Болезнь Альцгеймера связали с дефицитом лития в мозге

Американские нейрофизиологи обнаружили, что в префронтальной коре людей с болезнью Альцгеймера концентрация лития ниже, чем у здоровых людей. Снижение зарегистрировали также у людей с умеренными когнитивными нарушениями, предшествующими развитию заболевания. Эксперименты на мышах показали, что лечение солями лития тормозит развитие болезни, поэтому в будущем эти препараты потенциально можно использовать для терапии людей. Исследование опубликовано в Nature.

Болезнь Альцгеймера связана с отложением бета-амилоида и тау-белка, но какие факторы провоцируют эти процессы еще плохо изучено. Среди возможных причин называют нарушение гомеостаза металлов. Исследования на животных моделях выявили, что железо, цинк и медь могут провоцировать накопление амилоида, фосфорилирование тау-белка и окислительный стресс. Эти микроэлементы негативно действуют на мозг, но нужны для нормального функционирования организма: некоторые металлы, такие как медь и железо, участвуют в переносе электронов по дыхательной цепи, а литий нужен для биосинтеза и правильной работы медиаторов мозга.

Чтобы определить, какие металлы могут быть связаны с развитием болезни Альцгеймера, исследователи во главе с Брюсом Янкнером (Bruce A. Yankner) из Гарвардской медицинской школы решили посмотреть, есть ли различия в концентрации 27 металлов в мозге у здоровых людей и у пациентов с когнитивными нарушениями. В исследовании участвовали 133 здоровых человека, 94 пациента с диагностированной болезнью Альцгеймера, а также 58 людей с умеренными когнитивными нарушениями — предшественниками болезни Альцгеймера. Для анализа ученые использовали масс-спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой. Содержание металлов определяли в префронтальной коре и в мозжечке: эти регионы по-разному затрагиваются во время болезни — большинство изменений регистрируют в префронтальной коре, а мозжечок же относительно сохранен.

По сравнению с мозгом здоровых людей, содержание лития было значимо меньше в мозге как у людей с болезнью Альцгеймера (p < 0,001), так и у людей с умеренными когнитивными нарушениями (p < 0,05). Разницу в содержании лития наблюдали только в префронтальной коре, но не мозжечке. Различия в содержании цинка, натрия, меди, свинца нашли только между здоровыми людьми и людьми с болезнью Альцгеймера, но не между здоровыми людьми и людьми с умеренными когнитивными нарушениями. Остальные исследованные металлы значимых различий между группами не имели.

Исследователи также провели эксперименты на мышах, чтобы понять, к чему может привести нехватка лития в питании. Они использовали линию мышей, у которой спонтанно развивается болезнь Альцгеймера. Животным давали пищу, в которой снизили содержание лития на 92 процента по сравнению с нормальной пищей. Через пять недель такой диеты у мышей наблюдали повышенное накопление бета-амилоида в гиппокампе и коре головного мозга (p < 0,05) по сравнению с мышами этой же линии с обычной диетой. Кроме того, у мышей с дефицитом лития в рационе наблюдали потерю синапсов, аксонов и миелина, а также воспалительную активацию клеток микроглии.

Лечение мышей с прогрессирующей болезнью Альцгеймера солями лития затормозило развитие заболевания — отложение амилоидных бляшек в мозге. У мышей, которым давали соли лития, бляшек было на 70 процентов меньше по сравнению с контрольной группой (p < 0,001).

Если литий, вероятно, защищает мозг от болезни Альцгеймера, то другие металлы, наоборот, могут способствовать ее развитию: в амилоидных бляшках, полученных у двух пациентов с этим диагнозом, ранее обнаружили отложения меди и железа.