Как ваша кровь узнает, что ваш мозг болен
Болезнь Альцгеймера (БА) - это сложное заболевание, поражающее мозг, от которого в основном страдают люди в возрасте 65 лет и старше. С каждым годом болезнь Альцгеймера поражает все больше и больше людей. Основная проблема БА заключается в том, что ее диагностируют слишком поздно. Главная цель - найти способы помочь врачам выявить болезнь на ранней стадии, чтобы они могли лучше помочь пациентам с БА. Биомаркеры - это то, что может подсказать вам, здорова ли та или иная часть тела или подвергается атаке болезни. В этой статье мы расскажем об одной новой интересной категории биомаркеров, которые переносят информацию из мозга в кровь. Эти биомаркеры можно использовать для того, чтобы определить, насколько здоров мозг, или если он пострадал от такого заболевания, как болезнь Альцгеймера.
Что такое болезнь Альцгеймера?
Болезнь Альцгеймера (БА) - это разрушительное нейродегенеративное заболевание, которое обычно диагностируется у людей в возрасте 65 лет и старше. Слово "нейродегенеративный" означает, что болезнь поражает нервную систему, и что со временем болезнь повреждает и разрушает (или дегенерирует) нервные клетки, называемые нейронами. В частности, при СД повреждаются нейроны головного мозга, которые управляют нашим телом и определяют, как мы думаем, помним и чувствуем. Риск заболеть БА и скорость ее развития зависят от множества факторов [ 1 ], включая пожилой возраст, накопление в мозге определенных токсичных белков, называемых амилоид-бета и тау, а также гены человека. В настоящее время не существует лекарства от БА, но есть несколько препаратов, которые могут временно уменьшить симптомы у людей, страдающих этим заболеванием.
СД - это заболевание, которое начинается задолго до постановки диагноза, длится много лет и со временем усугубляется. На самых ранних стадиях у человека нет симптомов потери памяти, но мозг начинает повреждаться. Какое-то время мозг может продолжать выполнять свои функции за счет того, что здоровые участки помогают поврежденным. По мере нарастания повреждений мозг становится менее работоспособным, и у человека начинаются проблемы с памятью. На самой тяжелой стадии АД, известной как деменция, люди испытывают сильную потерю памяти, спутанность сознания (например, путают прошлое с настоящим), испытывают трудности с выполнением повседневных задач (например, одеваются или даже глотают) и с трудом говорят.
К тому времени, когда человеку ставят диагноз AD, его мозг уже получил значительные повреждения, которые крайне сложно восстановить с помощью лекарств. Врачам нужен способ проверить наличие AD еще до появления заметных симптомов или когда эти симптомы еще слабо выражены. Именно поэтому биомаркеры AD, о которых пойдет речь ниже, являются отличной темой для исследований, поскольку они позволяют врачам и ученым выявлять AD на ранних стадиях, что может помочь тысячам людей.
Что такое биомаркер заболевания?
Биомаркером болезни может быть что угодно - от белка, обнаруженного в организме, например в крови, до снимка мозга, сделанного с помощью методов визуализации мозга. Биомаркер - это то, что может подсказать вам, здорова ли та или иная часть тела или подвергается атаке болезни. Например, врач может проверить количество сахара, называемого глюкозой, в анализе крови, чтобы определить, есть ли у вас диабет. В этом случае высокий уровень сахара в крови является биомаркером диабета. При таких сложных заболеваниях, как СД, врачи и ученые в значительной степени полагаются на биомаркеры для выявления людей на ранних стадиях, когда симптомы слабо выражены или отсутствуют.
Общепризнанные биомаркеры СД
Истинный диагноз AD можно подтвердить только при обследовании мозга после смерти пациента. В частности, врачи проверяют, не повышено ли в мозге количество двух белков: амилоида-бета и тау. Благодаря технологическому прогрессу увеличение количества этих двух белков теперь можно обнаружить у живого человека с помощью двух хорошо известных методов [ 2 ]. Уровень белков можно измерить в спинномозговой жидкости (СМЖ) - жидкости, в которой омываются головной и спинной мозг, - или использовать метод визуализации мозга под названием позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), чтобы обнаружить накопление белков в мозге.
Зачем нужны биомаркеры AD в крови?
Получение ЦСЖ для проверки уровня амилоида-бета и тау требует введения иглы в позвоночник (рис. 1). Этот процесс, называемый люмбальной пункцией, неприятен для большинства людей. ПЭТ-изображение предполагает введение в вену руки радиоактивных трассирующих веществ. В зависимости от введенного вещества в мозге высвечивается амилоид-бета или тау, что позволяет ПЭТ-сканеру получить изображение этих белков в мозге (рис. 2). Хотя ПЭТ-сканирование не так неприятно, как забор ЦСЖ, оно очень дорого и недоступно в большинстве медицинских центров.
Ученые пытаются найти биомаркеры AD на основе крови. Анализ на основе крови будет менее болезненным, чем анализ ЦСЖ, а также более дешевым и доступным, чем ПЭТ-визуализация [ 3 ]. Биомаркеры AD на основе крови позволят врачам легче и чаще тестировать людей и выявлять AD на более ранних стадиях. Ученые и врачи считают, что если лекарства будут назначаться до того, как мозг будет поврежден, то у них будет больше шансов замедлить развитие СД.
Новый привлекательный биомаркер AD в крови
В настоящее время ученые изучают несколько различных видов биомаркеров АД в крови. Из них мы сосредоточимся на внеклеточных везикулах, выделяемых мозгом (BEVs) [ 4 ]. Поскольку мозг - очень важный орган, и он не может восстанавливаться самостоятельно, как некоторые другие части тела, он надежно защищен линией "телохранителей", называемой гематоэнцефалическим барьером (BBB). Барьер позволяет только нужным веществам входить и выходить из мозга на основании их химической подписи, что напоминает паспорт. BEVs - одни из немногих структур, которым разрешено проходить через BBB.
Итак, что же такое везикулы? В общем, везикулы - это маленькие упаковки, которые переносят и доставляют сообщения в виде биологических молекул по всему организму. Внеклеточная везикула - это везикула, которая высвобождается из клетки и несет сообщения от этой клетки к другим клеткам. Так, BEVs - это везикулы, которые высвобождаются клетками мозга и переносят сообщения из мозга, через BBB, в остальные части тела. Ученые могут успешно выделить BEVs из крови и проанализировать их содержимое, чтобы увидеть, содержат ли они повышенное количество белков амилоид-бета и тау. Это здорово, потому что BEVs могут рассказать нам о том, что происходит непосредственно в мозге, всего лишь по образцу крови! На сегодняшний день ученые, занимающиеся изучением AD, изучали BEVs, выделяемые в кровь четырьмя различными видами клеток мозга - нейронами, нейронными предшественниками, астроцитами и сосудистыми клетками, которые образуют кровеносные сосуды мозга [4] (рис. 3). Поскольку BEVs, выделяемые в кровь нейронами, были наиболее изучены, ниже мы приводим некоторые факты из этих исследований [4].
БЭВ, выделяемые нейронами
Для того чтобы признать BEVs хорошим биомаркером AD, ученым сначала нужно определить, больше ли белков амилоид-бета и/или тау содержится в BEVs людей с AD, чем в BEVs людей без AD. Изучая БЭВ из нейронов, ученые обнаружили, что у пациентов с БА амилоида-бета больше, чем у людей без БА, и это количество увеличивается по мере усугубления БА. Это показывает, что количество амилоида-бета в БЭВ связано с тяжестью заболевания, что является важной характеристикой хорошего биомаркера. Кроме того, амилоид-бета в BEVs был обнаружен у пациентов с БА за 10 лет до постановки диагноза, а это значит, что ученые смогут использовать эти BEVs, чтобы определить, кто болен БА, еще до появления у пациентов каких-либо симптомов. Тау в BEVs также был обнаружен у людей с AD и без него, но исследования все еще не определили, повышается ли уровень тау в BEVs пациентов с AD, поэтому необходимо провести дополнительную работу.
Для тех, кому интересно, поскольку БА может быть вызвана множеством факторов, ученые начали изучать другие белки мозга, содержащиеся в BEV, на предмет их биомаркерного потенциала, включая белки нейронов (из нейронов). Хотя биомаркеры BEV выглядят многообещающе, необходимо провести дополнительные исследования, чтобы понять, как их лучше использовать для изучения AD.
Более полная картина
AD похож на головоломку: чтобы увидеть общую картину, нужно сложить несколько кусочков. Ученые еще не нашли всех кусочков. Однако объединение имеющейся у нас информации может приблизить нас к пониманию этого заболевания. BEVs - один из кусочков этой головоломки. Возможно, анализ таких биомаркеров, как BEVs, станет ранним и простым тестом, позволяющим определить, начинается ли у человека развитие AD. Затем врачи смогут перейти к более сложным тестам, таким как ПЭТ и КСФ. Вместе эти методы приблизят нас к пониманию БА и помогут многим пациентам, которые борются с этим страшным заболеванием.
