Ученые из Стэнфорда обнаружили железосодержащие воспалительные клетки в мозге пациентов с болезнью Альцгеймера

Изучая  посмертную ткань из мозга людей, страдающих болезнью Альцгеймера,  исследователи  из медицинской школы  Стэндфордского  университета   определили, что, содержащая  железо микроглия  располагается  в определенной части гиппокампа, ключевой структуре  мозга, целостность которой  имеет решающее значение для формирования памяти.

В посмертной мозговой ткани от людей,  без болезни Альцгеймера, в этом регионе мозга не присутствовали  депозиты железа.

Выводы,  сделанные  в исследовании теперь доступны онлайн в журнале Neurobiology of Aging  и, предполагают, что высокопольная  магнитно-резонансная томография, в частности,  7Т МРТ, которая использует мощный 7-Тесловый  магнит, может быть использованы для диагностики и мониторинга болезни Альцгеймера.

Результаты также добавили новые возможные звенья  в патогенезе   болезни Альцгеймера. Наиболее  стойкая гипотеза   развития  болезни Альцгеймера, предполагает, что амилоидные бляшки  является главной причиной заболевания. Эти бляшки представляют собой  внеклеточные скопления  небольшого белка под названием бета-амилоид, которые  обнаруживаются  в мозге больных пациентов ", а также в мышиных моделях заболевания. Другим  ключевым игроком, связанным с болезнью Альцгеймера  является тау-белок, который аномально  собирается  в нитевидные клубки  внутри нервных клеток. Удивительно, но в  интересующей области мозга  не было  обнаружено прямых связей  между  нагруженными железом клетками  микроглии и амилоидными бляшками или тау-белком.

"Микроглия  представляет собой  иммунные клетки мозга, « сказал Майкл Зейнех, доктор медицинских наук, доцент кафедры нейрорентгенологии и ведущий автор исследования. В  состоянии покоя, они, как полицейские пребывают в спокойствии и никак не проявляют себя  и ждут, пока  что-то произойдет. Если они сталкиваются с  чем –то подозрительным, то они приходят в движение . Активированные клетки  микроглии, как офицеры с пистолетами готовыми стрелять  , заявил Зейнех  .

Воспаление микроглии

Основная часть микроглии, найденная в исследовании  в ассоциации с железом, была в активированном, воспалительном  состоянии. Болезнь Альцгеймера чаще понимается как воспаление мозга, и группа  исследователей  Стэнфорда, таких как невропатологи, Катрин Адреансон,  доктор  Тони Висс Коррей, и нейробиолог Бен Барреса, MD, PhD, ранее отметили    микроглию  в качестве потенциального виновника   в начале воспалительной стадии  болезни. Это исследование добавляет новый вывод, что воспаленная, железо-связанная  микроглия присутствует в гиппокампе при болезни  Альцгеймера и  визуализируется с помощью 7Т МРТ,  что позволяет лучше развивать изучение этого заболевания.

Исследователи отметили, что это было предварительное исследование, проведенное на небольшом количестве образцов мозга человека, которые, как правило, трудно получить. В этом случае, образцы были предоставлены старшим автором  исследования, Брайан Рутт, профессором радиологии.

"Некоторые исследования изображений с помощью моделей болезни Альцгеймера на мышах выявили наличие в мозге этих мышей  крошечных, таинственных черных точек, которые могут сигнализировать о наличии железа, элемента, который выглядит темным на  МРТ, а в некоторых химических формах, может быть весьма реактивным агентом   и  вызывать воспаление, "сказал Рут. Эти исследования на  мышах  увеличили  вероятность  того, что это железо может быть  тесно связано  с амилоидными  бляшками.

С помощью серии  шагов, сочетающих 7T МРТ, компьютерный анализ и тщательные методы лабораторной окрашивания, ученые исследовали срезы  тканей, взятые из нескольких мест в мозге каждого из пяти пациентов с болезнью  Альцгеймера и пяти контрольных  образцов головного мозга. "Мы не были уверены, где искать", сказал Rutt.

Эти срезы  были отсканированы с помощью МРТ 7Т, которая может обеспечить разрешение толщиной в волос   в трех измерениях. На снимках  четырех из пяти образцов мозга пациентов с  болезнью  Альцгеймера - но ни в одном из контрольных образцов  мозга - ученые наблюдали черные точки в подлежащей  ткани  гиппокампа. Гиппокамп, как известно,  несет ответственность за самые ранние и самые тяжелые проявления  болезни Альцгеймера.

Ученые из  Стэнфорда  затем тщательно преобразовали   тканевые срезы  в несколько сотен ультратонких срезов; инкубировали те  части, где были пятна  , чтобы  точно определить местоположение железа, микроглию, амилоидные бляшки  и тау белок; и проанализировали  полученные образцы пятен.

Амилоидные бляшки и тау  не всегда рядом с железом 

Появилось доказательства того, что железо, часто накапливающееся  в   микроглии,  располагалось в тех же местах  в подлежащей ткани  мозга пациентов  с  Альцгеймера, где с помощью  7Т МРТ были найдены черные точки. Эти микроглиальные клетки  были в основном в активированном состоянии.

Было замечено  относительное отсутствие амилоидных бляшек в этих местах. "Мы не  смогли, несмотря на наши усилия, последовательно найти железо, связанное с бляшками, « сказал Рутт. Тау был чаще рядом - но, опять же, не всегда».

"При болезни Альцгеймера амилоид обнаруживается по всему мозгу, и часто амилоид обнаруживается также  в мозгах людей, которые умерли без каких-либо жалоб на потерю памяти ", сказал Зейнех. ". Тау также обнаруживается  по всему мозгу  при болезни Альцгеймера. И только  железо-микроглиальный  комплекс, в отличие, от амилоидных бляшек и ату, был обнаружен в подлежащей ткани гиппокампа только у пациентов с болезнью Альцгеймера."

Зейнех и Рутт  сказали, что они не знают, как железо попадает в ткани головного мозга, или почему он накапливается в определенных местах. Они предположили, что это возможно связано с микро-травмами  малых  церебральный кровеносных сосудов.

Исследователи предупреждают, что пятна, используемые в исследовании, не были бы в состоянии визуализировать растворимые скопления бета-амилоида, который в настоящее время считается   токсичной  формой  белка, в отличие от  амилоида в агрегированных бляшках. Растворимый амилоид, возможно,  может  еще играет важную, если до сих пор плохо изученную  роль, сказали они.

Зейнех, Рутт  и Ханнес Фогель  в сотрудничестве с Эдвардом Пловей,  намерены изучить более широкие области мозга и окрасить  нескольких типов клеток в больших количествах  посмертных образцов  мозга. Они также планируют искать    заполненные  железом  клетки микроглии в мозге живых пациентов на ранних стадиях нейродегенерации и потери памяти, которые предшествуют началу  болезни Альцгеймера. Их конечной целью является добиться того, чтобы эти данные были использованы в клинической практике для лечения деменции.