Ученые из США и Австралии проследили за работой системы "самоочистки" мозга и обнаружили, что ген HIF1A играет критически важную роль в защите мозга от развития болезни Альцгеймера. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Пока мы не можем точно сказать, как соотносится уровень активности этого гена с тем, насколько быстро развивается болезнь. Мы планируем использовать геномный редактор CRISPR для наблюдений за тем, как повышение или понижение активности HIF1A будет влиять на темпы развития болезни Альцгеймера", – рассказал научный сотрудник Университета Дьюка (США) Габриэль Чу.

Биологи предполагают, что главным признаком и возможной причиной развития болезни Альцгеймера является накопление внутри клеток мозга так называемого бета-амилоида, патогенного белка. Он представляет собой обрывки белка APP, играющего важную роль в формировании синапсов, связей между нейронами.

Недавно ученые обнаружили, что некоторые вспомогательные клетки мозга, так называемая микроглия, способны захватывать и уничтожать скопления бета-амилоида и другого белкового мусора. В мозга пациентов с болезнью Альцгеймера этого не происходит, что заставляет ученых искать причины развития этих сбоев и способы восстановления работы клеток микроглии.

Чу и его коллеги нашли ответ на этот вопрос, сравнивая жизнедеятельность клеток микроглии мозга здоровых мышей и особой породы грызунов, генетически предрасположенных к развитию самых агрессивных форм болезни Альцгеймера. Ученые наблюдали за тем, как эти клетки взаимодействовали со скоплениями бета-амилоида, а также отслеживали изменения в уровне активности генов внутри них.

Ген "очистки" мозга

Как показали эти наблюдения, изначально и те, и другие клетки микроглии активно захватывали белковый мусор, что сопровождалось активацией примерно 2,5 тыс. генов, связанных с его поглощением и разложением. Впоследствии активность многих подобных генов в клетках, извлеченных из мозга мышей с болезнью Альцгеймера, постепенно снизилась, что привело к накоплению клубков бета-амилоида внутри них.

Сопоставив различия в уровне активности генов в клетках здоровых и больных мышей, ученые обнаружили, что они почти полностью совпадали. Единственным исключением в этом отношении были ген HIF1A и связанные с ним участки ДНК, чья активность была повышена в клетках микроглии грызунов с болезнью Альцгеймера. Что интересно, аналогичные нарушения в работе этой части генома ученые обнаружили в культурах клеток, извлеченных из мозга людей с запущенными формами этого заболевания.

Данное открытие стало большой неожиданностью для нейрофизиологов, так как ген HIF1A раньше никогда не связывался с развитием болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний. Этот участок ДНК, открытый нобелевским лауреатом Грегом Семенцей в начале 1990 годов, играет ключевую роль в реакции клеток на гипоксию, помогая им приспособиться к хронической нехватке кислорода.

Как именно HIF1A связан с развитием болезни Альцгеймера, биологи пока не могут точно сказать, однако они предполагают, что его активация заставляет клетки микроглии уничтожать поврежденные синапсы нейронов и параллельно очищать нервные клетки от белкового мусора.

Пока неизвестные сбои в этом процессе, в свою очередь, приводят к накоплению бета-амилоида внутри микроглии, что постепенно выводит ее клетки из строя и ускоряет развитие болезни Альцгеймера. Последующие опыты на мышах, как надеются Чу и его коллеги, помогут ученым выявить эти нарушения в работе системы самоочистки мозга и найти способ исправить их.

По материалам сайта ТАСС