Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на
Супертег Наука 2022
Наука

Пираты спасут мир, или Как вылечить болезнь Альцгеймера

Николай Кукушкин объясняет, почему найти лекарство от болезни Альцгеймера так сложно и о том, почему эти поиски могут всё-таки скоро принести плоды.

Сдача крови. Архив
Ученые научились определять риск развития болезни Альцгеймера по кровиОпределенный биомаркер крови, установленный американскими учеными, может помочь выявить предрасположенность к болезни Альцгеймера, соответствующий труд опубликован в журнале Neurology, сообщает Американская академия неврологии.
Болезнь Альцгеймера на сегодняшний день неизлечима. Страшнее этого факта только то, что учёным до сих пор неизвестно, что именно вызывает это заболевание. Исследования последних лет изменили наше представление о причинах болезни Альцгеймера и, возможно, в ближайшее время помогут в создании новых лекарств. Но возможно ли вообще найти первопричину старческого слабоумия?

Широко известная околонаучная шутка гласит: чтобы остановить глобальное потепление, нужно стать пиратом. Количество пиратов неуклонно снижается последние двести лет. Динамика этого процесса необычайно точно соответствует подъёму средней температуры на планете – гораздо лучше, чем многие другие модели, предлагаемые высоколобыми учёными.

Как бы ни радовало такое объяснение поклонников Джека Воробья, на самом деле шутка иллюстрирует типичную ошибку, распространённую в интерпретации научных данных: подмена каузальности (то есть причинно-следственной связи) корреляцией (то есть простой статистической взаимосвязью).

Пожилая пара
Плохой сон в пожилом возрасте может быть признаком болезни АльцгеймераИсследователи изучили данные 70 пациентов со средним возрастом 76 лет, чтобы оценить, были ли условия сна связаны с накоплением бета-амилоидов, что фиксировалось с помощью снимков МРТ.
Корреляцию установить просто. Достаточно замерить две величины и показать, что одна из них меняется в определённую сторону одновременно с изменением другой. При этом совсем необязательно знать, какой именно механизм взаимосвязи.

Причинно-следственная связь – гораздо более редкая птица. Учёные и философы сами до сих пор не совсем уверены, что именно можно называть «причиной» события. Короткое замыкание – причина пожара. Но, помимо самого факта короткого замыкания, есть ещё масса факторов, необходимых для того, чтобы дом сгорел. Проводка должна находиться в пределах дома. Дом должен иметь горючие материалы. Возгорание должно распространиться до того, как его потушат огнетушителем. Что именно считать причиной, а что – просто сопутствующим фактором?

Австралийский философ Джон Мэки, например, утверждал, что говоря о «причине» события, мы на самом деле обычно имеем в виду «недостаточные, но неизбыточные компоненты такого условия, которое само по себе не необходимо, но достаточно для достижения эффекта». С подобными определениями неудивительно, что даже сами учёные так часто путают корреляцию с каузальностью.

Порошок зеленого чая. Архив
Экстракты чая и вина могут предотвратить развитие болезни АльцгеймераГруппа ученых из университета Лидса в лабораторных условиях изучала, как экстракты зеленого чая (EGCG) и красного вина (ресвератрол) меняют поведение белковых агентов, являющихся катализаторами гибели клеток мозга.
Особые проблемы неопределённость причинно-следственной связи вызывает в медицине и биологии. Для того, чтобы лекарство было эффективным, оно должно «встревать» между причиной и следствием заболевания. Лекарство от гриппа мешает вирусу поражать клетки. Противораковая терапия блокирует бесконтрольное размножение клеток, приводящее к поражению органов.

Но как быть, если всё, что известно о заболевании – это его симптомы? Даже если таковые изучены вплоть до индивидуальных молекул, как определить, какой из симптомов является причиной, а какой – следствием заболевания? Как, имея в распоряжении только пациента, «отмотать» его болезнь к самому началу и узнать, с чего именно она началась?

О мышах и людях

Пожалуй, самый яркий пример такой неопределённости – это болезнь Альцгеймера. Будучи самой распространённой формой старческого слабоумия, это заболевание поражает 5% людей в возрасте 65 лет и более 20% в возрасте 80 лет. Болезнь Альцгеймера известна более ста лет, но точные её причины до сих пор не установлены.

Пожилой человек. Архив
Болезнь Альцгеймера в первую очередь "убивает" обоняниеАмериканские биологи выяснили, что болезнь Альцгеймера расправляется с человеческим обонянием еще до того, как ее основной патоген - белковые бляшки бета-амилоида - начинает накапливаться внутри нервных клеток мозга, что может помочь в ранней диагностике заболевания.
Это не означает, что исследователи не понимают, что происходит с больными. Наоборот, патология болезни Альцгеймера изучена гораздо более детально, чем большинство других нейрологических заболеваний. Сложность заключается именно в том, чтобы установить, какая из наблюдаемых проблем является первопричиной болезни.

Ситуация усугубляется двумя факторами. Во-первых, сегодня становится очевидно, что процессы, связанные с болезнью Альцгеймера, начинаются задолго – иногда за десятилетия – до того, как появляются первые симптомы. Учитывая, что даже эти симптомы зачастую игнорируются много лет, между появлением «первопричины» и диагнозом может пройти в буквальном смысле полжизни. Если оставить курицу с яйцом в курятнике на десять лет, то понять, что из них первично, станет решительно невозможно.

Вторая причина связана, как ни странно, не с медициной, а с физиологией грызунов. Дело в том, что мыши не болеют болезнью Альцгеймера. Ни одно другое млекопитающее не освоено генетиками так хорошо, как мыши. В большинстве исследований человеческих патологий мы полностью зависим от генетических манипуляций над мышами. К сожалению, мыши – не люди, поэтому такой подход работает не всегда.

Крысы, архивное фото
Ученые нашли причины старения и смогли повернуть его вспять у мышейУченые обнаружили, что на молекулярном уровне ключевую роль в процессе старения играет нарушение координации между геномами ядра клетки и ее митохондрий. Раскоординация начинается с падения уровня фермента никотинамид-аденин-динуклеотида (NAD), который уменьшается с возрастом по неизвестным причинам.
Таким образом, исследования болезни Альцгеймера в основном сводятся к изготовлению искусственных моделей заболевания. Вводя мышам различные гены, которые предполагаемо связаны с болезнью, мы действительно можем получить животных, чьи симптомы напоминают старческое слабоумие, а мозг имеет поражения, похожие на человеческие. Но и здесь нет никакой гарантии, что искусственно введённый ген действительно является первопричиной заболевания у людей.

В такой ситуации наилучший вариант, который есть у исследователей, – это попытаться создать модель, как можно более точно воспроизводящую болезнь Альцгеймера, и попытаться оценить воздействие каждого из гипотетических факторов на получившуюся патологию. Такая схема исследований не идеальна, но при отсутствии других вариантов и она может принести плоды.

Что было раньше: клубок или бляшка?

В последние годы две основные гипотезы первопричины болезни Альцгеймера связаны с двумя белками. Первый – амилоид бета – формирует у пожилых пациентов агрегаты, или бляшки, видимые под микроскопом между нервными клетками. Второй – тау – тоже формирует при болезни Альцгеймера агрегаты, напоминающие спутанные клубки, но уже внутри клеток.

Исследования в лаборатории, архивное фото
Антиоксиданты могут помочь при болезни Альцгеймера, считают ученые РФОдно из соединений, относящихся к митохондриальным антиоксидантам - "ионам Скулачева", может оказаться полезным при лечении болезни Альцгеймера, считают ученые из Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук и МГУ имени Ломоносова.
Долгое время доминировала гипотеза, согласно которой агрегаты бета-амилоида определяют все остальные симптомы заболевания, включая клубки тау и смерть нейронов. Последняя является конечным результатом всех патологических процессов – именно отмирание нервных клеток приводит к ощутимым симптомам, в том числе к слабоумию.

В течение двух десятилетий разрабатывались терапевтические подходы, направленные на борьбу с «комками» бета-амилоида. Несмотря на то, что токсичность таких агрегатов была однозначно продемонстрирована в искусственных системах, эти попытки, в общем, не привели к медицинским прорывам.

В последние несколько лет внимание исследователей сместилось в сторону второго белка, выходящего из строя при болезни Альцгеймера, – тау. В норме он участвует в формировании своеобразных «канатов», связывающих тело нервной клетки с её длинными отростками. Проблемы с тау приводят к тому, что эти «канаты» распадаются, в результате чего нервная клетка перестаёт нормально работать.

Действительно, патологии тау, похоже, лучше коррелируют с болезнью Альцгеймера, чем агрегаты бета-амилоида. Например, если в культуре нервных клеток «отключить» тау, то они перестают погибать под воздействием амилоида.

Вспомнить всё

Недавно группа учёных из Колумбийского университета в Нью-Йорке под руководством Скотта Смолла и Кэрен Дафф опубликовала исследование, которое может приблизить нас к пониманию первопричины болезни Альцгеймера.

Рыбий жир, архивное фото
Ученые: рыбий жир помогает замедлить "усыхание" мозга в старостиКак отмечают исследователи, развитие болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний обычно сопровождается снижением массы мозга. Поэтому, замедление процесса его "усыхания" может препятствовать наступлению этих недугов в старости, заключают ученые.
В своём исследовании учёные из Колумбийского университета попытались вначале максимально точно локализовать первоисточник болезни Альцгеймера в мозгу. Для этого они анализировали с помощью МРТ ток крови в разных участках мозга у людей в группе риска – проще говоря, у пожилых добровольцев.

В течение нескольких лет исследователи наблюдали за добровольцами, из которых часть развила симптомы болезни Альцгеймера. Таким образом, учёным удалось получить данные для самых ранних стадий заболевания.

Оказалось, что наиболее значительные изменения у людей на ранней стадии болезни Альцгеймера наблюдаются в латеральной энторинальной коре головного мозга – небольшом участке теменной коры, который, по-видимому, обладает особой склонностью «выходить из строя» и начинать поражение, позднее распространяющееся по другим участкам мозга.

Энторинальная кора, как было показано другими исследователями, участвует в запоминании информации. Конкретно роль этого участка коры связывают с процессом «отсроченного удержания» (delayed retention). Что собой представляет этот процесс – иллюстрирует тест, который использовали в своём исследовании и учёные из Колумбийского университета.

Пожилая пара гуляет в парке
Компьютерные гонки помогли старикам восстановить живость умаУченые создали трехмерную игру, в которой игрок управлял движением машины по извилистой дороге. Игра оценивала, насколько быстро человек реагировал на появление новых поворотов и как аккуратно он их проходил, динамически увеличивая или уменьшая сложность игры в зависимости от успешности игрока.
Пациенту называют несколько слов, которые ему предлагается воспроизвести. После попытки назвать как можно больше слов из списка, пациенту повторяют только те слова, которые он забыл назвать, и просят повторить все слова вместе. После нескольких циклов делается пятнадцатиминутная пауза, и пациенту предлагают снова повторить слова, которые он помнит. Отношение количества слов, воспроизведённых после паузы и перед ней, и называется отсроченным удержанием.

Действительно, как показывают эксперименты групп Смолла и Дафф, у пациентов на самых ранних стадиях заболевания поражается энторинальная кора и одновременно наблюдаются нарушения отсроченного удержания. Таким образом, достоверно установлено: забывание недавних событий – первый признак болезни Альцгеймера.

Уроки трёх слабоумных мышей

Что же именно происходит в энторинальной коре при болезни Альцгеймера? Чтобы ответить на этот вопрос, учёные, конечно, воспользовались мышиными моделями болезни. Но так как в литературе на данный момент нет согласия относительно того, какая именно модель наиболее точно соответствует болезни Альцгеймера, исследователи использовали сразу три.

В первом варианте мышам вводили ген «испорченного» амилоида бета. Во втором та же процедура проводилась с тау. В третьем использовалась комбинация из обоих белков. Особенностью исследования групп Смолла и Дафф явилось то, что белки были введены не в весь мозг одновременно, как это обычно делают в таких случаях, а конкретно в установленный исследователями первоисточник заболевания: энторинальную кору.

Мышь
Лекарство от рака избавило мышей от последствий болезни АльцгеймераАнтираковый препарат бексаротен вылечил лабораторных мышей от самых заметных симптомов болезни Альцгеймера - снижения сообразительности и притупления обоняния, заявляют американские нейрофизиологи в статье, опубликованной в журнале Science.
Используя такой метод, удалось получить интересные результаты. Те или иные патологии в мозгу наблюдались у всех мышей. Но неожиданно выяснилось, что бета-амилоид – «классический» белок болезни Альцгеймера – не вызывает проблем в латеральной области энторинальной коры, а именно в этом участке, как показали учёные на пациентах, начинается болезнь у человека.

Тау же, и особенно комбинация тау и бета-амилоида, вызывали нарушения, удивительным образом похожие на то, что учёные наблюдали у пациентов. Авторы статьи заключают, что латеральная энторинальная кора — «колыбель» болезни — обладает, по-видимому, особой чувствительностью к нарушениям тау, которые, появляясь там, вызывают другие симптомы и распространяются по мозгу. Бета-амилоид же усугубляет изменения, вызываемые тау, но вторичен и не может сам быть причиной болезни Альцгеймера.

Работа учёных из Колумбийского университета, безусловно, не ставит точку в научных спорах о болезни Альцгеймера и совершенно точно не решает вопроса о том, как лечить это страшное заболевание. Но она впервые подводит нас настолько близко к истоку болезни и предлагает модель заболевания на мышах, как никогда точно описывающую человеческие симптомы. В такой сложной области, как болезнь Альцгеймера, это большой прорыв. Остаётся надеяться, что реальные медицинские открытия не заставят себя ждать.

Мнение автора может не совпадать с позицией редакции


Читайте также: откуда у берегов Чукотки взялась гигантская ледяная волна, как рак-богомол использует свои уникальные глаза, почему прохладная погода помогает сбросить вес и многое другое — в свежем выпуске рубрики "Научный понедельник" на ria.ru.

 
 
 
Лента новостей
0
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала
В Минпросвещения рассказали о новых школьных учебникахСтартовал региональный этап Всероссийской олимпиады школьниковМинпросвещения: школ на карантине по COVID-19 сейчас нет Мишустин призвал выстроить работу пилотной программы школьного туризмаОпрос показал, сколько россиян-родителей состоят в учебных чатахКогда важен не подарок: выбраны лучшие новогодние шоу страныЛучшие новогодние представления Москвы 2021/2022: результаты рейтингаКравцов прокомментировал идею вакцинации детей от COVID на базе школКравцов заявил о создании цифровой психологической службы для школьниковМузаев: ПЦР-тест утяжелит процесс проведения ЕГЭРособрнадзор разрешил провести ВПР по некоторым предметам на компьютерахГуров: технологическая олимпиада помогает школьникам стать успешнымиРоссийские юниоры завоевали 6 медалей на Международной научной олимпиадеСовфед отклонил закон об использовании в школах онлайн-ресурсовВ Петербурге новогодние каникулы в школах начнутся с 29 декабряСвятенко: необходимо совершенствовать закон о паллиативной помощи детямМинпросвещения сообщило, когда завершится апробация новых учебников по ОБЖ Пройдет само: нужно ли ходить к гинекологу, если ничего не болитЖизнь по чайной ложке: трехмесячного мальчика спасет внутривенное питаниеВсероссийские проверочные работы для школьников в 2022 году пройдут весной