Новый подход к изучению нейронов позволит понять механизмы развития болезни Альцгеймера

Исследователи Университета МИСИС совместно с коллегами из Института молекулярной биологии РАН показали эффективность принципиально нового метода изучения нейрональных клеток. С помощью единственного в России сканирующего ион-проводящего микроскопа с конфокальным модулем ученые выяснили, что из-за болезни Альцгеймера клетки становится жестче, так как на их поверхности образуются скопления так называемых бета-амилоидных агрегатов.

Ученые установили, что свойства нейрональных клеток — размер, плотность и упругость — могут указывать на возможное наличие ишемии, травмы, болезни Паркинсона или Альцгеймера. Одной из причин возникновения болезни Альцгеймера является формирование бета-амилоидных агрегатов на поверхности нейронов из-за скопления белков, которые нарушают нормальное функционирование нейронов. Наиболее подходящий подход для изучения формирования этих скоплений — сканирующая ион-проводящая микроскопия. Другие способы изучения нейронов затруднительны из-за того, что можно повредить клетки. Ближайший аналог, с помощью которого было получено большинство результатов по этой проблеме, — атомно-силовой микроскоп. Однако его существенный недостаток заключается в сильном воздействии на образцы.

«Мы установили, что у клеток повышается механическая жесткость после формирования бета-амилоидных агрегатов на поверхности клеточной мембраны. При ближайшем рассмотрении можно заметить, что на поверхности нейрона формируется пора. В нее встраиваются бета-амилоидный агрегат, нарушающий нормальный ионный гомеостаз клетки», — отметил инженер научного проекта лаборатории биофизики НИТУ МИСИС Василий Колмогоров.

В новом исследовании удалось охарактеризовать структуру бета-амилоидных агрегатов и определить жесткость нейрональных клеток. Это важно для изучения цитоскелета — каркаса клеток, который придает им определенную форму и позволяет сопротивляться внешнему давлению. Цитоскелет и механические свойства важны для передачи сигналов в центральной нервной системе. В случае их нарушения возникают когнитивные расстройства.

Чтобы определить, как бета-амилоидные агрегаты влияют на активные формы кислорода (АФК), применена технология платиновых наноэлектродов. С их помощью было замечено, что если бета-амилоид находится на поверхности клетки, то уровень АФК сильно возрастает. Это означает, что наличие амилоидных бляшек на поверхности мембраны клетки влияет на уровень окислительного стресса, что может привести к гибели клетки. Подробно результаты исследования описаны в журнале ACS Analytical Chemistry (Q1).

Источник