Suzanne'os de la Monte žiurkės buvo dezorientuotos ir sumišusios. Ieškodamos kelio iš apskrito vandens labirinto – įprasto graužikų atminties testo, – jos greitai pamiršdavo kur buvusios ir negalėdavo surasti panardintos saugios platformos. Vietoje to, jos taškėsi be tikslo. „Joms demencija. Jos negali išmokti ar atsiminti,“ sako de la Monte, neuropatologė iš Browno universiteto Providence, Rodo saloje.

Atidesnis žvilgsnis į žiurkių smegenis atskleidžia didžiulius pažeidimus. Su atmintimi siejamose srityse buvo pilna šviesiai rožinių formacijų, panašiai, kaip akmenų laipiojimo sienoje, o tuo tarpu daug neuronų, kupinų toksiško baltymo, traukėsi ir raukšlėjosi. Atsiskirdami jie prarado savo formą ir gebėjimą jungtis su kitais neuronais ir buvo netoli mirties.

Tokie pokyčiai žymi Alzheimerio ligą (AL), tačiau jie atsirado stebinančiomis aplinkybėmis. De la Monte pakeitė žiurkių smegenų atsaką į insuliną. Šis hormonas geriausiai žinomas kaip cukraus lygio kraujyje reguliatorius, bet taip pat jis svarbus smegenų signalų perdavimui. Kai de la Monte sutrikdė jo kelią į žiurkių neuronus, šioms išsivystė silpnaprotystė.

Mažas jautrumas insulinui paprastai siejamas su II tipo diabetu, kai kepenys, riebalai ir raumenų ląstelės nebereaguoja į hormoną. Bet tokie rezultatai, kaip gauti de la Monte, kai kuriems tyrėjams iškėlė mintį, kad AL gali būti dar viena – pažeidžianti smegenis – diabeto versija. Kai kas ją netgi pakrikštijo „III tipo diabetu“.

Jeigu jie teisūs, – o dėl vis gausėjančių įrodymų panašu, taip ir yra, – išvados labai neraminančios. Kadangi žinoma, jog kaloringas maistas mažina jautrumą insulinui, gali būti, kad nesąmoningai nuodijame smegenis kaskart krimsdami mėsainius ir bulvytes. Žmonėms, sergantiems II tipo diabetu, kuriems jau išsivystė atsparumas insulinui, kyla ypatinga grėsmė. „Jei II tipo diabeto epidemija ir toliau plėsis tokiu tempu, panašu, ja paseks ir demencijos epidemija,“ nuogąstauja Ewanas McNay'us iš Albany'io universiteto Niujorke. „Tai bus didžiulis iššūkis medicinos ir slaugos sistemoms.“

Visa tai išryškina sveikesnio maisto ir mankštos svarbą mažinant silpnaprotystės riziką. Gali būti, jog įmanoma netgi apgręžti – ar bent sulėtinti – protinių gebėjimų nykimą žmonėms, jau sergantiems AL, nusitaikius į atsparumą insulinui. Jei taip, gali atsirasti naujų būdų kovoti su liga, iki šiol išvengusia visų gydymo pastangų.

Naujas AL supratimas labai laukiamas – ja serga apie 5,4 milijonus suaugusiųjų JAV, o vien 2011 metais tai šaliai kainavo 130 mlrd. dolerių. Pasaulyje šia liga serga 36 milijonai žmonių, o augant populiacijai, šis skaičius didės. „Trūks plyš reikia efektyvaus gydymo,“ sako Johnas Morrisas, neurologas, besispecializuojantis Alzheimerio ligos tyrimuose Vašingtono universiteto medicinos mokykloje St. Luise.

Jau ilgai pirštas bedamas į beta amiloidines plokšteles, besikaupiančias sergančiųjų smegenyse. Aloisas Alzheimeris, vokiečių psichiatras ir neuropatologas, kurio vardu liga ir pavadinta, pirmasis aprašė šias keistas baltymų sankaupas seniau, nei prieš šimtmetį, pastebėjęs iš pirmo žvilgsnio normalias smegenų ląsteles užpildančias keistas fibriles.

Smegenų vietose, kur liga progresavo, fibrilės susijungė ir ląstelės viduje pajudėjo į paviršių, kur susipynė į storus mazgus. „Galiausiai branduolys ir ląstelė suyra ir anksčiau ganglijų užimtoje vietoje telieka fibrilių ryšulys,“ rašė jis.

Šių plokštelių kilmė išsiaiškinta tik iš dalies – žinome, kad šis beta amiloidas yra fragmentas didesnio baltymo, padedančio formuoti ląstelių membranas smegenyse ir kitose kūno dalyse. Manoma, kad jis turi ir nuosavą svarbią funkciją, pavyzdžiui kovoja su mikrobais, transportuoja cholesterolį ir reguliuoja tam tikrų genų aktyvumą. Kas priverčia baltymą sulipti į mirtinas plokšteles, tebelieka paslaptis, bet jei naujasis tyrimas teisus, tai gali sukelti į diabetą panaši liga.

Ši nauja mintis kilo, vis geriau suprantant insulino vaidmenį smegenyse. Dar visai neseniai šis hormonas buvo laikomas tik kraujo cukraus reguliatoriumi, nurodančiu raumenims, kepenims ir riebalų ląstelėms paimti cukrų iš kraujo ir sunaudoti energijos gamybai arba paversti riebalų atsargomis. Dabar žinome, kad ši medžiaga tikra barbė devyndarbė: ji padeda neuronams, ypač hipokampe ir kaktinėje smegenų žievės dalyje, pasisavinti gliukozę kaip energijos šaltinį, taip pat reguliuoja neurotransmiterius, pavyzdžiui, acetilholiną, kuris labai svarbus atminčiai ir mokymuisi. Be to, skatina plastiškumą – neuronų formos kitimo, naujų jungčių sudarymo ir vienas kito stiprinimo procesą. Ir dar insulinas svarbus kraujo indų, aprūpinančių smegenis deguonimi ir gliukoze, funkcionavimui ir augimui.

Dėl to insulino lygio sumažėjimas smegenyse gali iškart suprastinti mąstymą. Užblokavus insulino tiekimą hipokampe, ypač nukenčia erdvinė atmintis – efektas beveik toks pats, kaip nuo morfino, sako McNay. Ir atvirkščiai, insulino pagausėjimas, panašu, šią funkciją pagerina.

McNay pažymi, kad toks insulino vaidmuo smegenyse yra „evoliuciškai pateisinamas“, kadangi tai padėtų mums įsiminti maisto šaltinio vietą. Mūsų protėviams savanoje prisišlamštus uogų, kraujyje pakilęs gliukozės lygis ir dėl to išsiskyręs insulinas signalizuodavo „atsimink, tai svarbu“, ir leisdavo prisiminimui geriau įsitvirtinti.

Bet kaip žinome iš II tipo diabeto, procesai, padėję atremti priešistorinius iššūkius, lengvai gali atsigręžti prieš mus moderniame pasaulyje. Kai žmonės dažnai ryja riebų, saldų maistą, jų insulino lygis nuolat šokinėja, kol galiausiai užstringa aukštesnėje padėtyje. Raumenys, kepenys ir riebalų ląstelės nustoja reaguoti į hormoną, o tai reiškia, kad jie daugiau nereguliuoja gliukozės ir riebalų kraujyje. Dėl to kasa desperatiškai dirba viršvalandžius, gamindama daugiau insulino gliukozės kontrolei – šių abiejų medžiagų lygiai šauna į aukštumas. „Tai panašu, lyg jūs belstumėtės į duris, o žmogus viduje ignoruotų kvietimą. Tad jūs beldžiate vis garsiau ir garsiau,“ paaiškina de la Monte. Tačiau kasa negali tenkinti poreikio be galo ir laikui bėgant, II tipo diabetu sergančių žmonių insulino lygis pasidaro nenormaliai žemas.

Svorio augimas padidina problemą – 80 % II tipo diabetikų turi antsvorį arba yra nutukę. Nors mechanizmas vis dar neaiškus, panašu, kad apkūnumas kepenyse ir riebalų ląstelėse sukelia uždegiminio ir metabolinio streso molekulių gamybą, kurios trukdo veikti insulinui ir dėl to sukelia aukštą kraujo gliukozės lygį ir galiausiai atsparumą insulinui.

Jei McNay ir de la Monte teisūs, panašus procesas gali sukelti ir Alzheimerio ligą. Jie mano, kad nuolatinis aukštas insulino lygis, sukeltas riebios ir saldžios vakarietiškos dietos, gali pradėti užtvindyti smegenis, negalinčias būti nuolatinėje aliarmo parengtyje. Kartu su kitais pokyčiais, siejamais su II tipo diabetu ar atskirai, smegenyse pradeda silpnėti insulino signalai, taip trikdydami gebėjimą mąstyti ir formuoti atsiminimus, o galiausiai negrįžtamai pažeisdami nervus. „Manau, tai prasideda nuo atsparumo insulinui,“ sako de la Monte. „Kol išvengiate smegenų diabeto, viskas tvarkoje. Bet jam prasidėjus, jums reiks pulti daugeliu frontų.“

Jos tirtos turinčios demenciją žiurkės buvo vienas iš pirmųjų eksperimentų, skirtų šio ryšio išaiškinimui. Tuo laiku ji domėjosi, kaip smegenis veikia alkoholis, kuris, kaip žinoma, mažina jų insulino receptorių skaičių. Norėdama ištirti pasekmes, ji panaudojo chemikalą, išnaikinusį visas insulino receptorius turinčias smegenų ląsteles – rezultatas stulbinamai priminė AL pasekmes, tarp kurių ir mirtinų beta amiloido plokštelių susidarymas.

De la Monte atradimai dabar yra vieni iš daugelio, patvirtinančių, kad sutrikdyta insulino sistema gali sukelti AL simptomus. Pavyzdžiui, Williamas Kleinas iš Šiaurės Vakarų universiteto Evanstone, Ilinojuje, išsiaiškino, kad sukeltas diabetas triušių smegenyse padarė panašius į AL pokyčius, taip pat ir ryškų beta amiloido baltymo pagausėjimą (The Journal of Alzheimer's Disease, DOI: 10.3233/JAD-2012-120571). „Tai pirmas kartas, kai kuris nors faktorius buvo išskirtas, kaip sporadinių susirgimų AL sukėlėjas, tai viena iš didžiųjų šios srities paslapčių,“ sako jis. Tuo tarpu McNay ir Suzanne'a Craft iš Vašingtono universiteto Sietle, maitino žiurkes riebia dieta 12 mėnesių, taip sunaikindama jų gebėjimą reguliuoti insuliną ir sukeldama diabetą. Vėlgi, šį pokytį lydėjo aukštas beta amiloido lygis smegenyse. Joms taip pat sunkiai sekėsi vaikščioti labirinte ir atrodė „panašiai, kaip Alzheimerio ligos pacientai“, sako McNay.

Savaime suprantama, gyvūnų tyrimai tiek ir tegali papasakoti apie žmonių ligas, tačiau beveik frankenšteiniška demonstracija patvirtina, kad AL sergančiųjų smegenys yra atsparios insulinui. Naudodamas skrodimų medžiagą, Stevenas Arnoldas iš Pensilvanijos universiteto panardindavo įvairius smegenų audinius į insuliną, siekdamas pamatyti jų reakciją. Nesirgusių AL žmonių audiniai, regis, atgydavo, pradėdami cheminių reakcijų kaskadą, liudijančią sinapsių aktyvumą. Tuo tarpu sirgusiųjų AL neuronai vos sureaguodavo (Journal of Clinical Investigations, vol 122, p 1316). „Insulino signalizavimas paralyžiuotas,“ sako Arnoldas.

Ne visiškai suprantama, būtent kodėl sutrikdytas insulino signalizavimas sukelia kitus smegenų pažeidimus, būdingus AL, pavyzdžiui, plokštelių susidarymą, nors tyrimai siūlo daug, galbūt susijusių tarpusavyje mechanizmų (žr. pav. „Toksiškas ciklas“). Pavyzdžiui, vienas tyrimas parodė, kad insuliną ir beta amiloidą skaido tas pats fermentas. Įprastai šis fermentas sėkmingai susidoroja su abiem, bet jei pasidaro per daug insulino, fermentą hormonas užgožia, beta amiloidas lieka nesuskaidytas ir kaupiasi, sudarydamas toksiškas apnašas, žudančias smegenų ląsteles (Proceedings of the National Academy of Sciences, vol 100, p 4162).

Komentarai (11)