Группа исследователей Университета Калифорнии Сан-Франциско под руководством лауреата Нобелевской премии по физиологии и медицине Стенли Прузинера опубликовала в мае 2019 года в Science Translational Medicine исследование проливающее свет на причины возникновения болезни Альцгеймера.
Согласно исследованию, причиной болезни Альцгеймера являются прионы. Они вызывают «двойное прионное расстройство» – самораспространяющуюся деформацию двух белков бета-амилоида (Aβ42) и тау-белка.
Болезнь Альцгеймера является одним из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний пожилого возраста. В настоящее время болезнь является неизлечимой. Важную роль в запуске необратимых изменений в мозге пациента играет пептид Aβ42, который запускает сложный комплекс процессов на биохимическом и клеточном уровнях. Изменяя свою конформацию и спонтанно распространяясь по типу цепной реакции, эти белки полимеризуются в амилоидные фибриллы, что, в конечном счете, приводит к нейродегенеративным изменениям в мозге.
В 2018 году было установлено, что существует опасность заражения болезнью Альцгеймера в ходе таких медицинских процедур, как хирургические операции или инъекции. При вскрытии в мозговой ткани пациентов, умерших от болезни Крейтцфельдта — Якоба, были найдены бета-амилоидные бляшки. Причиной этого называются инъекции гормона роста, которые проводили для коррекции отставания в росте детей с 1958 по 1985 годы. Гормон роста выделяли из гипофиза умерших людей. Эти данные были подтверждены на экспериментальной группе генно-модифицированных мышей, которым вводили инъекцию зараженных образцов гормона роста. Что может повлечь за собой дорогостоящие изменения в регламенте обеззараживания медицинских инструментов, т.к. надёжная дезинфекция от прионов потребует гораздо более жёстких условий, чем от бактерий и вирусов, т.к. прионы устойчивы к денатурации под действием химических и физических агентов.
Прионы являются особым классом инфекционных агентов – белками с аномальной третичной структурой, не содержащих нуклеиновых кислот. Они способны увеличивать свою численность, используя функции живых клеток, путем каталитического конформационного превращения нормального клеточного белка в подобный себе прион. Появившиеся в результате такого перехода прионы могут в свою очередь перестраивать новые молекулы белка; таким образом, запускается цепная реакция, в ходе которой образуется огромное количество неправильно свёрнутых молекул. Прионы — единственные известные инфекционные агенты, размножение которых происходит без участия нуклеиновых кислот.
Впервые о прионы были выделены 1982 году Стенли Прузинером. За эти исследования в 1997 году он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Первоначально было показано, что прионы вызывают заболевания у млекопитающих («коровье бешенство», скрепи или «почесуха овец») и человека. У человека прионы вызывают в частности болезнь Крейтцфельдта — Якоба и куру. Эти прионные заболевания, вызываемые белком PrP, поражают головной мозг и другие нервные ткани, и в настоящее время неизлечимы.
Прузинер и коллеги давно подозревали, что PrP не является единственным белком, способным действовать как саморазвивающийся прион, а различные типы прионов могут быть ответственными и за другие нейродегенеративные заболевания. Последние лабораторные исследования показали, что β-амилоидны и тау-белки могут инфицировать здоровую мозговую ткань, подобно PrP, но значительно медленнее.
«Исследования, проведенные во многих лабораториях за последние 20 лет, позволили накопить данные о том, что полдюжины белков, вызывающих нейродегенерацию, – это прионы: были получены прионы, которые прошли биопробу на трансгенных мышах с болезнью Альцгеймера. Подобным же образом, на основе рекомбинантных белков были созданы прионы α-синуклеина (вызывающие болезнь Паркинсона) и тау-прионы (ответственные за лобно-височную деменцию), которые прошли биопробу на трансгенных мышах. Удивительно, насколько схожи оказались данные по прионам в патогенезе обычных нейродегенеративных заболеваний… В каждом случае нейродегенеративного заболевания существует определенный белок, который, по разным причинам, изменяя свою конформацию может стать «токсичным», спонтанно распространяясь по типу «цепной реакции», эти белки полимеризуются в амилоидные фибриллы, вызывая изменения в клетках мозга» – сказал Стенли Прузинер.
Учёные полагают, что их исследования помогут в разработке препаратов, новых методов и подборе стратегии лечении болезни Альцгеймера, которая до сих пор является неизлечимой.