Вам, наверное, интересно знать, откуда вообще берется бета-амилоид. Это напоминает извечный вопрос о курице и яйце: нам нужен бета-амилоид, чтобы разрезать APP соответствующим образом и получить бета-амилоид. Однако не стоит забывать, что APP – рецептор зависимости, поэтому, чтобы спровоцировать выработку бета-амилоида, достаточно просто убрать трофическую поддержку, такую как нетрин-1.
Тот факт, что бета-амилоид заставляет APP производить больше бета-амилоида, свидетельствует о его прионных свойствах. Подобно прионам в организме бешеных коров бета-амилоид не нуждается в генетическом материале для воспроизведения себе подобных (именно так клетки синтезируют все другие белки). Они, как крошечные вампиры, «кусают» рецепторы APP и создают новых вампиров.
Вместе APP и бета-амилоид «затягивают» так называемую прионную петлю. По принципу порочного круга происходит непрерывное образование бета-амилоида, разрушающего нейроны и синапсы. Вот почему протокол ReCODE в первую очередь направлен на восстановление баланса APP за счет сокращения образования бета-амилоида (синаптокластическое расщепление) и увеличения доли синаптобластических пептидов sAPPα и αCTF.
Давайте подведем итоги. У нейронов есть рецепторы под названием APP. Когда APP захватывает молекулу нетрин-1, плавающую во внеклеточной среде, он посылает сигнал, который позволяет нейрону оставаться здоровым и функциональным. Когда APP не удается захватить нетрин-1 и он испытывает нехватку трофической поддержки, то заставляет нейроны совершать самоубийство. Захват молекул оказывает двойной эффект на предшественника бета-амилоида: когда рецептор APP захватывает молекулу бета-амилоида, запускается каскад биохимических реакций, в результате которых он разрезается таким образом, что на свет появляется новый бета-амилоид. Молекул бета-амилоида становится больше, чем молекул нетрина-1. Соответственно, вероятность захвата бета-амилоида рецептором APP постепенно возрастает. APP перестает рассылать нейронам и синапсам сообщения: «Будьте живы и здоровы», а вместо этого толкает их на смерть.
Вот почему эффективное лечение болезни Альцгеймера должно основываться на том, чтобы склонить чашу весов в сторону синаптобластической сигнализации.
Рис. 6. APP-коннект. Как вы видите, существует множество факторов, способствующих нарушению баланса и развитию болезни Альцгеймера.
В ходе последующих экспериментов мы постарались выявить факторы (помимо нетрина-1 и бета-амилоида), способствующие достижению данного результата. Оказывается, что APP реагирует, т. е. подвергается прямому и непрямому воздействию, с несколькими десятками молекул. Важно отметить, что все они связаны с болезнью Альцгеймера: эстрогены и тестостерон, гормон щитовидной железы и инсулин, воспалительная молекула NF-kB и «молекула долголетия» сиртуин SirT1 (активируется ресвератролом, веществом, содержащимся в красном вине), витамин D и др. – влияют на рецепторы APP и то, на сколько фрагментов он будет разрезан. А еще сюда относятся сон, стресс и многое другое.
Эти факторы кажутся довольно разнородными, однако все они служат своего рода рычагом болезни Альцгеймера. Подобно Архимеду, желавшему перевернуть Землю, крошечные молекулы и иные факторы переворачивают мир внутри нас, заставляя APP уничтожать синапсы и нейроны или, наоборот, питать их.
Звучит довольно сложно, но такова суть дела. А чего вы ждали от процессов, происходящих в самой замысловатой и таинственной системе во вселенной – в человеческом мозге? Хотя можно взглянуть на происходящее как на рабочий цех.
Например, пекарню. Владелец рассчитывает доход от продажи выпечки и кондитерских изделий, проценты по вкладам и другие поступления. Этих средств должно хватать на оплату труда, закупку продуктов и материала, аренду помещения и т. д. Достаточно ли у пекарни средств, чтобы заплатить за электричество, если духовка будет работать шесть или семь дней в неделю? Чтобы нанять двух-трех ассистентов? А не пора ли отремонтировать старую духовку, установить дополнительный прилавок, покрасить облупившийся потолок или отправить на пенсию старого пекаря, который в последнее время путает градусы Цельсия и Фаренгейта?
Точно так же наш мозг постоянно анализирует поступающую и исходящую информацию, в какие структуры направить свои ресурсы, что заменить и что уничтожить. У него есть примерно один квадриллион энергии – именно столько нужно для работы синапсов. Когда приходит время сформировать воспоминание или освоить навык, ему нужно усовершенствовать старые синапсы или создать новые. Это требует энергии, строительных материалов, активности и других факторов. Каждый фактор имеет рецептор зависимости, который выступает в роли бухгалтера, учитывающего поступления: рецептор тестостерона, рецептор витамина D и др. отслеживают, как часто они активировались. Рецепторы зависимости сообщают свой статус APP, главному финансовому сотруднику. Мы выяснили, что APP является главным рецептором зависимости, реагирующим не на один единственный сигнал, а интегрирующий сигналы из разных источников. Он суммирует их и решает: хватит ли полученных средств на поддержание работы синапсов. Если да, значит, можно приступить к ремонту и расширению. APP посылает двух «агентов», знаменитый спасительный дуэт, наших старых добрых друзей: sAPPα и αCTF. В результате мозг бросает все силы на рост и поддержание синапсов. Но если главный финансовый сотрудник APP решает, что доход недостаточен, он дает задание разрушительному квартету: sAPPβ, бета-амилоиду, Jcasp и C31 провести синаптическое сокращение штатов в одном или нескольких участках мозга.
У молодых людей эти два процесса – синаптический рост и разрушение – пребывают в состоянии динамического равновесия. В период обучения происходит формирование и укрепление синапсов. Когда мы что-то забываем (марку машины, которая вчера стояла у подъезда дома), синапсы, воплощавшие – часто на короткий срок – данное воспоминание, распадаются, чтобы превратиться в синапсы, кодирующие более важную информацию. Активность «созидание-разрушение» пребывает в балансе, позволяя нашему мозгу хранить ценные данные и избавляться от мусора.
Однако с возрастом возникает нехватка компонентов, необходимых для роста и поддержания работы синапсов: гормонов, питательных веществ и др. Воспринимающие их рецепторы информируют APP о дефиците. За дело берется квартет, ведь мозг не в состоянии содержать такую гигантскую сеть синапсов, и начинается стратегическое, хорошо скоординированное сокращение штатов.
Это может выглядеть ужасно – что хорошего в потере нейронов и синапсов? но подобное сокращение не имеет сугубо патологическоий характер. Как заметил мой коллега доктор Алексей Куракин, «болезнь» Альцгеймера в большинстве случаев это даунсайзинг (уменьшение размера) обширной и очень важной синаптической сети. В каком-то смысле «массовое увольнение» полезно для мозга, ведь происходит следующее: мозг сохраняет только необходимые для жизни функции, чтобы не тратить энергию и ресурсы на формирование ненужной памяти. Между воспоминанием о том, как говорить (дышать или регулировать температуру тела) или о том, что было во вчерашней серии «Друзей», мозг выбирает первое. Таким образом, дорогие сердцу и часто повторяющиеся программы – рабочие навыки, хобби – попадают в категорию «свежей памяти».
В 55 ЛЕТ У НАЛЫ СТАЛИ ВОЗНИКАТЬ ПРОБЛЕМЫ НА РАБОТЕ. У нее диагностировали прогрессирующую деменцию. ПЭТ показала большое скопление амилоида в мозге, а генетический тест – наличие одной копии ApoE4 (от другого родителя она унаследовала копию ApoE3). Наличие амилоидных отложений и ApoE4 свидетельствовали о болезни Альцгеймера. МРТ показало уменьшение некоторых участков головного мозга, что происходит при наличии данного заболевания. По Монреальской шкале оценки когнитивных функций (MoCA) она получила 6 баллов из 30, а позднее результат составил 0. Нала потеряла память, утратила способность одеваться, принимать душ, причесываться и обслуживать себя, хотя сохранила способность виртуозно играть на пианино.
Именно это состояние мы называем болезнью Альцгеймера. Конечно, какое утешение людям, страдающим данным заболеванием, знать, что их мозг сделал отчаянный «выбор» между жизненно важными функциями и иными способностями – памятью, мышлением, пониманием и представлением – тем, что делает нас людьми. Но такова суть дела. Если ваш главный «финансовый сотрудник» APP получает от рецепторов зависимости информацию о дефиците гормонов, витаминов, питательных веществ и других молекул, необходимых для поддержания существующих синапсов и формирования новых (новых воспоминаний), он запускает программу синаптического даунсайзинга. Согласно корпоративной философии «принят последним – уволен первым» сначала стираются свежие воспоминания, затем – более ранние. Самые ранние воспоминания уходят последними. Вот почему люди с болезнью Альцгеймера помнят свое детство восьмидесятилетней давности лучше, чем то, что было час назад. Синапсы, контролирующие жизненно важные функции, например дыхание, обычно сохраняются. А в конце, как облегчение, наступает смерть.
Тот факт, что на APP влияет множество молекул, повышая риск развития болезни Альцгеймера, не просто послужил основой программы ReCODE. Он объясняет, почему один единственный препарат – одобренный и экспериментальный – не может остановить, тем более обратить вспять ухудшение когнитивных функций при данном заболевании. Фармацевтические компании напоминали кровельщиков, которых пригласили починить крышу, поврежденную градинами размером с бейсбольный мяч. Вот они заделали одну дыру. Возможно, залили ее смолой, чтобы не проникала дождевая вода. Но между тем остальные тридцать пять дыр никуда не делись, и дом продолжает заливать.
Я упомянул тридцать шесть дыр неслучайно. Сотрудникам моей лаборатории удалось выявить тридцать шесть факторов, от которых зависит, будет ли APP провоцировать болезнь Альцгеймера или нет. Они влияют на риск развития заболевания, что было подтверждено обширными исследованиями. Виновников деменции может быть и больше, но, как я уже говорил ранее, на сотни счет не идет.
Крыша с 36 дырами
Рис. 7. Крыша с тридцатью шестью дырами. Как минимум насчитывается тридцать шесть виновников развития патофизиологии болезни Альцгеймера, и, устранив одного, невозможно добиться успеха. Лабораторные исследования выявляют размер «дыр» у каждого конкретного пациента.