое необычное расщепление ведёт к ещё одному неизвестному ранее механизму передачи сигналов внутрь клетки посредством включения и выключения генов. Оказалось, что внутриклеточный кусочек рецептора, образовавшийся в результате расщепления, попадает в ядро клетки, где регулирует активность некоторых генов. В результате, помимо обнаружения «генов болезни» Альцгеймера удалось открыть ещё и принципиально новый механизм протеолиза (расщепления белков) и внутриклеточных сигналов (сигнальной трансдукции) в клетках. А вот образование бляшек оказалось побочным эффектом работы фермента».

Задача исследования белков-пресенилинов по-прежнему актуальна, учёным необходимо выяснить, как следует воздействовать на эти молекулы, чтобы они подавляли своё действие в отношении предшественника бета-амилоида, но сохраняли активность к другим белкам. Если этого удастся добиться, то исследователям откроются новые возможности для разработки лекарств от болезни Альцгеймера. Для научного коллектива профессора Рогаева это одно из ключевых направлений работы, наряду с генетической диагностикой старческого слабоумия.

Основная проблема диагностики старческого слабоумия связана с тем, что далеко не у всех пациентов встречаются явные генетические формы болезни. Хотя, по утверждению Евгения Рогаева, предрасположенность всё-таки имеется. Некоторое время назад учёные провели исследования представителей российской популяции, в результате чего смогли дать ответ на один из ключевых вопросов: генетические или социальные факторы определяют развитие болезни. Оказалось, что основную роль играют нарушения в генах.

Помимо мутаций в пресенелинах, стопроцентно вызывающих старческое слабоумие, есть гены с неполной пенетрантностью, то есть их нарушения могут и приводить, и не приводить к болезни. Это касается в первую очередь генов аполипопротеина Е (сокращённо ApoE). Например, один из вариантов ApoE гена, называемый эпсилон 4, встречается у людей с болезнью Альцгеймера в 3-5 раз чаще, чем у здоровых. Тем не менее, к старческому слабоумию он приводит не всегда, а служит лишь фактором риска. Учёные из лаборатории профессора Рогаева в настоящее время ведут поиск таких генов с менее выраженным влиянием на развитие болезни.

Ещё одно направление исследований связано с выявлением универсального для всех больных физиологического фактора, по которому можно детектировать заболевание до его клинических проявлений. Недавно в сотрудничестве с Н. Пономарёвой были проведены первые исследования, в которых участвовали люди с гаплотипом эпсилон 4 гена ApoE. Их подвергали оксидативному стрессу (заставляли очень глубоко дышать), после чего делали энцефалограмму.

Было установлено, что у людей, которые имели в семье больных старческим слабоумием, сильно изменялись амплитуды определённых волн. Причём проявлялось это уже за 20 лет до предполагаемого развития у них болезни, то есть в возрасте 30-40 лет.

«Вполне вероятно, что энцефалографический показатель может служить неким физиологическим маркёром для детектирования болезни, – говорит Евгений Рогаев. – В том числе и для людей, которые не имеют явных генетических факторов патологии».

В планах учёных разработка технологии молекулярной диагностики болезни Альцгеймера и её внедрение в практику клинических учреждений в виде диагностических наборов.

Лечиться, чтобы не заболеть

Над созданием лекарств от болезни Альцгеймера работают десятки учёных во всём мире, в развитых странах на эти разработки выделяются миллионы долларов. Но пока в этих исследованиях не удалось достичь серьёзных успехов: препараты способны только улучшать самочувствие больного, но не излечивать его.

Существующие лекарства воздействуют на различные системы: холинергические (отвечающие за передачу нервного импульса), глутаматэргические (за процессы обучения и память), а также нейротрофические факторы (способствующие росту и выживанию клеток головного мозга). Например, самые распространённые препараты, воздействующие на холинергические системы, базируются на том, что при болезни Альцгеймера гибнут ацетилхолиновые, или холинергические рецепторы (как правило, это нейроны височных долей мозга). Лекарства воздействуют на фермент холинэстеразу, приводящий к деградации нейротрансмиттеров. Если такой фермент инактивировать, то ацетилхолина (передатчика сигналов нейрона) станет больше, улучшится передача сигналов и, следовательно, память. Исходя из этого механизма действия, ясно, что болезнь, связанная с гибелью нейронов, не лечится. По существу улучшается работа оставшейся системы на химическом и биохимическом, но не на клеточном уровне. Нейроны не восстанавливаются, их дальнейшая гибель не предотвращается, работа головного мозга не улучшается. То есть это симптоматическое лечение.

«К сожалению, сегодня преобладает редукционистская биология и медицина, – отмечает Евгений Рогаев. – Исследователи обычно выбирают какую-то структуру, молекулу или клетку и пытаются её исследовать в ограниченной модели. На уровне всего организма с учётом различных факторов при создании лекарств пока работать затруднительно. Тем не менее, мы пытаемся использовать системный подход и хотим разработать препарат, который будет воздействовать на первопричину болезни Альцгеймера, а не на последствия, когда уже невозможно восстановить погибшие нейроны и удалить образовавшиеся бляшки».

Для создания таких лекарств учёные изучают работу мутантных генов на специально полученных культурах клеток (в американской лаборатории Рогаева создана клеточная модель болезни Альцгеймера) и трансгенных животных. По предварительным прогнозам, на разработку лекарства может уйти несколько лет.

Прямая речь
Евгений Рогаев:
«Развитие науки в США основано на жёсткой конкурентной основе. Когда проводится конкурсный отбор (а он как правило – реальный) на должность «заведующего лабораторией и профессора» в университете, первый критерий: может ли этот человек обеспечить деньгами свою работу, способен ли он конкурировать в грантовских системах? А второе – это связанные вещи, – уровень его научных публикаций, его достижений».
«Когда речь заходит о возвращении российских учёных из-за границы, то не надо ничего изобретать. Есть общемировая практика, опыт Японии, Китая. Нужно создавать хорошие условия для работы и жизни. Должны быть специальные программы – но не только для возвращающихся, а для всех, на конкурсной основе. По приоритетным темам. Пусть все имеют доступ для участия в них, пусть конкурируют и побеждают сильнейшие».

источник

Однажды в 1991 году невролог Уоррен Стриттмэттер (Warren Strittmatter) попросил своего руководителя — директора Дьюковского университета Аллена Роузеса (Allen Roses) — взглянуть на результаты своего эксперимента. Стриттмэттер изучал бета-амилоид (Aβ) — основной компонент молекулярных сгустков, обнаруженных в мозге людей с деменцией альцгеймеровского типа*. Он искал в спинномозговом ликворе белки, связывающиеся с амилоидом, и в результате наткнулся на аполипопротеин Е (ApoE), который, вроде бы, не имел прямой связи с развитием болезни.

* — Бета-амилоид, образующий при болезни Альцгеймера нерастворимые бляшки в нервных клетках, традиционно считался основной причиной нейротоксичности при этом заболевании, однако в действительности дело обстоит не так просто. В частности, токсичными могут быть не только фибриллярные, но и промежуточные сферические агрегаты Aβ (см. «Альцгеймеровский нейротоксин: ядовиты не только фибриллы»), на вероятность развития БА положительно влияет недосып (см. «Новый шаг к пониманию болезни Альцгеймера: возможно, недосыпание является одним из факторов риска»), ну а на сладкое — в реальности бета-амилоид может быть вообще не нейротоксином, а компонентом врождённого иммунитета в нервной системе человека (см. «Возможно, β-амилоид болезни Альцгеймера — часть врождённого иммунитета»). — Ред.

Профессор Роузес сразу понял, что его коллега нашел нечто важное. Двумя годами ранее ими было обнаружено, что экспрессия некоторых генов из хромосомы 19 способствует развитию деменции, а поскольку Роузес знал, что ген, кодирующий ApoE, также находится на этой хромосоме, его молниеносно осенила идея участия ApoE в развитии болезни Альцгеймера (БА).

В организме человека есть три варианта гена APOE, кодирующих изоформы белка Е2, Е3 и Е4, и Роузес решил выяснить их влияние на развитие болезни Альцгеймера. Для определения отдельных аллелей нужно было провести полимеразную цепную реакцию (ПЦР). Так как ученый имел весьма скромный опыт работы с ПЦР, он хотел привлечь в свою команду нейрофизиологов, но получил отказ: хотя они и были заняты охотой за генами, которые лежат в основе болезни Альцгеймера, АРОЕ показался им неподходящим кандидатом. Роузес вспоминает, как позже в лаборатории ходили разговоры: «. начальник совсем потерял голову от своих безумных идей».

Но Роузес не сдавался. Он попросил помощи у своей жены, генетика Энн Сондерс (Ann Saunders), которая использовала ПЦР в своих исследованиях. Она только что родила дочь и была в декретном отпуске, и потому они заключили соглашение. «Она сделала все эксперименты, пока я присматривал за ребенком», — говорит профессор. В течение трех недель супруги собрали данные, которые в дальнейшем легли в основу серии знаковых публикаций. Они выяснили, что аллель APOE4 способствует развитию БА [1].

Рисунок 1. Носители аллеля APOE4 более подвержены развитию болезни Альцгеймера по сравнению с теми, кто унаследовал две копии аллеля APOE3. Источник: [2].

Сегодня, двадцать лет спустя, APOE4 остается ведущим фактором риска для наиболее распространенной формы деменции. Наследование одной копии APOE4 вчетверо повышает риск возникновения заболевания, двух копий — в 12 раз (рис. 1). Однако данные Роузеса в основном не воспринимали всерьез или критиковали. Впоследствии, даже когда мнение об ApoE поменялось, большинство ученых все равно продолжали работать с β-амилоидом, как бы «зациклившись» на классике. Но некоторые лаборатории все равно исследовали ApoE, несмотря на равнодушие финансирующих учреждений и научного сообщества и на отсутствие ресурсов, необходимых для проведения масштабных экспериментов.

Долгое время было неизвестно, какие функции белок ApoE выполняет в головном мозге, и постепенно эта головоломка стала интересовать многих нейрофизиологов. Интерес к липопротеинам продолжал расти, — отчасти потому, что клинические испытания лекарств, нацеленных на β-амилоид, часто заканчивались неудачей. Многие исследователи начали скрупулезно изучать белок ApoE4 и, как следствие, привлекли внимание фармацевтических компаний. «Амилоидные подходы» постепенно перестали использовать, зато начали разрабатывать препараты, направленные на аполипопротеин.

«Несмотря на отсутствие уверенных доказательств, амилоидная гипотеза стала в свое время сильным научным постулатом», — говорит Завен Хачатурян, президент некоммерческой компании «Предотвратим Болезнь Альцгеймера» (Prevent Alzheimer’s Disease 2020) и бывший координатор деятельности, связанной с исследованием БА в Национальных институтах здоровья США. До недавнего времени, по его словам «никто не пытался задать фундаментальный вопрос — правильно ли мы определили основную предпосылку болезни?».

Существуют разные доводы относительно того, почему открытие Роузеса было проигнорировано. Многие сходятся во мнении, что генетик выбрал неудачное время для обнародования своих результатов. В 1991 году Джон Харди (John Hardy) и Дэвид Олсоп (David Allsop) предложили «гипотезу амилоидного каскада». Они утверждали, что болезнь Альцгеймера является результатом аномального накопления β-амилоидных бляшек в тканях мозга [3]. Научное сообщество поддержало предложенную идею, которую вскоре начали активно финансировать.

Но Роузес не подписался под этой теорией: «. амилоиды являются одними из многих веществ, которые формируют бляшки; в конечном итоге они разрушают клетки и вызывают атрофию мозга. У меня и мысли не было, что это было причиной деменции». Говоря так, он, возможно, хотел скрыть возможную связь ApoE/Аβ, и случайно создал конкуренцию между двумя гипотезами за финансирование. К сожалению, Роузес так и не получил гранты для работы с ApoE.

Были и технические препятствия для изучения ApoE. Белок входит в состав различных липопротеинов плазмы крови и является довольно сложной фармакологической мишенью при работе с головным мозгом. ApoE имеет липофильную часть и поэтому при биохимическом анализе может агрегировать с другими молекулами. Работа с такими белками требует глубокого понимания биохимии липопротеинов и методик работы с ними.

Амилоид же, наоборот, был легкой мишенью. После двух десятилетий тщательных наблюдений был создан ряд лекарств, которые изменяют метаболизм Аβ, но они до сих пор не оправдали ожиданий. Из шести препаратов, проходивших клинические испытания на больных со II или III стадией заболевания в 2012 году, половина сразу же отпала из соображений безопасности или отсутствия эффективности. И эта ситуация происходит на фоне старения населения, шаткости системы здравоохранения и нехватки лекарств для болезни Альцгеймера. «Количество неудачных испытаний, направленных на лечение деменции Альцгеймера, резко возросло», — говорит Леннарт Мак (Lennart Mucke), директор Гладстонского института неврологических заболеваний (Калифорнийский университет, Сан-Франциско). — «Это действительно пошатнуло фармацевтическую индустрию».

Три оставшихся препарата, которые нацелены на β-амилоид, в настоящее время проходят испытания на больных, а также на людях с высоким риском БА, у которых еще не развились симптомы. Позитронно-эмиссионная томография показала, что мозг подопытных с высоким риском развития БА отличается от здорового мозга за десятилетия (!) до того, как начинает накапливаться β-амилоид или разрушаться нейроны [4]. В результате исследований, которые будут проводиться в течение следующих шести лет, ученые поймут, способны ли данные лекарства отсрочить наступление заболевания или нет. Среди исследователей и представителей фармацевтической индустрии появилось ощущение, что это — последний шанс для амилоидной гипотезы. На фоне этих сомнений ApoE вновь оказался в центре внимания.

По словам Мака, если испытания закончатся неудачей, ученые будут отчитываться перед инвесторами, предоставляя все данные доклинических и ранних клинических испытаний. Он надеется, что исследователи АроЕ вскоре получат большое преимущество. Несмотря на препятствия в этой области, у ученых продолжает крепнуть подозрение, что именно ApoE4 является предпосылкой для возникновения болезни. Этот факт подтверждают группы Мака и Гольцмана (Holtzman) в опытах на трансгенных мышах, которые несут в себе изоформы ApoE человека.

Скорее всего, ApoE участвует в развитии БА двумя различными путями, один из которых — амилоид-зависимый. И у животных, и у человека ApoE4 способствует отложению Aβ в мозговом веществе, в то время как ApoE3 считается «нейтральной» изоформой, а ApoE2 — «защитной» формой, уменьшающей накопление бляшек [5]. «Это достаточно убедительные данные», — говорит Хольцман.

Другой механизм не предусматривает взаимосвязи с амилоидом. Когда нейроны находятся в состоянии стресса, они экспрессируют ApoE для своего восстановления. «Плохая» форма — ApoE4, — как правило, разрушается на токсичные фрагменты, которые повреждают митохондрии и модифицируют цитоскелет.

Рисунок 2. Две расходящиеся гипотезы о том, как АроЕ способствует болезни. Источник: [6].

Оценить вклад этих двух механизмов в риск развития болезни Альцгеймера крайне сложно, говорит Хольцман, но он и его коллеги считают, что трансформация вредоносной изоформы ApoE в «нейтральную» может стать перспективным подходом для лечения БА. В Гладстоне исследователи начали изучать этот вопрос, и уже найдены небольшие регуляторные молекулы, которые трансформируют ApoE4 в ApoE3-образный белок и тем самым снижают аномальную фрагментацию первого [7]. В культуре клеток даже низкие концентрации этих молекул могут уменьшить разрушение митохондрий и дисфункцию нейронов [8]. В настоящее время эти молекулы проходят испытания на животных, и если они в конечном счете окажутся безопасными и эффективными, врачи будут назначать их пациентам, предрасположенных к БА, так же, как статины — больным с высоким уровнем холестерина и с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний.

Такие препараты могут быть эффективными и для лечения других болезней. «Митохондриальная гипотеза достаточно логично и лаконично объясняет, к чему приводит экспрессия ApoE4», — говорит Мак, — «не только в контексте болезни Альцгеймера, но, возможно, также и при других заболеваниях». Существует доказательство того, что появление этой изоформы — возможный фактор риска также при болезни Паркинсона и эпилепсии. Данный белок также связывают с развитием деструктивных процессов после черепно-мозговой травмы и ускоренным развитием ВИЧ-инфекции. Пятнадцать биотехнологических компаний уже сотрудничают с Гладстоном для разработки лекарственных веществ, действующих по схожему принципу.

Несмотря на отсутствие грантов на исследования ApoE, Роузес никогда не сдавался. Но через несколько лет, когда его группа обнаружила связь между ApoE и болезнью Альцгеймера, он устал от постоянного денежного противостояния и оставил науку. Проработав в фармацевтической индустрии десять лет, в течение которых он не переставал исследовать ApoE, в 2008 году он снова возвращается в Дьюковский университет.

В 2009 году его группа описала участок некодирующей ДНК с геном TOMM40, который располагается рядом с APOE на девятнадцатой хромосоме. Этот участок ДНК (сокращенно — 523) варьирует по длине и, в зависимости от этого, может определять уровень экспрессии генов TOMM40 и АРОЕ [9].

По словам Роузеса, это было важное открытие, так как белок, кодируемый геном TOMM40 — Tom40, — является необходимым для «здоровых» митохондрий. Tom40 образует канал во внешней митохондриальной мембране, через который импортируются белки, необходимые для нормального деления этой органеллы. «Мы знали о существовании такого механизма в течении 10 лет», — говорит ученый, — «но то, что он приводит к болезни Альцгеймера, мы и не подозревали».

Роузес продолжал утверждать, что участок 523 можно использовать для разработки терапии и более точного предсказания болезни. Подавляющее большинство людей рискует встретиться со своим Альцгеймером, если только проживет достаточно долго, а ведь носителями аллеля APOE4 являются только 25% населения. Значит, тест на носительство этого аллеля никогда не будет до конца точным предиктором. Но генотипирование по обоим генам — АРОЕ и TOMM40 — может существенно увеличить точность, говорит Роузес. В его лаборатории открыли, что APOE3 — наиболее частая изоформа — обычно наследуется вместе или с коротким, или с очень длинным участком 523. И у носителей двух аллелей APOE3 возраст наступления заболевания будет зависеть от конкретного варианта участка 523, наследуемого вместе с APOE.

Некоторым лабораториям удалось найти доказательства, подтверждающие гипотезу Роузеса, однако у других повторить исследования на TOMM40 так и не удалось, и возникли сомнения в реальности влияния этого гена на риск развития БА [10]. Однако Роузес не сомневается в правильности своих гипотез и считает, что геномные исследования, не подтвердившие его результатов, обладали недостаточной силой для выявления сцепливания TOMM40 и болезни Альцгеймера.

Роузес надеется, что вскоре он сможет подкрепить свои результаты клиническими исследованиями, которые будут проводиться в основанной им компании Zinfandel Pharmaceuticals. Вместе с японской фармацевтической компанией Takeda Зинфандель в настоящее время финансирует фазу III клинических испытаний (под названием TOMMORROW), призванную проверить идеи Роузеса на деле. TOMMORROW должна оценить риски развития БА в зависимости от возраста пациента и вариантов APOE и TOMM40. Для запуска программы будут отобраны около 6000 здоровых пожилых людей, и исследования будут продолжаться около 5 лет.

Программа будет также исследовать возможность того, что пиоглитазон — препарат для лечения пациентов с сахарным диабетом 2 типа, — в малых дозах будет задерживать развитие БА у лиц, отнесенных к группе высокого риска развития болезни Альцгеймера. Проверка этой идеи вызвана тем, что опубликованы результаты опытов на животных и даже на людях, которые говорят о способности пиоглитазона предотвращать или уменьшить патологию и симптомы, связанные с болезнью Альцгеймера [11]. Роузес думает, возможный механизм этого — стимуляция деления митохондрий.

Даже если получить мощное лекарство против болезни Альцгеймера так и не удастся, толк в этих испытаниях все равно будет: научившись задерживать развитие БА хотя бы на два года, можно уменьшить число больных в США через 50 лет на 2 млн. человек, что очень и очень неплохо [12]. Кроме того, результаты этих испытаний заставят исследователей всего мира по-новому взглянуть на деменцию. Такое сложное расстройство, как болезнь Альцгеймера, нельзя изучать только с одной стороны, — пусть и включающей ApoE4 или еще что-нибудь. По-видимому, нейрофизиологи близки к тому, чтобы признать ограниченность своих прежних взглядов и частично пересмотреть их, направив исследования по новым дорожкам, в конце которых будет разгадка проблемы, лишающей нас ума.

По материалам рубрики News Feature в Nature [13].

источник

Ген при болезни альцгеймера

Генетическая предрасположенность к болезни Альцгеймера. Исследование полиморфизмов в гене APOE (C112R T>C), (R158C C>T)

Добавить комментарий Отменить ответ