Медь, по-видимому, является одним из основных факторов окружающей среды, которые вызывают начало и ускоряют прогрессирование болезни Альцгеймера, предотвращая выведение и ускоряя накопление токсичных белков в головном мозге. Таков вывод исследования, опубликованного сегодня в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
"Понятно, что со временем кумулятивный эффект меди заключается в нарушении систем, с помощью которых бета-амилоид удаляется из мозга," сказал Рашид Дин, доктор философии.D., профессор-исследователь отделения нейрохирургии Медицинского центра Университета Рочестера (URMC), член Центра трансляционной нейромедицины и ведущий автор исследования. "Это нарушение является одним из ключевых факторов, которые заставляют белок накапливаться в головном мозге и образовывать бляшки, которые являются отличительным признаком болезни Альцгеймера."
Медь присутствует в продуктах питания повсеместно. Он содержится в питьевой воде, переносимой по медным трубам, в пищевых добавках, а также в некоторых продуктах питания, таких как красное мясо, моллюски, орехи и многие фрукты и овощи. Минерал играет важную и полезную роль в нервной проводимости, росте костей, формировании соединительной ткани и секреции гормонов.
Тем не менее, новое исследование показывает, что медь также может накапливаться в головном мозге и вызывать разрушение гематоэнцефалического барьера – системы, которая контролирует то, что входит и выходит из мозга, – что приводит к токсическому накоплению бета-амилоида белка, побочного действия. продукт клеточной активности. Используя как мышиные, так и человеческие клетки мозга, Дин и его коллеги провели серию экспериментов, которые выявили молекулярные механизмы, с помощью которых медь ускоряет патологию болезни Альцгеймера.
В нормальных условиях бета-амилоид удаляется из мозга с помощью белка, называемого липопротеиновым рецептором-связанным белком 1 (LRP1). Эти белки, выстилающие капилляры, снабжающие мозг кровью, связываются с бета-амилоидом, обнаруженным в ткани мозга, и направляют их в кровеносные сосуды, где они удаляются из мозга.
Команда исследователей – "дозированный" нормальные мыши с медью в течение трех месяцев. Воздействие заключалось в следовых количествах металла в питьевой воде и составляло одну десятую от стандартов качества воды для меди, установленных Агентством по охране окружающей среды.
"Это очень низкий уровень меди, эквивалентный тому, что люди потребляли бы при обычном питании." сказал Дин.
Исследователи обнаружили, что медь попала в кровеносную систему и накапливалась в сосудах, по которым кровь поступает в мозг, особенно в клетках "стены" капилляров. Эти клетки являются важной частью защитной системы мозга и помогают регулировать прохождение молекул в ткани мозга и из них. В этом случае капиллярные клетки препятствуют попаданию меди в мозг. Однако со временем металл может накапливаться в этих клетках, оказывая токсическое действие.
Исследователи заметили, что медь нарушает функцию LRP1 в результате процесса, называемого окислением, что, в свою очередь, препятствует удалению бета-амилоида из мозга. Они наблюдали это явление в клетках мозга мыши и человека.
Затем исследователи изучили влияние воздействия меди на мышиные модели болезни Альцгеймера. У этих мышей клетки, образующие гематоэнцефалический барьер, разрушились и стали "дырявый" – вероятная комбинация старения и кумулятивного эффекта токсических воздействий – позволяет таким элементам, как медь, беспрепятственно проникать в ткани мозга. Они заметили, что медь стимулирует активность нейронов, которая увеличивает выработку бета-амилоида. Медь также взаимодействовала с бета-амилоидом таким образом, что белки связывались вместе в более крупные комплексы, создавая заторы белка, которые система утилизации отходов мозга не может очистить.
Этот один-два удара, подавляющий клиренс и стимулирующий выработку бета-амилоида, является убедительным доказательством того, что медь играет ключевую роль в болезни Альцгеймера. Кроме того, исследователи заметили, что медь вызывает воспаление ткани мозга, что может способствовать разрушению гематоэнцефалического барьера и накоплению токсинов, связанных с болезнью Альцгеймера.
Однако, поскольку металл важен для многих других функций организма, исследователи говорят, что эти результаты следует интерпретировать с осторожностью.
"Медь является важным металлом, и ясно, что эти эффекты вызваны воздействием в течение длительного периода времени," сказал Дин. "Главное – найти правильный баланс между слишком низким и слишком большим потреблением меди. Прямо сейчас мы не можем сказать, какой будет правильный уровень, но диета может в конечном итоге сыграть важную роль в регулировании этого процесса."