Синдром Дауна в основном известен своей неспособностью к обучению, но пациенты обычно страдают от целого ряда недугов. Один из них – раннее начало болезни Альцгеймера. Новое исследование CiRA, использующее iPS-клетки пациентов с синдромом Дауна, предполагает, что молекулярные признаки болезни Альцгеймера являются результатом более высокого окислительного стресса в нейронах и что антиоксиданты могут иметь терапевтический эффект.
У здоровых людей 23 пары хромосом, одна хромосома в каждой паре унаследована от матери, а другая – от отца. Синдром Дауна вызван трисомией 21, при которой хромосома 21 имеет три копии вместо нормальных двух. Среди многих генов в этой хромосоме есть белок-предшественник амилоида, или APP. Белок APP является предшественником бета-амилоида, который составляет бляшки, которые обычно встречаются в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера.
"Дополнительная копия гена увеличивает экспрессию АРР и последующее производство бета-амилоида, и у многих пациентов с синдромом Дауна с когнитивными нарушениями наблюдается высокий уровень бета-амилоидных бляшек," объясняет доцент CiRA Мегуму Сайто, который руководил исследованием.
Невозможно наблюдать, как клетки мозга пациентов с синдромом Дауна дегенерируют в режиме реального времени. Вместо этого Сайто и его команда приготовили iPS-клетки пациента, которые затем дифференцировали в нейроны и наблюдали за дегенерацией в культуральной чашке. В соответствии с симптомами болезни Альцгеймера, эти нейроны производили больше бета-амилоида, чем нейроны, сделанные из эуплоидных iPS-клеток.
В мозге пациентов с синдромом Дауна наблюдается аномально высокий уровень окислительного стресса. Фактически, повышение окислительного стресса является обычным явлением при некоторых неврологических заболеваниях, включая болезнь Хантингтона, рассеянный склероз и болезнь Альцгеймера. Соответственно, исследование показывает, что воздействие оксидантов на культивируемые нейроны увеличивает количество бета-амилоида, продуцируемого клетками, в то время как воздействие на них антиоксиданта N-ацетилцистеина снижает его.
"Несколько исследований показали преимущества лечения антиоксидантами у пациентов и мышей. Мы обнаружили, что эффект был на бета-амилоид, но не на АРР, что дает нам некоторые подсказки о молекулярном механизме эффекта," сказал Сайто.
Хотя гипотеза амилоида остается спорной, исследование предоставляет новые доказательства того, как предотвратить образование этих бляшек в головном мозге пациентов с синдромом Дауна.