Исследования учёной из СПбПУ могут помочь понять причины развития болезни Альцгеймера

Екатерина Пчицкая. Фото: СПбПУ

Основным направлением деятельности Екатерины Пчицкой является изучение синапсов. Это место соединения двух нейронов, в котором между ними происходит передача информации. Изучение этих участков позволит ученым в будущем помочь людям, страдающим нейродегенеративными расстройствами, сообщает пресс-служба Минобрнауки.

У пациентов с такими диагнозами, как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и др. работа синапсов нарушается, нейроны постепенно перестают контактировать друг с другом, и, как следствие, развиваются разнообразные когнитивные и моторные нарушения. При этом при болезни Альцгеймера число связей между нейронами в головном мозге начинает снижаться за 10-20 лет до проявления первых нарушений в работе памяти.

«Мы проводим фундаментальные исследования на нейронах и потом пытаемся перенести их на процессы, которые происходят в мозге при болезни Альцгеймера. Пытаемся понять, что происходит в синапсе, почему связей становится меньше, почему синапсы работают хуже и, главное, как мы можем это предотвратить. Если мы сможем все это понять, мы сможем и попытаться сохранить количество синапсов, предотвратить эти нарушения, а соответственно, и развитие болезни», — объясняет Екатерина Пчицкая.

С результатами исследований по этой обширной теме она неоднократно участвовала в международных научных конференциях и форумах, а также уже дважды — в 2018 и 2020 годах — стала обладателем Президентской стипендии. 

Изображение нейронов

Параллельно с изучением процессов, происходящих в синапсах, Екатерина Пчицкая занимается разработкой методов анализа изображения нейронов. Эта тема легла в основу ее кандидатской диссертации. 

По словам нейробиолога, очень сложно достоверно оценить форму и размер нейронов, но это очень важная часть работы: «Когда между соседствующими нейронами формируются контакты, у них вырастают так называемые «шипики», их форма, размер, наклон всегда очень разные. И понимать их очень важно, так как между формой и функцией есть связь».

Санкт-Петербургский политехнический университет. Фото: Vuzopedia.ru

Занимаясь подготовкой диссертации, Екатерина Пчицкая изучала, как сделать изображения нейронов наиболее достоверными. 

«Когда мы получаем изображения через микроскоп, всегда есть некое искажение, погрешность. Обратной сверткой — деконволюцией — мы можем попробовать эту ошибку устранить, тем самым улучшить качество изображения, визуализацию, что в свою очередь позволит оценивать их. Мы для этого разработали специальный программный алгоритм», — поясняет нейробиолог.

Непростая лабораторная работа и поддержка семьи

Большую часть времени Екатерина Пчицкая работает с нейронами, выращенными в инкубаторе в специальных условиях.

«Мы создаем для них воздушную среду, подпитываем аминокислотами и витаминами, необходимыми для роста. В специальном культуральном планшете нейроны проходят весь путь жизни клетки: развитие, формирование контакта, старение, умирание. С ними можно проводить различные манипуляции, смотреть, как они меняются в зависимости от тех или иных условий, и уже на основе этих наблюдений делать какие-либо выводы», — рассказывает она.

В связи с тем, что эксперименты в лаборатории предполагают работу с живыми объектами, профессиональная и личная жизнь ученого часто во многом зависит от процессов, происходящих там. 

«Например, я не могу пропускать работу, только в самых крайних случаях, потому что, если я не приду и не сделаю необходимую манипуляцию, все эксперименты встанут на паузу и придется начинать сначала», — объясняет нейробиолог. 

Екатерина Пчицкая. Фото: СПбПУ

При этом так как эксперименты с нейронами проходят в стерильной среде, работа в лаборатории требует определенной сноровки.

«Бывает, что к нейронам попадают бактерии или грибки, тогда все наблюдения тоже приходится начинать сначала. Часто от этого страдают студенты, у которых пока еще не так много опыта и не сформировались навыки ручного труда в специальном стерильном боксе», — рассказывает Екатерина Пчицкая.

Помимо исследований в лаборатории, ученым приходится много заниматься и офисной работой — это написание отчетов, описание опытов, подача заявок на гранты и пр.

«У меня есть маленький ребенок, и эту работу мне иногда приходится откладывать и делать по вечерам. Хорошо, что у меня есть поддержка семьи, которые в случае необходимости могут отпустить меня в лабораторию на несколько часов, чтобы я сделала там всю необходимую лабораторную работу. Иногда, приходится приходить и по выходным на несколько часов, так как мы работаем с живыми объектами и некоторые этапы экспериментального процесса невозможно отложить», — делится Екатерина Пчицкая.

Наиболее распространённая форма деменции

Болезнь Альцгеймера — наиболее распространённая форма деменции, нейродегенеративное заболевание, впервые описанное в 1907 году немецким психиатром Алоисом Альцгеймером. Как правило, она обнаруживается у людей старше 65 лет, но существует и ранняя болезнь Альцгеймера — редкая форма заболевания.

Как правило, болезнь начинается с малозаметных симптомов, но с течением времени прогрессирует. Наиболее часто на ранних стадиях распознаётся расстройство кратковременной памяти, например, неспособность вспомнить недавно заученную информацию. С развитием болезни происходит потеря долговременной памяти, возникают нарушения речи и когнитивных функций, пациент теряет способность ориентироваться в обстановке и ухаживать за собой. Постепенная потеря функций организма ведёт к смерти.

При обращении к врачу и подозрении на болезнь Альцгеймера для уточнения диагноза обычно анализируют поведение, проводят серию когнитивных испытаний, если возможно, проводится магнитно-резонансная томография (МРТ). Индивидуальный прогноз затруднён из-за вариаций в длительности течения болезни, которая может развиваться скрыто на протяжении длительного времени, прежде чем станут заметны симптомы и будет поставлен диагноз. Средняя продолжительность жизни после установления диагноза составляет около семи лет, менее 3% больных живут более 14-ти лет.

Фото: Smi2.ru

В настоящее время не достигнуто полного понимания причин и хода болезни Альцгеймера. Ключевыми особенностями болезни являются накопление амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков в тканях мозга. Современные методы терапии лишь несколько смягчают симптомы, но пока не позволяют ни остановить, ни замедлить развитие заболевания. Множество перспективных методов терапии достигло этапа клинических испытаний, число которых на 2008 год составляло более пятисот.

В 2013 метод глубокой транскраниальной магнитной стимуляции (Deep TMS) получил знак одобрения CE Mark для лечения симптомов болезни Альцгеймера наряду с другими заболеваниями. Две американские компании прекратили разработку некогда перспективного препарата для облегчения последствий потери памяти при болезни Альцгеймера после двух клинических исследований, в ходе которых средство не смогло помочь больным. Исследователи сообщили, что положительная динамика заболевания у пациентов в легкой или ранней стадии болезни Альцгеймера не отличалась от таковой в контрольной группе пациентов, которым давали плацебо. Компании Pfizer и Johnson & Johnson заявили, что все другие исследования в этой области были прекращены.

В настоящее время лекарства от болезни Альцгеймера не существует. Предлагается множество способов предупредить болезнь Альцгеймера, но не отмечено их воздействия на ход заболевания и его тяжесть. Как для предупреждения, так и для борьбы с болезнью часто рекомендуют заниматься физическими упражнениями, стимулировать мышление и придерживаться сбалансированной диеты.

В 2016 году появились сообщения о том, что создаваемый израильскими учёными препарат привел к полному исчезновению симптомов болезни Альцгеймера у мышей.

Болезнь Альцгеймера принадлежит к заболеваниям, накладывающим самый тяжёлый финансовый груз на общество в развитых странах.