Болезнь Альцгеймера

Министерство  здравоохранения Республики Беларусь

УО  «Витебский государственный медицинский университет»

кафедра патологической физиологии

 

 

 

 

РЕФЕРАТ ПО ТЕМЕ:

 

БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА

 

Подготовила: студентка 4 курса 5 группы

фармацевтического факультета

Куликовская И.Л.

Проверила: Легецкая И.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Витебск, 2013

Содержание:

 

Введение

 

К настоящему времени описан ряд нейродегенеративных заболеваний, для которых характерно постепенно развивающееся разрушение различных  структур мозга, вызванное массовой гибелью нейрональных и/или глиальных клеток, что сопровождается существенным нарушением всех сторон деятельности ЦНС. Среди таких заболеваний большого внимания заслуживает болезнь Альцгеймера (БА).

Заболевание описано еще  в 1906 г. гистологом Алоисом Альцгеймером и позднее названо его именем. Болезнь поражает лиц всех рас и этнических групп; среди больных чуть больше женщин, чем мужчин, хотя это может быть связано с большей продолжительностью жизни женщин. Как правило, она обнаруживается у людей старше 65 лет, но существует и ранняя болезнь Альцгеймера — редкая форма заболевания. Общемировая заболеваемость на 2006 год оценивалась в 26,6 млн человек, а к 2050 году число больных может вырасти вчетверо

 

1. Этиология болезни

 

Большинство случаев БА имеют мультифакториальную природу  и являются спорадическими. В то же время многочисленные популяционные исследования показали, что 25-40% случаев БА могут быть семейными, т.е. в семье пробанда имеется, как минимум, еще один больной с этим заболеванием.

В ранних случаях семейной БА заболевание обычно наследуется как аутосомно-доминантный признак, связанный с повреждением одного основного гена. Поздние же семейные случаи БА являются гетерогенными; чаще всего в этих случаях имеется полигенно обусловленная предрасположенность к БА, при которой накопление повторных случаев болезни среди родственников связано с действием комплекса генетических и средовых факторов, общих для членов данной семьи. По некоторым оценкам, наследственные моногенные формы составляют в целом около 5-10% случаев БА.

БА генетической предрасположенности

 

На сегодняшний день удалось установить, что БА вызывается мутациями в 4-х генах, расположенных  в хромосомах 1, 14,19 и 21 (табл.1). Идентифицированы 3 гена, мутации, которых приводят к развитию наследственных (аутосомно-доминантых) форм БА с ранним началом симптомов. Один из них - ген белка-предшественника β-амилоида, локализованный на хромосоме 21q 21 и обозначаемый аббревиатурой АРР (от англ. Amyloid Precursor Protein). Ген состоит из 19 экзонов, причем аминокислотная последовательность β-амилоида кодируется частью экзонов 16 и 17; данная аминокислотная последовательность расположена в карбоксильной части белка АРР. В норме белок АРР подвергается протеолизу под воздействием α-, β - и γ-секретаз; два последних протеолитических пути приводят к высвобождению интактных молекул β-амилоида, что само по себе не сопровождается развитием болезни.

Все восемь известных патогенных точковых мутаций АРР расположены  в 16 и 17 экзонах гена и ведут к  нарушению β - и γ-секретазного процессинга  белкового продукта АРР, результатом чего является гиперсекреция пептида β-амилоида или преимущественная секреция более длинных, склонных к быстрой фибриллярной агрегации форм β-амилоида. В обоих случаях высвобождаемый пептид приобретает амилоидогенные свойства – процесс, лежащий в основе формирования сенильных бляшек в паренхиме мозга. В целом, мутации в гене АРР представляют большую редкость: во всем мире они выявлены лишь в 20 семьях и, по приблизительным оценкам, обусловливают не более 5% всех случаев семейной БА с ранним началом симптомов.

Два других гена, обусловливающих  основную часть случаев ранне-семейной БА и расположенные на хромосомах 14q24.3. и 1q31-42, были клонированы в 1995 году. Эти гены являются высокогомологичными и кодируют родственные мембранные белки – пресенилины (соответственно, пресенилин-1 (РS1) и пресенилин-2 (PS2)). В мозге пресенилины экспрессируются преимущественно в нейронах и локализованы в ЭПР тел нейронов и их дендритов. Предполагается, что одна из функций пресенилинов может быть связана с регуляцией внутриклеточного транспорта мембранных белков, в т. ч. белка-предшественника β-амилоида. Мутации в генах пресенилинов сопровождаются гиперпродукцией амилоидогенных форм пептида β-амилоида, формирующих сенильные бляшки. Этот феномен обусловлен, наиболее вероятно, активизацией γ-секретазного протеолиза АРР в условиях "задержки" данного белка в ЭПР.

Другой возможный механизм патогенного эффекта мутантных  пресенилинов может заключаться  в индуцировании апоптоза вследствие нарушенной регуляции кальциевого гомеостаза в ЭПР и активации свободнорадикальных реакций. В этом случае выявляемое нарушение процессинга АРР в клетках, экспрессирующих мутантные пресенилины, носит вторичный характер по отношению к реализуемому "апоптическому каскаду". В целом, чуть более половины всех семейных случаев БА с ранним началом обусловлены мутациями в генах пресенилинов; при этом основная часть случаев связана с пресенилином-1, тогда как повреждения гена пресенилина-2 встречаются весьма редко (лишь 3 описанных мутации). Следует подчеркнуть, что 70% всех известных мутаций в генах пресенилинов являются уникальными (т.е. каждая из них была выявлена лишь в какой-то одной семье).

Большинство мутаций в генах  АРР и пресенилинов характеризуются  полной пенетрантностью к концу 6-го десятилетия жизни и неизбежно приводят к манифестации болезни при условии достижения носителем мутации соответствующего возраста. Анализ клинико-генетических корреляций показал отсутствие каких-либо существенных различий между фенотипами отдельных молекулярных форм БА, за исключением возрастных рамок появления первых симптомов болезни. При повреждении гена АРР заболевание манифестирует в возрасте 39-67 лет, несколько более позднее начало болезни наблюдается у больных с мутациями в гене пресенилина-2(50-65 лет), тогда как в случае мутаций в гене пресенилина-1 носит наиболее агрессивный и ранний характер (начало болезни от 24 до 56 лет). Некоторые мутации в гене пресенилина-1 могут в единичных случаях вызывать развитие атипичного фенотипа БА, характеризующегося сочетанием ранней деменцией с нижним спастическим парапарезом.

В значительном числе семей с  ранней БА мутации в генах АРР  и пресенилинов были исключены, что  свидетельствует о дальнейшей генетической гетерогенности ранней формы заболевания.

Классическим примером выраженной генетической ассоциации является значение аполипопротеина Е как важнейшего эндогенного фактора риска в развитии поздней формы БА. Аполипопротеин Е (апоЕ) представляет собой белок с молекулярной массой 34 кДа, кодируемый геном на хромосоме 19q13.2. АпоЕ играет ключевую роль в метаболизме липидов (особенно холестерина), способствуя их перераспределению между клетками различных органов. В 1993 году установлено, что апоЕ является одним из протеинов, специфически связывающихся с β-амилоидом.

Ген апоЕ имеет 3 основных аллеля (ε2, ε3 и ε4), отличающихся единичными нуклеотидными  заменами и определяющих существование 3 изоформ белка апоЕ, причем в  общей популяции аллель ε3 наиболее распространен. В серии исследований, проведенных в 1993-1996 гг., было установлено, что аллель ε4 гена апоЕ встречается достоверно чаще у больных с поздней формой БА – как семейной (50%), так и спорадической (40%). Более того, риск развития на протяжении жизни БА в зависимости от генотипа апоЕ является доза-зависимым: у гомозиготных носителей аллеля ε4 он является наивысшим и составляет около 90%, у гетерозиготных носителей ε4 он равен 47%, тогда как лишь 20% лиц, не имеющих аллеля ε4, заболевают БА в пожилом возрасте. Доза "неблагоприятного" аллеля ε4 напрямую коррелирует также с интенсивностью формирования амилоидных бляшек в мозге больных с БА.

 

Таблица 1. Гены, связанные с болезнью Альцгеймера [1]

Гены	Проявление болезни*, тип	Белок – продукт гена	Локализация гена
AD 1	Раннее, наследуемый	АРР	21q.21.2
AD2	Позднее, наследуемый\спорадический	АпоЕ	19q.13.2
AD3	Раннее, наследуемый	Пресенилин-1	14q.24.3
AD4	Раннее, наследуемый	Пресенилин-2	1q.24.3

 

*Раннее проявление болезни  – до 65, позднее – после 65 лет. 

1.2 Биохимия и морфология развития  болезни

 

При исследовании мозга умерших пациентов выявляется атрофия, особенно выраженная в ассоциативных зонах неокортекса, гиппокаипальных и парагиппокаипальных структурах наряду с заметным расширением латеральных желудочков. Наиболее значимым, "маркерным" признаком БА считается наличие многочисленных экстраклеточных амилоидных отложений (сенильные бляшки), располагающихся рядом с дегенерирующими аксонами и дендритами. Более всего сенильных бляшек встречается в коре и лимбических структурах, кроме того, амилоидные отложения наблюдаются в стенках кровеносных сосудов мозга – кортикальных и менингиальных артериях, артериолах, капиллярах и (в меньшей степени) в венах. Амилоидные отложения преимущественно локализуются на аблюминальной мембране этих сосудов. Число поврежденных амилоидными скоплениями сосудов может очень сильно варьировать в разных случаях БА при одинаковой "плотности" сенильных бляшек. Следует отметить, что подобные амилоидные отложения в небольшом количестве и с ограниченным распределением в лимбических структурах встречаются и в мозге пожилых людей, не страдающих БА.

В мозге большинства пациентов, умерших от БА, кроме сенильных  бляшек обнаружены интранейрональные  цитоплазматические нитчатые структуры  – нейрофибриллярные сплетения. Чаще всего они присутствуют в  телах тех нейронов, дегенерировавшие аксоны которых находятся в области сенильных бляшек.

Многочисленные нейрофибриллярные  сплетения встречаются в нейронах ассоциативной и лимбической  областей коры, а также в нейронах субкортикальных ядер. В то же время, подобные сплетения очень редко встречаются в других структурах мозга, которые минимально затронуты при БА, например, в мозжечке.

Амилоидные бляшки и нейрофибриллярные  клубки – характерные, но не специфические  признаки БА. Подобные изменения могут  быть обнаружены у здоровых людей в процессе старения и при различных других нейродегенеративных болезнях.

Благодаря достижениям молекулярных биологов, генетиков, нейрохимиков за последнее десятилетие получен  ряд принципиальных данных о биохимических  механизмах, связанных с развитием БА. Проведен детальный анализ компонентов амилоидных отложений (сенильных бляшек), столь характерных для этого заболевания.

Основным компонентом, входящим в  состав сенильных бляшек, является β-амилоидный белок, на его долю приходится до 25% сухого веса бляшек.

Присутствие в сенильных бляшках  протеогликанов и аполипопротеинов интересно тем, что in vitro установлена их способность существенно ускорять фибриллогенез синтетического β-амилоида.

Обнаружение в сенильных бляшках  ионов алюминия послужило основанием для предположения о токсическом действии этого элемента как причине БА. Однако более тщательные исследования, выполненные в последние годы, показали, что проникновение алюминия в мозг и связывание его с нейронами – явление вторичное, вызванное нарушением защитных функций гематоэнцефалического барьера.

Картину патологических изменений, связанных  с резким возрастанием внутриклеточной  концентрации ионов кальция при  БА, дополняют нарушения, вызванные  активацией ионами Са2+ калпаина – протеазы, основным субстратом которой служат нейрофибриллярные белки (тубулин, спектрин и др.) заметное повышение активности калпаина – характерный признак БА; при этом происходит разрушение цитоскелета нейронов и формирование нейрофибриллярных сплетений и тяжей.

В настоящее время выявлено несколько  возможных биохимических механизмов развития данного заболевания, среди  них: способность агрегированного  β-А усиливать свободнорадикальные  процессы мозге, способность его  инициировать процессы апоптоза, повышение  эксайтотоксичности возбуждающих аминокислот β-амилоидом, опосредованное накоплением β-А резкое нарушение гомеостаза Са2+ в нейронах и др.

Многие специалисты считают, что  в патогенезе БА, как и ряда других нейродегенеративных заболеваний, участвуют в той или иной мере все описанные биохимические механизмы. Относительная роль каждого из них определяется индивидуальными особенностями организма и стадией патологического процесса.

Глубокие дегенеративные повреждения  многих структур мозга при БА сопровождаются нарушением функционирования почти всех нейромедиаторных систем. При сенильной деменции гораздо сильнее (по сравнению с др. нейродегенеративными заболеваниями) выражено поражение холинергической системы. Установлено, что в мозге больных БА существенно замедлен выброс АХ из везикул в синаптическую щель, а также процесс обратного захвата холина.

Последовательность молекулярных событий, приводящих к развитию болезни  Альцгеймера:

Миссенс-мутации в генах АРР, PS1,PS2

↓

Измененный протеолиз АРР

↓

Увеличенное образование β-А 42и\или общего β-А

↓

Прогрессирующее накопление нерастворимых  агрегатов β-А 42 в межклеточном пространстве мозга

↓

Отложение агрегированного β-А 42 в  виде диффузных бляшек

(в соединении с протеогликанами  и др. амилоид-активизирующими субстратами)

↓

Агрегация β-А 42 в диффузные бляшки β-А 42

Накопление определенных белков, ассоциированных  с бляшками

↓

"Воспалительный ответ":

•активация микроглии и высвобождение  цитокинов

•астроцитоз и выброс белков

↓

Прогрессирующее разрушение нейритов

внутри амилоидных бляшек и в нейропиле

↓

Нарушение метаболического и ионного  гомеостаза

в нейронах; окислительные повреждения

↓

Измененная киназная\фосфотазная

активность →гиперфосфорилирование τ →образование PHF

↓

Распространяющаяся нерональная \нейритная  дисфункция и

гибель клеток гиппокампа и коры мозга с 

прогрессирующим дефицитом нейротрансмиттеров

↓

деменция

Определенные успехи сделаны при  поисках веществ, замедляющих агрегацию  секретированного β-А в фибриллярную цитотоксическую форму. Поиски подобных веществ весьма перспективны, т.к их взаимодействие с β-А-ансамблями в экстраклеточном пространстве мозга поможет избежать вмешательства в метаболизм и функции растворимого фрагмента АРР.

 

2. Клинические проявления

 

Заболевание характеризуется прогрессирующим  ослабоумливающим процессом, центральное место, в развитии которого занимают нарушения памяти, являющиеся наиболее ранним и типичным проявлением болезни. Спустя несколько лет от начала болезни закономерно присоединяются расстройства праксиса, речи, счета, письма, ориентировки и узнавания, у больных могут отмечаться острые психотические эпизоды, эпилептические припадки, разнообразные экстрапирамидные симптомы. В конечном счете, развивается глубокая тотальная деменция с распадом личности, тотальная афазия, общее физическое истощение. Средняя продолжительность заболевания составляет около 10 лет.