Митофагия восстановила работу нейронов при болезни Альцгеймера

При старении мозга в клетках накапливаются дефектные митохондрии. Нарушение функционирования этих органелл показано при болезни Альцгеймера. Например, предшественник бета-амилоида (APP) связывается с каналами на мембране митохондрий, останавливая транспорт белков внутрь органелл. А формирование амилоидных бляшек и скоплений тау-белка нарушает транспорт митохондрий по аксонам нейронов к синапсам. В результате митохондрии накапливаются в теле нейрона, а аксоны отмирают из-за недостатка энергии.

Эти патологические процессы предотвращает митофагия — уничтожение дефектных или излишних митохондрий, основной механизм контроля качества. Вокруг митохондрии образуется мембранный пузырек, который сливается с лизовомой; в результате митохондрия переваривается и продукты лизиса используются повторно. Нарушение митофагии приводит к накоплению поврежденных митохондрий, недостатку энергии, воспалению и гибели нейронов. С возрастом митофагия теряет эффективность, однако ее связь с развитием болезни Альцгеймера недостаточно ясна.

Международная группа ученых под руководством Вильгельма Бора (лаборатория молекулярной геронтологии Национального института старения США, Центр здорового старения Копенгагенского университета) более детально изучила эту связь. Исследователи показали нарушение митофагии в препаратах гиппокампа пациентов с болезнью Альцгеймера, в нейронах с мутацией в APP, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, и на животных моделях.

Кроме того, ученые восстановили функционирование нейронов, стимулировав митофагию. Они протестировали различные индукторы митофагии на модельных нематодах Caenorhabditis elegans, в нейронах которых образуются амилоидные бляшки или скопления тау-белка. Наиболее эффективными оказались предшественник NAD+ — NMN, уротилин А (в организме человека его синтезируют бактерии кишечника из предшественников, которые содержатся в гранате, клубнике и малине) и антибиотик актинонин. Исследователи наблюдали такой же эффект этих веществ у мышей с мутацией APP/PS1, моделирующих болезнь Альцгеймера. У животных восстановилась пространственная память за счет увеличения количества синапсов.

Клетки микроглии — помощники нейронов — могут фагоцитировать амилоидные бляшки. Исследователи стимулировали митофагию в этих клетках, и это повысило эффективность уничтожения ими бляшек.

Полученные результаты можно использовать для разработки лекарств от болезни Альцгеймера, стимулирующих митофагию в нервных клетках и микроглии. Авторы исследования надеются скоро начать клинические испытания.