Дельфины из Флориды и болезнь Альцгеймера: новая угроза с моря

Исследование мозгов дельфинов, проживающих у побережья Флориды, выявило тревожные факты: повторяющееся сезонное воздействие токсинов цветущих водорослей связано с генными и клеточными изменениями, аналогичными признакам болезни Альцгеймера у человека. Это даёт повод всерьёз задуматься о долгосрочных последствиях водорослевых "цветений" не только для морских обитателей, но и для здоровья людей, живущих рядом с такими зонами.

Вредоносные цветения водорослей, получившие сокращённое название HABs, происходят, когда колонии водорослей выходят из-под контроля, чему обычно способствуют тёплая вода и избыток питательных веществ в ней. Результат — токсичные вещества накапливаются в пищевой цепочке и поражают не только морских, но и наземных животных, включая человека. Про острые проявления токсинов известно давно, а вот их влияние на мозг в долгосрочной перспективе до сих пор изучалось мало.

В индийской реке-лагуне — большом эстуарии у восточного побережья Флориды — за последние двадцать лет цветения водорослей случаются всё чаще из-за изменений климата. Местные дельфины — долгоживущие хищники, подвергающиеся тем же природным рискам, что и человек, а кроме того, у них отмечаются возрастные изменения мозга. Неудивительно, что именно они стали "биосигналом" для учёных: наблюдение за дельфинами даёт подсказки о том, как токсины влияют на мозг млекопитающих.

Выяснилось, что у дельфинов в мозге встречаются такие же аномалии, как у пациентов с болезнью Альцгеймера: скопления бета-амилоидных бляшек и клубки белка тау. Это, а также подтверждённое сезонное отравление токсинами, породили замысел эксперимента по изучению связи между экологическими факторами и патологией мозга.

Учёные хотели проверить, влияет ли сезонность на мозг дельфинов и усиливается ли токсическое действие во время цветения водорослей. Для этого они проанализировали мозговую ткань двадцати дельфинов-бутылконосов, выброшенных на берег в районе индийской лагуны с 2010 по 2019 год. Их разделили на две группы по времени гибели — на пике цветения (с июня по ноябрь) и вне этого периода (с декабря по май), чтобы сравнить степень воздействия экологических токсинов.

Для поиска нейротоксина 2,4-диаминобутирата (2,4-DAB), выделяемого водорослями, применили высокоточный метод масс-спектрометрии — "химический детектор" на молекулярном уровне. Оказалось, что 2,4-DAB был найден во всех образцах мозгов, но в сезон цветения его содержание было почти в 3000 раз выше, чем в другие месяцы.

Затем исследовали экспрессию генов в коре головного мозга. Открытие: у дельфинов, погибших в сезон цветения, изменились более 500 генов, среди которых много связанных с работой нервной системы и иммунитетом. Некоторые из этих генов, например APOE, APP и MAPT, также известны как маркеры риска болезни Альцгеймера у человека.

Кроме того, учёные провели иммуногистохимическое исследование и подтвердили наличие амилоидных бляшек и фосфорилированного тау — классических признаков альцгеймероподобной дегенерации. Эти аномалии находили у дельфинов из обеих групп, но более высокая концентрация токсинов усугубляла патологию. Отдельно отметили: чем больше сезонов цветения дельфин "переживал", тем сильнее проявлялись признаки воспаления, клеточной гибели и экспрессии опасных генов.

Однако исследование имело ограничения: анализировали уже погибших на берегу дельфинов, что не позволяет с уверенностью судить о причинах этих изменений. Объём выборки был мал — трудно получить качественные образцы мозговых тканей у морских млекопитающих. И, наконец, нельзя точно сказать, страдают ли дельфины реальной деменцией, как человек, несмотря на схожесть биологических маркёров.

Тем не менее работа закладывает базу для дальнейших изучений: предстоит выяснить, как конкретно 2,4-DAB разрушает мозг со временем, как взаимодействует с другими факторами риска, а также оценить ситуацию на живых дельфинах или в контролируемых лабораторных условиях.

Поскольку дельфинов считают "сторожевыми животными", чьи болезни предвещают экологические бедствия, учёные призывают внимательно следить за здоровьем флоридцев: этот регион США в 2024 году стал абсолютным лидером по числу случаев болезни Альцгеймера. Возможно, влияние вредных водорослей затрагивает не только дельфинов…

Исследование "Подписи болезни Альцгеймера в транскриптоме мозга эстуарных дельфинов" опубликовали учёные Уэнди Ноук Дурден, Меган К. Стоун, Сюзанна П. Гарамсеги, Сандра Энн Банак, Дэниел Дж. Бжостовицкий, Реджина Т. Вонтелл, Ларри Э. Бранд, Пол Алан Кокс и Дэвид А. Дэвис.