Клеточная терапия может улучшить функции мозга при болезни Альцгеймера

Как большой оркестр, ваш мозг полагается на идеальную координацию многих элементов для правильной работы. И если один из этих элементов не синхронизирован, он затрагивает весь ансамбль. Например, при болезни Альцгеймера повреждение конкретных нейронов может изменить ритмы мозговых волн и вызвать потерю когнитивных функций.

Один тип нейронов, называемый тормозным интернейроном, особенно важен для управления мозговыми ритмами. В исследовании, опубликованном в Neuron, ученые из лаборатории под руководством Хорхе Палопа обнаружили терапевтические преимущества генетического улучшения этих интернейронов и пересадки их в мозг при мышиной модели болезни Альцгеймера.

Интернейроны управляют сложными сетями между нейронами, позволяя им согласовывать сигналы друг с другом. Вы можете представить тормозные интернейроны как дирижеров оркестра. Они создают ритмы в мозге, чтобы инструктировать музыкантов — возбуждающие нейроны — когда играть и когда остановиться. Дисбаланс между этими двумя типами нейронов создает дисгармонию и проявляется в множественных неврологических и психических расстройствах, включая болезнь Альцгеймера, эпилепсию, шизофрению и аутизм.

Предыдущие исследования Палопа показали, что в мышиных моделях болезни Альцгеймера тормозные интернейроны работают неправильно. Таким образом, ритмы, которые организуют возбуждающие клетки, нарушаются и не функционируют гармонично, вызывая дисбаланс в сетях мозга. Это, в свою очередь, влияет на формирование памяти и может привести к эпилептической активности, что часто наблюдается у пациентов с болезнью Альцгеймера.

Его команда нашла способ регенерировать тормозные интернейроны для улучшения их функций. Они показали, что эти усиленные интернейроны при пересадке в аномальный мозг мышей Альцгеймера могут правильно контролировать активность возбуждающих клеток и восстанавливать мозговые ритмы.

«Мы воспользовались тем фактом, что трансплантированные интернейроны могут прекрасно интегрироваться в новые ткани мозга и что каждый интернейрон может контролировать тысячи возбуждающих нейронов», — сказал Палоп, который также является доцентом неврологии в Калифорнийском университете в Сан-Франциско. «Эти свойства делают интернейроны перспективной терапевтической мишенью для когнитивных расстройств, связанных с нарушениями ритма мозга и эпилептической активностью».

Во-первых, ученым пришлось преодолеть серьезную проблему. Когда они пересаживали регулярные интернейроны, они не видели полезных эффектов, по-видимому, потому, что болезнь Альцгеймера создает токсическую среду в мозге.

Затем исследователи генетически повысили активность ингибирующих интернейронов путем добавления белка под названием Nav1.1. Они обнаружили, что интернейроны с улучшенной функцией способны преодолевать среду токсических заболеваний и восстанавливать функцию мозга.

«Эти оптимизированные нейроны подобны мастер-проводникам, — сказал Палоп. «Даже с уменьшающимся оркестром они могут восстановить ритмы и гармонию, необходимые для когнитивных функций».

Результаты могут в конечном итоге привести к разработке новых вариантов лечения пациентов с болезнью Альцгеймера.

«Помимо применений, которые этот метод клеточной инженерии и трансплантации может найти в регенеративной медицине, наши результаты подтверждают более широкую концепцию о том, что усиление функции интернейронов может противодействовать ключевым аспектам болезни Альцгеймера», — сказал Леннарт Маке, доктор медицины, директор Института неврологии Гладстона.

В дополнение к исследованию, если в будущем терапия клеток может быть переведена от мышей к человеку, Палоп и его команда работают над выявлением потенциальных лекарств в качестве альтернативного способа усиления функции тормозных интернейронов.

Больше информации: Magdalena Martinez-Losa et al. Nav1.1-Overexpressing Interneuron Transplants Restore Brain Rhythms and Cognition in a Mouse Model of Alzheimer’s Disease. Neuron, 2018 DOI: 10.1016/j.neuron.2018.02.029