Чаще всего болезнь Альцгеймера ассоциируют с проблемами памяти и когнитивных функций, но ее влияние может распространяться и на другие части тела. Ученые выяснили, что генетические аномалии, характерные для наследственного варианта недуга, способны препятствовать передаче нервных импульсов от нейронов к мышечной ткани. Такое открытие может пролить свет на то, почему у некоторых больных еще до явных умственных расстройств отмечаются сбои в походке, удержании равновесия и координации движений. О возможной роли периферической нервной системы в прогрессировании заболевания читайте в материале «Известий».

Почему болезнь Альцгеймера способна давать о себе знать не только ухудшением памяти

Болезнь Альцгеймера относят к нейродегенеративным патологиям, постепенно разрушающим функции головного мозга. К самым узнаваемым симптомам относятся ослабление памяти, дезориентация и ухудшение умственных способностей. Тем не менее у части пациентов медики фиксируют и телесные отклонения: сбои в равновесии, координации и походке. Иногда такие признаки появляются за несколько лет до серьезных нарушений мышления и запоминания.

Ученые из Университета Центральной Флориды задались целью выяснить, не обусловлены ли такие моторные расстройства исключительно поражением головного и спинного мозга. Основное внимание они уделили наследственному типу болезни Альцгеймера — редкой разновидности, которая, как правило, возникает раньше обычной формы, чаще всего у людей в возрасте 40–65 лет.

Исследователи выдвинули гипотезу, что генетические сдвиги, ассоциированные с данным недугом, способны напрямую воздействовать на периферическую нервную систему. Эта часть нервной системы охватывает нервы вне головного и спинного мозга и отвечает, помимо прочего, за передачу команд, обеспечивающих сокращение мышц. Результаты исследования представлены в журнале Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association (A&D).

Каким образом мутации разрушают взаимодействие нервов и мышц

В процессе опытов ученые установили, что моторные нейроны, несущие мутации, типичные для наследственной болезни Альцгеймера, способны ухудшать функционирование нервно-мышечных синапсов. Речь идет о зонах, где нервное окончание передает мышце команду к сокращению.

Отличительной чертой эксперимента стало отсутствие в лабораторной модели как головного, так и спинного мозга. Благодаря этому специалисты получили возможность оценить, могут ли генетические аномалии влиять на передачу импульсов прямо в периферической нервной системе, вне зависимости от поражений центральной нервной системы.

Джеймс Хикман, профессор Центра нанотехнологий Университета Центральной Флориды и руководитель исследования

Это первый случай доказательства, что нарушения в периферической нервной системе могут возникать непосредственно из-за этих мутаций. Это означает, что лекарства, воздействующие на мозг, могут не решить проблемы в остальной части тела.

Каким образом исследователи смоделировали нервно-мышечную систему в лабораторных условиях

В ходе работы ученые применили технологию human-on-a-chip — компактные лабораторные комплексы, где совмещаются различные виды клеток человека. Подобные системы дают возможность воссоздавать конкретные биологические процессы и отслеживать, как меняется взаимодействие тканей под влиянием болезни. Созданием платформы занималась компания Hesperos, одним из соучредителей которой выступает Хикман.

Исследователи сконструировали модель нервно-мышечного синапса, соединив здоровые клетки мышечной ткани с мотонейронами, которые были выращены из стволовых клеток с мутациями, характерными для наследственной формы болезни Альцгеймера. После этого они анализировали, насколько успешно нейроны передают мышечным волокнам импульсы и провоцируют их сокращение.

Ученые оценивали стабильность сокращений и продолжительность работы мышц до наступления усталости. Полученные данные свидетельствуют, что мутации могут расстраивать нормальное взаимодействие нервных и мышечных клеток даже в системе, где отсутствуют головной и спинной мозг.

Исследователи подчеркивают: такие модели дают возможность изучать контакты человеческих тканей в контролируемой среде. Они способны дополнить опыты на животных, ведь специфику ряда болезней в человеческом теле не всегда можно точно скопировать на иных биологических объектах.

По какой причине сбои нервно-мышечной передачи сказываются на походке и равновесии

Каждое осознанное движение требует отправки сигнала от нервной системы к мускулатуре. Моторный нейрон генерирует электрический импульс, инициирующий химическую передачу в нервно-мышечном синапсе. В итоге мышечное волокно сокращается. Именно этот механизм позволяет человеку передвигаться, удерживать равновесие, поднимать вещи и совершать точные действия.

Когда контакт между нервным окончанием и мышцей дает сбой, мышечная ткань начинает слабее откликаться на поступающие команды. В зависимости от типа и тяжести таких нарушений возможны мышечная слабость, ухудшение координации и сложности при длительных физических нагрузках.

Джеймс Хикман

Вы не можете двигаться, если двигательная цель не работает. Когда врач постукивает по вашему колену для проверки рефлекса, он проверяет именно эту связь.

Вместе с тем исследователи акцентируют: лабораторный опыт пока не подтверждает, что у больных сбои нервно-мышечной передачи непременно проявляются до утраты памяти. Чтобы это установить, нужно сравнить данные модели с клиническими наблюдениями и отследить динамику двигательных функций на различных этапах болезни.

Способно ли данное открытие помочь в более ранней диагностике недуга

В случае подтверждения результатов в будущих работах анализ походки, координации и состояния нервно-мышечных синапсов может превратиться в дополнительный инструмент для исследования ранних сдвигов, сопутствующих болезни Альцгеймера. Это дало бы возможность не замыкаться только на тестах памяти и прочих когнитивных функций при выявлении вероятных симптомов заболевания.

Сюфан «Надин» Го, профессор и один из авторов работы

Нарушения двигательной функции могут быть ранним признаком [болезни Альцгеймера]. Если мы сможем обнаружить эти изменения и вмешаться на ранней стадии, это может помочь отсрочить появление симптомов со стороны центральной нервной системы.

Тем не менее на сегодняшний день сделанные заключения касаются главным образом наследственной разновидности патологии и опираются на лабораторную модель. Остается неясным, в какой мере аналогичные процессы характерны для самой распространенной формы болезни Альцгеймера и удастся ли зафиксировать их у пациентов до возникновения умственных отклонений.