Как травма головы танцует с Альцгеймером: уникальные паттерны мозгового старения

Травматические повреждения головного мозга могут изменить развитие патологии Альцгеймера
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Brain Communications, пролило свет на то, как травматические повреждения головного мозга, например, возникающие в результате боя или аварий, могут влиять на развитие изменений в мозге, связанных с болезнью Альцгеймера, в более позднем возрасте. Исследователи обнаружили, что, хотя травматические повреждения головного мозга не приводили к общему увеличению уровня двух ключевых белков Альцгеймера в мозге, они изменяли местоположение этих белков и то, как они взаимодействовали друг с другом. Это говорит о том, что повреждения головы могут привести к уникальным паттернам старения мозга, отличающимся от типичной болезни Альцгеймера.

Травматическое повреждение головного мозга происходит, когда внешняя сила воздействует на голову, потенциально причиняя повреждения мозгу. Степень тяжести может варьироваться от легких сотрясений до более серьезных травм с потерей сознания и длительными неврологическими проблемами. Дементы - это общий термин для снижения умственных способностей, достаточно серьезного, чтобы препятствовать повседневной жизни. Болезнь Альцгеймера - наиболее частая причина деменции, характеризующаяся накоплением специфических белков в мозге: амилоид-бета и тау.

Амилоид-бета - это белок, который может сгребаться вместе, образуя отложения в мозге. Считается, что эти отложения нарушают связь между нейронами. Таус - еще один белок, который находится внутри нейронов и может запутываться. Эти запутанные тау также нарушают нормальное функционирование мозга и тесно связаны со смертью мозговых клеток. Ученые давно наблюдают, что люди с историей травматических повреждений мозга, как оказывается, имеют более высокий риск развития деменции в дальнейшем.

Однако точные биологические причины этой связи оставались неясными. Исследователи изучали, могут ли накопления амилоида-бета и тау, знаковые характеристики болезни Альцгеймера, быть тем недостающим элементом между травматическими повреждениями мозга и поздней деменцией. Предыдущие исследования, исследовавшие эту связь, давали смешанные результаты: одни находили увеличение амилоида-бета и тау после травмы мозга, а другие - нет.

Чтобы прояснить ситуацию, исследователи в этом новом исследовании сосредоточились не только на общих количествах амилоида-бета и тау, но и на их конкретных местах в мозге после травматических повреждений. Они предположили, что травматические повреждения мозга, которые могут вызывать повреждения в определенных областях мозга в зависимости от типа травмы, могут приводить к различным паттернам накопления амилоида-бета и тау по сравнению с более типичными паттернами, наблюдаемыми при болезни Альцгеймера.

"Накопление вредных белков, таких как амилоид-бета и тау, в мозге варьируется среди людей, что приводит к различным клиническим профилям в нейродегенеративных расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера", - сказала автор исследования Ханна де Бруин, аспирантка Амстердамского медицинского университета.

"Наше исследование сосредоточено на понимании этого разнообразия - почему эти белки накапливаются и распространяются различными способами. Травматическое повреждение мозга, которое может возникнуть из-за таких событий, как контактные виды спорта, военная служба или падения, предоставляет уникальную возможность изучить эту гетерогенность. Поскольку травматическое повреждение мозга может влиять на разные области мозга в зависимости от типа травмы, оно создает различные условия, которые могут помочь нам лучше понять, как накапливаются белки и как они взаимодействуют между собой."

Исследование включало 103 ветеранов Вьетнамской войны, средний возраст которых составлял около 67 лет. Из них 65 имели историю травматических повреждений мозга, а 38 не имели такой истории и служили контрольной группой. Среди тех, кто испытывал травмы мозга, 40 имели легкие травмы, а 25 - умеренные или тяжелые. Большинство участников имели одну или две травмы мозга за свою жизнь. Исследование проводилось десятилетия спустя после этих травм, со средним временным промежутком около 40 лет между последней травмой и выполненными для данного исследования сканированием мозга.

Чтобы измерить уровень амилоида-бета и тау в мозге, все участники прошли специализированное исследование мозга с помощью позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ). Эти сканирования позволили исследователям наблюдать, где эти белки накапливались в мозге. Затем они сравнили паттерны распределения этих белков между участниками с и без историей травматических повреждений мозга.

Исследователи не нашли, что у людей с историей травматических повреждений мозга были более высокие уровни амилоида-бета или тау по сравнению с теми, кто не имел такой истории. Это говорит о том, что травматическое повреждение мозга не обязательно приводит к увеличению уровня этих вредных белков по всему мозгу. Однако исследователи выявили ключевую разницу в том, как распределялись белки.

У людей, перенесших травмы мозга, амилоид-бета и тау с большей вероятностью находились в лобных и теменных областях мозга. Это области, которые особенно подвержены повреждениям от травматического повреждения мозга. Напротив, у людей без истории травматических повреждений мозга эти белки больше сосредоточивались в височных областях мозга, которые являются местом их типичного накопления при болезни Альцгеймера. Эта находка предполагает, что травматическое повреждение мозга может изменить типичный паттерн того, как эти белки распространяются со временем.

Кроме того, связь между амилоидом-бета и тау, похоже, была другой у лиц с травматическими повреждениями мозга. При болезни Альцгеймера амилоид-бета и тау, как правило, накапливаются вместе в определенных областях мозга, причем амилоид-бета часто инициирует распространение тау. Однако у людей с историей травматической травмы связь была ослаблена в височных областях (которые обычно являются первыми пораженными при болезни Альцгеймера) и была более сильной в лобных областях. Это говорит о том, что травматическое повреждение мозга может изменять не только место накопления этих белков, но и то, как они взаимодействуют друг с другом.

"Мы обнаружили, что история травматических повреждений головного мозга не обязательно ассоциирована с более высокими уровнями амилоида-бета и тау на ПЭТ-сканировании, но их распределение и взаимосвязь варьировались", - сказала де Бруин в интервью PsyPost. "В частности, эти белки были более сконцентрированы в областях мозга, которые обычно затрагиваются травматическими повреждениями мозга, таких как лобные и теменные доли, нежели в височных областях, которые более широко связаны с ранним Альцгеймером. Кроме того, амилоид-бета и тау демонстрировали более сильные ассоциации в этих областях, связанных с травматическими повреждениями мозга. Это говорит о том, что травматическое повреждение мозга может влиять как на местоположение, так и на динамику этих белков, способствуя различным траекториям нейродегенерации."

"Как и в каждом исследовании, есть несколько важных оговорок, о которых стоит помнить", - отметила она. "Наш размер выборки был относительно маленьким (103 участника), поэтому в будущем нужно исследовать более крупные группы, чтобы подтвердить наши выводы. Кроме того, поскольку это было поперечное исследование, мы не могли проследить, как взаимосвязь между травматическими повреждениями мозга и амилоидом-бета и тау может развиваться со временем.

"Еще один момент, который следует учитывать, заключается в том, что уровни амилоида-бета и тау у наших участников в целом были низкими, поэтому было бы полезно проверить, сохраняются ли те же результаты в когорте с более высокими уровнями. И в конце концов, хотя ПЭТ-имиджинг является хорошо установленным методом визуализации амилоида-бета и тау в живых организмах, вскрытие остается золотым стандартом для точного обнаружения этих белков."

В дальнейшем исследователи интересуются, как коммуникационные сети мозга или функциональная связность могут влиять на распространение тау-белка при болезни Альцгеймера, особенно в контексте травматического повреждения головы. Понимание этих механизмов может привести к лучшим предсказаниям прогрессирования заболеваний и потенциально помочь в разработке более целенаправленных методов лечения для людей с историей травмы головы.

"Мы в настоящее время работаем над новыми проектами, которые исследуют функциональную связность - по сути, как разные области мозга общаются друг с другом - как потенциальный предсказатель того, как тау распространяется при болезни Альцгеймера", - объяснила де Бруин. "Это особенно важно, потому что тау - это белок, наиболее тесно связанный с нейродегенерацией и когнитивным снижением. Мы считаем, что тау распространяется по мозгу, следуя связям тех областей, где он впервые появляется, движуясь тем, как заболевание развивается на биологическом уровне, и, в свою очередь, как оно клинически проявляется. Конечная цель состоит в том, что результаты нашего исследования улучшат прогнозы прогрессирования заболевания и помогут в разработке клинических испытаний, в конечном итоге приводя к разработке более эффективных методов лечения."

Исследование “Накопление амилоида-β и тау при травматическом повреждении головного мозга: исследование ветеранов Вьетнамской войны” написано Ханной де Бруин, Колином Груотом, Сюзи Кампс, Эверардом Г Б Вайвербергом, Анной Стюард, Амиром Дехсарви, Йоландой А Л Пиньенбург, Риком Оссенкоппеле и Николаем Францмейером для Альцгеймерского нейроимиджинг инициатива (ADNI).