С помощью новейших датчиков, используемых для измерения температурных колебаний внутри клеток, ученые из Кембриджского университета получили новые интересные сведения о болезни Альцгеймера. Работа показывает, как белковые сгустки, давно ассоциируемые с этим заболеванием, могут вызывать накопление тепла и поджаривать клетки мозга " подобно яичнице". Более того, проект демонстрирует, как можно использовать лекарственные препараты, чтобы остановить процессы, связанные с такими опасными состояниями.

A first-of-a-kind study has shown how Alzheimer's disease can cause brain cells to overheat Depositphotos

Прорыв произошел благодаря экспериментам команды по изучению так называемого внутриклеточного термогенеза - развивающейся области, в центре которой находится изучение процесс производства тепла в клетках организма. Благодаря современным датчикам такие измерения стали возможными, и команда впервые применила их для изучения болезни Альцгеймера, сосредоточив основное внимание на одном из главных виновников ее возникновения, известном как белки амилоид-бета.

Накопление белков амилоид-бета в токсичные сгустки считается ключевым фактором нейродегенерации, связанной с болезнью Альцгеймера, и поэтому им уделяется особое  внимание со стороны ученых, пытающихся лучше понять это состояние. Специалисты из Кембриджа изучают связь между внутриклеточным термогенезом и агрегацией амилоид-бета, и новые прогрессивные сенсорные устройства стали идеальным инструментом для изучения всех тонкостей этого процесса.

"Термогенез ассоциировался с тканевым стрессом, который может способствовать дальнейшей агрегации", - рассказывает Чьи Вей Чунг, первый автор исследования. "Нам удалось выяснить, что при нарушении баланса в клеткочных процессах, (например, когда уровень концентрации амилоид-бета слишком высок и он начинает активно аккумулироваться), температура в клетках возрастает". 

Ученые использовали крошечные датчики температуры (технически известные как флуоресцентные полимерные термометры) для изучения влияния амилоид-бета на линии человеческих клеток в лабораторных условиях. Когда белки начали накапливаться и образовывать нитевидные структуры, называемые фибриллами средняя температура клеток начинает повышаться, достигая значительно более высоких показателей, чем в клетках без амилоид-бета.

"Чрезмерный нагрев клетки подобен приготовлению яичницы - по мере нагревания белки начинают слипаться и становятся нефункциональными", - считает Камински Ширле, руководитель проекта. 

И чем активнее происходил процесс агрегации, тем больше выделялось тепла, и тем быстрее он распространялся на соседние клетки. 

"После того, как агрегаты уже сформированы, они покидают клетку и, проникая в соседние клетки, поражают их амилоид-бета ", - говорит Чанг. " Раньше никто не показывал эту связь между температурой и агрегацией в живых клетках". 

Команда утверждает, что данная технология может быть использована в при диагностировании болезни Альцгеймера или для скрининга кандидатов в лекарственные препараты для ее терапии. Ученым удалось выяснить, что повышение температуры можно предотвратить, обработав клетки препаратом, который препятствует агрегации амилоид-бета. Конечно, необходимо провести еще много исследований, чтобы перевести этот метод в клиническую практику, однако полученные результаты свидетельствуют о том, что это средство может стать терапевтическим препаратом для лечения болезни Альцгеймера. 

Результаты данного эксперимента были описаны в издании Journal of the American Chemical Society.

Источники: Википедиа, Journal of the American Chemical Society, University of Cambridge
(https://ru.wikipedia.org/wiki/Термогенез) (https://ru.wikipedia.org/wiki/Тканевый_стресс)
(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c03599#)
(https://www.cam.ac.uk/research/news/alzheimers-disease-causes-cells-to-overheat-and-fry-like-eggs)