W badaniu opublikowanym w czasopiśmie iScience zespół wykazuje, że subtelna aktywność epileptyczna sprzyja nieprawidłowemu zapaleniu mózgu w modelach mysich symulujących kluczowe aspekty choroby Alzheimera. Naukowcy pokazują, że wielu znanych graczy w chorobie Alzheimera wpisuje się w to intrygujące powiązanie między układem nerwowym a układem odpornościowym, w tym białko tau, często nieprawidłowo sfałdowane i agregowane w chorych mózgach oraz TREM2, genetyczny czynnik ryzyka choroby.
„Nasze odkrycia sugerują sposoby zapobiegania i odwracania nieprawidłowości związanych z chorobą Alzheimera zarówno w sieciach mózgowych, jak i funkcjach immunologicznych” – mówi dr Lennart Mucke, dyrektor Gladstone Institute of Neurological Disease i starszy autor nowego badania. „Te interwencje mogą zmniejszyć objawy choroby, a nawet pomóc w modyfikacji przebiegu choroby”.
Łączenie aktywności padaczkowej i zapalenia mózgu
Naukowcy od dawna wiedzą, że choroba Alzheimera wiąże się z przewlekłym stanem zapalnym mózgu. Wydaje się, że przyczyną tego stanu zapalnego jest nagromadzenie białek amyloidowych w postaci „blaszek”, neuropatologiczną cechę charakterystyczną choroby.
W nowym badaniu naukowcy zidentyfikowali niekonwulsyjną aktywność epileptyczną jako kolejny krytyczny czynnik powodujący przewlekłe zapalenie mózgu w mysim modelu choroby Alzheimera. Ten subtelny rodzaj aktywności epileptycznej występuje również u znacznej części osób z chorobą Alzheimera i może być predyktorem szybszego pogorszenia funkcji poznawczych u pacjentów.
„Jednym ze sposobów, w jaki ta subkliniczna aktywność epileptyczna może przyspieszyć pogorszenie funkcji poznawczych, jest promowanie zapalenia mózgu” – mówi dr Melanie Das, naukowiec z grupy Mucke i główna autorka artykułu. „Byliśmy podekscytowani znalezieniem dwóch interwencji terapeutycznych, które tłumiły zarówno aktywność epileptyczną, jak i zapalenie mózgu”.
W modelu mysim naukowcy zapobiegli obu anomaliom, stosując inżynierię genetyczną w celu wyeliminowania białka tau, które promuje nadpobudliwość neuronów (odpalanie zbyt wielu neuronów w tym samym czasie). Byli również w stanie przynajmniej częściowo odwrócić zmiany w sieci neuronowej i komórkach odpornościowych, lecząc myszy lekiem przeciwpadaczkowym, lewetyracetamem.
Niedawne badanie kliniczne lewetyracetamu, które wyłoniło się z wcześniejszych prac Mucke, wykazało korzyści poznawcze u pacjentów z chorobą Alzheimera i subkliniczną aktywnością padaczkową, a także trwają prace nad lekami obniżającymi tau, również w oparciu o badania w laboratorium Mucke. Nowe badanie potwierdza, jak obiecujące mogą być te terapie dla osób we wczesnych stadiach choroby Alzheimera.
Nowa funkcja ważnego genu ryzyka choroby Alzheimera
Zapalenie nie jest takie samo; może prowadzić do choroby, jak ma to miejsce w przypadku reumatoidalnego zapalenia stawów, lub może pomóc organizmowi goić się, na przykład po skaleczeniu.
„Ważne jest rozróżnienie, czy choroba Alzheimera powoduje zbyt silny stan zapalny, niepowodzenie dobrego stanu zapalnego, czy jedno i drugie” – mówi Mucke, który jest również wybitnym profesorem neurologii Josepha B. Martina i profesorem neurologii na UC San Francisco. „Patrzenie na aktywację komórek zapalnych w mózgu nie mówi od razu, czy aktywacja jest dobra czy zła, dlatego postanowiliśmy zbadać dalej”.
Mucke i jego koledzy odkryli, że gdy zmniejszyli aktywność epileptyczną w mózgu myszy, jednym z najbardziej dotkniętych czynników zapalnych był TREM2, który jest wytwarzany przez mikroglej, komórki odpornościowe występujące w mózgu. Osoby z genetycznymi wariantami TREM2 są dwa do czterech razy bardziej narażone na rozwój choroby Alzheimera niż osoby z normalnym TREM2, ale naukowcy wciąż próbują rozszyfrować dokładną rolę, jaką ta cząsteczka odgrywa w zdrowiu i chorobie.
Naukowcy po raz pierwszy wykazali, że TREM2 był podwyższony w mózgach myszy z płytkami amyloidowymi, ale obniżony po stłumieniu ich aktywności epileptycznej. Aby dowiedzieć się dlaczego, zbadali, czy TREM2 wpływa na podatność myszy na niskie dawki leku, który może wywoływać aktywność padaczkową. Myszy z obniżonym poziomem TREM2 wykazywały większą aktywność epileptyczną w odpowiedzi na ten lek niż myszy z normalnym poziomem TREM2, co sugeruje, że TREM2 pomaga mikrogleju tłumić nieprawidłową aktywność neuronalną.
„Ta rola TREM2 była dość nieoczekiwana i sugeruje, że zwiększony poziom TREM2 w mózgu może faktycznie służyć korzystnemu celowi” – mówi Das. „TREM2 był badany przede wszystkim pod kątem patologicznych cech charakterystycznych choroby Alzheimera, takich jak blaszki miażdżycowe i splątki. Tutaj odkryliśmy, że ta cząsteczka odgrywa również rolę w regulowaniu funkcji sieci neuronowych”.
„Genetyczne warianty TREM2, które zwiększają ryzyko choroby Alzheimera, wydają się zaburzać jego funkcję” – dodaje Mucke. „Jeśli TREM2 nie działa prawidłowo, komórkom odpornościowym może być trudniej stłumić nadpobudliwość neuronalną, co z kolei może przyczynić się do rozwoju choroby Alzheimera i przyspieszyć pogorszenie funkcji poznawczych”.
Kilka firm farmaceutycznych opracowuje przeciwciała i inne związki w celu wzmocnienia funkcji TREM2, przede wszystkim w celu usprawnienia usuwania płytek amyloidowych. Według Mucke takie leczenie może również pomóc w stłumieniu nieprawidłowej aktywności sieciowej w chorobie Alzheimera i związanych z nią schorzeniach.
CO WYNIEŚĆ Z TEGO ARTYKUŁU:
- The scientists show that multiple known players in Alzheimer’s disease fit into this intriguing link between the nervous system and the immune system, including the protein tau, often misfolded and aggregated in diseased brains, and TREM2, a genetic risk factor for the disease.
- This subtle type of epileptic activity also occurs in a substantial proportion of people with Alzheimer’s disease and can be a predictor of faster cognitive decline in the patients.
- “Looking at the activation of inflammatory cells in the brain doesn’t immediately tell you whether the activation is good or bad, so we decided to investigate further.
