Izhodišča in namen raziskave   

Eden izmed najbolj uničujočih simptomov Alzheimerjeve bolezni (AB), najpogostejšega vzroka za demenco v svetovnem merilu, je izguba sposobnosti za prepoznavo bližnjih in bolniku poznanih oseb. Bolniki imajo sprva pogosto težave pri prepoznavi znanih obrazov, priklicu imen ter pomnjenju interakcij, kasneje pa lahko nerazpoznavanje bližnjih oseb in težave pri interpretaciji iztočnic v socialnih stikih močno otežijo sporazumevanje ter vodijo v socialno izolacijo in osamljenost. Raziskave na živalskih modelih AB in tkivnih vzorcih možganovine bolnikov z AB kažejo, da, poleg klasičnih bolezenskih sprememb, ki vključujejo kopičenje beta-amiloidnih plakov in nevrofibrilarnih pentelj v področjih možganov, ki so ključna za pomnjenje, prihaja tudi do sprememb zunajceličnih struktur, imenovanih perinevronske mreže (angl. perineuronal nets). Te naj bi pomembno prispevale k stabilizaciji tamkajšnjih sinaps, s čimer naj bi – poenostavljeno rečeno –  ohranjale tudi spomine. Avtorji povzete raziskave so zato preverjali, kako izguba perinevronskih mrež v določenem delu hipokampusa laboratorijskih miši vpliva na njihovo socialno vedenje in pomnjenje.

Metodološke značilnosti

Ker laboratorijske miši samostojno ne razvijejo AB, so raziskovalci kot modelni organizem uporabili sev transgenskih miši, imenovan 5XFAD, ki v svojem (mišjem) genomu vsebuje  dva človeška gena s petimi mutacijami. Te povzročijo spremembe v možganih ter razvoj znakov in simptomov, zelo podobnih AB pri ljudeh. Po sistematičnem pregledu izsledkov dosedanjih podobnih raziskav so se osredotočili na področje hipokampusa, imenovano CA2, ki naj bi bilo ključnega pomena za pomnjenje družbenih stikov.

Izvedli so serijo poskusov, kjer so preverjali, ali (1) glede na starost med transgenskimi in kontrolnimi živalmi obstajajo razlike v zgradbi perinevronskih mrež, količini in razporeditvi beta-amiloidnih plakov ter preživetju nevronov; (2) ali zaznane razlike sovpadajo z morebitnimi odkloni pri vedenjskih preizkusih (natančneje preizkusu neposredne družbene interakcije in preizkusu prepoznave novih predmetov); (3) kaj se med izgubo perinevronskih mrež dogaja z izražanjem genov v možganih in (4) ali lahko z učinkovino, ki zavira encimsko razgradnjo perinevronskih mrež, preprečijo izgubo socialnega spomina pri mišjem modelu AB.

Rezultati in zaključki

Rezultati poskusov so pokazali naslednje:

(1) mikroskopski pregled tkivnih rezin regije hipokampusa CA2 pri tretjem, šestem, devetem in dvanajstem mesecu starosti je pri miših 5XFAD pokazal napredujočo izgubo perinevronskih mrež od vključno šestega meseca starosti dalje, pri enako starih kontrolnih živalih pa ne. Ker v preučevanem področju možganov pri sevu 5XFAD (naknadno pa še pri dveh drugih transgenskih mišjih modelih AB) v primerjavi s kontrolnimi živalmi ob tem ni prišlo do kopičenja amiloidnih plakov ali propada nevronov, raziskovalci zaključujejo, da je izguba perinevronskih mrež zgodnja in izrazita bolezenska sprememba pri preučevanih mišjih modelih AB;

(2) med trimesečnimi 5XFAD in kontrolnimi mišmi pri preizkusu neposredne družbene interakcije ni bilo statistično značilnih razlik, šestmesečne miši 5XFAD pa so se ob ponovnem stiku z že znanimi vrstnicami vedle podobno kot pri prvem (in torej statistično značilno drugače kot kontrolne živali). Pri preizkusu prepoznave novega predmeta so se šestmesečne miši 5XFAD vedle primerljivo kot kontrolne miši. Raziskovalci zato sklepajo, da je okvara perinevronskih mrež, ki je pri šestmesečnih miših 5XFAD že izražena, pomembno okrnila sposobnost prepoznave vrstnic oz. socialnega spomina, ne pa tudi prepoznave predmetov (kjer naj bi bila hipokampalna regija CA1 pomembnejša od CA2);

(3) pri trimesečnih miših 5XFAD se je v primerjavi z njihovimi kontrolnimi vrstnicami povečalo izražanje 98 in zmanjšalo izražanje 133 genov, pri 7-mesečnih miših 5XFAD pa v primerjavi s kontrolnimi vrstnicami povečalo izražanje 314 in zmanjšalo izražanje 6 genov. Natančnejša analiza je pokazala, da je pri trimesečnih miših 5XFAD glede na kontrolne živali prišlo do znižanega izražanja nekaterih genov, udeleženih pri tvorbi perinevralnih mrež, in povečanega izražanja genov za encime, ki jih razgrajujejo, slednje pa je bilo pri 7-mesečnih miših 5XFAD še izrazitejše;

(4) raziskovalci so z dodatnimi poskusi ugotovili, da 5-mesečne miši 5XFAD (za razliko od 6-mesečnih) še ne kažejo znakov okvare perinevronskih mrež v hipokampalni regiji CA2 ali odklonov pri preizkusu neposredne družbene interakcije. V zadnji seriji poskusov so zato skupini  5-mesečnih 5XFAD in kontrolnih miši razdelili na štiri podskupine. Dve (ena podskupina 5XFAD in ena podskupina kontrolnih živali) je vsakodnevno (v skupnem trajanju enega meseca) z injekcijo prejemala učinkovino ilomastat, ki zavre številne encime, ki razgrajujejo perinevronske mreže. Drugi dve skupini sta v enakem časovnem obdobju prejeli zgolj injekcije raztopine brez ilomastata. Pri šestih mesecih starosti so vse štiri skupine opravile vedenjske teste, čemur je sledila usmrtitev in pregled hipokampalne regije CA2 po vzoru točke (1). Podskupina 5XFAD, ki je prejemala injekcije brez ilomastata, se je na vedenjskih preizkusih odrezala statistično značilno slabše od vseh ostalih skupin in imela statistično značilen propad perinevronskih mrež v CA2. Rezultati vedenjskih preizskusov in mikroskopskega pregleda CA2 se med skupinami miši 5XFAD, ki so prejemale ilomastat, in obema podskupinama kontrolnih miši niso statistično značilno razlikovali. Raziskovalci iz tega sklepajo, da pravočasna zavora encimov, ki razgrajujejo perinevronske mreže, pri poskusnih živalih z gensko nagnjenostjo za njihov propad lahko prepreči motnje socialnega spomina, ki bi se ob nebrzdanem bolezenskem dogajanju sicer razvile. Čeprav gre za poskuse na živalskih modelih, kar zmanjšuje posplošljivost rezultatov na človeške bolnike z AB, avtorji raziskave menijo, da bi njihovi izsledki lahko predstavljali uporabna izhodišča za razvoj učinkovitejših pristopov zdravljenja simptomov AB tudi pri ljudeh.

Povzela: Lana Blinc, dr. med.