Кальций играет ключевую роль в работе клетки и участвует практически во всех процессах, которые поддерживают жизнь человеческого организма. Он регулирует сокращение сердца и скелетных мышц, влияет на иммунную систему, помогает передавать сигналы между клетками. В нейронах он обеспечивает работу механизмов памяти и участвует в формировании и укреплении синаптической пластичности. Именно изменения в кальциевой сигнализации могут объяснять, почему нервные клетки начинают терять устойчивость и перестают правильно функционировать.

Мы поговорили с руководителем Лаборатории молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, членом-корреспондентом РАН, нейробиологом, профессором Ильей Безпрозванным о роли кальциевой сигнализации в лечении болезни Альцгеймера. В его лаборатории уже на протяжении многих лет исследуют, как нарушения кальциевой сигнализации влияют на развитие нейродегенеративных процессов.

Интерес к этому направлению возник благодаря гипотезе, которую в 1970-х годах предложил армянский ученый Завен Хачатурян. Он обратил внимание на то, что повышение уровня кальция внутри нейронов может запускать цепочку событий, приводящую к ослаблению синаптических контактов. На тот момент это была чисто теоретическая идея, но позже появились экспериментальные подтверждения. Сейчас известно, что при некоторых наследственных формах болезни Альцгеймера мутации в определенных белках действительно нарушают кальциевую сигнализацию.

Исследования Ильи Безпрозванного и его коллег показывают, что изменения в кальциевом обмене способны влиять на работу множества процессов внутри клетки. 

“При нейродегенеративных заболеваниях уровень кальция в нейроне может повышаться, что нарушает все сигнальные процессы, контролируемые кальцием, и ослабляет синаптические контакты. Первые экспериментальные подтверждения этой теории появились позже. Мы одни из первых показали, что существует наследственная форма болезни Альцгеймера, связанная с мутациями в белках APP и пенициллина. Эта форма встречается редко - всего у 1-2% пациентов. В основном болезнь Альцгеймера развивается не по генетическим причинам”, - отмечает профессор Безпрозванный.

По его словам, экспериментально было доказано, что мутации, вызывающие наследственную форму заболевания, действительно нарушают кальциевую сигнализацию. 

“На протяжении 20 лет наша лаборатория работает в этом направлении, используя разные подходы. Мы ищем так называемые терапевтические мишени, то есть сигнальные пути, молекулы, рецепторы и каналы, на которые можно воздействовать фармакологически для нормализации кальция в нейронах при болезни”, - подчеркивает ученый.  

Кальциевая гипотеза отличается от традиционного направления лечения, основанного на амилоидной гипотезе. Амилоидная гипотеза предполагает, что болезнь развивается из-за накопления амилоидного пептида Aβ-42. Этот процесс приводит к образованию амилоидных бляшек в мозге, нарушению функции нейронов, симпатической дисфункции и гибели нервных клеток, что вызывает прогрессирующую потерю когнитивных функций. 

“За последние 30 лет эта гипотеза получила серьезную генетическую и экспериментальную поддержку. Мутации в белках, связанные с этим процессом, также подтверждают влияние амилоида на заболевания. Именно поэтому основные усилия мировой фармакологии были направлены на предотвращение накопления Aβ-42 или его очищение из мозга”, - объясняет Безпрозванный.
 
Множественные попытки привели к разработке антител против Aβ-42, которые удаляют его из мозга с помощью пассивной иммунизации - введения антител внутривенно. В клинических испытаниях наблюдался положительный эффект, но он оказался относительно небольшим. Эти препараты были одобрены в США и Японии, но в Европе их не приняли из-за ограниченной эффективности и серьезных побочных эффектов. 

“Мы разрабатываем подход, основанный не на амилоидной гипотезе, а на кальциевой. При этом можно использовать комбинированную стратегию: если пациент принимает антитела против Aβ-42, параллельно можно применять соединения, корректирующие кальциевую сигнализацию. Эти подходы не мешают друг другу, так как воздействуют на разные мишени”, - рассказал профессор. 

Говоря о популярных теориях «тренировки мозга» и их влиянии на замедление нейродегенерации, Илья Безпрозванный отметил, что замедление самой нейродегенерации — очень важная идея, которая связана с понятием когнитивного резерва. Суть его в том, что начало заболевания часто проявляется в виде потери синаптических контактов. Если же регулярно тренировать мозг, количество синаптических связей увеличивается и они становятся прочнее. В результате, когда биохимические процессы начинают ослаблять синапсы, этот процесс происходит медленнее.

Таким образом, когнитивный резерв позволяет дольше сохранять качество жизни, способность функционировать, запомнить элементарные вещи и самостоятельно заботиться о себе. Люди с высоким когнитивным резервом и хорошо тренированным мозгом дольше сохраняют когнитивные функции. Известно, что у многих активных людей симптомы болезни Альцгеймера проявляются позже. Например, пока они работали и активно использовали мозг, процесс дегенерации был практически незаметен. Как только человек перестаёт активно заниматься умственной деятельностью и проводит время пассивно, симптомы становятся более очевидными.

Илья Безпрозванный подчеркивает, что самое полезное, что человек может делать для сохранения функций мозга, — это регулярно его тренировать. Даже после выхода на пенсию полезно изучать языки, играть на музыкальных инструментах, рисовать или заниматься другой интеллектуальной деятельностью. Такой подход не предотвращает сам процесс нейродегенерации, но помогает замаскировать его последствия. Благодаря этому человек дольше остается функциональным и активным по сравнению с теми, кто ведет пассивный образ жизни.

Ученый отметил также, что сотрудничество научных центров играет важную роль в развитии нейробиологии. Работа учёных из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, Института физиологии им. Павлова и Российско-Армянского университета создаёт возможность для объединения методик, обмена опытом и подготовки молодых исследователей. Благодаря таким партнерствам развиваются новые направления и усиливается фундаментальная база исследований. 

Профессор Безпрозванный в рамках визита в Ереван выступил в Российско-Армянском университете с лекцией на тему «Роль кальциевой сигнализации в лечении болезни Альцгеймера». Подробнее — на сайте РАУ >>