Тайна мозга. Учёные Перми приблизились к разгадке болезни Альцгеймера

Не узнавать родных, не помнить прошлое, не понимать, кто ты. Болезнь Альцгеймера полностью «отключает» больного от окружающего мира. Пермские ученые приблизились к разгадке недуга, который раньше казался неизлечимым.

О том, как учёные исследуют мозг, рассказал профессор кафедры фармакологии химического факультета ПГНИУ Эдуард Коркотян.

Забытые страницы

Наталья Стерледева, «АиФ-Прикамье»: Эдуард Арменакович, почему при болезни Альцгеймера человек теряет память?

Эдуард Коркотян: Современная наука неоспоримо доказала, что память – материальное явление, связанное с работой нервных клеток. Когда нервные клетки в коре головного мозга погибают, то с ними безвозвратно утрачивается и часть памяти. То же самое произойдёт, если вы вырвете страницы из книги или сломаете флешку. Информация, которая там содержалась, пропадёт. Чтобы помочь больным, у которых в мозгу погибают нервные клетки, надо понять, почему это происходит. Невозможно излечить болезнь, не понимая её причин. С установлением этих причин и связаны мои исследования.

- Исследования ведут на мышах? Будут ли участвовать в них люди?

- Исследования ведут на экспериментальных лабораторных животных, включая мышей и крыс, ведь жизнь человека – высшая ценность, рисковать которой недопустимо. Но и животных запрещено бесконтрольно вовлекать в опыты. Поэтому исследования проходят внешнюю экспертизу, которая оценивает риски для животных, исключая какие-либо страдания и сводя к минимуму случаи их неоправданной гибели. Добровольцы вовлекаются в тестирования только на завершающих стадиях создания лекарств, когда на животных доказана их безвредность и эффективность.  

Для того, чтобы изучить человеческую болезнь на животных, её надо спровоцировать. Насколько мы знаем, ни мыши, ни крысы не болеют болезнью Альцгеймера. Поэтому им пересаживают те человеческие гены, которые вызывают болезнь у людей.

- Правда ли, что во время исследований у мышей постепенно появляется деменция?

- Для того, чтобы изучить человеческую болезнь на животных, её надо спровоцировать. Насколько мы знаем, ни мыши, ни крысы не болеют болезнью Альцгеймера. Поэтому им пересаживают те человеческие гены, которые вызывают болезнь у людей. И с возрастом у таких животных начинает развиваться деменция. Выражается это в том, что они хуже усваивают новые сведения или забывают старые. Для пересадки генов используют яйцеклетки или ранние эмбрионы. Вырастая, трансгенные животные оставляют потомство, которое тоже имеет склонность к деменции. Если скрещивать только носителей генов болезни, то можно получить однородную линию мышей, где эти гены передаются из поколения в поколение.

Мозг, который не меняется, - это больной мозг. Он представляет большую опасность для своего обладателя и нуждается в особом лечении.

- Какие препараты применяются в исследованиях?

- Одни препараты – нейротоксины – усугубляют течение болезни; другие – нейропротекторы – противостоят болезненным процессам. Наша задача заключается в том, чтобы понять, как работают на клеточном уровне и те, и другие. Тогда мы сможем влиять на процесс в нужном направлении.  

Тайна синапсов

- Что такое синапсы и как исследуют их действие?

- Синапсы – места контактов нервных клеток между собой и с другими клетками мозга, которые называют астроцитами. У каждого нейрона – тысячи синапсов. Изучать их крайне сложно. Во-первых, из-за огромного количества. Во-вторых – из-за очень малых размеров. В-третьих, потому что синапсы скрыты в черепной коробке, куда нет доступа. Если вскрыть череп, то животное может заболеть или умереть. Поэтому наша первая задача состоит в том, чтобы бережно извлечь нейроны из мозга и культивировать в специальной питательной среде, где они способны жить и развиваться. После этого можно начинать исследование синапсов.

Размер синапсов не превышает тысячной доли миллиметра, но устроены они невообразимо сложно. Они состоят из тысяч разнообразных белков, которые работают, как молекулярные датчики, клапаны, насосы, хранилища, переборки, точки контроля, ремонтные мастерские, энергостанции и т. д. Многие тайны синапсов ещё не разгаданы. Над ними бьются десятки тысяч учёных, аспирантов, лаборантов во всём мире.

- Кто первым начал исследовать нейроны и синапсы?

- Работы с нейронами и синапсами начались более ста лет назад в Великобритании, Испании, Италии Германии и США. Сейчас лидирующие позиции в области нейронаук занимают США и Великобритания. Российской науки на карте масштабных исследований мозга нет. Причина - недостаток финансирования. 

Размер синапсов не превышает тысячной доли миллиметра, но устроены они невообразимо сложно. Они состоят из тысяч разнообразных белков, которые работают, как молекулярные датчики, клапаны, насосы, хранилища, переборки, точки контроля.

- Почему мозг меняется в течение жизни человека?

- Если бы мозг не изменялся, то он был бы бесполезен. Мозг нужен организму для того, чтобы обучаться, усваивать собственный жизненный опыт и опыт других. Благодаря накопленным знаниям мозг корректирует поведение, делает его рациональным, позволяет избегать опасностей и достигать целей. Мозг меняется не сам по себе, а благодаря миллиардам своих синапсов. В них заложена огромная гибкость и способность к молекулярным перестройкам. Например, при обучении пропускная способность синапсов возрастает, а при забывании – снижается. Мозг, который не меняется, - это больной мозг. Он представляет большую опасность для своего обладателя и нуждается в особом лечении.

- Для чего мозгу нужны ионы кальция?

- Важная роль ионов кальция в нервной системе – это сигнальная функция. Представьте себе, что в помещении сработала сигнализация. Звук безобидный, хоть и громкий. Но сигнал сообщает о том, что нужна срочная реакция. В синапсах сигнализацию обеспечивает кальций. А теперь представим, что в помещении слишком шумно и ничего нельзя расслышать. Чтобы такого не произошло, синапсы поддерживают режим кальциевой тишины, то есть удерживают его на очень низком уровне. Но когда раздаётся кальциевый сигнал, его нужно усилить и распространить. Для этого в синаптических наноцистернах хранится запас кальция. Оттуда он быстро выпускается по тревоге, а в промежутках закачивается обратно. Есть подозрение, что при болезни Альцгеймера наноцистерны с кальцием выходят из строя: слишком переполняются и начинают протекать. Путь лечения, который предлагает наша научная группа, – ремонт наноцистерн.  

- Как сейчас лечат болезнь Альцгеймера?

- Действенных средств лечения этой болезни пока не разработано. Некоторые лекарства способны замедлить её прогрессирование, но лишь на короткий срок.

Мы с коллегами ведём работы сразу в нескольких направлениях. Во-первых,  разрабатываем методы ранней диагностики заболевания. Дело в том, что на ранних стадиях болезнь развивается незаметно. Небольшую рассеянность или лёгкое ухудшение памяти люди обычно списывают на усталость или стресс. Никаких средств ранней диагностики сегодня не существует. Важность их трудно переоценить, так как на более поздних сроках лекарства бессильны. В работах по диагностике нам помогают сотрудники химического факультета Пермского госуниверситета. Этот же факультет ведёт с нами поиск новых нейропротекторов, призванных защитить синапсы от дегенерации. К сожалению, работы идут недостаточно быстро из-за того, что фактически не получают государственного финансирования.

Значительно лучше обстоят дела с исследованиями синаптических механизмов нейродегенерации, которые ведутся при поддержке израильского научного фонда. Очень успешное участие в работе принимают талантливые молодые учёные, аспиранты биологического факультета ПГНИУ Лилия Кушнирева и Марк Макаров.

Мозг – ключ к раскрытию возможностей человека, к его неизбежной интеграции с системами связи и искусственным интеллектом.

Ключ к вопросам бытия

- Каковы перспективы вашей разработки?

- Над созданием новейших лекарств и средств диагностики трудятся фармацевтические гиганты, делаются миллиардные вложения. Если из десяти разработок сработает всего одна, то она с лихвой окупит остальные. В перспективах наших разработок я не сомневаюсь. Но боюсь, что без финансовой поддержки мы просто опубликуем свои идеи, а воспользуются ими другие. Пусть так - мы работаем не для себя.

- Какие недуги помимо болезни Альцгеймера поможет лечить это открытие?

- Мозг пока ещё полон загадок. Работа синапсов в совокупности – это и есть работа всего мозга. В них ключ ко многим вопросам человеческого бытия. Да, кроме деменции есть ещё болезнь Паркинсона, эпилепсия, инсульт, есть эмоциональные расстройства, депрессия, наркомания и алкоголизм. Всё это – болезни мозга, а значит – синапсов.  Но мы ведь говорим отнюдь не только о болезнях. Мозг – ключ к раскрытию возможностей человека, к его неизбежной интеграции с системами связи и искусственным интеллектом. Настоящая наука давно перестала быть секторальным делом. Лучшие открытия совершаются как раз на пересечении дисциплин. Я ожидаю огромных прорывов в области синтеза нейробиологии, кибернетики и микроэлектроники. Это дело не какого-то абстрактного будущего, а сегодняшнего дня. Мы видим себя частью общемирового научного процесса.

Комментарий

Депутат Государственной думы РФ Антон Немкин:

«Минувший год был объявлен президентом России Годом науки и технологий. За это время были разработаны проекты по поддержке отечественных научных разработок, в том числе «Передовые инженерные школы», «Платформа университетского технологического предпринимательства», проект поддержки молодёжных лабораторий и многие другие. Как показывает практика, привлечение молодых специалистов в науку и внедрение их инновационных идей даёт самые впечатляющие результаты. Работа молодых аспирантов биофака Пермского государственного национального исследовательского университета под руководством старших наставников по изучению сложных процессов головного мозга – лучшее тому подтверждение.

Министерство науки и высшего образования РФ совместно с Российской академией наук постоянно поддерживают прорывные исследования в области разработки лекарств, средств диагностики, профилактики и лечения ряда заболеваний. Эта работа становится особенно важной в условиях задач по импортозамещению в медицине. Убеждён, что отечественная наука добьётся поставленных целей в этой сфере в самые короткие сроки. А все ветви власти, в том числе законодательная, всемерно в этом ей помогут».