Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Как связаны воспаление и болезнь Альцгеймера

Иммунные клети мозга, почувствовав воспаление, перестают следить за молекулярной гигиеной мозга.

Отложения альцгеймерических белков в мозге мыши. (Фото Enrique T / Flickr.com)
Клетки микроглии (зеленым) и нервные волокна (красным). (Фото: GerryShaw / Wikipedia

Известно, что мозг чувствует воспаление, даже если воспаление случилось не в нем, а в каком-то другом месте. Иммунные клетки, реагируя на инфекцию, выделяют большое количество сигнальных молекул, которые помогают им действовать согласованно и всем вместе избавить организм от патогена.

Однако эти самые сигнальные молекулы плавают с кровью по всему телу, и, разумеется, доходят до мозга. Здесь есть свои специальные иммунные клетки, которые называются микроглией; из мозга они никуда не уходят, но могут чувствовать сигналы от своих коллег.

Иммунитет же, как мы знаем, оружие обоюдоострое: хотя воспалительная реакция помогает уничтожить патогены и инфицированные клетки, от нее страдают и здоровые клетки тоже, особенно, если воспаление оказалось слишком сильным. И мы неоднократно писали о том, что слишком активный иммунитет скверно влияет на мозг и когнитивные функции.

Более того, эффект от воспаления усугубляется тем, что иммунные клетки мозга долго остаются в активированном состоянии, и в таком виде они могут ускорять те или иные патологические процессы – например, они могут увеличить вероятность болезни Альцгеймера.

Исследователи из Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний и их коллеги из других научных центров Германии экспериментировали с мышами, предрасположенными к болезни Альцгеймера – в мозге у них интенсивнее, чем у обычных мышей, накапливался белок бета-амилоид, который вредит нервным клеткам.

Обычно микроглия должна съедать бета-амилоид, как и всякий другой молекулярный мусор. Но если мышам вводили куда-нибудь (не в мозг) обломки бактериальных клеток, то бета-амилоида в мозге становилось больше, и нейроны гибли быстрее. Фрагменты бактерий активировали общий иммунитет, воспалительные сигналы достигали микроглии, которая тоже включалась в воспалительную реакцию, и в итоге иммунные клетки мозга вместо того, чтобы уничтожать опасные молекулы, делали так, что их становилось все больше.

Но что самое главное, такой эффект длился довольно долго, вплоть до полугода (а для мышей это очень большой срок). То есть в течение шести месяцев после того, как у животных имитировали бактериальную инфекцию, клетки микроглии продолжали поддерживать тлеющее воспаление, хотя во всем остальном организме иммунитет уже успокоился.

Очевидно, так происходило потому, что сам бета-амилоид тоже активирует микроглию, а поскольку у мышей бета-амилоида и так было больше обычного (из-за предрасположенности к болезни Альцгеймера), то клетки микроглии просто не могли вернуться к спокойной жизни. Получался порочный круг: раз активировавшись по сигналу извне (то есть снаружи мозга), раздраженная микроглия наращивала количество бета-амилоида, и при том сама же на этот бета-амилоид и реагировала.

Но был и другой вариант, когда иммунные клетки привыкали к постоянным воспалительным стимулам и начинали работать совсем иначе. Если мышам в течение короткого времени бактериальные молекулы вводили несколько раз, то микроглия в конце концов переставала выделять воспалительные молекулы и начинала активно поедать молекулы бета-амилоида (точнее, она и раньше их поедала, просто не так интенсивно, занимаясь в основном воспалением). В результате количество опасного молекулярного мусора значительно уменьшалось, а нейроны оставались в живых.

Соответствующие изменения происходили с генами микроглиальных клеток: в случае «перегретой» микроглии активировались гены воспаления, а в случае микроглии привыкшей к постоянным воспалительным сигналам эти гены в ее клетках отключались, но зато включались другие, которые управляли поеданием опасного белкового мусора. (В данном случае срабатывали эпигенетические механизмы регуляции генетической активности, когда специальные белки плотно упаковывают тот или иной участок ДНК, делая его недоступным для чтения генетической информации – или, наоборот, распаковывают.) Подробно результаты экспериментов описаны в статье в Nature.

То, что иммунитет запоминает предыдущие инфекции и остается после них в слегка возбужденном состоянии, может быть даже полезно: например, в кишечнике, где постоянно находится огромное количество бактерий и постоянно появляются новые, иммунные клетки должны быть все время настороже, чтобы, если появится настоящий патоген, быстро от него избавиться.

Но в мозге постоянный уровень тревоги ни к чему, и может только навредить. Правда, тут стоит еще раз подчеркнуть, что в эксперимент использовали мышей с предрасположенностью к болезни Альцгеймера, и негативный эффект возникал не только от имитации инфекции, но и от того, что в самом мозге что-то шло не так.

С другой стороны, слишком сильная иммунная память о перенесенной болезни вполне может сказаться на мозге иным способом, не связанном с болезнью Альцгеймера. Совсем недавно мы писали о том, как у мышей из-за гриппа начинались проблемы с памятью, которые длились целых четыре месяца – причина опять-таки была в иммунных клетках мозга, которые долго не могли угомониться.

Конечно, прежде чем делать какие-то практические выводы, нужно, чтобы это проверили на людях, и если результаты будут те же, можно будет подумать и о каких-нибудь лекарствах.

На ум сами собой приходят разнообразные противовоспалительные, однако здесь, вероятно, потребуются какие-то более сложные методы воздействия: все-таки ту же микроглию нужно не просто успокоить, но успокоить так, чтобы она продолжала уничтожать вредные молекулы.

Автор: Кирилл Стасевич

Источник: Наука и жизнь (nkj.ru)

Статьи по теме