Цереброспинальная жидкость (ЦСЖ) представляет собой прозрачную жидкость, которая окружает головной и спинной мозг, обеспечивая питательными веществами и действуя как водяная подушка для защиты этих структур от повреждений.
ЦСЖ можно анализировать для измерения уровня или концентрации различных веществ и клеток для диагностики состояний, влияющих на центральную нервную систему. Анализ спинномозговой жидкости является ключом к диагностике нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера. Особый интерес представляют два патологических белка: тау, вызывающий «сплетения» в клетках головного мозга (нейронах), и бета-амилоид, вызывающий нейрональные бляшки; оба являются признаками болезни.
Исследователи Швейцарской федеральной лаборатории материаловедения и технологии (EMPA) изучили агрегированные пучки тау- и бета-амилоидных белков (называемые фибриллами) в спинномозговой жидкости людей с болезнью Альцгеймера в надежде развить способ раннего выявления болезни Альцгеймера.
Современные методы выявления болезни Альцгеймера анализируют спинномозговую жидкость на наличие и количество этих болезнетворных белков. В качестве биомаркеров они имеют ограниченное применение, поскольку не могут предоставить информацию о размере и форме белка (морфологии), которая является ключом к определению того, насколько запущено заболевание.
В текущем исследовании исследователи использовали атомно-силовую микроскопию (АСМ) для визуализации белковых фибрилл в спинномозговой жидкости 33 человек с различной степенью когнитивных нарушений, от легкой до выраженной деменции.
АСМ — это мощный метод визуализации практически любого типа поверхности, включая биологические образцы. С помощью очень острого наконечника, прикрепленного к кремниевому зонду, построчно снимаются изображения образца. Важно отметить, что для этого исследования АСМ позволил исследователям исследовать белки в нанометровом диапазоне, не разрушая их.
Схема процесса извлечения и анализа спинномозговой жидкости. Спинномозговая жидкость собирается (слева), а затем помещается на золотую подложку внутри жидкостной ячейки (справа), где белки (красный и зеленый) визуализируются с помощью АСМ (не в масштабе)EMPA/Communications Biology
Путем анализа белков размера, структуры и формы, а также того, как они собираются вместе, исследователи могут связать различные морфологии с определенной стадией болезни Альцгеймера.
«В то время как на ранней стадии заболевания у людей обнаруживались только короткие белковые фибриллы, длиной около 100 нанометров, на более поздних стадиях заболевания появлялись фибриллы с кратной этой длиной — достигающие нескольких микрометров», — сказал Питер Нирмарай, ведущий автор исследования.
В спинномозговой жидкости здоровых людей фибриллы отсутствуют или даже короче, чем у людей с деменцией.
Результаты исследования еще больше расширяют наши знания о том, как развивается болезнь Альцгеймера. и обеспечивает новый, более точный биомаркер для оценки того, насколько далеко продвинулось заболевание.
Исследователи говорят, что использование АСМ для наблюдения за характеристиками белковых скоплений в спинномозговой жидкости может использоваться в сочетании с существующими методами обнаружения Болезнь Альцгеймера.
«Технология АСМ может дополнить обычные тесты на биомаркеры и улучшить раннее выявление болезни Альцгеймера», — сказал Нирмалрадж.
Они говорят, что их результаты могут привести к развитию новые, более эффективные препараты для лечения пока еще неизлечимой болезни.
Исследование опубликовано в журнале Communications Biology.
