Нервы вне контроля

Учёные обнаружили: некоторые физические симптомы болезни Альцгеймера могут начинаться не в мозге, как считалось раньше, а в периферической нервной системе — той самой сети нервов, что связывает спинной мозг с остальным телом. Исследование, опубликованное в журнале Alzheimer’s & Dementia, показало: нарушение движения может возникать автономно, без участия повреждённых мозговых структур.

Обычно болезнь Альцгеймера ассоциируется с провалами в памяти и тяжёлым снижением когнитивных функций. Но врачи давно замечают: ещё до первых провалов в мышлении пациенты начинают медленнее ходить, слабее сжимать предметы и хуже держать равновесие. Раньше всё это объясняли тем, что мозг «сыпется», и это отражается на теле.

Однако доказательств того, что болезнь сама по себе поражает периферические нервы, не было. Чтобы разобраться, исследователи решили посмотреть на работу нервно-мышечного соединения — микроскопической точки, где нерв отдаёт мышце команду сокращаться.

Команда под руководством профессоров University of Central Florida Джеймса Хикмана и Сюфан Го создала лабораторный человеческий «нервно-мышечный» микромир. В работе участвовали и специалисты из компании Hesperos.

Учёные изучали семейную форму болезни Альцгеймера — редкий наследственный вариант, проявляющийся у людей 40–65 лет. Они использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, которые можно превратить почти в любую ткань. Из них вырастили двигательные нейроны и «наградили» их двумя известными альцгеймеровскими мутациями — PSEN1 и APP.

Затем мутированные нервы соединили со здоровыми мышечными клетками в миниатюрном устройстве «human-on-a-chip». Центральная нервная система из эксперимента была полностью исключена — чтобы точно понять, могут ли сами периферические нервы выходить из строя.

Учёные пропускали электрические импульсы по нейронам и отслеживали реакцию мышц. Оценивали точность передачи команды на сокращение и устойчивость мышц к «усталости».

Результат оказался неутешительным: нейроны с мутацией PSEN1 работали плохо каждый день эксперимента. Они редко вызывали полноценные сокращения мышц, а сами мышцы быстрее уставали. Соединения нервов и мышц со временем становились всё менее стабильными. Мутация APP показала умеренные, но заметные сбои.

Поскольку мышечные клетки были полностью здоровыми, причина нарушений оказалась именно внутри поражённых нейронов. Учёные обнаружили, что в них аномально увеличены эндосомы — микроструктуры, отвечающие за «рециклинг» химических веществ, необходимых для передачи сигнала. Их неправильная работа может объяснить сбои в коммуникации.

Команда также протестировала два популярных препарата против болезни Альцгеймера — мемантин и галантамин. Оба лекарства широко применяются для поддержки когнитивных функций пациентов. Однако в этой модели они не дали значимого улучшения: связь нервов с мышцами оставалась нарушенной.

Как отметил Хикман, это ключевой вывод: препараты, направленные на мозг, не решают проблемы, возникающие в остальном теле.

Исследование имеет ограничения: модель была упрощённой и включала только моторные нейроны и мышцы. В реальном организме нервы поддерживают дополнительные клетки — астроциты и клетки Шванна. Их присутствие может как усилить, так и смягчить нарушения.

В будущем учёные планируют расширить модель: исследовать мышцы с альцгеймеровскими мутациями и сенсорные нейроны, отвечающие за осязание и боль. «Human-on-a-chip» может стать площадкой для создания новых препаратов, которые лечат и когнитивное, и физическое ухудшение.