آنالیزهای وسیع، پروتئین‌های متابولیسم گلوکز در مغز را به بیولوژی بیماری آلزایمر مرتبط می‌کنند

در بزرگترین مطالعه‌ی تا به امروز، در مورد پروتئین‌های مربوط ‌به بیماری آلزایمر، تیمی از محققان، پروتئین‌های مربوط ‌به بیماری و فرآیندهای بیولوژیکی‌ای را شناسایی کرده‌اند که می‌توانند هم در هدف‌های درمانی جدید و هم در نشانگرهای زیستی (biomarker) مایع توسعه پیدا کنند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که مجموعه پروتئین‌هایی که تنظیم کننده‌ی متابولیسم گلوکز هستند، همراه با پروتئین‌های مربوط ‌به نقش محافظتی آستروسیت‌ها و میکروگلیا – سلول‌های پشتیبان مغز - به شدت با آسیب‌شناسی و اختلال شناختی آلزایمر مرتبط هستند.

این مطالعه، بخشی از Accelerating Medicines Partnership for Alzheimer’s Disease، شامل اندازه‌گیری سطح و تجزیه‌ و ‌تحلیل الگوهای بیان بیش از 3000 پروتئین در تعداد زیادی از نمونه‌های مایع مغزی و مغزی نخاعی است که در مراکز تحقیقاتی مختلف در سراسر ایالات‌متحده جمع‌آوری شده‌است. این تحقیق توسط مؤسسه‌ی ملی پیری آمریکا (NIA) تأمین مالی شد و در آوریل ۲۰۲۰ در Nature Medicine منتشر شد.

ریچارد هودز، رییس NIA گفت: "این نمونه‌ای از چگونگی همکاری با بستر علمی باز AMP-AD است که مسیری را برای کشف رویکردهای جدید جهت تشخیص، درمان و پیشگیری بیماری آلزایمر می‌گشاید. این مطالعه نشان می‌دهد چگونه، وقتی گروه‌های تحقیقاتی متعددی نمونه‌های بیولوژیکی و منابع داده خود را به اشتراک می‌گذارند، می‌توان به تحقیقات سرعت بخشید."

این تیم تحقیقاتی، به سرپرستی اریک جانسون و نیکلاس سیفرد، الگوهای بیان پروتئین را در بیش از 2000 مغز انسانی و نزدیک به 400 نمونه مایع مغزی‌نخاعی از افراد سالم و افراد مبتلا ‌به آلزایمر بررسی کرد. نویسندگان این مقاله، گروه‌هایی (یا ماژول‌هایی) از پروتئین‌ها را مشخص کردند که منعکس‌کننده‌ی فرایندهای بیولوژیکی در مغز هستند.

محققان سپس نحوه‌ی ارتباط ماژول‌های پروتئین با ویژگی‌های مختلف پاتولوژیک و بالینی آلزایمر و سایر اختلالات عصبی را مورد بررسی قرار‌ دادند. آنها تغییراتی در پروتئین‌های مربوط به متابولیسم گلوکز و واکنش ضد‌التهابی در سلول‌های گلیا در نمونه‌های مغزی از افراد مبتلا‌ به آلزایمر و همچنین در نمونه‌های افراد دارای آسیب مغزی که از نظر شناختی طبیعی بودند، مشاهده نمودند. محققان خاطرنشان‌كردند كه فرآیندهای ضد التهابی که برای محافظت از سلول‌های عصبی طراحی شده‌اند ممکن است در پاسخ به این بیماری فعال شده باشند.

محققان همچنین در نظر داشتند که این یافته‌ها را در مایع مغزی نخاعی هم به دست آورند. این تیم دریافتند که دقیقاً مانند بافت مغز، پروتئین‌های دخیل در استخراج انرژی از گلوکز در مایعات نخاعیِ افراد مبتلا‌ به آلزایمر افزایش می‌یابد. بسیاری از این پروتئین‌ها در افرادی که هنوز آلزایمر از نظر بالینی در آنها قابل تشخیص نیست، یعنی افراد دارای آسیب مغزی اما بدون علائم کاهش شناختی، نیز افزایش یافته است. مهم‌تر اینکه، ماژول متابولیسم گلوکز / پروتئین گلیکال با پروتئین‌هایی که به عنوان عوامل ریسک ژنتیکی برای آلزایمر شناخته می‌شوند همراه است، که نشان می‌دهد فرآیندهای بیولوژیکی دیده شده توسط این خانواده‌های پروتئینی در روند بیماری واقعی مشارکت دارند.

یکی از نویسندگان گفت: "ما در حال مطالعه‌ی ارتباطات احتمالی بین ناهنجاری‌ها در نحوه‌ی متابولیسم گلوکز مغز و تغییرات مرتبط با آلزایمر هستیم. آخرین بررسی‌ها نشان می‌دهد که این پروتئین‌ها همچنین پتانسیل این را دارند تا به عنوان نشانگرهای زیستی مایع برای تشخیص وجود بیماری در مراحل اولیه مورد استفاده قرار گیرند."

در مطالعه‌ی پیشین، آن‌ها ارتباطی بین ناهنجاری‌ها در نحوه‌ی تجزیه‌ی گلوکز توسط مغز و میزان پلاکت‌های آمیلوئید و درهم‌تنیدگی در مغز و همچنین بروز علائمی از این دست، مثل مشکلات حافظه، را نشان داده بودند.

دکتر سوزانا پتانسِسکا، مدیر برنامه‌ی NIA می‌گوید: "این مطالعه‌ی بزرگ و مقایسه‌ای پروتئومیک، به تغییرات گسترده در بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی در آلزایمر اشاره دارد و بینش جدیدی در مورد نقش متابولیسم انرژی مغز و التهاب عصبی در روند بیماری ارائه می‌دهد. داده‌ها و تجزیه‌ و‌ تحلیل‌های حاصل از این مطالعه در حال حاضر در دسترس جامعه‌ی محققان بوده و می‌تواند به عنوان منبعی غنی برای اهداف جدید درمان و پیشگیریِ آلزایمر استفاده شود یا به‌عنوان پایه و اساس توسعه نشانگرهای زیستی مایع مورد استفاده قرار گیرد."

منبع: موسسه ملی سلامت آمریکا (NIH)