Биологи нашли главного «пособника» болезни Альцгеймера в клетках мозга

Болезнь Альцгеймера может возникать в результате поломки лизосом, клеточных станций по «утилизации мусора», нарушения в работе которых ведут к накоплению белковых бляшек в клетках мозга, заявляют биологи в статье, опубликованной в Journal of Cell Biology.

«В целом, результаты наших экспериментов говорят о том, что скопление лизосом в тех частях аксонов, где формируются бляшки бета-амилоида, не является случайностью. Эти органоиды не являются безобидными «случайными свидетелями», а одними из главных виновников развития болезни Альцгеймера», — рассказывает Шон Фергюсон (Shawn Ferguson) из Йельского университета (США).

И болезнь Альцейгмера, и болезнь Паркинсона вызываются накоплением в нервных клетках различного белкового «мусора», который постепенно убивает нейроны в разных частях мозга. Их смерть ведет к потере памяти и старческому слабоумию в первом случае и к потере контроля над конечностями во втором.

Фергюсон и его коллеги нашли возможное объяснение тому, как формируются эти бляшки, наблюдая за тем, как ведут себя нервные клетки в мозге мыши, в чьей ДНК отключен один или несколько генов, связанных с работой различных систем очистки нейронов от подобного мусора.

Как оказалось, отключение гена JIP3, связанного с работой лизосом, приводило к появлению у мышей симптомов, практически неотличимых от того, что происходит в мозге людей с болезнью Альцгеймера.

Лизосомы, как рассказывает Фергюсон, обычно возникают у кончиков аксонов – длинного «хвоста» нервной клетки, который соединен с окружающими ее нейронами сотнями синаптических окончаний. Эти клеточные «мусоросборщики» затем мигрируют в сторону ядра клетки, постепенно разлагая свое содержимое и выделяя полезные вещества назад в цитоплазму нейрона.

Появление бляшек бета-амилоида и клубков других белков внутри и в окрестностях аксонов, по словам нейрофизиолога, часто приводит к тому, что лизосомы «застревают» и не могут двигаться дальше. Благодаря этому в аксонах скапливается большое количество таких структур, содержимое которых, как подозревали Фергюсон и его коллеги, могло как-то быть связано с накоплением белкового «мусора», однако ученым было не совсем ясно, как запускается этот процесс.

Ген JIP3, как показали опыты Фергюсона и его коллег, может быть главным пусковым механизмом всего этого процесса, так как проблемы в его работе приводят к почти полной остановке в движении лизосом к центру клетки и к ускоренному накоплению бляшек бета-амилоида в аксонах.

Это происходило по той причине, что в окончаниях аксонов начинали накапливаться три белка – APP, из обрезков которого формируются бляшки бета-амилоида, и ферменты BACE1 и пресенелин-2, разрезающие APP на части и заставляющие их склеиваться между собой. Восстановление работы JIP3 останавливало этот процесс.

Таким образом, стимуляция этого гена или создание веществ, которые бы работали бы аналогичным образом, могли бы мешать образованию бляшек бета-амилоида и предотвращать развитие болезни Альцгеймера, заключают авторы статьи.