Ангел и убийца. Микрочастица мозга, изменившая медицину

Теперь они увидели нечто совершенно новое. По словам Цай, более долгая светодиодная гамма-терапия привела к уменьшению комков амилоидных бляшек. Неоднократные сеансы изменили поведение микроглиальных клеток и превратили их из воспалительных агентов хаоса, повреждающих клетки мозга токсичными веществами, в деятельных защитников, как и было задумано природой.

После терапии микроглиальные клетки стали необыкновенно подвижными. Они окружали нейроны противовоспалительными нейропротекторами, стимулировали рост новых нейронов в том числе и в гиппокампе. Одновременно они продолжали искать амилоидные узелки и бляшки, фрагментировать их и уносить прочь. На этот раз результаты оказались устойчивее, бляшки не появлялись снова вплоть до одной недели.

Мозг начинал исцелять себя.

– Я как будто попала в сон: все казалось волшебным и нереальным, – признается Цай. – Казалось, что однажды утром я проснусь и пойму, что это неправда, – она кладет руки на стол перед собой и делает глубокий вдох. – Но это правда, – добавляет она, сверкая карими глазами. – И теперь мы собираемся посмотреть, эффективно ли это для человеческого мозга.

Цай впервые опубликовала свои открытия в журнале Nature в 2016 году[163], а сопроводительное исследование – в журнале Cell

в 2019 году. Между тем другие ученые также обнаружили, что специфические неинвазивные дозировки ультразвуковых импульсов помогают микроглии убирать амилоидные бляшки при болезни Альцгеймера у животных. Ученые из Квинслендского института мозга[164] при Квинслендском университете в Австралии обнаружили, что повторная ультразвуковая терапия уменьшает количество амилоидных бляшек в мозге мышей на 75 %. Такие мыши показывали хорошие результаты в тестах на память, включая распознавание объектов и прохождение через лабиринт.

Находки Цай и других исследователей помогают переориентировать изучение болезни Альцгеймера и лечить ее как заболевание иммунной системы мозга – иными словами, заболевание микроглии. В 2018 году Цай опубликовала статью, в которой поделилась инструкциями[165] по созданию аппарата неинвазивной светодиодной терапии (GENUS) в надежде, что другие лаборатории начнут применять его не только для наблюдения и лечения болезни Альцгеймера, но и других расстройств мозга, таких как аутизм и шизофрения.

– Мы знаем, что микроглия должна активно избавляться от узелков и бляшек, которые накапливаются в мозге, но при болезни Альцгеймера она почему-то не делает этого, – говорит Цай. – Напротив, она начинает способствовать воспалению мозга.

Что же заставляет здоровую микроглию превращаться из ангела-хранителя в убийцу?

Связь между микроглией, генами и болезнью Альцгеймера

Как я уже упоминала, в 2016 году лаборатория Маргарет Маккарти[166] при Мэрилендском университете продемонстрировала, что если внешние факторы переводят микроглию в затяжное воспалительное состояние, то это приводит к изменению генов, контролирующих ее долговременное поведение, и вызывает бесконтрольное нейронное воспаление. Чем оно сильнее, тем с большей вероятностью микроглия начинает уничтожать синапсы, вырабатывать воспалительные вещества, и прекращает удалять амилоидные узелки и бляшки.

Микроглиальные клетки перестают быть «добрыми докторами» мозга и начинают уничтожать синапсы. Они делают это потому, что гены, управляющие их поведением, претерпели изменения, которые называются эпигенетическими сдвигами

. Такие сдвиги происходят в силу уникальной генетической предрасположенности и индивидуального влияния окружающей обстановки, включая стрессовые факторы, инфекции, травмы и токсины. Это можно представить как изменение их операционной кодировки. Такие эпигенетические сдвиги вынуждают гены ошибочно атаковать синапсы, вырабатывать токсичные вещества и оставлять без внимания кучи клеточного мусора.

Исследователи обнаружили целый ряд генов, значительно повышающих риск развития болезни Альцгеймера, и многие из них напрямую связаны с микроглией. К примеру, когда происходит мутация рецепторного гена TREM2, существующего только в микроглиальных клетках, они во многом утрачивают способность защищать мозг от образования амилоидных бляшек. Люди с разными вариантами этой мутации в три раза больше подвержены риску развития болезни Альцгеймера[167]. В нормальных условиях рецепторы TREM2 защищают мозг от амилоидных бляшек, помогая микроглиальным клеткам формировать длинные отростки, которые окружают, поглощают и перерабатывают эти бляшки на ранней стадии формирования. Но в уязвимом мозге рецепторы TREM2 внезапно утрачивают способность помогать микроглии. Происходит сдвиг регуляторных способностей экспрессии этого гена[168], и микроглия начинает вырабатывать нейротоксины и провоспалительные цитокины, которые ускоряют образование бляшек[169].