Используя флуоресцентные сенсоры, реагирующие на температуру, исследователи определили, что агрегация молекул бета-амилоида, являющаяся одним из факторов, способствующих развитию болезни Альцгеймера, приводит к значительному повышению температуры нейронов.
Нейродегенеративные заболевания продолжают оставаться одной из наиболее серьезных проблем в современной медицине. Они в основном поражают людей пожилого возраста и характеризуются постепенной гибелью нервных клеток. Изначально признаки могут быть слабо выражены, а затем, спустя годы, проявляются нарушения в когнитивных функциях, ухудшение памяти, проблемы с моторикой или другие неблагоприятные последствия.
Ожидается, что в ближайшие десятилетия количество людей, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, увеличится в разы. Среди них болезнь, которая встречается чаще всего и является предметом интенсивных исследований Альцгеймера, основным признаком заболевания является прогрессирующая утрата памяти. На текущий момент число людей, которым поставлен этот диагноз во всем мире, составляет приблизительно 44 миллиона человек.
Два ключевых фактора, оказывающих наибольшее влияние на развитие болезни Альцгеймера считают тау-белок и бета-амилоид. Первый в норме укрепляет микротрубочки («клеточную арматуру»), но при болезни образует токсичные включения внутри нейронов. В то же время бета-амилоид представляет собой пептид, образующийся при расщеплении другого белка специальными ферментами-секретазами. Он может формировать токсичные включения в пространстве между клетками.
В ходе нового исследования, проведенного сотрудниками Кембриджского университета, особое внимание было уделено второй молекуле, которую нередко называют «спусковым крючком» развития болезни Альцгеймера статье в Journal of American Chemical Society.
Некоторые клетки способны генерировать значительное количество тепла, что называется внутриклеточным термогенезом. Изучение этого процесса затруднено, поскольку даже самый миниатюрный термометр сложно ввести в клетку, не причинив ей вреда. В связи с этим, ученые разработали окрашенные молекулы-сенсоры, у которых время флуоресценции изменяется в зависимости от температуры. Эти сенсоры, известные как «полимерные флуоресцентные термометры», представляют собой вещества, которые можно вводить в клетки, не нанося им существенного вреда. Впервые их применили для изучения патогенеза болезни Альцгеймера.
В ходе исследований, проведенных авторами работы, на культурах клеток человека было установлено, что изменение конформации бета-амилоида (то есть его трехмерной структуры) и формирование нитевидных фибрилл из-за «слипания» молекул сопровождается значительным повышением температуры. По мнению исследователей, возникшая высокая температура способствует образованию новых, токсичных агрегатов бета-амилоида. Этот порочный круг вносит вклад в сложную и пока плохо понятную картину развития болезни.
Ученых, сделавших это открытие, охватывают кулинарные, хотя и не самые радужные ассоциации. «Перегретые клетки напоминают яичницу — при повышении температуры белки в них начинают слипаться и теряют способность выполнять свои функции», — рассказала Руководителем группы исследователей является Габриель Камински Ширле.
Также было установлено, что новый фармакологический препарат (MJ040X) позволяет эффективно предотвратить нагрев, вызванный бета-амилоидом. Существует вероятность того, что он послужит основой для разработки принципиально нового метода лечения болезни Альцгеймера, что представляет собой значимую перспективу, учитывая, что несмотря на многолетние исследования, создание эффективной терапии для данного заболевания пока не удалось создать.