Болезнь Альцгеймера – на данный момент самая распространённая причина старческого слабоумия. Один из ключевых генов в её развитии – ген ApoE, кодирующий аполипопротеин (белок, маркирующий все липопротеины). В человеческой популяции ApoE ген встречается в нескольких формах (аллелях), названных ApoE2, ApoE3 и ApoE4. Ранее уже обнаруживалась связь между ApoE4 и повышенным риском развития подобного недуга, но как именно эта форма гена влияет на развитие слабоумия, оставалось неясным. Исследование группы Ядонга Хуанга из Унивеситета Калифорнии Сан-Франциско проливает свет на этот вопрос. Оно опубликовано в журнале Neuron.
Известно, что у больных Альцгеймером повреждается гиппокамп – отдел головного мозга, ответственный за эпизодическую и пространственную память. Отдельные нейроны гиппокампа, как и нейроны других отделов мозга, не могут осуществлять сложные когнитивные функции (например, память) без связи с другими нейронами. Чтобы заставить клетки работать вместе, синхронизировать свою активность, различные зоны мозга генерируют своеобразные периодические волны.
Когда мы сталкиваемся с чем-то новым, гиппокамп стимулирует так называемые пульсирующие волны (ripple waves), при этом для консолидации нового события (его запоминания) возбуждение в виде волны должно пройти по «электрической цепи» в гиппокампе множество раз. Контролируют то, насколько точно прохойдена эта цепь, медленные гамма волны.
Группа исследователей во главе с Ядонгом Хуангом обнаружила, что с возрастом у мышей с экспрессирующимся белком ApoE4 нарушались эти оба ритма гиппокампа: пульсирующие волны и связанные с ними медленные гамма волны снижались в количестве. Такие нарушения сопровождались потерей памяти и способности к обучению у мышей. Следующий ключевой вопрос исследователей состоял в том, чтобы определить, влияет ли ApoE4 на пульсирующие волны, генерирующие электрическую цепь, или на медленные гамма-волны, которые её держат под контролем.
Гамма-волны запускаются интернейронами гиппокампа. Учёные выяснили, что у мышей, экспрессирующих ApoE4, во всех клетках гиппокампа, кроме интернейронов, наблюдались нормальные медленные волны. Короткие волны нарушались, но при этом память мышей не страдала. Соответственно, причина нарушения памяти при экспрессии ApoE4 белка – это дефекты как раз в медленных гамма-волнах, контролирующих пульсирующие волны, а не сами пульсирующие волны.
“Нашим следующим шагом станет работа по поиску того, как восстановить медленные гамма волны в гиппокампе, что позволит в будущем замедлить потерю памяти при болезни Альцгеймера”,
– сообщил Ядонг Хуанг.
Apolipoprotein E4 Causes Age-Dependent Disruption of Slow Gamma Oscillations during Hippocampal Sharp-Wave Ripples by Anna K. Gillespie, Emily A. Jones, Yuan-Hung Lin, Mattias P. Karlsson, Kenneth Kay, Seo Yeon Yoon, Leslie M. Tong, Philip Nova, Jessie S. Carr, Loren M. Frank, and Yadong Huang in Neuron. Published online May 5 2016 doi:10.1016/j.neuron.2016.04.009