Мутації, пов’язані з хворобою Альцгеймера, можуть порушувати зв’язок нервів із м’язами
- Мутації, пов’язані зі спадковою хворобою Альцгеймера, порушували зв’язок рухових нейронів зі здоровими м’язовими клітинами в лабораторній моделі.
- В експериментальній системі не було головного та спинного мозку, що вказує на можливий безпосередній вплив мутацій на периферичні нерви.
- Робота не встановлює, чи можуть зміни ходи бути ранньою діагностичною ознакою у пацієнтів.
Що показав експеримент із нервами та м’язами
Хворобу Альцгеймера зазвичай пов’язують із погіршенням пам’яті, сплутаністю свідомості та зниженням когнітивних здібностей. Однак у деяких людей зміни рівноваги, координації або ходи можуть виникати за роки до помітних проблем із мисленням. Дослідники з Університету Центральної Флориди перевірили, чи можуть деякі з таких рухових порушень виникати не лише внаслідок змін у мозку, а й через прямий вплив пов’язаних із захворюванням мутацій на нерви, що керують м’язами.
Команда вивчала спадкову форму хвороби Альцгеймера — рідкісний варіант, який зазвичай розвивається раніше за поширену форму, у віці від 40 до 65 років. У лабораторній системі мотонейрони з мутаціями, пов’язаними з цим варіантом захворювання, порушували роботу контактів, за допомогою яких нервові клітини керують м’язами. Це відбувалося навіть за повної відсутності в моделі головного та спинного мозку, тобто центральної нервової системи.
Такий результат змінює постановку питання про можливі причини ранніх проблем із рухом. Якщо нервово-м’язовий зв’язок порушується безпосередньо через мутації, рухові прояви не можна пояснити виключно ураженням мозку. Керівники дослідження Джеймс Хікман і Сюфан «Надін» Гуо вважають, що рухові порушення можуть проявлятися раніше за центральні симптоми. Але дослідження виявило ефект у лабораторній моделі, а не встановило терміни появи таких змін у людей.
Чому важлива периферична нервова система
Рухові нейрони передають м’язам сигнали, необхідні для скорочення та руху. Нерви, розташовані поза головним і спинним мозком, належать до периферичної нервової системи; вони беруть участь у передаванні сигналів між центральною нервовою системою та рештою тіла. Дослідники показали, що мутації, пов’язані зі спадковою хворобою Альцгеймера, здатні порушувати це передавання на ділянці між нервовою клітиною та м’язовою тканиною.
Щоб перевірити цю ідею, науковці створили модель нервово-м’язового з’єднання — місця, де руховий нейрон взаємодіє з м’язовою клітиною. До неї включили здорові м’язові клітини та рухові нейрони, отримані зі стовбурових клітин із мутаціями, пов’язаними із сімейною формою хвороби. Потім дослідники оцінювали, наскільки ефективно змінені нейрони передавали сигнали здоровій м’язовій тканині. Мозку та спинного мозку в цій системі навмисно не було.
Саме відсутність центральної нервової системи допомогла відокремити можливий прямий вплив мутацій на нервово-м’язовий зв’язок від наслідків пошкодження мозку. За результатами експерименту змінені нейрони гірше забезпечували нормальну взаємодію з м’язами. Гікман зазначив, що це перше демонстраційне свідчення того, що порушення периферичної нервової системи можуть виникати безпосередньо внаслідок таких мутацій. Це висновок щодо лабораторної моделі, а не підтвердження того, що всі рухові симптоми хвороби мають одну причину.
Як дослідники створили модель на чипі
Для роботи застосували технологію «людина на чипі», розроблену й виготовлену компанією «Гесперос», одним із співзасновників якої є Гікман. Такі мініатюрні системи об’єднують різні типи людських клітин у контрольованих умовах, щоб відтворювати окремі біологічні процеси. На відміну від дослідів з ізольованими клітинами, вони дають змогу досліджувати взаємодію тканин, а не лише реакцію одного типу клітин.
Дослідники використовували стовбурові клітини, оскільки вони здатні перетворюватися на спеціалізовані клітини, зокрема на рухові нейрони. Нейрони з мутаціями порівняли зі здоровою м’язовою тканиною та дослідили передавання сигналів. Подібні моделі також пропонують альтернативу експериментам на тваринах: як пояснює джерело дослідження, тваринні моделі не завжди точно відображають перебіг захворювань у людей. Однак клітинна система все одно залишається лабораторною моделлю, а не спостереженням за пацієнтами.
Нервово-м’язове з’єднання необхідне для довільних рухів: сигнал проходить руховим нейроном, запускає взаємодію з м’язом і призводить до його скорочення. Ця послідовність бере участь у ходьбі, підтриманні пози, підніманні предметів і точних рухах. Тому порушення передавання сигналу потенційно може позначатися на різних рухових функціях. У представленому дослідженні перевіряли роботу з’єднання нервових і м’язових клітин, а не вимірювали ходу чи рівновагу людей із хворобою Альцгеймера.
Що означають результати — і чого вони поки що не доводять
Практичне значення результату наразі полягає передусім у новому напрямі для вивчення симптомів. Якщо рухові порушення справді можуть виникати поза мозком, підходи, спрямовані лише на центральну нервову систему, можуть не усувати проблеми периферичних нервів. Гуо також вказала на можливість раннішого втручання, якщо вдасться виявляти зміни руху. Однак у роботі не перевіряли діагностичний тест і не показали, що певна особливість ходи дає змогу передбачити захворювання.
Збереження рухової функції може мати значення не лише для фізичного стану. У публікації зазначається, що регулярна фізична активність пов’язана з кращим когнітивним самопочуттям, тож підтримка здатності рухатися може бути важливою і для здоров’я мозку. Це можлива додаткова причина вивчати периферичні прояви хвороби, а не доказ того, що втручання у нервово-м’язовий зв’язок сповільнює когнітивне зниження або запобігає йому.
Дослідження очолили професор Джеймс Гікман і професор-дослідник Сюфан «Надін» Го спільно з науковцями компанії «Хесперос». Роботу профінансував Національний інститут старіння при Національних інститутах здоров’я США; результати опубліковано в журналі Асоціації Альцгеймера «Хвороба Альцгеймера та деменція». Наступне питання — чи підтвердиться порушення, зафіксоване в клітинній моделі, у людей і чи виявиться воно достатньо ранньою та стійкою ознакою для клінічного застосування.
Джерело: ScienceDaily
