Белки плазмы крови предсказали болезнь Альцгеймера

Американские ученые обнаружили 32 белка плазмы крови, которые ассоциированы с развитием деменции в 15-летней перспективе. Экспрессия восьми из этих белков была значительно повышена в тканях головного мозга людей с болезнью Альцгеймера. Многофакторный анализ определил специфические изменения белков плазмы крови, которые отвечают за регуляцию специфических иммунных путей и путей аутофагии, обнаруживаемые за 20 лет до начала деменции, а статистическая модель рассчитывала риск развития деменции в течение 25 лет, основываясь на 13 изученых белках. Исследование опубликовано в журнале Science Translational Medicine.

Хотя хорошо известно, что отложение и агрегация бета-амилоида и тау-нейрофибриллярных белков в центральной нервной системе выступают как ключевые морфологические признаки болезни Альцгеймера, полногеномные исследования показывают, что биология этого состояния выходит за рамки простого накопления этих субстанций. Наблюдательные исследования показывали, что системные нарушения здоровья могут влиять на риск развития деменции и болезни Альцгеймера. В подтверждение этих выводов в крупномасштабных протеогеномных исследованиях ученые находили системные циркулирующие белки, которые непосредственно влияли на развитие заболеваний головного мозга.

Команда ученых под руководством Кинана Уокера (Keenan Walker) из Национального института США по проблемам старения исследовала, какие периферические биологические пути механистически значимы на самой ранней стадии нейродегенеративного заболевания. Ученые выдвинули гипотезу, что отслеживание этих путей и их составляющих можно использовать как прогностический инструмент при оценке риска развития болезни Альцгеймера.

Сначала группа Уокера изучила взаимосвязь между содержанием 4877 белков плазмы и риском деменции в течение 25-летнего периода наблюдения. В этот анализ включили 10981 участников, чей средний возраст составил 60 лет, а у 1874 (17 процентов) из них развилась деменция. Нескорректированный анализ показал, что 452 белка плазмы, которые измеряли в начале наблюдения, были достоверно связаны с 25-летним риском развития деменции. Однако после поправки на демографические характеристики, атеросклероз, скорость клубочковой фильтрации и факторы сердечно-сосудистого риска этот список сократился до 26 белков, из которых белок GDF15, играющий роль в регуляции воспаления и апоптоза в тканях при повреждении, продемонстрировал наиболее сильную связь с риском развития деменции. Другие 25 белков участвуют в работе синапсов, иммунитета, коагуляции и аутофагии.

Для стратификации 15-летнего риска развития деменции ученые идентифицировали 32 белка (в том числе, GDF15). В основном они активировали пути, в которых принимают участие тромбоцитарный фактор роста, интерлейкин-3 и янус-киназы. Примечательно, что 15 из 32 белков были связаны с деменцией в разных возрастных когортах.

Чтобы определить, связаны ли идентифицированные белки с нейробиологическими процессами, специфичными для болезни Альцгеймера, ученые искали ассоциации между этими белками плазмы и фосфорилированного тау-белка и амилоида в ликворе. Такими белками оказались альбумин, белки иммунной системы, белки теплового шока, системы комплемента и рецептора гамма-аминомасляной кислоты. Кроме того, несколько белков — металлоэластаза макрофагов, Eph‑рецепторы, рецепторы гормона роста и GDF15 — ассоциированы с нейродегенеративными и нейроиммунными процессами, не специфичными для болезни Альцгеймера. Также ученые обнаружили посмертно в головном мозге людей с деменцией повышенную экспрессию восьми белков плазмы, ассоциированных с деменцией.

С помощью методов машинного обучения ученые разработали модель, которая с помощью анализа 32 белков-кандидатов выделила 13, по которым можно достоверно предсказать риск деменции в течение 25 лет. При корректировке с демографическими показателями и сопутствующими заболеваниями модель предсказывала деменцию с вероятностью в среднем 78 процентов (р = 8,74 × 10^-9).

Болезнь Альцгеймера страшна не только для людей. Недавно мы рассказывали, что ее признаки нашли в мозге трех видов дельфинов.