Pewne ważne białka są wczesnym zwiastunem choroby Alzheimera
Dokładna przyczyna choroby Alzheimera nie jest jeszcze znana, ale ostatnie badania wskazują na jej powiązanie z nagromadzeniem dwóch rodzajów białek w mózgu – amyloidu beta (Aβ) i tau. Celem projektu CONNECT, finansowanego w ramach unijnego działania „Maria Skłodowska-Curie”, było „rozpoznanie najwcześniejszych, możliwych do zmierzenia zmian w mózgu, które wskazują na nagromadzenie wspomnianych białek. Uzyskane informacje pomogą ustalić, czy istnieje możliwość, że w przyszłości u danej osoby rozwinie się choroba Alzheimera”, wyjaśnia Heidi Jacobs, adiunkt w Szkole Zdrowia Psychicznego i Neurobiologii działającej przy Maastricht University w Holandii. Naukowcy dziś wiedzą, że białka te gromadzą się w mózgu na 20–30 lat przed wystąpieniem pierwszych objawów klinicznych choroby Alzheimera, takich jak utrata pamięci, splątanie czy dezorientacja. Dane z autopsji wykazały, że białka tau zaczynają zbierać się już w wieku około 20 lat na niewielkim, ukrytym obszarze pnia mózgu – miejscu sinawym (łac. locus coeruleus), którego nazwa pochodzi od szaro-niebieskiego zabarwienia jego komórek. Wraz z wiekiem patologiczne białka tau zaczynają się przemieszczać w stronę górnych obszarów mózgu, które są odpowiedzialne za prawidłowe funkcjonowanie pamięci, wyjaśnia Jacobs. Z kolei białka Aβ zaczynają się gromadzić w wieku około 50–60 lat, przemieszczając się w przeciwnym kierunku. Pojawiają się najpierw w korze mózgowej lub zewnętrznych warstwach mózgu, a w zaawansowanym stadium choroby docierają do jego pnia. Neuronaukowcy twierdzą, że w wyniku interakcji tych dwóch białek dochodzi do wyraźnego upośledzenia funkcji poznawczych. „Zmiany w miejscu sinawym mogą zwiastować zaburzenia funkcji poznawczych lub chorobę Alzheimera, ale zbadanie go przy pomocy tradycyjnych metod obrazowania jest szczególnie trudne ze względu na jego lokalizację”, wyjaśnia badaczka.
Badanie miejsca sinawego
Jacobs pracowała wcześniej w Massachusetts General Hospital w Bostonie w Stanach Zjednoczonych, powiązanym z Harvard Medical School, gdzie opracowano konkretną metodę wykorzystującą rezonans magnetyczny (MRI) w celu wizualizacji miejsca sinawego. „Dzięki tej metodzie mogliśmy zbadać właściwości strukturalne powiązane z liczbą neuronów”, mówi Jacobs. „To one jako pierwsze doświadczają skutków nagromadzenia białka tau, jeszcze zanim pojawi się białko Aβ i jakiekolwiek objawy kliniczne”. Przy pomocy innej zaawansowanej technologii neuroobrazowania – pozytonowej tomografii emisyjnej (PET) – wykorzystującej radioznacznik, którego natężenie promieniowania zmienia się, gdy wiąże się on z omawianymi białkami w mózgu, zespół odkrył, że zmniejszona liczba neuronów w miejscu sinawym jest związana z podwyższonym stężeniem białka tau. „Badania pośmiertne już wcześniej potwierdziły istnienie tej zależności, ale nigdy nie udało nam się jej wykazać za pomocą obrazowania żywego ludzkiego mózgu”, zauważa Jacobs.
Bardziej zaawansowane obrazowanie
„W miarę postępu choroby – gdy u danej osoby stwierdzamy również podwyższone stężenie białek Aβ lub kliniczne objawy choroby Alzheimera – zależności te stają się jeszcze silniejsze”. U osób z mniejszą ilością neuronów w miejscu sinawym i niższym stężeniem białka Aβ obserwuje się szybszą utratę pamięci niż u osób z większą ilością neuronów i niższym stężeniem Aβ. „Wydaje nam się, że oba te czynniki są ze sobą powiązane“, mówi badaczka. Naukowcy wykorzystali zgromadzone dane dotyczące sprawności funkcji poznawczych, między innymi testy pamięci przeprowadzane przez ponad 10 lat w Stanach Zjednoczonych w ramach badania Harvard Aging Brain Study, aby sprawdzić, w jakim stopniu pogorszył się stan zdrowia u badanych osób. Kohorta składała się z 300 osób w wieku 50–80 lat, u których na początku badania nie stwierdzono zaburzeń funkcji poznawczych. Zespół obecnie wykorzystuje udostępniony mu przez uniwersytet wysokopolowy skaner MRI, który charakteryzuje się wyższym polem magnetycznym niż zwykły skaner. Umożliwia to obrazowanie miejsca sinawego w wysokiej rozdzielczości i obserwację zmian w zagęszczeniu neuronów u osób już od 30. roku życia. „Sekret tkwi w połączeniu obu tych metod – PET dostarcza informacji na temat cząsteczek w mózgu, a MRI – na temat jego struktury i funkcji”, mówi Jacobs.
Słowa kluczowe
CONNECT, Alzheimer, amyloid beta, tau, zdrowie psychiczne, neuronauka, pamięć, utrata pamięci, pień mózgu, upośledzenie funkcji poznawczych, starzenie, neuroobrazowanie, MRI, PET
