Ученые обнаружили у пациентов с болезнью Альцгеймера дефицит нескольких нейротрансмиттеров, особенно ацетилхолина. В дефиците также могут быть соматостатин, норадреналин, серотонин, кортиколиберин и субстанция P. Скорее всего, у разных людей не хватает разных нейротрансмиттеров. Возможно, именно этим объясняется различие симптомов при болезни Альцгеймера. Ученые пытаются обратить вспять течение болезни Альцгеймера в том числе и с помощью лекарств, которые повышают уровень ацетилхолина и других недостающих нейротрансмиттеров в мозге. Однако это все равно не вылечит болезнь, потому что лекарства лишь замещают то, чего не хватает, и никак не останавливают процесс, убивающий клетки мозга. То же самое верно и для болезни Паркинсона.
Клетки мозга также общаются между собой с помощью электрических сигналов, особенно на больших расстояниях. Некоторые ученые проверяют, может ли прямая электрическая стимуляция улучшить работу мозга и восстановить его повреждения.
Белки – это один из главных компонентов клеток, из которых состоит человеческое тело. Тело принимает пищу, расщепляет ее на аминокислоты, а затем строит из них необходимые белки. Микроскопические повреждения мозга, характерные для многих болезней, вызывающих деменцию, состоят из измененных белков. Это и бляшки и клубки при болезни Альцгеймера, и тельца Пика при некоторых видах лобно-височной деменции, и тельца Леви, обнаруживающиеся при болезни Паркинсона и деменции с тельцами Леви, и прионы при болезни Кройтцфельдта – Якоба. Если отложения ненормальных белков являются причиной некоторых (или всех) из этих болезней, то удаление или профилактика этих отложений могут вылечить или предотвратить болезнь.
Ученые проверяют гипотезу, что ненормальное свертывание белков является триггером или причиной всех вышеперечисленных болезней. Например, ненормальные отложения бета-амилоидного белка находят в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. В центре микроскопических невритных бляшек, характерных для болезни Альцгеймера, находятся именно бета-амилоидные белки, а у некоторых пациентов с болезнью Альцгеймера есть и отложения амилоидных белков в кровеносных сосудах мозга. Если ненормальное свертывание белков ведет к структурным повреждениям, отмечающимся при каждой из этих болезней, то предотвращение такого свертывания или удаление ненормально свернутого белка могут стать эффективным методом лечения или профилактики. Мы знаем, что производство бета-амилоидного белка контролируется геномом на 21-й хромосоме, но функция этого белка пока неясна. Ниже мы обсудим вероятность, что он участвует в иммунном ответе организма на вторжение извне.
Одна из теорий, привлекших немало внимания, состоит в том, что у некоторых людей в организме скапливается продукт разрушения бета-амилоидного белка, который не получается нормально вывести. Процесс разрушения амилоида и выведения его из организма контролируется несколькими ферментами, вырабатывающимися в клетках мозга. Поскольку один фермент разрезает амилоид на «куски», которые можно удалить, а другой – на «куски», которые удалить не получается, теория предполагает, что болезнь Альцгеймера развивается у людей, в мозге которых накапливаются невыводимые фрагменты амилоида. Многие лекарства, которые пробуют использовать для лечения или профилактики болезни Альцгеймера, выполняют одну из трех функций: устраняют нежелательные фрагменты амилоидного белка, уменьшают выработку нежелательного белка или повышают производство желательного белка.
Клетки мозга содержат белки, которые служат своеобразными «скоростными шоссе» для химических сигналов. У некоторых пациентов с болезнью Альцгеймера наблюдаются ненормальные формы этих белков: тау-белка и БАМ (белков, ассоциированных с микротрубочками). Многие ученые считают, что эти ненормальные белки формируются после того, как появляются «неправильные» амилоидные белки (см. выше), и амилоидные белки каким-то образом служат этому причиной. Из этих белков формируются микроскопические нейрофибриллярные клубки, которые находят в мозгах пациентов, умерших от болезни Альцгеймера.
Ненормальные тау-белки также находят при лобно-височной деменции и прогрессирующем супрануклеарном парезе взора. Некоторые пациенты с лобно-височной деменцией наследуют ненормальные формы нескольких генов на 17-й хромосоме, которые связаны с производством тау-белка. Информация о генетической компоненте заболевания позволила разработать лекарства, которые устраняют ненормальные формы белков.
При болезни Паркинсона обнаруживается другой аномальный белок – синуклеин, который скапливается в ненормальных структурах, называемых тельцами Леви. Генетические изменения в ряде различных генов обнаружили примерно у 60 % пациентов с болезнью Паркинсона. Некоторые из этих генетических изменений происходят уже после рождения, потому что болезнь Паркинсона по наследству передается довольно редко. Ученые надеются, что изучение этих генетических аномалий приведет к открытиям, важным для всех, кто страдает от этой болезни.
Клетки головного и спинного мозга (а также нервные клетки вне центральной нервной системы) развиваются по конкретным шаблонам, определяемым белками, которые называются факторами роста нервов. Давно известно, что нервы, находящиеся вне центральной нервной системы (периферические нервы), могут вырастать заново или регенерироваться после травмы. После недавнего открытия, что новые клетки и новые нейронные соединения появляются в мозге всю жизнь, ученые задались вопросом, не может ли деменция быть результатом дефицита факторов роста нервов, которые руководят этим процессом. Кроме того, они проверяют, можно ли использовать факторы роста нервов, чтобы стимулировать замену или регенерацию поврежденных клеток мозга, и приведет ли это к формированию новых нейронных связей в мозге пациентов с разными формами деменции.
Небольшая группа ученых много лет изучала вопрос, могут ли бактерии, вирусы или грибы вызывать болезнь Альцгеймера. В ученом сообществе эту идею почти не поддерживали до последнего времени. Скептицизм несколько уменьшился после того, как несколько ученых обнаружили, что амилоидный белок может быть частью раннего иммунного ответа на вторжение чужеродных организмов, например бактерий. Это говорит о том, что отложения амилоидного белка в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера начинаются, когда амилоиды окружают чужеродный патоген. Рассматривают и другую теорию: амилоидный белок много лет сдерживает распространение патогена, но затем ему удается сбежать из-под контроля стареющей иммунной системы, и он вызывает новые отложения амилоидных белков, постепенно уничтожающих мозговые ткани.
Прионы (от слов protein, «белок», и infection, «инфекция») – это ненормальные формы нормально встречающегося небольшого белка, который, как ныне известно, вызывает несколько редких типов деменции, в том числе болезнь Кройтцфельдта – Якоба, куру и губчатую энцефалопатию крупного рогатого скота («коровье бешенство»). Ранее выдвигались версии, что эти (или похожие) частицы могут быть причиной болезни Альцгеймера, или же механизм распространения прионных болезней в мозге может быть похож на тот, с помощью которого распространяются ненормальные белки при других нейродегенеративных заболеваниях. Сейчас уже кажется маловероятным, что прионы могут непосредственно вызывать болезнь Альцгеймера.
Было предпринято немало попыток разобраться, является ли болезнь Альцгеймера заразной – то есть может ли она передаваться другому человеку. Пока что нет никаких доказательств того, что болезнь Альцгеймера вызывается медленно действующим вирусом, прионом или каким-либо иным заразным организмом.
Однако обнаружилось, что бета-амилоидные белки и синуклеины, введенные животным, вызывают формирование других аномальных амилоидных и синуклеиновых белков. Эти измененные белки затем повреждают другие здоровые клетки. Примерно по такому же принципу распространяются в мозге прионы. Ученые, исследующие этот процесс, надеются, что получится разработать лекарство, которое остановит этот способ распространения и предотвратит смерть клеток мозга при этих болезнях.
Возможность замены поврежденных клеток мозга с помощью трансплантации вызвала немало интереса в последние годы. Поскольку многие виды деменции начинаются в конкретных областях мозга и поначалу поражают клетки только одного типа, ученые считают, что возможно будет заменить и заново вырастить клеточные системы, специфичные для каждого заболевания. Исследования на животных показали, что некоторые клетки, выращиваемые в лабораториях, способны размножаться и вырабатывать нейротрансмиттеры после пересадки животным, у которых поврежден мозг. Некоторые из этих клеток были получены из стволовых клеток, которые могут развиваться в клетки многих разных типов. Например, кожные стволовые клетки замещают поврежденные или погибшие клетки кожи.
Сейчас проводятся несколько экспериментальных исследований, в которых проверяется, сработает ли такой подход при болезни Альцгеймера. Однако многие эксперты сомневаются, что пересадка клеток мозга сможет обратить вспять повреждения, вызванные болезнью Альцгеймера, после того, как та уже широко распространилась. Возможно (и, может быть, даже желательно), удастся взять клетки живого человека и «перепрограммировать» их, чтобы заменить те или иные ненормальные или погибшие клетки пациента. Но смогут ли такие клетки заменить поврежденные структуры мозга, пока остается неясным.
В мозгах некоторых пациентов с болезнью Альцгеймера обнаруживается ненормально большое количество алюминия, и из-за этого в течение многих лет были опасения, что он может быть причиной болезни Альцгеймера. Другие металлы, например марганец, действительно вызывают некоторые другие формы деменции. Сейчас кажется наиболее вероятным, что присутствие алюминия – это последствие болезни, вызывающей деменцию, а не ее причина. Люди иногда задумываются, стоит ли им перестать принимать антациды, готовить на алюминиевой посуде или пользоваться дезодорантом (все это источники алюминия). Нет никаких доказательств того, что использование этих вещей вызывает деменцию. Исследования людей, контактировавших с намного бόльшими концентрациями алюминия, показывают, что это воздействие не вызывает болезни Альцгеймера. Курсы лечения, направленные на выведение из организма алюминия, не приносят пользы пациентам с болезнью Альцгеймера, а у некоторых из них серьезные побочные эффекты.