Способность иммунной системы разрушать белок, связанный с болезнью Альцгеймера, колеблется в зависимости от суточного циркадного ритма.
Согласно исследованию, недавно опубликованному в PLOS Genetics, способность мозга очищать белок, тесно связанный с болезнью Альцгеймера, связана с нашим циркадным циклом.
Циркадные ритмы контролируют удаление ключевого белка, связанного с болезнью Альцгеймера. Предоставлено: Политехнический институт Ренсселера.
Исследование подчеркивает важность здорового сна для предотвращения образования скоплений белка амилоида-бета 42 (AB42) в мозге и открывает путь к потенциальным методам лечения болезни Альцгеймера.
«Циркадная регуляция иммунных клеток играет роль в сложной взаимосвязи между циркадными часами и болезнью Альцгеймера», — говорит Дженнифер Херли, эксперт в области циркадных ритмов и доцент биологических наук Политехнического института Ренсселера. «Это говорит нам о том, что здоровый сон может быть важен для облегчения некоторых симптомов болезни Альцгеймера, и этот положительный эффект может быть обеспечен типом иммунных клеток, называемым макрофагами / микроглией».
Исследование проводилось в Центре биотехнологии и междисциплинарных исследований Ренсселера, специализирующемся на нейродегенеративных заболеваниях. Доктор Херли работал с профессорами Rensselaer Робертом Линхардтом, экспертом по гликанам и изобретателем синтетического гепарина, и Чунью Ван, чьи текущие исследования детализировали несколько механизмов производства и распространения белков , связанных с болезнью Альцгеймера.
«Это понимание открывает новый механизм и путь к лечению нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, с помощью междисциплинарного подхода, и является символом силы CBIS в исследованиях и открытиях и дает новый взгляд на здоровье и благополучие человека», — сказал Дипак Вашишт, директор ЦБИС.
Состав циркадной системы
Циркадная система состоит из основного набора часовых белков, которые предвосхищают смену дня и ночи, вызывая ежедневные колебания уровней ферментов и гормонов, в конечном итоге влияя на физиологические параметры, такие как температура тела и иммунный ответ. Нарушение циркадной системы все чаще ассоциируется с такими заболеваниями, как диабет, рак и болезнь Альцгеймера.
Характерным признаком болезни Альцгеймера являются бляшки, внеклеточные скопления AB42 в головном мозге. Макрофаги (называемые микроглией, когда они находятся в головном мозге), представляющие собой иммунные клетки, которые ищут и уничтожают нежелательный материал, удаляют AB42 из мозга, поглощая его в процессе, называемом фагоцитозом. В более раннем исследовании доктор Херли и его сотрудники из Королевского колледжа хирургов в Ирландии исследовали циркадный контроль макрофагов, собрав исчерпывающий набор данных, который позволил увидеть, какая РНК макрофагови белки колеблются с циркадным ритмом. Исследователи заметили колебания ферментов, которые помогают вырабатывать два белка на поверхности клеток макрофагов — гепарансульфат протеогликан и хондроитинсульфат протеогликан, оба из которых, как известно, играют роль в регуляции клиренса AB42.
Могут ли эти протеогликаны клеточной поверхности быть связующим звеном между циркадной системой и болезнью Альцгеймера?
В серии элегантных экспериментов, проверяющих эту гипотезу, команда установила, что количество AB42, потребляемого здоровыми макрофагами, колеблется в соответствии с ежедневным циркадным ритмом. Такой закономерности не было в макрофагах без циркадных часов. Они также измерили ежедневные колебания уровней протеогликанов гепарансульфата и протеогликанов сульфата хондроитина, продуцируемых на поверхности клеток макрофагов со здоровыми циркадными циклами.
Пиковый клиренс AB42 имел место, поскольку продукция поверхностных клеточных протеогликанов была на самом низком уровне, а удаление этих протеогликанов увеличивало потребление пищи, что позволяет предположить, что протеогликаны ингибируют клиренс AB42.
- «Что ясно, так это то, что все это рассчитано по циркадным часам», — сказал доктор Херли. «Когда этих протеогликанов на клеточной поверхности много, макрофаги не поглощают AB42. Мы не уверены, почему это может быть, но связь определенно есть».
- Эту взаимосвязь можно использовать для разработки методов лечения, которые будут стимулировать более высокий клиренс AB42, возможно, за счет увеличения амплитуды ежедневных колебаний, которые имеют тенденцию уменьшаться с возрастом.
- «Теоретически, если бы мы могли усилить этот ритм, возможно, мы могли бы увеличить клиренс AB42 и предотвратить повреждение мозга», — сказал доктор Херли.
Подробнее об этом исследовании см. Циркадные ритмы, контролирующие иммунные клетки, которые выводят белок болезни Альцгеймера.