Мозг строит собственные трубопроводы: найден путь, по которому передаётся болезнь Альцгеймера

Учёные из Университета Джонса Хопкинса под руководством профессора Минхёка Чанга сообщили о прорывном открытии в нейробиологии. Исследователи впервые зафиксировали новый тип соединения между нейронами, который может изменить представления о взаимодействии клеток мозга и причинах развития нейродегенеративных заболеваний.

Открытие сделано с использованием микроскопии сверхвысокого разрешения и алгоритмов машинного обучения, позволивших рассмотреть структуру нейронных связей на уровне отдельных органелл.

Неизвестные ранее "мостики" между клетками мозга

В ходе экспериментов нейробиологи обнаружили тонкие трубчатые мостики, соединяющие окончания нейронов как у человека, так и у лабораторных мышей. Эти микроструктуры оказались способны передавать широкий спектр веществ — от ионов и сигнальных молекул до митохондрий, которые обеспечивают клетки энергией.

"Мы наблюдали нечто, чего раньше никто не видел. Эти микроканалы действуют как прямые коридоры обмена между клетками мозга", — пояснил профессор Минхёк Чанг.

По данным экспериментов, соединительные трубочки не похожи на классические синапсы. Они не передают электрический импульс, а выполняют транспортную функцию, создавая "физический мост" для обмена веществами.

Почему это важно? До сих пор считалось, что взаимодействие нейронов ограничено химическими и электрическими сигналами. Новая форма связи добавляет третий — механический путь взаимодействия, что может радикально пересмотреть модели работы нервной системы.

Роль микротрубочек в болезни Альцгеймера

Особое внимание исследователей привлекли результаты опытов на мышиной модели болезни Альцгеймера. Именно по этим микромостикам учёные наблюдали движение ионов кальция и молекул амилоида бета - белка, который считается одним из ключевых факторов патологии.

Когда исследователи блокировали образование мостиков, распространение амилоидных молекул прекращалось. Это стало прямым подтверждением гипотезы, что микротрубочки играют роль "каналов передачи" патологических белков между клетками.

"Мы впервые увидели, как амилоид может распространяться буквально по физическим "трубопроводам”. Это объясняет очаговый характер поражений мозга на ранних стадиях болезни Альцгеймера", — отметил Чанг.

Почему это открытие важно для медицины? Если подтвердится, что блокировка таких микроканалов способна замедлять распространение патологических белков, это может привести к новому направлению в терапии нейродегенеративных заболеваний.

Возможные функции и нерешённые вопросы

Несмотря на значимость открытия, учёные подчёркивают: природа новых соединений пока не до конца понятна. Неясно, формируются ли они постоянно или только в ответ на стресс, травму или воспаление.

Существуют несколько гипотез:

• микротрубочки участвуют в регенерации нейронов после повреждений;
• они обеспечивают обмен энергией и метаболитами между клетками;
• при патологиях эти каналы могут превращаться в пути распространения токсичных белков.

А что если микроструктуры выполняют защитную функцию? Некоторые исследователи полагают, что в норме они могут способствовать распределению митохондрий и снижению локального стресса клеток. Однако при болезни Альцгеймера эта система "ломается" и начинает работать против организма.

"Мы стоим на пороге новой эры в понимании того, как мозг связан сам с собой. Теперь ясно, что нейроны общаются не только сигналами, но и материальными потоками", — отметил Чанг.

Ошибка, которую раньше допускала наука

Долгое время считалось, что все формы межклеточного взаимодействия мозга ограничены синаптическими контактами. Именно поэтому многие механизмы распространения нейродегенеративных процессов оставались загадкой.

А что если мозг способен "ремонтировать" себя через эти мостики? Возможность того, что микроканалы переносят митохондрии и белки восстановления, открывает перспективу для регенеративной медицины.

Сравнение показало: у мышей с сохранёнными микротрубочками ткани мозга восстанавливались быстрее после повреждений, чем у животных, у которых образование этих структур было заблокировано.