Болезнь Альцгеймера: факторы риска, клеточно-молекулярные основы патогенеза, анализ патогенетических механизмов в сравнении с боковым амиотрофическим склерозом



Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Болезнь Альцгеймера — нейродегенеративное заболевание, характеризующееся прогрессирующей нейрокогнитивной дисфункцией. На сегодняшний день изучение патогенеза данного заболевания остаётся актуальной проблемой. В обзоре описаны патогенетические основы болезни Альцгеймера, включающие не только внеклеточное отложение амилоидных бляшек и внутриклеточное гиперфосфорилирование тау-белка с последующим образованием нейрофибриллярных клубков, но и митохондриальную дисфункцию, нарушенную аутофагию, нейровоспаление и др. Приведены данные о влиянии гиперфосфорилированного тау-белка на расщепление и усиление синтеза β-амилоидного пептида. Олигомеризованный тау-белок вызывает протеасомную дисфункцию и окислительный стресс. Дисфункция митохондрий тесно связана с окислительным стрессом, который может быть как причиной, так и её следствием. Аутофагия, а именно митофагия, в свою очередь, также играет важную роль в развитии митохондриальной дисфункции. Можно утверждать, что нейровоспаление связано со всеми перечисленными звеньями патогенеза. В представленном обзоре также рассмотрено влияние дисбиоза кишечника на развитие заболевания. Сложное взаимовлияние патогенетических механизмов образует многокомпонентную сеть патологических процессов. Понимание патогенеза болезни Альцгеймера необходимо в поиске методов коррекции нарушенных механизмов функционирования нервной системы, что поможет разработать эффективные способы терапии данного недуга. Кроме того, для лучшего понимания механизмов развития болезни Альцгеймера следует проводить поиск общих патогенетических факторов с другими нейродегенеративными заболеваниями.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ляйсан Айдаровна Ахмадиева

Казанский государственный медицинский университет

Email: lyaisan.akhmadieva@kazangmu.ru
ORCID iD: 0009-0000-4926-3192
SPIN-код: 1497-7867
ResearcherId: IXN-6934-2023

мл. науч. сотрудник, Институт нейронаук

Россия, г. Казань

Керим Казбекович Нагиев

Казанский государственный медицинский университет

Email: drkerim@mail.ru
ORCID iD: 0009-0000-1577-9780
SPIN-код: 1012-0178

асс., каф. нормальной физиологии

Россия, г. Казань

Андрей Львович Зефиров

Казанский государственный медицинский университет

Email: zefiroval@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0001-7436-7815
SPIN-код: 6239-1965

д-р. мед. наук, акад. РАН, проф., каф. нормальной физиологии

Россия, г. Казань

Марат Александрович Мухамедьяров

Казанский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: marat.muhamedyarov@kazangmu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0397-9002
SPIN-код: 6625-7526

д-р. мед. наук, проф., зав. каф., каф. нормальной физиологии

Россия, г. Казань

Список литературы

  1. Rostagno A.A. Pathogenesis of Alzheimer’s disease // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 24. P. 107. doi: 10.3390/ijms24010107
  2. 21 сентября — Всемирный день болезни Альцгеймера. Управление федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Волгоградской области. Режим доступа: http://34.rospotrebnadzor.ru/ Дата обращения: 21.09.2023.
  3. Ghavami S., Shojaei S., Yeganeh B., et al. Autophagy and apoptosis dysfunction in neurodegenerative disorders // Prog Neurobiol. 2014. Vol. 112. P. 24–49. doi: 10.1016/j.pneurobio.2013.10.004
  4. Bekris L.M., Yu C.-E., Bird T.D., Tsuang D.W. Review article: Genetics of Alzheimer disease // J Geriatr Psychiatry Neurol. 2010. Vol. 23. P. 213–227. doi: 10.1177/0891988710383571
  5. Eshraghi M., Adlimoghaddam A., Mahmoodzadeh A., et al. Alzheimer’s disease pathogenesis: Role of autophagy and mitophagy focusing in microglia // Int J Mol Sci. 2021. Vol. 22. P. 3330. doi: 10.3390/ijms22073330
  6. Laurent C., Buée L., Blum D. Tau and neuroinflammation: What impact for Alzheimer’s disease and tauopathies? // Biomed J. 2018. Vol. 41. P. 21–33. doi: 10.1016/j.bj.2018.01.003
  7. Arnsten A.F.T., Datta D., Del Tredici K., Braak H. Hypothesis: Tau pathology is an initiating factor in sporadic Alzheimer’s disease // Alzheimers Dement. 2021. Vol. 17. P. 115–124. doi: 10.1002/alz.12192
  8. Kumar A., Sidhu J., Goyal A., Tsao J.W. Alzheimer disease. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. P. 2.
  9. Tarawneh R., Holtzman D.M. The clinical problem of symptomatic Alzheimer disease and mild cognitive impairment // Cold Spring Harb Perspect Med. 2012. Vol. 2. P. a006148–a006148. doi: 10.1101/cshperspect.a006148
  10. Vidal C., Zhang L. An analysis of the neurological and molecular alterations underlying the pathogenesis of Alzheimer’s disease // Cells. 2021. Vol. 10. P. 546. doi: 10.3390/cells10030546
  11. Tiwari S., Atluri V., Kaushik A., et al. Alzheimer’s disease: Pathogenesis, diagnostics, and therapeutics // Int J Nanomed. 2019. Vol. 14. P. 5541–5554. doi: 10.2147/IJN.S200490
  12. Kerr J.S., Adriaanse B.A., Greig N.H., et al. Mitophagy and Alzheimer’s disease: Cellular and molecular mechanisms // Trends Neurosci. 2017. Vol. 40. P. 151–166. doi: 10.1016/j.tins.2017.01.002
  13. Corder E.H., Saunders A.M., Strittmatter W.J., et al. Gene dose of apolipoprotein E type 4 allele and the risk of Alzheimer’s disease in late onset families // Science. 1993. Vol. 261. P. 921–923. doi: 10.1126/science.8346443
  14. Xia X., Jiang Q., McDermott J., Han J.-D.J. Aging and Alzheimer’s disease: Comparison and associations from molecular to system level // Aging Cell. 2018. Vol. 17. P. e12802. doi: 10.1111/acel.12802
  15. Faux N.G., Rembach A., Wiley J., et al. An anemia of Alzheimer’s disease // Mol Psychiatry. 2014. Vol. 19. P. 1227–1234. doi: 10.1038/mp.2013.178
  16. Musiek E.S., Holtzman D.M. Three dimensions of the amyloid hypothesis: Time, space and “wingmen” // Nature Neurosci. 2015. Vol. 18. P. 800–806. doi: 10.1038/nn.4018
  17. Sideris D., Danial J., Emin D., et al. Soluble amyloid beta-containing aggregates are present throughout the brain at early stages of Alzheimer’s disease // Brain Commun. 2021. Vol. 3. Р. fcab147. doi: 10.1093/braincomms/fcab147
  18. Takuma H., Tomiyama T., Kuida K., Mori H. Amyloid β peptide-induced cerebral neuronal loss is mediated by caspase-3 in vivo // J Neuropathol Exp Neurol. 2004. Vol. 63. P. 255–261. doi: 10.1093/jnen/63.3.255
  19. Selkoe D.J. Cell biology of the amyloid beta-protein precursor and the mechanism of Alzheimer‘s disease // Annu Rev Cell Biol. 1994. Vol. 10. P. 373–403. doi: 10.1146/annurev.cb.10.110194.002105
  20. Vaillant-Beuchot L., Mary A., Pardossi-Piquard R., et al. Accumulation of amyloid precursor protein C-terminal fragments triggers mitochondrial structure, function, and mitophagy defects in Alzheimer’s disease models and human brains // Acta Neuropathol. 2021. Vol. 141. P. 39–65. doi: 10.1007/s00401-020-02234-7
  21. Hampel H., Vassar R., Strooper B.D., et al. The β-secretase BACE1 in Alzheimer’s disease // Biol Psychiatry. 2021. Vol. 89. P. 745–756. doi: 10.1016/j.biopsych.2020.02.001
  22. Wang Z., Xu Q., Cai F., et al. BACE2, a conditional β-secretase, contributes to Alzheimer’s disease pathogenesis // JCI Insight. 2019. Vol. 4. Р. е123431. doi: 10.1172/jci.insight.123431
  23. Li P., Marshall L., Oh G., et al. Epigenetic dysregulation of enhancers in neurons is associated with Alzheimer’s disease pathology and cognitive symptoms // Nature Commun. 2019. Vol. 10. P. 2246. doi: 10.1038/s41467-019-10101-7
  24. Sharma A., Chunduri A., Gopu A., et al. Common genetic signatures of Alzheimer’s disease in Down syndrome // F1000Res. 2021. Vol. 9. P. 1299. doi: 10.12688/f1000research.27096.2
  25. Wolfe M.S. Structure and function of the γ-secretase complex // Biochemistry. 2019. Vol. 58. P. 2953–2966. doi: 10.1021/acs.biochem.9b00401
  26. D‘Errico P., Meyer-Luehmann M. Mechanisms of pathogenic Tau and Aβ protein spreading in Alzheimer’s disease // Front Aging Neurosci. 2020. Vol. 12. P. 265. doi: 10.3389/fnagi.2020.00265
  27. Jiang L., Dong H., Cao H., et al. Exosomes in pathogenesis, diagnosis, and treatment of Alzheimer’s disease // Med Sci Monit. 2019. Vol. 25. P. 3329–3335. doi: 10.12659/MSM.914027
  28. Arnsten A.F.T., Datta D., Leslie S., et al. Alzheimer's-like pathology in aging rhesus macaques: Unique opportunity to study the etiology and treatment of Alzheimer's disease // Proc Natl Acad Sci U S A. 2019. Vol. 116. P. 26230–26238. doi: 10.1073/pnas.1903671116
  29. Wang Y., Balaji V., Kaniyappan S., et al. The release and trans-synaptic transmission of Tau via exosomes // Mol Neurodegener. 2017. Vol. 12. Р. 5. doi: 10.1186/s13024-016-0143-y
  30. Fiandaca M., Kapogiannis D., Mapstone M., et al. Identification of preclinical Alzheimer’s disease by a profile of pathogenic proteins in neurally derived blood exosomes: A case-control study // Alzheimers Dement. 2015. Vol. 11. P. 600. doi: 10.1016/j.jalz.2014.06.008
  31. Hansen D.V., Hanson J.E., Sheng M. Microglia in Alzheimer’s disease // J Cell Biol. 2018. Vol. 217. P. 459–472. doi: 10.1083/jcb.201709069
  32. Ren Q.-G., Liao X.-M., Chen X.-Q., et al. Effects of tau phosphorylation on proteasome activity // FEBS Lett. 2007. Vol. 581. P. 1521–1528. doi: 10.1016/j.febslet.2007.02.065
  33. Melov S., Adlard P.A., Morten K., et al. Mitochondrial oxidative stress causes hyperphosphorylation of tau // PLoS One. 2007. Vol. 2. P. e536. doi: 10.1371/journal.pone.0000536
  34. Cadonic C., Sabbir M.G., Albensi B.C. Mechanisms of mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease // Mol Neurobiol. 2016. Vol. 53. P. 6078–6090. doi: 10.1007/s12035-015-9515-5
  35. Chen J.X., Du Y.S. Amyloid-β-induced mitochondrial dysfunction // J Alzheimers Dis. 2007. Vol. 12. P. 177–184. doi: 10.3233/JAD-2007-12208
  36. Chen G., Xu T., Yan Y., et al. Amyloid beta: Structure, biology and structure-based therapeutic development // Acta Pharmacol Sin. 2017. Vol. 38. P. 1205–1235. doi: 10.1038/aps.2017.28
  37. Perez Ortiz J.M., Swerdlow R.H. Mitochondrial dysfunction in Alzheimer’s disease: Role in pathogenesis and novel therapeutic opportunities // Br J Pharmacol. 2019. Vol. 176. P. 3489–3507. doi: 10.1111/bph.14585
  38. Wang W., Zhao F., Ma X et al. Mitochondria dysfunction in the pathogenesis of Alzheimer's disease: recent advances // Mol Neurodegener. 2020. Vol. 15. P. 30. doi: 10.1186/s13024-020-00376-6
  39. Rao V.K., Carlson E.A., Yan S.S. Mitochondrial permeability transition pore is a potential drug target for neurodegeneration // Biochim Biophys Acta. 2014. Vol. 1842. P. 1267–1272. doi: 10.1016/j.bbadis.2013.09.003
  40. Guo C., Sun L., Chen X., Zhang D. Oxidative stress, mitochondrial damage and neurodegenerative diseases // Neural Regener Res. 2013. Vol. 8. P. 2003–2014. doi: 10.3969/j.issn.1673-5374.2013.21.009
  41. Reddy P.H., Oliver D.M. Amyloid beta and phosphorylated tau-induced defective autophagy and mitophagy in Alzheimer’s disease // Cells. 2019. Vol. 8. P. 488. doi: 10.3390/cells8050488
  42. Xie C., Aman Y., Adriaanse B.A., et al. Culprit or bystander: Defective mitophagy in Alzheimer’s disease // Front Cell Dev Biol. 2019. Vol. 7. P. 391. doi: 10.3389/fcell.2019.00391
  43. Glick D., Barth S., Macleod K.F. Autophagy: Cellular and molecular mechanisms // J Pathol. 2010. Vol. 221. P. 3–12. doi: 10.1002/path.2697
  44. Wu A.-G., Zhou X.-G., Qiao G., et al. Targeting microglial autophagic degradation in NLRP3 inflammasome-mediated neurodegenerative diseases // Ageing Res Rev. 2021. Vol. 65. P. 101202. doi: 10.1016/j.arr.2020.101202
  45. Banati R., Gehrmann J., Kellner M., Holsboer F. Antibodies against microglia/brain macrophages in the cerebrospinal fluid of a patient with acute amyotrophic lateral sclerosis and presenile dementia // Clin Neuropathol. 1995. Vol. 14. P. 197–200. PMID: 8521621
  46. Al-Ghraiybah N.F., Wang J., Alkhalifa A.E., et al. Glial cell-mediated neuroinflammation in Alzheimer’s disease // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23. P. 10572. doi: 10.3390/ijms231810572
  47. Wu T., Li W.-M., Yao Y.-M. Interactions between autophagy and inhibitory cytokines // Int J Biol Sci. 2016. Vol. 12. P. 884–897. doi: 10.7150/ijbs.15194
  48. Guo S., Wang H., Yin Y. Microglia polarization from M1 to M2 in neurodegenerative diseases // Front Aging Neurosci. 2022. Vol. 14. doi: 10.3389/fnagi.2022.815347
  49. Chew G., Petretto E. Transcriptional networks of microglia in Alzheimer’s disease and insights into pathogenesis // Genes (Basel). 2019. Vol. 10. P. 798. doi: 10.3390/genes10100798
  50. Sochocka M., Donskow-Łysoniewska K., Diniz B.S., et al. The gut microbiome alterations and inflammation-driven pathogenesis of Alzheimer’s Disease — a critical review // Mol Neurobiol. 2019. Vol. 56. P. 1841–1851. doi: 10.1007/s12035-018-1188-4
  51. Megur A., Baltriukienė D., Bukelskienė V., Burokas A. The microbiota–gut–brain axis and Alzheimer’s disease: Neuroinflammation is to blame? // Nutrients. 2020. Vol. 13. P. 37. doi: 10.3390/nu13010037
  52. Bairamian D., Sha S., Rolhion N., et al. Microbiota in neuroinflammation and synaptic dysfunction: A focus on Alzheimer’s disease // Mol Neurodegener. 2022. Vol. 17. P. 19. doi: 10.1186/s13024-022-00522-2
  53. Sun Y., Sommerville N.R., Liu J.Y.H., et al. Intra-gastrointestinal amyloid-β1–42 oligomers perturb enteric function and induce Alzheimer’s disease pathology // J Physiol. 2020. Vol. 598. P. 4209–4223. doi: 10.1113/JP279919
  54. Friedland R.P., Chapman M.R. The role of microbial amyloid in neurodegeneration // PLoS Pathog. 2017. Vol. 13. P. e1006654. doi: 10.1371/journal.ppat.1006654
  55. Chen S.G., Stribinskis V., Rane M.J., et al. Exposure to the functional bacterial amyloid protein curli enhances alpha-synuclein aggregation in aged fischer 344 rats and caenorhabditis elegans // Sci Rep. 2016. Vol. 6. P. 34477. doi: 10.1038/srep34477
  56. Mammana S., Fagone P., Cavalli E., et al. The role of macrophages in neuroinflammatory and neurodegenerative pathways of Alzheimer's disease, amyotrophic lateral sclerosis, and multiple sclerosis: Pathogenetic cellular effectors and potential therapeutic targets // Int J Mol Sci. 2018. Vol. 19, N. 3. P. 831. doi: 10.3390/ijms19030831
  57. Nguyen P.H., Ramamoorthy A., Sahoo B.R., et al. Amyloid oligomers: A joint experimental/computational perspective on Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, type II diabetes, and amyotrophic lateral sclerosis // Chem Rev. 2021. Vol. 121, N. 4. P. 2545–2647. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c01122
  58. Piancone F., Rosa F.L., Marventano I., et al. The role of the inflammasome in neurodegenerative diseases // Molecules. 2021. Vol. 26, N. 4. P. 953. doi: 10.3390/molecules26040953
  59. Liu J., Wang F. Role of neuroinflammation in amyotrophic lateral sclerosis: Cellular mechanisms and therapeutic implications // Front Immunol. 2017. Vol. 8. P. 1005. doi: 10.3389/fimmu.2017.01005
  60. Chen W., Zhang X., Huang W. Role of neuroinflammation in neurodegenerative diseases (Review) // Mol Med Rep. 2016. Vol. 13, N. 4. P. 3391–3396. doi: 10.3892/mmr.2016.4948
  61. Root J., Merino P., Nuckols A., et al. Lysosome dysfunction as a cause of neurodegenerative diseases: Lessons from frontotemporal dementia and amyotrophic lateral sclerosis // Neurobiol Dis. 2021. Vol. 154. P. 105360. doi: 10.1016/j.nbd.2021.105360
  62. Cai Q., Jeong Y.Y. Mitophagy in Alzheimer's disease and other age-related neurodegenerative diseases // Cells. 2020. Vol. 9. P. 150. doi: 10.3390/cells9010150
  63. Evans C.S., Holzbaur E.L.F. Autophagy and mitophagy in ALS // Neurobiol Dis. 2019. Vol. 122. P. 35–40. doi: 10.1016/j.nbd.2018.07.005

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© 2024 Эко-Вектор


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 75008 от 01.02.2019.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах