Choroba Alzheimera zaburza wewnętrzny zegar mózgu i przeprogramowuje geny

W prestiżowym "Nature Neuroscience" ukazał się artykuł naukowców z Washington University School of Medicine w St. Louis, w którym przedstawili oni swoje odkrycia mechanizmów w mózgu myszy ze zmianami odwzorowującymi chorobę Alzheimera.

Okazuje się, że zaburzenie rytmu dobowego w komórkach przez to schorzenie zmienia również zachowanie setek genów, które regulują kluczowe funkcje mózgu. Wskazują oni, że do tej pory "wpływ starzenia się i patologii neurodegeneracyjnej na wzorce ekspresji genów dobowych w różnych typach komórek mózgowych pozostawał nieznany". To badanie pomogło go zidentyfikować.

Badacze przeprowadzili testy na zarówno na zdrowej korze mózgowej myszy, jak i w warunkach zwiększonego patologicznie beta-amyloidu (białka typowego dla choroby Alzheimera) oraz starzenia się. W szczególności zbadano translatomy dobowe astrocytów, mikrogleju i tkanki łącznej. "Istnieją 82 geny powiązane z ryzykiem choroby Alzheimera, a my odkryliśmy, że rytm dobowy kontroluje aktywność połowy z nich" - powiedział w oświadczeniu dr n. med. Erik S. Musiek z WashU Medicine, główny autor badania.

Badacze pobierali tkanki co dwie godziny przez dobę, a następnie wykonywali na nich analizy, aby sprawdzić, które geny były aktywne w poszczególnych etapach cyklu dobowego. U myszy z podwyższonym amyloidem rytm dobowy setek genów w komórkach mikrogleju i astrocytach był zaburzony i inny niż u osobników jedynie w podeszłym wieku, ale zdrowych. Już samo to rozregulowuje pracę tych niezwykle ważnych komórek. Mikroglej odpowiada bowiem częściowo za odporność mózgu, usuwanie toksycznych materiałów i martwych komórek. Astrocyty wspierają zaś oraz utrzymują komunikację między neuronami.

Naukowcy zaobserwowali, że zaburzenia rytmu dobowego spowodowane patologicznie wysoką obecnością amyloidu nie powodują wyłączenia genów ani komórek, co prawdopodobnie prowadziłoby do szybkiej śmierci pacjenta. Zamiast tego prowadzą one do desynchronizacji funkcji komórek mózgu, wskutek czego nie może on np. skutecznie usuwać amyloidu. Procesy nie działają po prostu w odpowiedniej kolejności i w mózgu panuje chaos, co przekłada się na szereg różnych problemów.

Autorzy tego badania odkryli coś jeszcze. Okazało się, że wysoki poziom tego białka typowego dla choroby Alzheimera niejako generuje nowy rytm dobowy dla setek genów, których w normalnych warunkach nie cechuje ten wzorzec aktywności. Skutkiem tego może być reakcja zapalna mózgu na infekcję lub zaburzenia równowagi, w tym m.in. gromadzenie się blaszek amyloidowych, które mogą dalej zaburzać działanie komórek.

Te odkrycia nie tylko pokazują, jak wyniszczającą chorobą jest Alzheimer, ale również tworzą nowe szanse jej leczenia i spowolnienia. "Wiedząc tak wiele o tych genach Alzheimera regulowanych przez rytm dobowy, mamy szansę znalezienia nowych sposobów leczenia, które pozwolą na ich modyfikację i zapobiegną postępowi choroby" - powiedział w oświadczeniu główny autor badania.

Co dalej? Naukowcy będą teraz eksplorować potencjalne terapie celujące w rytmy dobowe mikrogleju i astrocytów zaburzane przez Alzheimera. Niewykluczone, że ich optymalizacja pozwoli zapobiegać dalszemu odkładaniu się amyloidu i innym skutkom tej choroby, co pozwoli przerwać błędne koło.

Źródła:

• Sheehan, P.W., Fass, S.B., Sapkota, D. et al. A glial circadian gene expression atlas reveals cell-type and disease-specific reprogramming in response to amyloid pathology or aging. Nat Neurosci (2025). https://doi.org/10.1038/s41593-025-02067-1
• Reynolds, M. Alzheimer's disrupts circadian rhythms of plaque-clearing brain cells. WashU Medicine (2025).

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 87 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!