А что можно сказать о белке тау — основном компоненте нейрофибриллярных клубков, второй патологии, характерной для болезни Альцгеймера? В 1995 г. Олаф Швирс и его коллеги из Центра структурной молекулярной биологии Института Макса Планка в Гамбурге показали, что белок тау коагулирует только в окисленном состоянии. Если же окисление предотвращается антиоксидантами, этого не происходит
[91]. Другими словами, клубки, как и бляшки, обычно формируются в условиях окислительного стресса. Возможно, именно поэтому клубки не образуются в клетках трансгенных мышей или макак резус, несмотря на активное отложение амилоида: этот патологический процесс «ждет» более общего усиления окислительного стресса.
Таким образом, первым патологическим проявлением при развитии болезни Альцгеймера является усиление окислительного стресса, которое вызывает появление двух характерных признаков — клубков и бляшек. Эта идея родилась в результате исследования свойств аполипопротеина Е. Вспомните, что ген АроЕ является полиморфным (встречается в популяции в виде нескольких версий). Эти версии не мутантные, а нормальные; все они поддерживались естественным отбором, следовательно, должны давать какие-то селективные преимущества. Одно из преимуществ, как кажется, связано с определенной степенью антиоксидантной защиты. Однако в старости, как мы видели, АроЕ4 повышает риск развития болезни Альцгеймера. Но выражение «повышает риск» неточно. Если АроЕ4 оказывает благотворное действие в более ранние годы, скорее, этот ген следует считать в целом полезным, хотя, возможно, в меньшей степени, чем другие версии. Другими словами можно сказать, что он не повышает риск, а менее эффективно снижает его по сравнению с другими версиями гена. В чем причина такого действия гена, мы не знаем, однако известно, что ген ApoE4 бoлее чувствителен к атакам свободных радикалов, чем другие версии. Следовательно, можно предположить, что с годами белок АроЕ4 «портится» сильнее, чем другие варианты АроЕ. В раннем возрасте, когда селективное давление высокое, эта разница незаметна, поскольку окислительный стресс незначителен. Позднее стресс усиливается, и преимущества АроЕ4 (антиоксидантное действие или более общее влияние на транспорт холестерина) постепенно исчезают, поскольку все больше белка разрушается свободными радикалами.
В таком случае потеря белка АроЕ4 по мере усиления окислительного стресса может объяснить два странных наблюдения. Во-первых, как мы уже упоминали, заражение вирусом простого герпеса повышает риск развития болезни Альцгеймера. Это в наибольшей степени касается людей с двумя копиями АроЕ4, но почти незаметно у людей с версиями ApoE3 или АроЕ2. Активация вируса простого герпеса в головном мозге приводит к окислительному стрессу и воспалению. Поскольку белок АроЕ4 чувствителен к окислительному стрессу, его положительное действие перестает сказываться при заражении вирусом герпеса. Другими словами, носители версии АроЕ4 в любом случае чувствительны к окислительному стрессу, а инфекция простого герпеса дополнительно повышает вероятность стресса и, следовательно, развития болезни Альцгеймера.
Во-вторых, и это положительный момент, люди с двумя копиями гена АроЕ4 лучше реагируют на антиоксидантную терапию. Это справедливо для всех состояний, для которых ген АроЕ4 является фактором риска, включая деменцию, болезни сердца и инсульт. Здесь есть некая странность: как мы обсуждали, антиоксиданты не могут в значительной степени влиять на митохондриальное дыхание, а подавление стрессовых реакций может даже усилить окислительный стресс внутри клеток. Однако антиоксиданты способны защитить белок АроЕ4 от атаки свободных радикалов из внешнего окружения клетки, поскольку внеклеточные жидкости более доступны для антиоксидантов и в меньшей степени контролируются генами. Таким образом, антиоксиданты могут защитить белок АроЕ4 от окисления или поддержать его собственное слабеющее антиоксидантное действие. Это помогает отсрочить начало заболевания или замедляет его развитие. В частности, прием витамина E может отсрочить наступление болезни Альцгеймера. Если вы знаете, что у вас две копии гена АроЕ4, поговорите со своим врачом о целесообразности приема витамина Е. Если у вас другие версии гена АроЕ, большой пользы витамин Е вам не принесет (но не причинит и вреда, если только вы не допустите передозировки).
Клубки и бляшки прямо и косвенно усиливают окислительный стресс. Прямая токсичность амилоида объясняется связыванием ионов металлов, таких как железо и медь, способных катализировать образование свободных радикалов. Металлы связываются в амилоидных бляшках людей с болезнью Альцгеймера. Если добавить амилоид к клеткам в культуре, его токсичность проявляется именно таким образом. Напротив, в той же системе токсичность амилоида снижается за счет добавления ловушек свободных радикалов или веществ, образующих хелатные комплексы с металлами (и тем самым блокирующих действие ионов металлов). Таким образом, амилоидные бляшки формируются в результате влияния свободных радикалов на амилоид, а затем оказывают токсическое действие путем создания дополнительных свободных радикалов. Амилоидные бляшки выступают в роли умножителей свободных радикалов. По-видимому, именно таким образом амилоид повреждает нейроны головного мозга, находящиеся вблизи бляшек, но вряд ли действует на удаленные нейроны.
Косвенное влияние клубков и бляшек связано с воспалением. Воспалительные клетки головного мозга (микроглиальные клетки) распознают клубки и бляшки как чужеродный материал и пытаются их поглотить или атаковать с помощью различных химических соединений, включая свободные радикалы. Однако бляшки не подвергаются расщеплению и осаждаются в другом месте. Подвижные клетки микроглии выделяют воспалительные молекулы, которые активируют и привлекают иммунные клетки из разных участков мозга и циркулирующей крови. В результате мозг находится в состоянии постоянной боевой готовности. Химическое равновесие сдвигается в сторону окислительного стресса, и нейроны начинают погибать. Причиной этого процесса часто является «экситотоксичность» — сильное электрическое возбуждение, вызывающее преждевременную гибель нейронов. Таким образом, воспаление мозга приводит к образованию все большего количества клубков и бляшек и в конце концов к масштабной гибели нейронов. К тому моменту, когда врачи могут диагностировать болезнь Альцгеймера по стандартным клиническим критериям, примерно четверть нейронов мозга (25 млрд) уже мертвы. Этот порочный круг воспалительных процессов настолько важен, что канадские исследователи Патрик и Эдит МакГир назвали болезнь Альцгеймера «артритом мозга».
Вновь воспаление! Можно быть уверенным, что в этом процессе участвует транскрипционный фактор NFκВ — большая головная боль всех ученых, занимающихся данной проблемой. Химия жизни настолько сложна, что исследователи часто возвращаются к детским представлениям о добре и зле и о противостоянии «хороших» и «плохих» молекул. Это представление подхвачено фармацевтической индустрией, стремящейся выследить «плохих» — молекулы, которые могут быть и «хорошими», и «плохими», не подходят в качестве мишеней для действия лекарств. Но это тупиковый путь. Как мы обсуждали в главе 9, даже такие всеми признанные «хорошие» молекулы, как витамин С, могут вызывать непредсказуемое сочетание «плохих» и «хороших» эффектов. Применение упрощенных моральных оценок (если ты не за нас, значит, ты против нас) неизбежно приводит к «парадоксу» — чрезвычайно популярному термину из научных журналов. Быстрый поиск слова «парадокс» в обширной медицинской базе данных Medline выдает примерно 4000 статей с этим словом в заголовке («Новый парадокс кальция», «Парадокс антиоксидантов и рака») или в подтексте («Бета-каротин: друг или враг?»). Можно подумать, что биохимики любят размышлять над парадоксами, но в этих статьях мало разгадок, а лишь множество наблюдений «за» и «против», оставленных на суд следующих поколений. Многие статьи буквально приводят в замешательство. Например, мне очень нравится заголовок: «Гормон роста предотвращает или ускоряет старение?» Трудно отделаться от ощущения, что, несмотря на невероятные успехи современной медицины, некоторые фундаментальные вопросы все еще остаются нерешенными.
