Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)

У доповіді розглянуто різні гіпотези щодо причин виникнення і розвитку хвороби Альцгеймера, проаналізовано сучасний стан і перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики, створення нових препаратів для ефективного лікування цього нейродегенеративного захворювання. Наведено найважливіш...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2021
1. Verfasser:	Лук’янець, О.О.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України 2021
Schriftenreihe:	Вісник НАН України
Schlagworte:	З кафедри Президії НАН України
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180263
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.) / О.О. Лук’янець // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 4. — С. 22-28. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-180263
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1802632025-02-09T13:38:28Z Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.) Alzheimer's disease: modern hypotheses of pathogenesis, prospects for the development of new methods of early diagnosis and treatment (According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, March, 3, 2021) Лук’янець, О.О. З кафедри Президії НАН України У доповіді розглянуто різні гіпотези щодо причин виникнення і розвитку хвороби Альцгеймера, проаналізовано сучасний стан і перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики, створення нових препаратів для ефективного лікування цього нейродегенеративного захворювання. Наведено найважливіші результати, отримані вченими НАН України, щодо вивчення низки фундаментальних питань патогенезу ушкоджень мозку при хворобі Альцгеймера, які сприяли появі нових підходів до лікування цього захворювання. The report examines various hypotheses about the causes and development of Alzheimer's disease, analyzes the current state and prospects of developing new methods of early diagnosis, creation of new drugs for the effective treatment of this neurodegenerative disease. The most important results obtained by scientists of the NAS of Ukraine on the study of a number of fundamental questions of the pathogenesis of brain damage in Alzheimer's disease that contributed to the emergence of new approaches to the treatment of this disease are given. 2021 Article Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.) / О.О. Лук’янець // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 4. — С. 22-28. — укр. 0372-6436 DOI: doi.org/10.15407/visn2021.04.022 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180263 uk Вісник НАН України application/pdf Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Ukrainian
topic	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України
spellingShingle	З кафедри Президії НАН України З кафедри Президії НАН України Лук’янець, О.О. Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.) Вісник НАН України
description	У доповіді розглянуто різні гіпотези щодо причин виникнення і розвитку хвороби Альцгеймера, проаналізовано сучасний стан і перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики, створення нових препаратів для ефективного лікування цього нейродегенеративного захворювання. Наведено найважливіші результати, отримані вченими НАН України, щодо вивчення низки фундаментальних питань патогенезу ушкоджень мозку при хворобі Альцгеймера, які сприяли появі нових підходів до лікування цього захворювання.
format	Article
author	Лук’янець, О.О.
author_facet	Лук’янець, О.О.
author_sort	Лук’янець, О.О.
title	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)
title_short	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)
title_full	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)
title_fullStr	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)
title_full_unstemmed	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.)
title_sort	хвороба альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні президії нан україни 3 березня 2021 р.)
publisher	Видавничий дім "Академперіодика" НАН України
publishDate	2021
topic_facet	З кафедри Президії НАН України
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/180263
citation_txt	Хвороба Альцгеймера: сучасні гіпотези патогенезу, перспективи розроблення новітніх методів ранньої діагностики та лікування (за матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 р.) / О.О. Лук’янець // Вісник Національної академії наук України. — 2021. — № 4. — С. 22-28. — укр.
series	Вісник НАН України
work_keys_str_mv	AT lukânecʹoo hvorobaalʹcgejmerasučasnígípotezipatogenezuperspektivirozroblennânovítníhmetodívrannʹoídíagnostikitalíkuvannâzamateríalaminaukovoídopovídínazasídanníprezidíínanukraíni3bereznâ2021r AT lukânecʹoo alzheimersdiseasemodernhypothesesofpathogenesisprospectsforthedevelopmentofnewmethodsofearlydiagnosisandtreatmentaccordingtothematerialsofscientificreportatthemeetingofthepresidiumofthenasofukrainemarch32021
first_indexed	2025-11-26T08:45:44Z
last_indexed	2025-11-26T08:45:44Z
_version_	1849841942667460608
fulltext	22 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (4) ХВОРОБА АЛЬЦГЕЙМЕРА: СУЧАСНІ ГІПОТЕЗИ ПАТОГЕНЕЗУ, ПЕРСПЕКТИВИ РОЗРОБЛЕННЯ НОВІТНІХ МЕТОДІВ РАННЬОЇ ДІАГНОСТИКИ ТА ЛІКУВАННЯ За матеріалами наукової доповіді на засіданні Президії НАН України 3 березня 2021 року У доповіді розглянуто різні гіпотези щодо причин виникнення і розвитку хвороби Альцгеймера, проаналізовано сучасний стан і перспективи розро- блення новітніх методів ранньої діагностики, створення нових препаратів для ефективного лікування цього нейродегенеративного захворювання. На- ведено найважливіші результати, отримані вченими НАН України, щодо вивчення низки фундаментальних питань патогенезу ушкоджень мозку при хворобі Альцгеймера, які сприяли появі нових підходів до лікування цьо- го захворювання. На сьогодні у світі на хворобу Альцгеймера страждають 26,6 млн осіб, і це число рік від року зростає через старіння населення планети, оскільки захворювання вражає насампе- ред людей старшого віку. За прогнозами фахівців, очікується, що до 2050 р. кількість людей з хворобою Альцгеймера зросте вчетверо і становитиме 106 млн чоловік, тобто хворітиме один з 85 людей. Всесвітня організація охорони здоров’я щороку пу- блікує список захворювань, що є головними причинами смерті у світі, і у 2020 р. хвороба Альцгеймера вперше в історії потра- пила до першої десятки цього рейтингу. Отже, дослідження, пов’язані з вивченням клітинних та мо- лекулярних механізмів виникнення і розвитку хвороби Аль- цгеймера, пошуком нових методів діагностики та розроблен- ням новітніх препаратів для ефективного її лікування, є вкрай актуальними, оскільки стосуються здоров’я, якості життя і благополуччя багатьох людей. Хвороба Альцгеймера є найбільш поширеним різновидом деменції. Загалом деменція — це синдром, при якому деграда- ція когнітивних, тобто розумових, функцій відбувається біль- ЛУК’ЯНЕЦЬ Олена Олександрівна — доктор біологічних наук, професор, завідувач відділу біофізики іонних каналів Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИНАН УКРАЇНИ doi: https://doi.org/10.15407/visn2021.04.022 ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 4 23 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ шою мірою, ніж це очікується в разі нормаль- ного старіння людей одного й того самого віку й рівня освіченості. Деменція проявляється в поступовому по- гіршенні пам’яті, мислення, розуміння, мови, здатності орієнтуватися в просторі, рахувати, пізнавати, розмірковувати і часто супроводжу- ється послабленням контролю над емоційним станом, деградацією соціальної поведінки та мотивації. До розвитку деменції призводять різні хвороби і травми, які викликають пошко- дження мозку. Однак у понад 60 % випадків причиною деменції є хвороба Альцгеймера, тобто цей вид деменції трапляється частіше, ніж усі разом взяті інші форми, такі як демен- ція з тільцями Леві, васкулярна (судинна) де- менція, хвороба Паркінсона, лобово-скронева деменція, змішані форми та ін. (рис. 1). До характерних ознак хвороби Альцгеймера відносять наявність у структурах мозку сеніль- них бляшок, які являють собою міжклітинні агрегати білка Аβ-амілоїду (Aβ), та внутріш- ньоклітинних нейрофібрилярних клубків, що утворюються з гіперфосфорильованого тау- білка, пов’язаного з мікротрубочками. Саме ці структури пов’язують зі значною втратою нейронів головного мозку, в результаті чого фіксується зменшення об’єму кори головно- го мозку. Крім того, при хворобі Альцгеймера спостерігаються порушення роботи мітохон- дрій, зменшення споживання глюкози голо- вним мозком, що клінічно проявляється як прогресуюче зниження когнітивних функцій. Хвороба Альцгеймера розвивається граду- ально (поступово) і пролонговано у часі — три- ває зазвичай 8–10 років і більше. Основною причиною деградації розумових здібностей людини при цьому захворюванні є поступова загибель нейронів мозку. Першою структурою, з якої розпочинається руйнування мозку, є гі- покамп, що відповідає за здатність до навчання, короткотривалу пам’ять та інші процеси, осо- бливо за перехід від короткотривалої пам’яті в довготривалу. При поступовій загибелі нейро- нів гіпокампу людині стає все складніше засво- ювати нову інформацію, запам’ятовувати події, навіть ті, які сталися, скажімо, дві години тому. На ранніх стадіях зміни можуть бути прак- тично непомітними, але згодом вони прогресу- ють. Причому загибель нейронів відбувається у певній чіткій послідовності. Так, на наступ- ному етапі деградація нейронів зачіпає зону мозку, яка відповідає за мовлення. Хворий по- чинає відчувати труднощі з добором необхід- них слів, формулюванням своїх думок. Далі страждає зона, що відповідає за функції логіч- ного мислення, і людина втрачає здатність ви- сувати концепції, будувати плани, вирішувати конкретні завдання. Наступною стає зона моз- ку, яка відповідає за формування емоцій. При цьому людина втрачає контроль над своїм емо- ційним станом, настроєм, почуттями. При по- дальшому прогресуванні захворювання, коли ураження зазнає сенсорна зона мозку, спотво- рюються відчуття нюху, слуху, зору, виникають галюцинації. Хворі не здатні усвідомлювати, що вони бачать і чують, не можуть розрізнити запахи, настає відстороненість від зовнішньо- го світу. На останніх етапах хвороби людина втрачає спогади, які становили основу її жит- тя, — вона вже не може згадати найближчих родичів, не пам’ятає, чим захоплювалася, які заняття приносили їй задоволення, може загу- битися у власному помешканні, не впізнає себе Рис. 1. Частота основних типів когнітивних порушень (деменцій): ХА — хвороба Альцгеймера; ВД — вас- кулярна деменція; ДТЛ — деменція з тільцями Леві; ЛСД — лобово-скронева деменція; ХП — хвороба Пар- кінсона 24 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (4) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ у дзеркалі, тобто втрачає індивідуальність. На- самкінець у хворих порушується координація рухів, настає інвалідизація — людина не може самостійно пересуватися, харчуватися, обслу- говувати себе. На останніх стадіях пацієнти вже повністю залежать від сторонньої допомо- ги і потребують постійного догляду. Звісно, це справляє глибокий негативний вплив не лише на хворих, а й на членів їхніх родин і тих, хто забезпечує догляд, що пов’язано з великим фі- зичним, психологічним і соціальним наванта- женням на них. Насправді вчені достеменно не знають, що саме відчуває людина на різних стадіях пере- бігу хвороби, як саме змінюється її сприйняття світу. Проте один пацієнт зумів трохи підняти завісу над цією таємницею. Коли в 1995 р. ху- дожник Вільям Утермолен дізнався, що в нього діагностували хворобу Альцгеймера, він почав малювати автопортрети, і ця серія його робіт стала, образно кажучи, портретом хвороби. На цих картинах добре видно, як з часом викрив- лялося його сприйняття реальності, яких пере- творень зазнала його свідомість (рис. 2). З багатьох експериментальних та клінічних досліджень відомо, що є фактори, які при- швидшують розвиток хвороби Альцгеймера. Серед них — супутні захворювання, які розви- ваються зазвичай у зрілому віці, після 65 років: гіпертонія, некомпенсований діабет, ожиріння (рис. 3). На сьогодні механізм патогенезу цього ней- родегенеративного захворювання до кінця не з’ясовано. Відомо лише, що важливу роль у ньому відіграють два види білків: амілоїди і тау-білки, які змінюють своє нормальне функ- ціонування. Патологічні форми амілоїдного білка утворюють агрегації у вигляді скупчень, які називають β-амілоїдними бляшками. Зміни у структурі тау-білків призводять до того, що їх нитки переплітаються між собою і утворю- ють нейрофібрилярні клубки всередині ней- ронів (рис. 4). 3D-форма нейрона зумовлена наявністю в ньому цитоскелету, однією зі скла- дових якого є мікротрубочки — білкові струк- тури, які діють подібно до каналів, транспор- туючи поживні речовини та інші молекули з центру клітини на периферію та у зворотному напрямку. Оскільки тау-білки асоційовані з мікротрубочками, порушення в їх функціону- ванні спричиняє дезінтеграцію мікротрубочок. Утворення вузлів руйнує транспортну систе- Рис. 3. Фактори ризику, які впливають на прогресу- вання хвороби Альцгеймера Рис. 4. Схематичне зображення утворень у мозку, що спостерігаються при хворобі Альцгеймера. Показано нейрони з відростками, сенільні (амілоїдні) бляшки, розташовані позаклітинно. Всередині нейронів утво- рюються нейрофібрилярні клубки, сформовані з тау- білка, пов’язаного з мікротрубочками Рис. 2. Трансформація самосвідомості художника Ві- льяма Утермолена в процесі розвитку у нього хвороби Альцгеймера. Наведені автопортрети написано в різні роки, що ілюструє прогресування захворювання д ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 4 25 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Рис. 5. Утворення β-амілоїду. По центру показано мембрану клітини, яку пронизує білок-попередник амілоїду (АРР); зліва від нього — нормальний перебіг, при якому бляшки не утворюються; справа — проце- си, що призводять до формування амілоїдних бляшок. Позначення: Аβ — β-амілоїд; AICD – внутрішньоклі- тинний домен АРР; CTFα — α-карбоксилтермінальний фрагмент; CTFβ — β-карбоксилтермінальний фраг- мент; p3 — p3-фрагмент; sAPPβ — АРРβ, що секрету- ється му клітини і зрештою призводить до загибелі нейрона. Наявність β-амілоїдних бляшок і нейро- фібрилярних клубків відрізняє хворобу Аль- цгеймера від інших видів деменції, але, на жаль, виявити їх можна лише посмертно у зрі- зах мозкової тканини. Причому чим пізніша стадія розвитку хвороби, тим більше на зрізах спостерігається таких утворень. Це й дало змо- гу висунути гіпотезу про ключову роль пато- логічних форм амілоїдів і тау-білків у механіз- мі розвитку хвороби Альцгеймера. Відомо, що β-амілоїд утворюється зі свого білка-попередника (БПА). Це мембранний білок, який має високу спорідненість до міді, експресується повсюди в організмі, відіграє роль у розвитку мозку і є необхідним для росту нейронів. БПА також бере участь у синаптоге- незі та адгезії клітин. Формується β-амілоїд при розрізанні БПА (який є довшим, ніж β-амілоїд) спеціальни- ми ферментами мембрани — β-секретазами. Спочатку формується фрагмент C99, який далі розрізається γ-секретазами з утворенням β-амілоїду (рис. 5). Мутації БПА та субоди- ниць γ-секретазного комплексу є причиною розвитку спадкової хвороби Альцгеймера, яка може виникати в ранньому віці. Слід зазначи- ти. що генетично зумовлена хвороба Альцгей- мера спостерігається не дуже часто — близько 5 % всіх випадків. Найчастіше у таких пацієн- тів трапляється мутація в генах PSEN1, PSEN2 та APP що кодують відповідно білки пресені- лін-1 (30–70 % усіх генетично зумовлених ви- падків), пресенілін-2 (<5 %) і БПА (10–15 %). Пресеніліни належать до родини трансмемб- ранних білків, що становлять частину протеаз- ного комплексу γ-секретази. Встановлено, що β-амілоїд складається з 39– 42 амінокислотних залишків. Дві його основні форми, Aβ-40 і Aβ-42, відрізняються лише дво- ма залишками, і вони проявляють різні фізико- хімічні, біологічні та клінічні характеристики. Аβ-42 є найбільш нейротоксичним, він агрегує у скупчення набагато швидше і переважає в сенільних бляшках пацієнтів з хворобою Аль- цгеймера. Тому вважається, що токсичний Аβ- 42 утворюється в разі неправильного розрізу БПА γ-секретазами, в результаті чого замість Аβ-40 формується токсичний і більш липкий Аβ-42, який здатен швидко утворювати аміло- їдні бляшки. Отже, на сьогодні причина виникнення хво- роби Альцгеймера невідома (за винятком гене- тично зумовленої форми), але є багато старих і новітніх гіпотез щодо первинних причин роз- витку захворювання. Серед них — гіпотеза амі- лоїдного каскаду, тау-гіпотеза, пресенілінова гіпотеза, нейротрансмітерні гіпотези (за учас- тю ацетилхоліну, серотоніну), мітохондріаль- на гіпотеза, гіпотеза запалення, гіпотеза окси- дативного стресу, нейроваскулярна гіпотеза, генетична, теорія залучення металів (Cu, Al), гіпотеза глюкозного гіпометаболізму («діабет 3-го типу»), кальцієва гіпотеза, мікробіомна гіпотеза, вірусна гіпотеза. Більшість із зазначених гіпотез тестують- ся і в клінічній практиці. Так, останнім часом у клініці найбільше досліджували амілоїдну гіпотезу (22,3 % всіх клінічних досліджень), нейротрансмітерну (19 %), мітохондріальну (17 %), тау-гіпотезу (12,2 %), нейроваскулярну 26 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (4) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ Рис. 6. Схема приготування первинної дисоційованої культури нейронів гіпокампу щурів (7,9 %), запальну (4,6 %), діабетичну (2,3 %), ві- русну (0,5 %). Проте першопричини виникнен- ня цього захворювання поки що не з’ясовано. В Україні дослідження хвороби Альцгей- мера проводять у кількох наукових та медич- них установах. Серед них — Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України (академік М.В. Скок), Інститут геронтології ім. Д.Ф. Че- ботарьова НАМН України (проф. Н.Ю. Бачин- ська), Інститут неврології, психіатрії та нарко- логії НАМН України (проф. О.Г. Берченко). У дослідженнях, які проводяться у відділі біофізики іонних каналів Інституту фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, ми вико- ристовуємо клітинну модель хвороби Аль- цгеймера. Для цього виділяються нейрони з частини мозку (гіпокампа) щурів та культиву- ються в штучному культуральному середо вищі (рис. 6). Після 14–20 днів клітини гіпокампа набувають вигляду зрілих нейронів з добре розвиненими нейритами. Першу групу нейро- нів вирощують у нормальному культураль- ному середовищі, і вона є контролем, а другу групу клітин інкубують у такому самому се- редовищі з додаванням β-амілоїду. Ця група і є моделлю хвороби Альцгеймера, оскільки ней- рони в ній зазнають токсичної дії β-амілоїду (рис. 7). Така модель дозволяє кількісно оці- нювати ефективність хімічних сполук, лікар- ських засобів та впливів на нейрони гіпокампа на основі кількісного співвідношення між жи- вими та некротичними нейронами. Ми зосередили наші дослідження на вивчен- ні кількох концепцій розвитку хвороби Аль- цгеймера, серед яких кальцієва гіпотеза, міто- хондріальна гіпотеза та гіпотеза β-амілоїдного каскаду. Згідно з кальцієвою гіпотезою, як причину патології розглядають порушення кальцієвого гомеостазу. Відомо, що порушення кальцієво- го гомеостазу призводить до утворення різних патофізіологічних станів, таких як некроз, апоптоз, дефіцит аутофагії та дегенерація орга- нів. При цьому кальцієва гіпотеза не заперечує ключової ролі амілоїдів і тау-білків у прогре- суванні захворювання, проте головною її осо- бливістю є припущення, що саме порушення кальцієвого гомеостазу передує появі аміло- їдних бляшок, нейрофібрилярних вузлів і ма- совій загибелі нейронів. У цій гіпотезі вважа- ється, що в результаті первинного порушення кальцієвого гомеостазу відбуваються вторинні процеси — утворення амілоїдних бляшок, які у свою чергу впливають на кальцієві канали, рецептори та інші сигнальні молекули, діючи за принципом позитивного зворотного зв’язку. Наші дослідження, спрямовані на перевір- ку кальцієвої гіпотези, показали, що β-амі- лоїд спричиняє у нейронів підвищення рівня кальцію в цитоплазмі, а також збільшується кількість його входу в клітину при збуджен- ні (рис. 8). Відповідно, більше заповнюються кальцієм внутрішньоклітинні депо, а тому від- повідь на активацію депо також збільшується. Застосування гіперкальціємії на нашій мо- делі хвороби Альцгеймера показало, що в разі Рис. 7. Моделювання хвороби Альцгеймера на культу- рі клітин гіпокампу. Використовувався метод подвій- ного фарбування клітин. Зліва показано нейрони, по- фарбовані флуоресцентним барвником живих клітин Hoechst 33258, праворуч — барвником некротичних клітин пропідієм йодидом ISSN 1027-3239. Вісн. НАН України, 2021, № 4 27 З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ збільшення позаклітинної концентрації каль- цію внутрішньоклітинна концентрація Са2+ та- кож збільшується, а повернення її до базового рівня відбувається з уповільненням. Останній факт виявився дуже схожим на вплив β-амілоїду на нейрони. Зважаючи на можливість того, що позаклітинна дисрегуляція Са2+ може бути причиною патогенезу хвороби Альцгеймера, дослідження, спрямовані на виправлення цієї дисрегуляції, потенційно можуть стати тера- певтичними підходами для профілактики та/ або лікування цього захворювання. Одним із перспективних напрямів у пошуку новітніх лікарських препаратів для лікування хвороби Альцгеймера є використання хімічних сполук на основі наночастинок, зокрема нано- частинок діоксиду церію (НДЦ). Такі сполуки випробовують в Інституті мікробіології і віру- сології ім. Д.К. Заболотного НАН України (чл.- кор. М.Я. Співак). Матеріали на основі нано- частинок СеО2 є цікавими об’єктами для дослі- дження, оскільки вони низькотоксичні, мають специфічні окисно-відновні й антирадикальні властивості і здатність до регенерації. Їх біоме- дичне використання може виявитися ефектив- ним при нейродегенеративних захворюваннях, особливо в разі хвороби Альцгеймера. У наших дослідженнях ми вивчали вплив наночастинок діоксиду церію на життєздат- ність нейронів гіпокампа під час моделюван- ня хвороби Альцгеймера в культурі клітин. Для цього ми інкубували культури нейронів гіпокампа з β-амілоїдом та перевіряли захисні властивості наночастинок СеО2 на нейронах. На нашій моделі ми виявили їх низьку токсич- ність для нейронів і встановили, що наявність наночастинок СеО2 значно зменшує кількість загиблих нейронів гіпокампа у присутності β-амілоїду (рис. 9). Отже, можна зробити висновок, що наночас- тинки діоксиду церію виявляють нейропро- текторні властивості і їх використання є дуже перспективним напрямом для розроблення нових препаратів для лікування хвороби Аль- цгеймера на основі наночастинок СеО2. На сьогодні лікування хвороби Альцгейме- ра фокусується переважно на керуванні симп- томами хвороби, оскільки специфічних ліків поки що немає. Окремі препарати можуть до- помагати при втраті пам’яті, інші використову- ють для зняття симптомів, наприклад агресії, але найбільшу ефективність такі ліки виявля- ють на ранніх стадіях захворювання (рис. 10). Тому на нинішньому рівні знань про причини розвитку хвороби Альцгеймера дуже важлива рання діагностика цього захворювання. Для остаточного діагностування хвороби Альцгей- мера зараз використовують посмертний роз- Рис. 8. Вплив β-амілоїду на внутрішньоклітинний кальцій у нейронах гіпокампу. Вгорі по- казано мікрофлуоресцентні ви- мірювання іонів кальцію в ней- роні під впливом деполяризації мембрани (KCl) та кофеїну для вивільнення кальцію із внутріш- ньоклітинних депо. Вимірюван- ня зроблено в контролі (а, в) та у клітин, що інкубувалися з β-амілоїдом (б, в). Внизу наведе- но статистичні дані для значень базального рівня кальцію (г), амплітуди кальцієвого транзієн- ту, викликаного деполяризацією мембрани (д), та піку кальцію, зумовленого вивільненням його з депо ендоплазматичного рети- кулуму (е) а б в г д е (5 с, 10 мМ)(5 с, 28 ISSN 1027-3239. Visn. Nac. Acad. Nauk Ukr. 2021. (4) З КАФЕДРИ ПРЕЗИДІЇ НАН УКРАЇНИ тин, а для ранньої діагностики — дослідження спинномозкової рідини на β-амілоїд, пози- тронно-емісійну (ПЕТ) і комп’ютерну (КТ) томографії, а також томографію з використан- ням фтордезоксиглюкози (ФДГ-ПЕТ), в якій замість контрастного барвника використову- ють аналог глюкози. Останнім часом почали розробляти нові підходи і методи ранньої діагностики хворо- би Альцгеймера, пов’язані, наприклад, з ви- значенням нових маркерів, сигнальних білків у крові, які можуть з’являтися за 6 років до перших проявів хвороби (точність такої діа- гностики становить 90 %), або з встановленням ознак ранньої стадії хвороби Альцгеймера за МРТ-знімками з використанням нейромереж. Отже, для розроблення ефективних методів лікування хвороби Альцгеймера насамперед потрібні дослідження зі встановлення механіз- мів розвитку та прогресування захворювання з подальшим пошуком нових мішеней, створен- ням нових ліків і розробленням нових підходів до лікування. Для цього необхідне широке ви- користання новітніх біонанотехнологій, досяг- нень генної інженерії, нових методів ранньої діагностики — комп’ютерних, імунологічних та ін. Рис. 9. Вплив нанокристалічного діоксиду церію на життєздатність нейронів культури гіпокампу при мо- делюванні хвороби Альцгеймера. Зверху — структу- ра нанокристалічного діоксиду церію (НДЦ). Знизу наведено статистичні дані щодо частки живих і не- кротичних нейронів за різних впливів. Позначення: βА — β-амілоїд; βА + НДЦ — через 24 год (спочатку ін- кубація відбувалася з β-амілоїдом, потім, через 24 год, додавали НДЦ); НДЦ + βА — через 24 год (інкубація клітин з НДЦ, потім, через 24 год, додавали НДЦ) Elena A. Lukyanetz ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2789-019X Bogomoletz Institute of Physiology of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine ALZHEIMER'S DISEASE: MODERN HYPOTHESES OF PATHOGENESIS, PROSPECTS FOR THE DEVELOPMENT OF NEW METHODS OF EARLY DIAGNOSIS AND TREATMENT According to the materials of scientific report at the meeting of the Presidium of the NAS of Ukraine, March, 3, 2021 The report examines various hypotheses about the causes and development of Alzheimer's disease, analyzes the current state and prospects of developing new methods of early diagnosis, creation of new drugs for the effective treatment of this neurodegenerative disease. The most important results obtained by scientists of the NAS of Ukraine on the study of a number of fundamental questions of the pathogenesis of brain damage in Alzheimer's disease that contributed to the emergence of new approaches to the treatment of this disease are given. Keywords: Alzheimer's disease, pathogenesis, nanocrystalline cerium dioxide. Рис. 10. Залежність когнітивної функції при хворобі Альцгеймера від початку лікування

Institution

Ähnliche Einträge