Модели для изучения болезни альцгеймера

Есть 10 предупреждающих признаков и симптомов болезни Альцгеймера. Если вы заметили какой-либо из них, не игнорируйте их. Запланируйте встречу с врачом.

Одним из наиболее распространенных признаков болезни Альцгеймера, особенно на ранней стадии, является забывание недавно полученной информации.

В некоторых случаях забываются важные даты, требуется многократное повторение одной и той же информации.

Все чаще приходится полагаться на вспомогательные средства: записки, электронные устройства или просьбы о напоминании членам семьи.

Деменция является общим термином, определяющим снижение умственных способностей достаточно сильно, чтобы мешать повседневной жизни.

Потеря памяти является примером. Болезнь Альцгеймера является наиболее распространенным типом деменции.

Знаете, друзья, сколько сайтов в Интернет обещают вылечить от болезни Альцгеймера? 1 926 и только на русском языке. Нормально? Не верите – вот ссылка

И знаете, кто все эти люди? Это шарлатаны чистой воды. Болезнь Альцгеймера не лечится. То есть вообще не лечится. Совсем!

Можно якобы задержать развитие болезни Альцгеймера, можно якобы диагностировать ее на ранних стадиях, но это не поможет в 99 случаев из 100.

Можно заставить предполагаемого пациента играть в шахматы или разгадывать кроссворды, но это тоже не поможет. Можно кормить пациента акатинола мемантин по цене 100$ за упаковку, но это тоже полная лажа.

В лучшем случае вы отсрочите смерть пациента на 2-3 года.

Прошу прощения за некоторую компиляцию из различных источников по болезни Альцгеймера, но удалось предположить суть появления бета-амилоидных бляшек на нейронах головного мозга у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Общий смысл исследований бета-амилоида сводился к тому, зачем в организме человека появляется этот самый белок – бета-амилоид.

Бред ущерба при болезни Альцгеймера приобретает, порой, весьма причудливые формы. Иногда больным начинает казаться, что на них воздействуют посредством некоего невидимого оружия и преследуют на улице.

Этот параноидальный бред встречается не только среди пациентов с болезнью Альцгеймера, но и при других психических заболеваниях: сосудистой деменции, шизофрении, психопатии.

Неправильная самооценка, а также оценка собственного здоровья приводит, порой к удивительным коллизиям.

В разное время в Интернет появлялись публикации о том, что никотин положительно влияет на умственные способности при болезни Альцгеймера.

Основная часть этих публикаций безусловно вторична, но удалось найти и первоисточник.

Действительно, исследования влияния никотина на память проводились в Университете Вандербильта в Нэшвилле, США.
Исследования спонсировал Институт Здоровья, в исследованиях приняло участие 75 человек с болезнью Альцгеймера разной степени прогрессирования. Средний возраст в группе составил 76 лет.

Исследования проводились следующим образом: пациенты были разделены на 2 группы, к одной из которых применялся никотиновый пластырь компании Pfizer.

В другой группе применялась “пустышка”, т.е. тот же пластырь, но без никотина для проверки эффекта плацебо.

Ни исследователи ни пациенты не знали, кому применялся настоящий никотиновый пластырь.

Наша коллега по несчастью Оксана прислала интересный ролик о болезни Альцгеймера. Добровольцев, тех, у кого есть близкие с болезнью Альцгеймера, подвергают небольшому испытанию — в течение 12 минут они носят специальные очки, с помошью которых ухудшается зрение, наушники для ухудшения слуха и перчатки для ухудшения осязания.

Им предлагается в течение 12 минут испытать все то, что испытывают пациенты с болезнью Альцгеймера.

Болезнь Альцгеймера – одна из самых частых причин развития старческого слабоумия или деменции. С ней уже столкнулись 36 миллионов жителей нашей планеты, а к 2050 году это число утроится.

Лечение болезни Альцгеймера, обнаруженной 100 лет тому назад, до сих пор не найдено. На сегодняшний день возможна только диагностика к предрасположенности к болезни Альцгеймера. Методы диагностики этого заболевания не применяются в России и странах СНГ.

источник

Болезнь Альцгеймера является достаточно частым диагнозом для людей пожилого возраста по всему миру, более того, практически ежедневно можно столкнуться с той или иной информацией по этой теме, в том числе и в новостных статьях. Ученые всего мира работают над поиском профилактических мер и способов лечения этого тяжелого заболевания. Практически у 36 миллионов пациентов по всему миру диагностирована болезнь Альцгеймера, а потому вопрос «Есть ли какой-то прогресс?» в такого рода поисках, как понятно, никоим образом не утрачивает собственной актуальности.

В США с болезнью Альцгеймера приходится жить почти 5 миллионам человек от 65 лет и старше, причем большинство из них – женщины. Предполагается, что к 2050 году эта цифра будет достигать 16 миллионов. Болезнь Альцгеймера впервые была описана в 1906 году в качестве одной из самых распространенных форм слабоумия. Для этого заболевания характерно наличие проблем с памятью и с мышлением, что также сказывается и на поведении больных.

Наибольшая распространенность болезни Альцгеймера наблюдается в возрасте 65 лет и старше, однако отмечается также, что в возрасте 40-50 лет у многих пациентов развиваются ранние признаки, свидетельствующие о более раннем развитии заболевания. Кроме того, данное заболевание является прогрессирующим, соответственно, симптоматика, изначально проявляющаяся в слабой форме, с течением времени лишь усугубляется, достигая такой формы, когда больной уже не в состоянии реагировать на все, что происходит вокруг, помимо этого он утрачивает способность к воспроизведению речи.

Текущая распространенность болезни Альцгеймера делает его для США шестым заболеванием в списке основных причин смертности населения, ведь ежегодно оно убивает все больше и больше людей, «переплюнув» статистику смертности от рака молочной железы и рака простаты вместе взятым.

Существуют методы лечения, утвержденные в США, основывающиеся на приеме определенных продуктов питания и FDA-препаратов при болезни Альцгеймера. К примеру, это мемантин и ингибиторы холинэстеразы, с помощью которых можно добиться улучшения в борьбе с проблемами, связанными с памятью и мышлением. Между тем, такие препараты являются лишь помощью в определенном регулировании симптоматики, в то время как способов лечения самого заболевания сегодня не существует.

То есть, несмотря на то, что это заболевание находится в «ТОП-10» причин смертности, оно является единственным в числе всего списка, повлиять на которое невозможно. Соответственно подобное влияние при отсутствии четких мер воздействия становится невозможным ни за счет замедления прогрессирования, ни за счет полной остановки прогрессирования, ни за счет предотвращения заболевания как такового. И связано это не с тем, что не предпринимаются попытки добиться получения хоть сколько-нибудь успешного результата. Ведь только лишь за прошедший месяц исследования ученых позволили восстановить нарушения в обучении и памяти у мышей, выявлено, насколько дефицит витамина D может усиливать риск развития у пациентов деменции, получена модель метилирования ДНК в головном мозге, связанная с развитием болезни Альцгеймера.

Как и при рассмотрении любого другого заболевания, точное знание причин, провоцирующих его развитие, является ключом к определению профилактических мер и лечения. Аналогично такая схема применима и к болезни Альцгеймера.

На основании прошлых исследований, известно, что болезнь Альцгеймера развивается при таком условии, когда два типа аномальных структур в головном мозге, а это специфические бляшки и клубки, повреждают и уничтожают нервные клетки, провоцируя, тем самым, нарушение памяти, развитие поведенческих отклонений и отклонений, связанных с мышлением.

Опыт также показывает, что процесс развития болезни Альцгеймера начинается задолго до проявления симптоматики, на это заболевание указывающей – это минимум десятилетие. Соответственно, предполагается, что возможным является более раннее вмешательство, которое бы оказало существенное влияние на прогрессирование заболевания, в особенности, если для этого будут использованы меры терапии, воздействующие непосредственно на указанные аномальные структуры, которые впоследствии при болезни Альцгеймера обнаруживаются в огромном количестве в головном мозге пациентов.

Предполагается также, что если процесс накапливания амилоида выступает в качестве движущего фактора в развитии болезни Альцгеймера, то такие методы лечения, за счет которых или будет снижено производство бета-амилоида, или будет увеличена его деградация, могут оказаться полезными, в особенности, если применять их как можно раньше.

Результаты некоторых исследований указывают на то, что в качестве факторов, провоцирующих развитие заболевания, следует рассматривать образ жизни пациента, то есть именно образ жизни является движущей силой появления бляшек и клубков, наличие которых, как мы обозначили, актуально для болезни Альцгеймера. К примеру, на основании результатов проведения исследования в университете Филадельфии, известно, что хроническое недосыпание может стать главной причиной развития данных аномальных структур в головном мозге. Результаты другого исследования указывают на то, что за счет регулярного употребления кофеина может быть остановлен процесс формирования клубков. Помимо этого, опять же, на основании соответствующих исследований, известно, что потребление в пищу жареного мяса может стать причиной развития бляшек.

Совсем недавно были обнаружены доказательства связи рассматриваемого заболевания и генов. В частности результаты исследований по данному направлению указали на то, что большая часть случаев раннего проявления заболевания является наследуемой, то есть речь идет о семейной болезни Альцгеймера. Семейная болезнь Альцгеймера может быть спровоцирована одной из многочисленных форм генных мутаций, выявленной в 1, 14 и 21 хромосомах. Исследователями было обнаружено, что данные генные мутации могут выступать в качестве причины, провоцирующей развитие в головном мозге аномальных белков. К примеру, при мутациях в 21-ой хромосоме может образоваться аномальный амилоидный белок-предшественник.

На основании получаемых данных по исследованиям, связанным с болезнью Альцгеймера, исследователи Национального института по проблемам старения имеют в распоряжении более понятную картину того, как именно аномалии в головном мозге обуславливают раннее начало заболевания. Также это позволило начать разработку тестов визуализации, за счет которых можно будет наглядно понять, как аномальные белки накапливаются в головном мозге.

Когда речь идет о заболевании в более позднем возрасте, то здесь уместным оказываются результаты другого исследования, связанные с рассмотрением гена APOE – аполипопротеином E, играющем свою роль в развитии болезни Альцгеймера. Определенная форма гена, в частности речь идет об APOE E4, указывает на повышенный риск для его развития. Известно, что у пациентов, у которых выявляется одна из разновидностей уже этого гена, определяется предрасположенность к развитию рассматриваемого заболевания, причем для женщин такая предрасположенность более актуальна, чем для мужчин.

По результатам одного из прошлогодних исследований, опубликованным журналом Nature Genetics, было выделено 11 генов, за счет которых может быть увеличен риск развития у человека болезни Альцгеймера. Другое исследование, в свою очередь, определило, что изменения, происходящие в таком гене, как ABCA7, могут являться причиной увеличения риска развития болезни Альцгеймера конкретно среди афроамериканцев.

Пока непонятно, за счет чего указанные гены могут увеличить риски, связанные с развитием рассматриваемого заболевания. Между тем, любой ген, так или иначе с ним связанный, может являться ключом к пониманию того, как все-таки это заболевание развивается, а это, в свою очередь, увеличивает вероятность того, что будут найдены способы профилактики болезни Альцгеймера, а также ее лечения.

На основании выделенных выше данных можно заметить, что имеются некоторые виды наработок, которые определяют прогресс в изучении причинно-следственной связи относительно болезни Альцгеймера. Доктор Лори Райан в частности указывает на то, что существуют определенные предпосылки для оптимизма тогда, когда речь идет о поиске действенных методов лечения.

За последние 20 лет была определена роль бета-амилоидных и тау-белков в болезни Альцгеймера. Кроме того, был утвержден первый FDA-препарат для корректировки проявления симптомов, касающихся памяти и мышления, была впервые определена мышиная модель развития болезни Альцгеймера, и стало возможным впервые проводить анализ крови, на основании которого можно определить данное заболевание. Анализ крови в указанном списке основывается на выявлении изменений, которые развились в определенного типа белках, содержащихся в плазме крови.

За счет результатов исследования этого заболевания имеются предположения относительно массы уже существующих препаратов, которые сейчас определяют потенциал для дальнейшего эффективного лечения на их основе. В частности многие исследователи уверены, что успешное лечение может заключаться в использовании «коктейля» из лекарств, действующих сразу по нескольким направлениям. То есть, лечение болезни Альцгеймера может оказаться возможным аналогично принципам, применяемым в лечении различных видов раковых патологий и даже СПИДа. Те же достижения, которые уже сейчас имеются в области визуализации, дают возможность буквально «увидеть», как развивается патология, актуальная для рассматриваемого заболевания на примере рассмотрения живого головного мозга. Учитывая то, что в рамках рассмотрения последних нескольких лет были выделены некоторые варианты генов, чье появление играет определяющую роль в развитии заболевания, допускается возможность прямого на них воздействия.

Специалистами также отмечается, что сейчас происходит тестирование ряда мероприятий, которые могут быть потенциально перспективными, в том числе сюда входят физические упражнения и гормоны. Развитие этого направления окажется возможным при достаточном финансировании. Именно отсутствие финансирования является проблемой для научных исследований. И хотя уже определено немало по этому заболеванию, исследователи добавляют, что существует больше значимых моментов, с ним связанных, то есть может быть сделано больше, в частности это окажется возможным при соответствующем финансировании.

Руководитель научных исследований, касающихся проблемы болезни Альцгеймера в Великобритании, Джеймс Пикетт, отметил следующее:

«Деменция является самой большой проблемой для здоровья, а также проблемой, определяющей необходимость в должной социальной помощи для соответствующего поколения, однако тормозит исследования, с ней связанные, отсутствие финансирования. Из-за этой, в общем-то, регулируемой проблемы, ограничивается прогресс проведения исследований как таковой. Помимо этого, имеется и другое ограничение, и оно уже связано с привлечением испытуемых к исследованиям ученых и клиницистов, работающих в области изучения слабоумия».

В США, к примеру, в прошлом году от Национальных институтов здоровья, на исследования, связанные с рассматриваемым заболеванием, было направлено 504 млн. долларов, на исследования, связанные с раком, было направлено 5 млрд. долларов, а на исследования по раку груди – 674 млн.

Недостаток финансирования необходимо преодолеть, отмечают исследователи, ведь это позволит разработать новые стратегии в направлении профилактики и лечения болезни Альцгеймера. «На основании изучения других заболеваний, обеспеченных необходимыми для этого финансовыми ресурсами, можно заметить, что работа со многими из них позволила улучшить жизнь пациентов в целом, снизить смертность, и, в конце концов, получить в распоряжение эффективные методы, направленные не только на их лечение, но и на предотвращение. Мы же располагаем необходимыми знаниями и инструментами, которые позволили бы добиться прорыва в лечении болезни Альцгеймера, но не хватает устойчивых инвестиций для воплощения в реальность аналогичного плана именно в отношении этого заболевания».

Опять же, существует проблема отсутствия добровольцев, которые бы принимали участие в такого рода исследованиях, что, как понятно, также является препятствием в их прогрессировании. Периодически для этого используются определенные меры привлечения.

В качестве одного из вариантов является запуск сервиса под названием TrialMatch. Этот сервис является первым в своем роде интерактивным инструментом, позволяющим бесплатно и конфиденциально обеспечить информативные комплексные клинические испытания и с проведением индивидуальных проб для пациентов с деменцией, членов семьи таких пациентов, а также просто добровольцев. Принимая добровольное участие в клиническом испытании, вы сможете не только расширить возможности исследователей в лечении людей с болезнью Альцгеймера и иного типа деменциями, но и, вполне возможно, внеся определенный вклад в развитие данного направления за счет этого, сыграть более активную роль в отношении собственного здоровья в будущем.

Участие в добровольном клиническом испытании от ассоциации научно-исследовательского центра по изучению болезни Альцгеймера не носит рекламный характер и не является платным. Для него достаточно перейти по ссылке, для участия не обязательна регистрация через почтовый ящик. Остальная информация здесь.

Подытоживая, исследователи отмечают:

«Мы можем решать проблему практически эпидемии болезни Альцгеймера, и мы будем это делать. У нас есть уверенность в том, что однажды эта болезнь будет исключена из не только из «ТОП-10», но и в целом из списка заболеваний. Невозможно утверждать, что подобный прорыв «не за горами», однако и спорить с тем, что мы уже добились многого, также нет смысла. Сейчас нам известно больше о прогрессировании болезни, находятся способы выявления его даже на ранних стадиях, в результате чего исследователи могут получить больше информации о возможных методах лечения, которые действительно будут работать».

источник

В первом материале «Чердак» расскажет о самом распространенном заболевании, которому посвящено больше всего научных работ, — болезни Альцгеймера.

Немецкий психиатр Алоис Альцгеймер впервые описал это заболевание в 1907 году. Сейчас от него страдает 47% людей старше 85 лет. В России официально больны 1,8 млн. Всего же в мире болеет 44 млн человек. Пока что попытки справиться с этой болезнью не приносят успеха. В прессе регулярно пишут о новом лекарстве, но клинические испытания, как правило, проваливаются. Мышей с болезнью Альцгеймера мы лечить научились, как и создавать их, а с человеком — все еще проблемы. Тем не менее ученые не отчаиваются. В этой статье собраны основные достижения человечества в понимании, диагностике и лечении болезни Альцгеймера за последние несколько месяцев.

Ученые из Детского госпиталя Бостона, кажется, разобрались, как разрушается память во время болезнь Альцгеймера. Оказывается, в этом случае на здоровые синапсы — соединения между нервными клеткам — распространяется механизм «поедания» глией неправильных или слабых синапсов. Такие соединения часто образуются в растущем мозге. Тогда эти синапсы помечаются белком C1q, который «сигнализирует» собственной иммунной системе мозга — клеткам микроглии, что этот синапс нужно уничтожить. И иммунные клетки глии «съедают» неправильное соединение. Судя по всему, болезнь Альцгеймера начинается с того, что выстроенная иммунная система «поедания» неправильных синапсов идет наперекосяк, C1q помечает нормальные соединения, и микроглия «поедает» здоровые синапсы, вызывая симптомы болезни.

Некоторого прогресса удалось достичь и в понимании того, почему образуется белок бета-амилоид в головном мозге. Скопления этого белка, амилоидные бляшки, мешают проведению нервного сигнала и приводят к гибели нейронов при болезни Альцгеймера.

Амилоидные бляшки в ткани коры головного мозга. Изображение: KGH / Wikipedia

Ученые из Гарвардского университета предположили, что бета-амилоид действует так же, как и антимикробные белки, формирующие волокна вокруг клеток. Оказалось, что в чашках Петри бета-амилоид прекрасно уничтожает некоторые микробы, например кишечную палочку и стрептококк. Проверили гипотезу и на живых организмах. Ученые вводили сальмонеллы в мозг генетически модифицированных мышей, которые способны вырабатывать бета-амилоид, и в мозг здоровых животных. Все испытуемые умерли в течении 96 часов, но модифицированные мыши прожили на 30 часов дольше, потеряли меньше массы, и бактерий в мозге у них было меньше.

Тупик, в который уперлись ученые в попытках преодолеть болезнь Альцгеймера, заставляет искать неожиданные варианты. В марте интернациональная группа ученых и врачей во главе с профессором Рутом Итзаки из Оксфорда опубликовала статью, в которой предполагается, что основные причины болезни Альцгеймера — это специфический вирус (вирус герпеса человека первого типа) и два вида бактерий: хламидии и спирохеты. Доказательств, кроме логических рассуждений по поводу известных данных, в статье не приводится.

На технологической выставке re:publica в Германии команда разработчиков и ученых из Университетского колледжа Лондона, Университета Восточной Англии и телекоммуникационной компании Deutche Telecom представила игру для смартфонов Sea Hero Quest, которая поможет бороться с болезнью Альцгеймера. При помощи этой игры ученые могут тестировать память сотен тысяч человек, что чрезвычайно важно для накопления данных о болезни. Фактически это виртуальный водный лабиринт Морриса для людей (в таком лабиринте обычно тестируют крыс с моделями болезни Альцгеймера). По словам исследователей, если раньше они тестировали 200 человек в год, то сейчас такой объем данных они получают за минуту.

Ученые из Университета Отаго обнаружили новый маркер, по которому можно диагностировать болезнь Альцгеймера, взяв на анализ кровь пациента. Небольшие молекулы из обширного класса микроРНК, локализованные в человеческом мозге и крови, оказались хороши для диагностики болезни Альцгеймера. Определяя специфический набор микроРНК, исследователи Отаго диагностировали болезнь Альцгеймера в 86% случаев.

В исследованиях болезни Альцгеймера используются модели, основанные на мышах и крысах. Однако все они имеют ограничения при «переносе» результатов на человека. Ученые из Калифорнийского университета создали промежуточный тест, который сможет проложить мостик между исследованиями болезни у людей и у модельных грызунов. Виртуальный «лабиринт Морриса» для человека учитывает данные по болезни и у мышей, и у людей.

И еще одна важная диагностическая работа: ученые из Каролинского института в Швеции показали, что патологические процессы — воспаление — начинаются в мозге еще за 20 лет до начала симптомов. Их можно определить по вспышке активности астроцитов, глиальных клеток мозга. Единственная беда: эту вспышку можно «засечь» только позитронно-эмиссионной томографией, а это дорого и не везде возможно.

Нестандартное решение в борьбе с болезнью Альцгеймера предложили японские химики-органики: они выяснили, что токсичное вещество акролеин в небольших дозировках мешает формироваться амилоидным бляшкам. «Кормить» людей акролеином никто пока не собирается, но, возможно, это тоже может стать новым ходом для разработчиков лекарств.

Группа Роберта Шварца из Университета Мэриленда пишет, что им удалось обратить симптомы болезни Альцгеймера вспять. Но — увы, наряду с симптомами хореи Гентингтона и болезни Паркинсона это пока что верно лишь для мушек-дрозофил. Тем не менее, регулируя баланс метаболитов триптофана и кинуреновой кислоты, ученые сумели улучшить состояние дрозофил.

Новую технологию борьбы с Альцгеймером предложили ученые из Университета Лозанны. Они испытывают капсулу, которая имплантируется под кожу черепа и производит антитела к амилоидным белкам, которые метят амилоидные бляшки и заставляет иммунную систему «чистить» мозг от этого «мусора». На мышах система работает.

Одна из важнейших работ 2016 года пришла от нобелевского лауреата Сусуму Тонегавы и его команды из Массачусетского технологического института и японского института RIKEN. Они обнаружили, куда деваются воспоминания при болезни Альцгеймера, и определили, что они поддаются восстановлению. Оказалось, дело в дендритных шипиках, которые отращивают клетки памяти (энграммные клетки), когда формируется воспоминание.

Фрагменты дендрита пирамидального нейрона с шипиками. Изображение: Dr. Kristen M. Harris / Wikipedia

Профессор Тонегава объясняет, что, если человек хочет что-то вспомнить, его «клетки-формуляры» должны активироваться с помощью правильной метки, которая идет из определенного отдела мозга — энториальной коры. Но если плотность дендритных шипиков во время «образовательного» процесса не росла, то позже, когда подается сигнал «вызова», он не достигает ядра энграммных клеток. При помощи методов оптогенетики Тонегаве удалось вернуть мышам память.

И еще одна новость «вне категорий», и даже непонятно, положительная она или отрицательная. В апреле 2016 года зафиксирован первый в истории ВИЧ-положительный пациент с достоверно диагностированной болезнью Альцгеймера. То есть, с одной стороны, инфицированные вирусом иммунодефицита человека пациенты стали доживать до «возраста Альцгеймера» (пациенту — 71), а с другой — было опровергнуто господствующее в неврологии мнение, что воспаление, вызванное вирусом, предохраняет от образования амилоидных бляшек. Теперь диагноз «ВИЧ-ассоциированные когнитивные расстройства» (HAND), вероятнее всего, придется пересматривать.

источник

Наиболее распространенными моделями животных, которые в настоящее время используются для исследования болезни Альцгеймера (AD), являются трансгенные мыши, которые экспрессируют мутантную форму белка предшественника человеческого Aβ (APP) и / или некоторые из ферментов, вовлеченных в их метаболическую обработку. Однако у этих трансгенных мышей имеются собственные ферменты APP и APP-обработки, которые могут мешать производству различных пептидов амилоида-бета (Aβ), кодируемых человеческими трансгенами. Кроме того, генетический фон различных трансгенных мышей является возможным смешающим фактором в отношении ключевых аспектов AD, которые они могут (или не могут) воспроизводить. Таким образом, хотя полезность трансгенных мышей неоспорима, мы предположили, что дополнительную релевантную информацию о физиопатологии AD можно получить из других естественных не трансгенных моделей. Мы проанализировали эмбрионов цыпленка и собаку, которые могут быть лучшими экспериментальными моделями, потому что их ферментативное оборудование для обработки APP почти идентично человеческому. Цыпленок-эмбрион чрезвычайно прост в доступе и манипулировании. Это может быть выгодной естественной моделью для изучения клеточной биологии и функции развития APP и потенциальной системы анализа лекарств, которые регулируют обработку APP. Собака страдает от связанного с возрастом синдрома когнитивной дисфункции, которая, естественно, воспроизводит ключевые аспекты АД, включая кортикальную патологию A, дегенерацию нейронов и обучение и нарушения памяти. Однако плотные основные нейритические бляшки и нейрофибриллярные клубочки не были последовательно продемонстрированы у собаки. Таким образом, эти виды могут быть естественными моделями для изучения биологии AD, а также могут служить в качестве аналитических систем для лекарств, нацеленных на Aβ, или новых терапевтических стратегий против этого разрушительного заболевания.

Этика научных исследований обязывает сократить использование лабораторных животных до минимума. Тем не менее, исследования на животных моделях по-прежнему необходимы, чтобы понять механизмы многих заболеваний человека и попробовать новые терапевтические стратегии. В любом случае эксперименты с животными должны всегда утверждаться этическими комитетами и обеспечивать соблюдение общих и местных нормативов (см., Например, европейское и испанское законодательство об обработке животных 86/609 / EU и Real Decreto 1201/2005, соответственно).

Грызуны в целом, а также крыса и мышь, в частности, являются животными, наиболее часто используемыми в качестве экспериментальных модельных организмов для самых разных заболеваний человека. Короткий репродуктивный цикл этих мелких млекопитающих (21 день беременности), их высокая рождаемость и их небольшой размер делают их относительно легко поддерживать и управлять. Недавние разработки в области генной инженерии и биотехнологии привели к созданию разнообразного набора трансгенных животных, главным образом мышей. Эти трансгенные животные (имеющие экзогенный ген, обычно из человеческого происхождения) вместе с другими агентами или нокаутами (в которых конкретный ген был заблокирован или устранен) были очень полезны при изучении предполагаемых ролей и механизмов, включающих белки, кодируемые представляют собой трансген или ген нокаута. Трансляционные исследования внесли конкретные эти технологии в область клинических исследований, с производством инбредных линий животных, которые служат образцами болезней человека. Многочисленные нокаутные и трансгенные модели животных были разработаны для изучения конкретных аспектов болезни Альцгеймера.

Подавление генов, которые кодируют белки, вовлеченные в болезнь Альцгеймера, такие как APP, аполипопротеин E (ApoE), β-секретаза или пресенилины, помогло нам предвидеть воздействие предполагаемых новых молекул, предназначенных для регулирования этих белков. Например, у пресенилин-нокаутных мышей развивается поразительная нейродегенерация коры головного мозга и ухудшение ухудшения памяти и синаптической функции с возрастом, что требует осторожности при терапевтическом применении ингибиторов γ-секретазы [1]. Напротив, мышечные мыши с β-секретазой являются совершенно жизнеспособными [2]. Отсутствие летальных фенотипов для нокаутов β-секретазы, которые не могут генерировать Aβ-пептид, питает надежду на успех терапевтических стратегий, основанных на использовании ингибиторов β-секретазы или нацеленных непосредственно на блокаду или элиминацию Aβ-пептида. Тем не менее, у мышей с нокаутом APP присутствуют явные неврологические недостатки, которые могут быть возвращены, если эндогенный локус APP заменен геном-направленным аллелем (мышечным мышам), которые экспрессируют секретируемый эктодомен APP [3, 4]. Кроме того, сообщалось о функциональной избыточности между APP и другими APP-подобными белками [5]. Развитие линий трансгенных мышей с мутантными генами APP человека было особенно полезным, так как эти животные развивают отложения Aβ в своем мозге и воспроизводят некоторые неврологические симптомы AD. Однако у большинства этих видов отсутствуют существенные особенности AD, несмотря на все более сложные генотипы, которые разрабатываются для приближения к более полному фенотипу болезни [6-14]. Неоднородность различных трансгенов следует рассматривать как возможный смешающий фактор, который вызывает сомнения в том, что наблюдения, сделанные на людях, должны интерпретироваться в свете результатов, полученных в этих моделях. Неопределенность также неизбежна, когда эффективность новых методов лечения АД должна быть предсказана из испытаний у трансгенных мышей.

Таким образом, хотя полезность трансгенных мышей неоспорима, мы предположили, что дополнительную релевантную информацию о патологических механизмах AD можно получить из естественных не трансгенных моделей. На следующих страницах мы будем ссылаться на некоторые результаты, полученные в нашей лаборатории, которые привели нас к предложению новых моделей животных дикого типа для анализа соответствующих аспектов AD. Мы разработали и изготовили высокоспецифичные и чувствительные антитела к двум основным изоформам амилоида Aβ, чтобы помочь в этом исследовании, и в настоящее время изучают использование этих Aβ-иммуногенов в поисках преморбидных биомаркеров и иммунотерапевтических стратегий.

Крыса является наиболее часто используемым экспериментальным животным в неврологии, хотя в отношении AD использование трансгенных мышей возрастает. Тем не менее, огромная работа была произведена у крысы и важные успехи в понимании обработки APP, включая исследования, посвященные открытию neprilysin [15] и инсулинорастворимого фермента (IDE) [16] в качестве основных протеаз связанные с деградацией Aβ, были получены из экспериментов, проведенных у крыс. Крысу также использовали для изучения эффектов индуцированного накопления коры головного мозга на холинергическую, норадренергическую и серотонинергическую системы [17], а также влияние диеты и возраста на эффекты внутримозговой инъекции бета-амилоида [18]. Однако следует подчеркнуть, что первичные структуры пептида Aβ у крыс (и мышей) отличаются от их человеческого аналога тремя аминокислотными остатками и что полный профиль Aβ-пептида, полученный путем обработки APP в этих грызунах, также показывает значительные различия по сравнению с людьми [19].

В нашей лаборатории крыса была выбрана для изучения кинетики экспрессии различных изоформ APP в ответ на аксотомию [20]. Мы обнаружили повышенные уровни APP 695, 714, 751 и 770 мРНК после аксотомии лицевого или гипоглоссального нерва родительских ипсилатеральных моторных нейронов. Увеличение было постепенным, достигая максимальных значений через 7 дней после аксотомии и возвращающихся к нормальным значениям через 60 дней после поражения. Повышенное иммуноокрашивание APP также было обнаружено в хроматолитических моторных нейронах, но не в реактивных астроцитах, окружающих аксомотизированные нейроны. Эти результаты предполагали возможную нейропротективную роль APP, которая также могла бы участвовать в различных клеточных процессах, которые остаются плохо понятыми [21-23]. В частности, APP участвует в нейротрофических, синаптогенных и стимулирующих рост механизмах, которые побудили нас исследовать экспрессию этого белка во время эмбриогенеза крысы [24]. Используя олигонуклеотиды, распознающие каждую из четырех основных APP (APP-695, APP-714, APP-751 и APP-770) мРНК, мы обнаружили, что каждый APP отображает конкретную временную и пространственную структуру экспрессии. Прототип изоформы APP-695 появляется на ранних стадиях эмбриогенеза внутри клеток, активно участвующих в морфогенетических событиях, таких как мезодермальные клетки, которые инвагинируют на уровне примитивной полосы, и позже ограничивается производными нейректодермалов (нервной трубки, нервного гребня и нейрогенной плакода). Напротив, экспрессия самой длинной изоформы, APP-770, происходит позже и ограничена мезодермальными и эндодермальными производными. Изоформы 714 и 751 аминокислот выражаются еще позже в ходе пренатального развития и, по-видимому, распространены повсеместно.

Другой грызун дикого типа, используемый для исследований в области AD, — морская свинка [25]. Бета-амилоидная пептидная последовательность, выраженная морскими свинками, идентична человеческой последовательности и, по-видимому, представляет собой более физиологическую модель, с помощью которой можно исследовать in vivo долгосрочные эффекты экспериментальных манипуляций при обработке APP. Кроме того, обработка APP в первичных нейронных культурах морских свинок наглядно похожа на аналогичные культуры человеческого происхождения [25]. Однако использование этих животных ограничено, поскольку они не развивают патологических особенностей заболевания (старческие бляшки и нейрофибриллярные клубки), и для этого вида нет хорошо установленных поведенческих тестов.

Как и у морских свинок, пептидная последовательность кролика Aβ идентична человеку [26] и не вызывает спонтанной патологии AD. Однако при добавлении меди в рацион кроликов, получающих холестерин, они развивают кортикальные амилоидные отложения и до двенадцати других патологических маркеров, наблюдаемых в AD, включая замедление способности изучать сложную задачу [27]. Этот вывод показывает, что медь (но, по-видимому, не такие другие тяжелые металлы, как алюминий или цинк) может влиять на прогрессирование болезни Альцгеймера за счет уменьшения зазора Aβ из головного мозга [28, 29]. Этот вывод также подчеркнул полезность модели кролика, срок действия которой распространяется даже на методы лечения [30-32].

Наши исследования, касающиеся пренатальной экспрессии различных APP у эмбриона крысы [24], совпали во времени с публикацией сообщений об отсутствии существенных фенотипических различий у мышей с нокаутом APP [5]. Это заставило нас исследовать эмбрионов цыпленка как возможную модель для исследования предполагаемых функций APP во время пренатального развития. Цыпленок-эмбрион легко доступен и прост в работе, и наша лаборатория имеет большой опыт работы с этой моделью. Прежде чем участвовать в экспериментах по функциональной блокировке APP, нам сначала нужно было знать последовательность гена APP у курицы. Мы изолировали общую РНК от куриного эмбриона и клонировали кДНК [33]. Мы обнаружили две из основных изоформ APP, APP-751, которая содержит домен KPI и APP-695. Изоформа APP-770, которая является самой длинной изоформой и содержит домен OX-2, отсутствовала или была минимально выражена. Интересно, что последовательности цыплят и человеческих генов почти идентичны, с 93% идентичностью аминокислот и сходством 96%. Домен KPI APP-751 имеет 52 идентичных остатка из 56 (идентичность 93%), и три из четырех различных остатков относятся к одной и той же группе аминокислот (сходство 98%). 40-42 аминокислотных остатка Aβ-домена идентичны, так же как и последние 101 C-концевые аминокислоты последовательности APP (соответствующие Aβ, трансмембранным и внутрицитоплазматическим доменам). Мы также установили с помощью гистохимии и иммуногистохимии гибридной гибридизации in situ1, что экспрессия APP курицы параллельна экспрессии APP млекопитающих как по времени, так и по топографии [32]. После 3-го дня эмбрионального развития уровни экспрессии мРНК APP-695 были намного выше, чем уровни экспрессии APP-751 в нейроэктодермальных производных, включая нервную трубку; сенсорные, вегетативные и черепные ганглии; сетчатка; и отическую везикулу. Кроме того, куриный эмбрион выражает гены, которые кодируют основные протеазы, участвующие в продуцировании бета-амилоидного белка, включая BACE-1, BACE-2, пресенилин-1, пресенилин-2 и nicastrin; Aβ1-42 является основным пептидом Aβ, продуцируемым во время эмбриогенеза цыплят [33]. Неприлизин, основной фермент, деградирующий Aβ, и ADAM-17, протеаза, участвующая в неамилоидогенной обработке APP, также экспрессируются у куриных эмбрионов. Таким образом, мы предлагаем эмбрион курицы как подходящую естественную модель для изучения клеточной биологии и функции развития белка-предшественника бета-амилоида и потенциальную систему анализа лекарственных средств, которые регулируют обработку белка-предшественника бета-амилоидов. Но делают ли цыплята какую-либо болезнь Альцгеймера? Мы изучили, могут ли относительно старые цыплята развить патологию амилоидов мозга и получить отрицательные результаты. Однако наш доступ ограничивался мозгами курицы до 10 лет; эти индивидуумы кажутся слишком молодыми для разработки амилоидных отложений, поскольку продолжительность жизни курицы достигает примерно 30 лет [34]. Фактически, мозги 10-летних цыплят, похоже, не отличаются от мозгов цыплят в возрасте от 2 до 14 месяцев.

Собака была отмечена как особенно подходящая модель для изучения старения головного мозга человека и нейродегенеративных заболеваний. Многочисленные отечественные породы собак демонстрируют большее разнообразие размеров тела, чем любые другие наземные позвоночные, и генетики используют это разнообразие для исследования генетической основы размера и ее отношения к продолжительности жизни [35-37]. Собаки эволюционировали филогенетически в непосредственной близости от людей, что делает их необычайно опытными в чтении человеческого социального и коммуникативного поведения — даже больше, чем наши ближайшие родственники приматов [38, 39]. При условии соблюдения этических норм, лица любого возраста доступны для изучения среди огромного населения домашних собак. Неврология собак, в том числе поведенческая медицина, является современной ветеринарной клиникой, и доступ к продольным записям уже возможен во многих случаях [40, 41]. Собаки часто используются для доклинического развития широкого спектра лекарств (см., Например, [42, 43]). Что касается AD, почти каждая стратегия лечения была опробована у собаки, от холинергических агонистов до антиоксидантных и митохондриальных ферментативных кофакторов [44-49]. Возрастающий интерес к этой модели основан на том факте, что собака может естественным образом разработать возрастную когнитивную дисфункцию, которая воспроизводит несколько аспектов AD [47, 50-53]. Таким образом, многочисленные исследования с когортами собак, которые были представлены нескольким поведенческим парадигмам, выявили подмножества старых собак, у которых были проблемы с обучением и памятью [46, 54-57]. Этот когнитивный ущерб коррелирует с объемом отложений Aβ в коре головного мозга [58-60]. Интересно, что аналогичная корреляция была зарегистрирована у домашних домашних собак на основе когнитивного статуса, оцененного по опросникам, на которые ответили их опекуны [61-63]. Большинство из этих тестов для оценки когнитивного статуса оценивают четыре основные поведенческие категории: дезориентация (при ежедневных прогулках или дома), взаимодействие с владельцами (потеря интереса к приветствию или игре, потеря ответа от подстрекательства), цикл сна / бодрствования ( блуждать и / или коры в ночное время) и потерять привычки в обучении дома. Сообщалось, что 28% собак 11-12 лет испытывают дискомфорт в одной или нескольких из этих категорий, из которых 10% имеют нарушения в двух или более категориях и считаются сильно ослабленными. Среди собак 15-16 лет 68% имеют нарушения в одной или нескольких категориях, из которых 35% имеют нарушения в двух или более категориях [64, 65].

Гистопатологические исследования по этой предполагаемой собачьей модели AD показали, что самые ранние и более последовательно затронутые области были в префронтальной коре, включая извилину и проксимальный гиппокамп [59, 66, 67]. Осаждение Aβ у собаки, по-видимому, прогрессирует от глубоких до поверхностных слоев коры, а от диффузных пятен до более плотных и лучше разграниченных бляшек [68]. Однако плотные основные нейритические бляшки и нейрофибриллярные клубки не были последовательно продемонстрированы у собаки [69-72]. Отложения Aβ не появляются у каждой престарелой собаки, как можно было бы ожидать, если бы они были просто следствием нормального старения (рис.1A-C). Вместо этого, как и у людей, экзогенные и / или генетические факторы могут определять восприимчивость отдельных собак к развитию патологии амилоидов в определенном возрасте [73, 74]. Тем не менее, в недавнем исследовании мы обнаружили Aβ-ангиопатию и тяжелое бремя Aβ у двух старых собак, хотя у них нет явных когнитивных симптомов. Это открытие напоминает похожие сообщения об обширных отложениях Aβ в мозге человека, которые не были диагностированы с деменцией (см. [75]). Это создает вероятность того, что, как это происходит в AD, развитие невропатологических поражений может предшествовать очевидным клиническим симптомам в течение длительного периода времени у собаки. Наличие биомаркеров и более совершенные нейропсихологические тесты в ветеринарных клиниках могут позволить определить модель собаки для умеренных когнитивных нарушений в ближайшем будущем.

Недавно мы обнаружили, что собака также является подходящей моделью AD с молекулярной точки зрения, поскольку APP и большинство ферментативных механизмов для ее обработки имеют обширную гомологию между собаками и людьми (GenBank-присоединения AY926579 для APP770, AY926580 для APP751, AY926581 для APP714, AY926582 для APP695, AY926587 для ApoE, AY926590 для пресенилина-1, AY926591 для пресенилина-2, AY926592 для BACE, AY926593 для ADAM-10, AY926594 для ADAM-17 и AY926595 для плекстрана). В частности, аминокислотная последовательность Aβ1-42 идентична у собак и людей, тогда как у крыс и мышей она отличается от человеческой последовательности тремя аминокислотами [26]. Кроме того, профиль различных более коротких пептидов Aβ, обнаруженных с помощью масс-спектрометрии в собачьем LCR, почти идентичен профилю, обнаруженному у людей, и оба представляют существенные различия по сравнению с крысами и мышами [19]. Таким образом, изучение обработки APP и Aβ пептидом у собаки может помочь нам понять их биологическую функцию и актуальность для AD, внося результаты, более надежно переводимые людям, чем те, которые получены с использованием трансгенных мышей. Собака также использовалась в иммунотерапевтических анализах против фибриллярного Aβ и для подтверждения данных наблюдений у людей, что сочетание обогащенной антиоксидантом диеты и поведенческого обогащения (включая социальные, физические и когнитивные компоненты) может привести к существенному улучшению познания и уменьшению мозгового потенциала патологии [47, 76].

Тем не менее, ловушка для более длительного использования собаки — это недостаток нейроанатомических данных об организации, нормальном процессе старения и ответ на патологическое старение основных нейромедиаторных систем, участвующих в AD. Мы начали изучать этот вопрос и внесли ряд соответствующих результатов. Цитоархитектурные характеристики холинергических нейронов базального переднего мозга у собаки сходны с цитоплазматическими характеристиками у людей, а также некоторыми соответствующими фенотипическими характеристиками этих нейронов, включая их экспрессию NOS, рецептор фактора роста нервного сальбулин D-28K и p75NTR (фиг.1D -G) [77]. Как было обнаружено в мозге AD, число норадренергических нейронов A6-A7 у собаки показывает отрицательную корреляцию с расширением кортикальных отложений Aβ, измеренных в извилистой прореосе [78].

Исследование старения мозга у собаки также заслуживает внимания с ветеринарной точки зрения. Как и в случае с человеческими медицинскими технологиями, улучшения в ветеринарии и животноводстве способствовали увеличению продолжительности жизни наших домашних животных с нежелательным побочным эффектом большей доли связанных с возрастом нейродегенеративных заболеваний [44]. Современное общество требует большего внимания к благосостоянию домашних животных, которые все чаще рассматриваются как настоящие «члены семьи», и растет спрос на внимание и лечение связанных с ними заболеваний домашних животных.

Приматы, как и собаки, относятся к числу немногих видов животных, которые демонстрируют зависимые от возраста мозговые патологии, похожие на AD [79-82]. Важным преимуществом нескольких моделей приматов, но не всех [80], является то, что они показывают AD-подобную тау-патологию, учитывающую более полную модель болезни. Более того, некоторые из этих видов имеют относительно короткий срок службы, например, лемур мыши (Microcebus murinus), который считается пожилым старше 5 лет. Интересно, что среди пожилых мышей лемуров примерно 20% развивается массивная атрофия мозга, обильные амилоидные бляшки, цитоскелетная тау патология и потеря холинергических нейронов [83]. Кроме того, недавно был зафиксирован первый случай тауопатии с парными спиральными нитями, ультраструктурно неотличимыми от тех, которые наблюдались при болезни Альцгеймера, у престарелых шимпанзе (Pan troglodytes) [84]. Патологические формы тау были гистологически идентифицированы в нейронных сомах, нейропильных нитях и налетах, подобных кластерам нейритов по всему неокортексу этого животного. Тем не менее, накопление аномально фосфорилированного тау-белка в мозге животных было менее изученным, чем образование отложений Aβ. Возрастные нейрофибриллярные изменения были описаны у овец и коз в отсутствие Aβ [85-87] и у росомахи (Gulo gulo) [88], белого медведя [89] и собаки [72] в присутствии Aβ. Таким образом, виды, не относящиеся к приматам, развивают возрастные цитоскелетные аномалии, подобные тем, которые происходят у людей. Однако определить оперативную модель из этих видов затруднено тем, что представляют собой видовые специфические вариации в процессе фосфорилирования и расщепления тау-белка. Это, вместе с их филогенетической близостью к людям, сделало бы приматы идеальными экспериментальными моделями (например, ведущие исследования иммунотерапии в настоящее время проводятся у этих видов) [90, 91]. Однако их использование крайне ограничено для большинства лабораторий из-за высокой цены, ограниченной доступности, требований к обслуживанию и этических соображений.

Другие животные, которые могут страдать патологией мозга, напоминающей AD, — это китообразные. Некоторые виды китообразных, такие как дельфины, имеют расширенные жизненные интервалы, могут быть доступны в определенных обстоятельствах и могут быть полезными моделями для анализа некоторых аспектов заболевания. Недавно мы предположили, что прибрежная пляжи этих животных могут быть связаны с когнитивными нарушениями у пожилых людей (иногда с последующим стадом более молодых экземпляров), которые могут присутствовать с отложениями Aβ или другими AD, такими как невропатологические особенности. В образцах ткани из мельничных дельфинов мы обнаружили обширные конго-красные положительные Aβ-иммуноблочные отложения по всему мозгу, включая мозжечок и продолговатый мозг, где такие отложения были зарегистрированы только в более тяжелых случаях AD2. Кроме того, мы обнаружили высокую аминокислотную гомологию между APP, BACE, пресенилин-1 и пресенилин-2 у разных видов дельфинов и их соответствующего человеческого аналога (записи GeneBank: AY926583, AY926588, AY926589, AY926584, AY926586 и AY926585); в частности, пептид Aβ1-42 у трех видов дельфинов, которые были изучены до сих пор (Grampus griseus, Stenella coeruleoalba и Tursiops truncatus), на 100% идентичны пептиду человека.

Существует множество видов, которые могут служить экспериментальными моделями для исследования AD. В дополнение к многочисленным линиям трансгенных мышей, которые оказались мощными инструментами для понимания различных аспектов болезни, существуют и другие виды, которые могут служить «естественными» дикими типами, чтобы пролить свет на различные психопатологические механизмы или даже на попробуйте новые терапевтические стратегии. Среди этих естественных моделей мы подчеркиваем эмбрионов цыпленка, чтобы анализировать молекулы, которые действуют на метаболизм APP, и собачьей модели специально для изучения первой фазы заболевания и для тестирования новых методов лечения. Собаки имеют относительно долгий срок службы (12-20 лет в зависимости от породы), разделяют нашу среду, а их поведение и клиническое состояние легче исследовать, чем у других видов. Кроме того, собачий APP идентичен (98%) человеческому партнеру, а собаки являются наиболее доступными среди немногих видов животных, демонстрирующих возрастную патологию мозга и клинические корреляты, напоминающие AD.

Работы, включенные в этот обзор, были профинансированы Испанским министерством финансов и технологией FEDER (проект № SAF2003-08444, SAF2003-08444-C02-02, SAF2006-13332), Xunta de Galicia (проект № PGIDIT04PXIC26105PN) , генеральным директором Diputación de Aragón (проект № PM040) и FIS (PI04 / 0620).

Авторы не заявляют о фактическом или потенциальном конфликте интересов. Araclon Biotech S.L. является начинающей биотехнологической компанией, целью которой является разработка биомаркеров и терапевтических средств для лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний. Мануэль Сараса является научным основателем и директором программы Araclon Biotech S.L., и он владеет акциями компании. Педро Пезини является начальником лаборатории в Araclon Biotech S.L.

Domínguez L, Garza V, Lacosta AM, Sorribas V and Sarasa M. Развитие пространственно-временной экспрессии изоформ Alzheimer APP у куриного эмбриона. Int J Dev Biol 45 (S1): S73-S74 (2001).

Sarasa M и Gallego MC. Альцгеймер-подобная нейродегенерация как вероятная причина кинетического скручивания. 5-й Форум Европейской Неврологии. Вена, 8-13 июля (2006).

(1A-G). Клыковая модель болезни Альцгеймера.

(A-C) Корковая А-патология у собаки. (A) Секция мозга от 13-летней собаки пекинеса без отложений Aβ и (B-C) от 20-летнего человека той же породы с обширными отложениями Aβ. Три участка окрашивали в ту же самую порцию с моноклональным антителом 6E10 (Signet Lab. Dedham, USA). Уровень раздела B и C отмечен над боковым видом мозга (вставка). Самыми ранними и более последовательно затронутыми областями в собаке были префронтальная кора, в том числе извилистая прореус (GP), энторинальная кора (ER) и гиппокамп (HP). Однако в тяжелых случаях, как показано здесь (B и C), амилоидные отложения распространяются по всей коре и могут быть найдены также в хвостатах (наконечники стрел) и клаустуме (CL). (D-E) анатомическое распределение нейронов, экспрессирующих рецептор фактора роста с низким сродством (p75NTR) в базальном переднем мозге собаки. Секция в D находится на уровне вертикальной и горизонтальной диагональной полосы (соответственно BDv и BDh); сечение в E находится на уровне дорсального и вентрального деления промежуточной части базального базаля Мейннера (NBid и NBiv, соответственно). Рамка в D и E увеличена в соответствующей вставке. (F) Двойное иммунофлюоресцентное окрашивание, показывающее, что практически все магноцеллюлярные холинергические нейроны (красное окрашивание) в базальном переднем мозге ко-экспрессируют p75NTR (зеленое окрашивание). (G) Совместная экспрессия холин-ацетилтрансферазы (ChAT, красная иммунофлуоресценция) и NADPH-D (синее окрашивание, светлое полевое освещение) в большинстве (

80%) базальных магноцеллюлярных нейронов в передней и промежуточной частях собаки ( NBa и NBi, желтые стрелки).

Эти изображения были представлены на 17-м конгрессе ECVIM-CA и 9-м съезде ESVCP. Будапешт, сентябрь 2007 г. (Suárez M-L, Insua D, Corredoira A, Bernedo V, Santamarina G и Pesini P. Основные холинергические нейроны переднего мозга у пожилых собак с патологией кортикальных амилоидов и без нее).

источник

В апреле 2014 года было проведено 315 открытых клинических испытаний для понимания и лечения болезни Альцгеймера. 42 из этих исследований были открыты, трехфазные три фазы человека, последний шаг до одобрения и маркетинга в США по контролю за продуктами и лекарствами (FDA). В течение десятилетия 2002-2012 годов 244 соединения были оценены в ходе испытаний фазы I, фазы II или фазы III, и только один из них (мемантин) получил одобрение FDA (хотя другие все еще находились в стадии разработки).

Существуют разные подходы. Один из подходов заключается в уменьшении бета-амилоида, например, с помощью bapineuzumab, антитела в исследованиях III фазы для пациентов с легкой до умеренной стадии; семимацестат, ингибитор γ-секретазы, MPC-7869; и UB-311, ACC-001 или CAD106, вакцины против амилоида бета. Другими подходами являются нейропротективные агенты, такие как AL-108 (этап II завершен); или затухание взаимодействия металл-белок, как в случае PBT2 (этап II завершен). Еще один подход заключается в использовании общих когнитивных энхансеров, как это может быть в случае мемантина, фармацевтического препарата, одобренного в Соединенных Штатах и ​​Европейском союзе для лечения симптомов средней и тяжелой АД. У животных ультразвук использовался для проникновения в гематоэнцефалический барьер и активации микроглиальных клеток для устранения амилоидной бета-функции и восстановления функции памяти. Наконец, есть основные исследования происхождения и механизмов болезни Альцгеймера.

Лечение в клиническом развитии
В настоящее время изучается несколько возможных методов лечения болезни Альцгеймера, включая несколько соединений, изучаемых в клинических испытаниях фазы 3. Наиболее важные клинические исследования сосредоточены на потенциальной лечащей патологии основного заболевания, для которой снижение бета амилоида является общей мишенью исследуемых соединений.

Иммунотерапия на амилоидную бета
Иммунотерапия или вакцинация для болезни Альцгеймера стимулируют иммунную систему к атаке бета-амилоида. Одним из подходов является активная иммунизация, которая будет стимулировать постоянный иммунный ответ. Вакцина AN-1792 показала обещание на мышах и ранних испытаниях на людях, но в исследовании II фазы 2002 года 6% испытуемых (18 из 300) развили серьезное воспаление головного мозга, напоминающее менингоэнцефалит, и испытание было прекращено. При длительном наблюдении у 20% испытуемых развивались высокие уровни антител к бета-амилоиду. В то время как плацебо-пациенты и ответчики, не являющиеся антителами, ухудшались, эти респонденты-ответчики проявляли определенную степень стабильности в когнитивных уровнях, оцениваемых нейропсихологической тест-батареей (хотя и не по другим мерам), и имели более низкие уровни белка тау в их спинномозговой жидкости , Эти результаты могут предполагать снижение активности заболевания в группе, отвечающей за антитело. Вспышки обнаружили, что иммунизация привела к очистке амилоидных бляшек, но не предотвратила прогрессирующую нейродегенерацию.

Изучение фазы IIA ACC-001, модифицированной версии AN-1792, теперь рекрутирует предметы.

Было обнаружено, что одна вакцина Aβ эффективна против миозита тела включения в мышиных моделях.

Пассивная иммунотерапия
Кроме того, полученная из программы иммунотерапии AN-1792, существует инфузионный подход к антителу, называемый пассивной вакциной, поскольку он не вызывает иммунную систему и требует регулярных инфузий для поддержания уровней искусственных антител.Микро-церебральные кровоизлияния могут представлять угрозу для этого процесса.

Ранее разрабатывался Bapineuzumab, антитело к амилоиду-β; однако, препарат не прошел клинические испытания фазы 3. Антитело было сконструировано как по существу идентичное природному антителу, вызванному более ранней вакциной AN-1792.

Недавнее исследование показало, что одобренные FDA лекарства от рака, ингибиторы PD-1, могут принести пользу пациентам с болезнью Альцгеймера. В исследовании использовали мышечную модель болезни Альцгеймера и антитело против PD-1, чтобы продемонстрировать статистически значимое снижение бляшек амилоида-β и улучшение когнитивных характеристик.

Ориентация на производство бета-пептида амилоида
Ингибирование гамма-секретазы
Гамма-секретаза представляет собой белковый комплекс, который считается фундаментальным строительным блоком в развитии бета-пептида амилоида. Ингибитор гамма-секретазы, semagacestat, не показал никакой пользы пациентам с болезнью Альцгеймера в клинических испытаниях.

Модуляция гамма-секретазы
Tarenflurbil (MPC-7869, ранее R-флубипрофен) представляет собой гамма-секретазный модулятор, иногда называемый селективным амилоидным бета-42, понижающим агент.Считается, что он уменьшает продукцию токсичного бета-амилоида в пользу более коротких форм пептида. В июле 2008 года были объявлены отрицательные результаты относительно tarenflurbil, и дальнейшее развитие было отменено.

Ингибирование бета-секретазы
По состоянию на октябрь 2015 года Amgen и Novartis заключили соглашение о совместном развитии для продвижения ингибитора утильной бета-секретазы CNP520.

Затухание взаимодействия металл-белок
PBT2 представляет собой 8-гидроксихинолин, который удаляет медь и цинк из спинномозговой жидкости, которые считаются необходимыми катализаторами для агрегации бета амилоида.Этот препарат находится в исследовании фазы II для ранних болезней Альцгеймера и который сообщил предварительные, но не детализированные результаты.

Статины
Симвастатин, статин, стимулирует эндотелиальные клетки сосудов мозга для создания бета-амилоидного эжектора. Использование этого статина может иметь причинную связь с уменьшением развития заболевания.

Метаболическая коррекция
Этот подход основан на видном аспекте болезни Альцгеймера, который распространен для многих других нейродегенеративных заболеваний: дефицита энергии. Впервые было отмечено случай инсулиновой недостаточности в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.Из-за этого болезнь Альцгеймера была названа диабетом типа 3, а терапия модификации инсулина находится в трубопроводах фармацевтических компаний.

Другие фармацевтические препараты
Несколько других фармацевтических препаратов находятся на стадии расследования для лечения болезни Альцгеймера.

аллопрегнанолон
Allopregnanolone был идентифицирован как потенциальный лекарственный препарат. Уровни нейростероидов, таких как аллопрегнанонон, снижаются в мозге в старости и AD. Показано, что аллопрегнанон помогает нейрогенезу, который меняет когнитивный дефицит в мышиной модели AD.

Блокаторы рецепторов ангиотензина
Ретроспективный анализ пяти миллионов записей пациентов с системой Департамента по делам ветеранов США показал, что различные типы широко используемых антигипертензивных препаратов имеют очень разные результаты АД. Те пациенты, принимавшие блокаторы рецепторов ангиотензина (АРБ), на 35-40% реже развивали АД, чем те, которые использовали другие антигипертензивные средства.

Антибиотикотерапия
Несколько исследований с использованием антибиотиков на животных моделях болезни Альцгеймера показали, что миноциклин и доксициклин оказывают защитное действие на предотвращение смерти нейронов и замедление начала заболевания.

Предварительное исследование антибиотикотерапии с доксициклином и рифампином в Университете Макмастера показало, что оно эффективно замедляет развитие заболевания: «В заключение, трехмесячный курс доксициклина и рифампина уменьшил когнитивное ухудшение в течение 6 месяцев после наблюдения у пациентов с легкой до умеренной АД ».Повторное рассмотрение тех же данных с использованием «AUC-анализа объединенного индекса показало значительный эффект лечения в течение 12-месячного периода». Однако, когда эти предварительные результаты были продолжены с последующим более крупным испытанием, они обнаружили, что «доксициклин или рифампин, один или в комбинации, не оказывает благотворного влияния на познание или функцию в [болезни Альцгеймера]».

Противовирусная терапия
Возможность того, что AD можно лечить противовирусными препаратами, предлагается в исследовании, показывающем colocation вируса простого герпеса с амилоидными бляшками.

конопля
Существует ограниченное исследование возможного использования каннабиса для предотвращения когнитивного спада и деменции при болезни Альцгеймера без каких-либо качественных результатов, указывающих на какую-либо пользу с 2015 года.

Dimebon
Также в июле 2008 года были объявлены результаты исследования, в котором антигистамин, ранее доступный в России, Димебон, был отдан группе пациентов с АД. Группа, получающая Dimebon, несколько улучшилась за 6 месяцев исследования (и это продолжалось в течение следующих шести месяцев), тогда как группы, получавшие плацебо, ухудшались. К сожалению, последовательное исследование фазы III не показало значительных положительных эффектов в первичных и вторичных конечных точках. Авторы в марте 2010 года подтвердили, что первоначальные результаты исследования III фазы показали, что, хотя препарат хорошо переносится, его результаты существенно не отличались от контроля плацебо.

Etanercept
Этанерцепт изучается при болезни Альцгеймера. Его использование противоречиво.

Сенсибилизаторы инсулина и интраназальный инсулин
Недавние исследования показывают связь между резистентностью к инсулину и AD (чувствительность жировых клеток к инсулину может снижаться при старении). В клинических испытаниях определенный сенсибилизатор инсулина, называемый «розиглитазон», улучшал познание у подгруппы пациентов с АД; in vitro, были продемонстрированы благоприятные эффекты Rosiglitazone на первичные нейроны крысиных крыс. Первоначальные исследования предполагают интраназальный инсулин, увеличивая уровни инсулина в головном мозге с минимальным увеличением инсулина в остальной части тела, также могут быть использованы.Доклинические исследования показывают, что инсулин очищает растворимый бета-амилоид из мозга через несколько минут после системной инъекции у диабетических трансгенных мышей, моделирующих AD.

Метилтионинийхлорид
В июле 2008 года исследователи объявили о положительных результатах от метилтиониниевого хлорида (MTC) (торговое название: Rember) лекарственного средства, которое растворяло полимеры Тау. Результаты фазы II показывают, что это первая терапия, которая имеет успех в изменении хода заболевания в легкой до умеренной AD.

Сигма-рецепторы
Первоначально считавшийся загадочным белком, сигма-1-рецептор был идентифицирован как уникальный лиганд-регулируемый молекулярный шаперон в эндоплазматическом ретикулуме клеток. Это открытие привело к обзору многих предлагаемых функций этого рецептора во многих неврологических заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера.

Транслокаторный белок
Исследование, проведенное в 2013 году, показало, что белок транслокатора может предотвращать и частично лечить болезнь Альцгеймера у мышей.

Агонисты TrkB
R7 представляет собой пролекарство 7,8-дигидроксифлавона, агониста TrkB, основного рецептора нейротрофического фактора мозга (BDNF). R7 в настоящее время находится в доклинической разработке для лечения болезни Альцгеймера.

Препараты, модифицирующие заболевание

Болезни-модификации кандидатов в поздних стадиях клинических испытаний болезни Альцгеймера

Неиммиграционные биомаркеры
Наиболее широко используемым биомаркером является пептид бета-амилоид 1-42 (Аβ42), который измеряется в спинномозговой жидкости. Уровни Aβ42 имеют высокое согласие с бета-амилоидной позитронно-эмиссионной томографией (ПЭТ), и оба метода обнаруживают продромальный АД с одинаково высокой точностью.

Исследования также показали, что люди с АД уменьшали глутамат (Glu), а также уменьшали уровни глюко / креатина (Cr), Glu / myo-inositol (mI), Glu / N-acetylaspartate (NAA) и NAA / Cr по сравнению с обычные люди. Как снижение NAA / Cr, так и снижение глутамата гиппокампа могут быть ранним показателем AD.

Ранние исследования с использованием небольшой когорты пациентов с болезнью Альцгеймера могут идентифицировать маркеры аутоантител для AD. Применимость этих маркеров неизвестна.

Небольшое исследование человека в 2011 году показало, что мониторинг изменений дегидроэпиандростерона в крови (DHEA) в ответ на окислительный стресс может быть полезным прокси-тестированием: у субъектов с МСИ не было изменения DHEA, в то время как здоровые контролировали.

Исследование, проведенное в 2013 году у 202 человек в Университете Саарланда в Германии, показало, что 12 микроРНК в крови были 93% точными при диагностике болезни Альцгеймера.

Ультразвуковая терапия
Положительные предварительные результаты у крыс с неинвазивной ультразвуковой технологией, направленной на очищение мозга амилоидных бляшек, были опубликованы в Science Translational Medicine. Австралийская команда описывает стратегию как сияние ультразвука в ткани мозга. Осциллируя на высоких частотах, звуковые волны в сочетании с кровью микропузырьков способны открывать гематоэнцефалический барьер, таким образом уменьшая защиту мозга в течение нескольких часов – интервал, в котором они стимулируют микроглиальные клетки мозга к активации (и, также, давать лекарства или доступ иммунной системы к мозгу). Сообщается, что команда наблюдала важную очистку в бета-амилоидных глыбах, изменение, связанное с микроглиальными клетками, поскольку их функция в основном связана с удалением отходов; и полное восстановление потерянной памяти и когнитивных функций у 75% мышей, на которых они тестировали, без сопутствующего повреждения паренхимы головного мозга (либо в ткани, которая окружала бета-амилоидные пластинки, или где-либо еще). Сообщалось, что обработанные мыши показали улучшенную производительность в трех задачах памяти – лабиринте, тесте, чтобы заставить их распознавать новые объекты, и чтобы они запоминали места, которые им следует избегать. По этим результатам команда планирует начать испытания с более высокими моделями животных, такими как овцы и обезьяны, для того, чтобы в конечном итоге провести испытания на людях в 2017 году.

Подход биоинформатики
Хотя в исследованиях силиконов мы продвинули наше понимание болезни Альцгеймера (AD) во многих разных областях, по-прежнему существуют ограничения для этих методологий, поскольку инструменты биоинформатики смещены относительно известных данных. Тем не менее, результаты, полученные в результате использования общедоступных инструментов и баз данных для биоинформатики, позволили выявить новые методы лечения и зажечь новые вопросы, чтобы облегчить процесс поиска лекарств от AD.

Патогенез и биомаркеры
Из образцов экспрессии генов, полученных в наборах данных микрочипов, можно выявить корреляцию между клеточной физиологией и заболеваниями. Исследования дивергенции (например, вычисления расхождения по Дженсен-Шэннону, которые интерпретируют различия в экспрессии генов и вероятности распределения) раскрывают разницу в распределении экспрессии генов между AD и нормальным старческим мозгом. То есть выраженные гены, которые отрицательно коррелируют с нормальным старением мозга, но положительно коррелируют с мозгом AD, являются возможными биомаркерами для диагностики и лечения AD. Комбинируя студию KEGG и PATHWAY, ATP5C1, COX6A1, NDUFV2, PLCB1 и PPP3CA представляют собой метаболизм и связанные с митохондрией гены, которые, как было показано, уменьшены в образцах AD. Кроме того, были выявлены метаболические нарушения, такие как гомеостаз кальция и сигнализация инсулина, которые способствовали возникновению AD. Гены, связанные с сигнализацией кальция и инсулина, обнаруживаются с использованием GATHER (онлайн-инструмента для биоинформатики для анализа геномных сигнатур). Фактически, нарушение передачи сигналов от инсулина и AD считается связанным на многих уровнях. Функциональные последовательности последовательности белка (например, ClustalW, MUSCLE) и филогенетический анализ (например, Phylip, Mega) показывают, что ацетилхолинэстераза (AChE) и бутирилхолинэстераза (BChE) сильно связаны в этих двух заболеваниях. Увеличение BChE способствует изменению метаболизма липопротеинов и нечувствительности к инсулину и положительно коррелирует с гипертензией и диабетом в корреляционных исследованиях. AChE позволяет стабилизировать нейротрансмиттер, ацетилхолин (ACh), который является одной из основных целей лечения AD. Тем не менее, недавнее исследование кремниевой фармакологии изучало взаимодействие между лекарственными препаратами и показало, что ингибиторы AChE не могут быть ответом на лечение AD. Ингибиторы PKC, ARG, HDAC и GSK3, которые регулируют гомеостаз кальция и генетическую модификацию клеточного цикла и апоптоза, могут стать будущими объектами лечения AD.

Нейронная пластичность является ключевым игроком в когнитивной функции, которую нельзя игнорировать при изучении прогрессии AD. Исследования микрочипов показали, что NEFM, NEFL и SV2B сильно подавлены в образцах, полученных от пациентов с тяжелой формой АД.NEFL представляет собой ген нейрофиламента, который, как было показано, связан с гипотрофией аксонов в моторинеонах при мутации. Тем не менее, как нейрофиламенты (NEFL, так и NEFM) были задокументированы для участия в неврологическом заболевании Charcot-Marie-Tooth вместо AD, которые демонстрируют возможные неизвестные связи AD с другими неврологическими заболеваниями. SV2B – еще один ген, который является нарушенным в AD и, как было показано, связан с нейродегенерацией, в частности с синаптическим кальциевым регулятором экзоцитоза. Снижение регуляции генов, ответственных за нейронный синапс и нейропластичность, связано с другим семейством белка, которое, как было установлено, связано с патогенезом AD, EGR (ранний ответ на рост).Этот EGR регулируется upregulated FOXO1 (Forkhead Box O1) через PI3K / Akt путь, который указан как один из путей для будущего лечения анти-AD. Эти результаты с использованием вычислительных методов позволяют связывать различные исследования и облегчать понимание сложности болезни, а также направлять на новые возможные биомаркеры AD.

Фармакология
Нынешнее лечение симптомов AD – это ингибиторы ацетилхолинэстеразы и антагонисты N-метил-D-аспартатного рецептора (NMDA). Основываясь на текущей литературе по фармакологическим исследованиям AD, анализ дифференцированных экспрессированных генов в моделях лекарственных препаратов, болезней и болезней животных позволяет выявить новые фармацевтические агенты, которые потенциально могут лечить больше, чем симптомы AD. Аналитические инструменты, такие как Карта подключения (cMap), использовались при взаимодействии лекарственных средств с общедоступными данными микрочипов. Генетические подписи из интерпретации cMap показали, что обычные препараты против AD (такрин, донепезил, галантамин, мемантин и ривастигмин) не были включены в окончательный список лекарств. Скорее, другие соединения, которые ингибируют нисходящие эффекты клеточной пролиферации, Wnt и пути инсулина, эпигенетические модификации и регуляцию клеточного цикла, были одними из лучших в последнем списке лекарств против AD.Эти данные также подтверждают тот факт, что AD является болезнью дегенерации и дисрегуляции роста. Фактически, окончательный список анти-AD-препаратов, полученный при анализе наборов данных микрочипов и модели cMap-лекарственной болезни, содержал общий эффектор AD и диабет – гликогенсинтаза киназа 3 (GSK3-фермент, который, как было установлено, связан с гиперфосфорилированием белка тау) – подтвердил связь между двумя заболеваниями. Дальнейшая трактовка и сетевая интерпретация генов, полученных из наборов данных микрочипов AD с использованием KEGG, WikiPathways, Reactome, Biocarta и NetworkAnalyst, показали, что эпидермальный фактор роста (EGF) и его рецепторы были сильно связаны с патогенезом AD. EGFR представляет собой трансмембранный белок и член семейства рецепторов HER / ErbB, которые имеют общий путь с рецепторами инсулина (Ras / Raf / Mak и PI3K / Akt). Кроме того, было обнаружено, что предшественник амилоидного белка (APP) косвенно связан на основе сетевого анализа. Aβ (один из диагностических данных AD) активирует EGFR и ингибирует улучшенные нарушения памяти рецептора в Aβ-сверхэкспрессированной дрозофиле. Было обнаружено, что препараты, которые блокируют GSK3, влияют на путь PI3K / Akt, демонстрируя, что EGFR может стать новой мишенью для фармацевтического агента при лечении AD.

источник