Foto: Shutterstock

Věděli jste, že Alzheimerova choroba nemusí začínat v mozku, jak jsme si dlouho mysleli? Vědci z University of Central Florida objevili, že genetické mutace spojené s touto nemocí mohou narušovat spojení mezi nervy a svaly, aniž by se do toho zapojil mozek nebo mícha. Tento objev by mohl vysvětlit, proč někteří pacienti s Alzheimerovou chorobou zažívají změny v rovnováze, chůzi a koordinaci dlouho předtím, než se objeví problémy s pamětí.

Autor původního článku: Emily Dougherty

Nový pohled na Alzheimerovu chorobu

Alzheimerova choroba je nejznámější pro své účinky na paměť a myšlení, ale nová studie naznačuje, že některé příznaky se mohou vyvinout na překvapivém místě: mimo mozek. Vědci z University of Central Florida (UCF) zjistili, že genetické mutace spojené s Alzheimerovou chorobou mohou zasahovat do nervů, které kontrolují pohyb svalů, a to i bez zapojení mozku nebo míchy. Tyto poznatky by mohly pomoci vysvětlit, proč někteří lidé s Alzheimerovou chorobou zažívají změny v chůzi, rovnováze nebo koordinaci dlouho předtím, než se objeví zjevné problémy s pamětí.

Významný objev

Výzkum vedli profesor James Hickman a výzkumná profesorka Xiufang „Nadine“ Guo ve spolupráci s vědci z technologické společnosti Hesperos. Studie, financovaná Národním institutem pro stárnutí, použila laboratorní systémy vytvořené z lidských buněk k vyšetření, jak dědičné mutace Alzheimerovy choroby ovlivňují pohyb. Výsledky byly publikovány v časopise Alzheimer’s & Dementia: The Journal of the Alzheimer’s Association.

„Motorické deficity mohou být dřívějším indikátorem Alzheimerovy choroby,“ říká Guo. „Pokud dokážeme tyto změny detekovat a zasáhnout dříve, mohlo by to pomoci oddálit nástup příznaků centrálního nervového systému.“

Proč se příznaky Alzheimerovy choroby mohou objevit před ztrátou paměti

Alzheimerova choroba je obecně spojována s postupnou ztrátou paměti, zmateností a klesajícími kognitivními schopnostmi. Nicméně lékaři také pozorovali, že někteří pacienti vyvinou fyzické příznaky, včetně změn v rovnováze, koordinaci a chůzi (způsobu chůze), roky předtím, než se objeví jasné kognitivní obtíže. Tyto pozorování vyvolaly důležitou otázku: Jsou takové problémy s pohybem jednoduše důsledkem poškození, které se děje v mozku, nebo může Alzheimerova choroba také přímo zasahovat do nervů jinde v těle?

Aby to zjistili, tým UCF se zaměřil na familiární Alzheimerovu chorobu, vzácnou dědičnou formu nemoci, která se obvykle rozvíjí dříve v životě (od 40 do 65 let) než běžnější forma. Jejich experimenty odhalily, že motorické neurony nesoucí mutace spojené s familiární Alzheimerovou chorobou mohou narušit spojení odpovědná za kontrolu svalů, i když mozek a mícha byly zcela vyloučeny z experimentálního systému.

Jak technologie „human-on-a-chip“ odhalila objev

Prozkoumání vztahu mezi mutacemi Alzheimerovy choroby a pohybem svalů vědci použili inovativní laboratorní platformu známou jako technologie „human-on-a-chip“. Tyto miniaturní systémy spojují různé typy lidských buněk za kontrolovaných podmínek, což umožňuje vědcům znovu vytvořit specifické biologické funkce a pozorovat, jak do nich zasahují nemoci.

Pro tuto studii tým vytvořil miniaturní model neuromuskulární spojky, spojení, kde motorický neuron komunikuje se svalovou buňkou. Model byl záměrně navržen bez mozku nebo míchy. To bylo klíčovou součástí experimentu, protože to umožnilo vědcům zkoumat, zda změny spojené s Alzheimerovou chorobou mohou způsobit problémy s pohybem nezávisle na centrálním nervovém systému.

Vědci zkombinovali zdravé svalové buňky s motorickými neurony odvozenými z kmenových buněk, které nesly genetické mutace spojené s familiární Alzheimerovou chorobou. Kmenové buňky jsou buňky, které se mohou vyvinout ve specializované typy buněk, což je činí cennými nástroji pro studium lidských nemocí v laboratoři.

Proč poškozené nervové spojení může ovlivnit chůzi a rovnováhu

Každý dobrovolný pohyb závisí na úspěšné komunikaci mezi nervovým systémem a svaly. Na neuromuskulární spojce elektrický signál cestující podél motorického neuronu spouští chemickou komunikaci, která způsobuje kontrakci svalu. Tento proces umožňuje každodenní činnosti, od chůze a udržování držení těla po zvedání předmětů a provádění přesných pohybů.

Když se spojení stane narušeným, svaly mohou reagovat méně efektivně na nervové signály. V závislosti na závažnosti a umístění problému to může přispět k slabosti, snížené koordinaci a obtížím udržet fyzickou aktivitu.

Mohlo by toto zjištění vést k dřívější detekci Alzheimerovy choroby?

Zjištění naznačují potenciálně důležitý nový směr pro výzkum Alzheimerovy choroby: hledat mimo paměť a další kognitivní příznaky při zkoumání nemoci. Pokud budoucí studie potvrdí, že změny v motorické funkci jsou detekovatelné brzy u určitých pacientů, testy chůze, koordinace nebo aktivity nervů a svalů by mohly nakonec pomoci identifikovat změny související s nemocí předtím, než se vyvinou zjevné neurologické příznaky.

Výsledky také vyvolávají otázky ohledně léčby. Mnoho terapií Alzheimerovy choroby je navrženo k řešení procesů probíhajících v mozku, ale léky, které cílí na centrální nervový systém, nemusí nutně napravit abnormality ovlivňující periferní nervy a svaly. Pochopení těchto oddělených účinků by mohlo pomoci vědcům zkoumat léčby, které chrání fyzickou funkci vedle kognitivního zdraví.

Technologie „human-on-a-chip“ by mohla transformovat výzkum nemocí

Kromě důsledků pro Alzheimerovu chorobu vidí vědci značný potenciál v používání systémů „human-on-a-chip“ k vyšetřování dalších nemocí a hodnocení možných léčeb. Protože tyto platformy obsahují lidské buňky a reprodukují měřitelné biologické aktivity, mohou vědcům pomoci pozorovat změny související s nemocemi v podmínkách, které více připomínají lidskou fyziologii než některé konvenční experimentální modely.

Pro Hickmana představuje pokrok vyvrcholení tří desetiletí práce věnované pochopení nemocí prostřednictvím realističtějších laboratorních modelů. „Tyto systémy nám umožňují studovat nemoc způsobem, který je blíže tomu, co se skutečně děje v lidském těle, a to je to, co potřebujeme k vývoji lepších léčeb,“ říká.