Проекты

Изучение процессов замедления развития и облегчения течения болезни Альцгеймера с помощью интеллектуальной активности на модели D.melanogaster

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Биотехнологии. Молекулярная биология. Генетика»

Направление работы: Нейробиология
Авторы работы: ГБОУ Школа № 429
Предметы: Биология
Классы: 11 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Несмотря на то что формально сейчас болезнь Альцгеймера является неизлечимым заболеванием, различные способы поддерживающей терапии способны замедлить ее прогрессирование и улучшить качество жизни пациентов. Согласно наблюдениям, одним из способов профилактики и замедления течения болезни является активная интеллектуальная деятельность – чтение, решение головоломок, игра в шахматы. Однако какова причинно-следственная связь между интеллектуальной активностью и снижением риска болезни Альцгеймера в старшем возрасте – неизвестно. Выполнение этой работы сможет приблизить к пониманию пользы умственной нагрузки в профилактике болезни Альцгеймера и, возможно, внесет вклад в целостную картину первых этапов развития заболевания. Возможно, полученные знания позволят понять механизм профилактического действия интеллектуальной активности и приблизят нас к более полному пониманию причин развития болезни Альцгеймера.

Цель

Выяснить механизм, лежащий в основе защитного действия интеллектуальной активности для предотвращения и облегчения течения болезни Альцгеймера.

Задачи

  1. Оценить, как влияет на образование бета-амилоида в мозге трансгенных линий мух окружающая среда, богатая стимулами и требующая постоянной активности.
  2. Оценить, как влияет богатая внешними стимулами среда на формирование долговременной памяти мух, у которых искусственно моделируется протекание заболевания.
  3. Исследовать перераспределение бета-амилоида в нейронах мух под воздействием внешних стимулов, требующих постоянной активности головного мозга у дрозофил.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

  • Стандартное лабораторное оборудование (пробирки, цилиндры, пипетки, пестики для растирания, буферные растворы)
  • Оборудование для проведения электрофореза и переноса белков (Хеликон)
  • Центрифуги Eppendorf
  • Аппарат для съемки результатов Вестерн-блот-гибридизации ChemiDoc (Biorad, USA)
  • Бинокулярные микроскопы и камера Levenhuk
  • Группы мух D. Melanogaster линий CantonS и линии с повышенной активностью β-секретазы, и линии, в которую ранее были встроены гены человеческого APP белка, β-секретазы и мутантной формы γ-дрозофилы

Описание

В процессе выполнения работы авторы сравнили влияние условий содержания мух на формирование краткосрочной и среднесрочной памяти. Достоверных различий между опытной и контрольной группами в показателе индекса обучения обнаружено не было. Иными словами, у мух повышенное содержание амилоидов, полученных и из эндогенных белков, и из трансгенного предшественника амилоида человека, не приводило к нарушению этих типов памяти. У человека одним из ранних признаков синдрома Альцгеймера является потеря эпизодической памяти. Авторы считают, что данное различие обусловлено как разными механизмами формирования краткосрочных воспоминаний, так и тем, что создаваемая в ходе исследования насыщенная стимулами для мух среда не может оказывать защитного действия в краткосрочной перспективе.

Результаты работы/выводы

  1. На модельном организме мушки дрозофилы показано, что содержание в условиях с повышенным количеством внешних стимулов у линий мух с повышенной экспрессией предшественников бета-амилоидов происходит менее выраженная потеря долгосрочной памяти. Этот эффект был более выражен у мух с экспрессией человеческого предшественника бета-амилоида – белка APP.
  2. Дополнительная нервная стимуляция не предотвращает и не снижает общий уровень бета-амилоида в мозге.
  3. Постоянная активация нервной деятельности приводила как к перераспределению бета-амилоидов внутри нейронов, так и к частичному выходу бета-амилоидов в другие типы клеток мозга.
  4. В модельной системе показано, что активная нервная деятельность снижает эффект потери памяти при развитии процессов, ассоциированных с болезнью Альцгеймера.

Перспективы использования результатов работы

Полученные результаты позволят построить более комплексную картину развития этого нейродегенеративного заболевания и разработать новые методы лечения.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБУН Институт биологии гена РАН

Мнение автора

«К сожалению, пока мы не можем ответить на вопрос, какой именно механизм приводит к выходу бета-амилоидов из нейронов в другие типы клеток, это будет предметом нашей дальнейшей работы.

По итогам выполнения проекта мы можем сказать, что активная интеллектуальная деятельность не предотвращает накопления бета-амилоидов, однако приводит к его перераспределению в клетках мозга. Результатом этого является менее выраженная потеря долгосрочной памяти, которая является одним из симптомов болезни Альцгеймера»