(tylko do korespondencji): Szybowice 378,
48-200 Prudnik

Odsłony: 180

Zdjęcie rentgenowskie mózgu zdrowego i chorego

Mózg ma 100 miliardów komórek nerwowych (głównie neuronów). Jak zobaczymy w dalszej części, każda komórka nerwowa łączy się z wieloma innymi, tworząc sieci komunikacyjne. Grupy komórek nerwowych mają specjalne miejsca pracy. Niektóre uczestniczą w myśleniu, uczeniu się i zapamiętywaniu. Inne pomagają nam widzieć, słyszeć i odbierać zapachy. Aby wykonać swoją pracę, komórki mózgowe działają jak małe fabryki. Otrzymują dostawy, wytwarzają energię, konstruują sprzęt i pozbywają się odpadów. Ponadto przetwarzają i przechowują informacje oraz komunikują się z innymi komórkami.

Utrzymanie wszystkiego, do czego konieczna jest praca mózgu, wymaga precyzyjnej koordynacji, jak również dużych ilości paliwa i tlenu. Naukowcy uważają, że choroba Alzheimera uniemożliwia prawidłowe funkcjonowanie części (jakby oddziałów) fabryki komórek, ale nie są pewni, gdzie zaczyna się problem. Nie mniej, podobnie jak w prawdziwej fabryce, zarówno kopie zapasowe jak i awarie w jednym systemie, powodują problemy w innych obszarach. W miarę rozprzestrzeniania się szkód, komórki tracą zdolność do wykonywania swoich zadań, a w końcu umierają, co powoduje nieodwracalne zmiany w mózgu i zanik umiejętności, wiedzy, wspomnień, itd.

"Nieco" teorii ;)

Mózg składa się - mówiąc w uproszczeniu - z istoty białej, stanowiącej jakby podstawę oraz istoty szarej, inaczej nazywanej korą mózgową. Kora stanowi "instancję wykonawczą" mózgu i jest najbardziej zewnętrzną jego częścią. Procesy związane z codziennym funkcjonowaniem zachodzą głównie w istocie szarej - tam znajdują się ciała neuronów, tzn. komórek przewodzących impulsy nerwowe. Natomiast w istocie białej znajdują się wypustki neuronów (aksony i dendryty), niejako otulone fosfolipidami (pochodnymi tłuszczów - stąd barwa). Tkanka ta tworzy połączenia między poszczególnymi obszarami kory oraz obszarami pozakorowymi. Istota biała pełni też pewną rolę w uczeniu się oraz jest istotna w procesach rozwojowych i uczeniu się w okresie dzieciństwa i wczesnej młodości. 

Budowa neuronu - źródło: WikimediaIstota szara u ssaków (w tym u człowieka) w znacznej mierze składa się z tzw. kory nowej (neocortex), sześciowarstwowej struktury w której odbierane są i przetwarzane odczucia zmysłowe, zachodzą procesy planowania i wykonywania ruchów celowych (tzn. nie mimowolnych), a także procesy poznawcze (m.in. pamięć, myślenie, funkcje językowe). Jest ona zdecydowanie cieńsza (u człowieka warstwa ta ma grubość ok. 2-4 mm), jest natomiast silnie pofałdowana, dzięki czemu ma dużą powierzchnię (ok. 2500 cm2 tzn. 1/4 m2, a więc 5 x więcej, niż powierzchnia czaszki pokrywająca mózg!). Część istoty szarej stanowi tzw. kora stara (paleocortex), dominująca u innych kręgowców, w przeciwieństwie do ssaków. Jest ona wykorzystywana dla procesów związanych z emocjami, motywacją, ale także zachodzą tu procesy związane z niektórymi rodzajami pamięci. 

Neurony z kolei - czyli komórki nerwowe - to niezwykle pomysłowe twory, które są pobudliwe elektrycznie - potrafią generować różnice potencjałów elektrycznych, a także przekazywać je dalej. Jednak działają one nieco inaczej niż znane nam wszystkim przesyłanie prądu przez sieć elektryczną.

Zacznijmy od tego, że generowanie i rozchodzenie się impulsu nerwowego związane są z transportem jonów, co wymaga sporych nakładów energii. Gdy przyjrzymy się schematowi neuronu zobaczymy też, że poszczególne komórki nerwowe nie są ze sobą spojone, a "tylko" się ze sobą porozumiewają za pomocą tzw. neurotransmiterów (neuroprzekaźników), m.in.: dopaminy, kwasu gamma-aminomasłowego (GABA), noradrenaliny, serotoniny, glutaminianów; itd.

Przewodzenie sygnałów przez neuron podlega zasadzie 0-1 tzn. albo neuron wytwarza potencjał czynnościowy (impuls), albo nie wytwarza go wcale - nie ma półśrodków. Bez względu na to, jak silny jest bodziec (akcja), powstający impuls jest zawsze taki sam (reakcja). Zatem odmiennie od sieci elektrycznej - przyłożenie większego napięcia nie zwiększa impulsu (natężenia). Sygnały w komórkach nerwowych - żródło: alz.orgSilniejsza stymulacja (akcja) może natomiast wywołać większą częstotliwość wytwarzania potencjałów (impulsów) przez neuron (reakcja), a mówiąc prościej im silniejszy bodziec (akcja), tym więcej sygnałów jest wytwarzanych przez neuron w określonym czasie.

Dla łatwiejszego zrozumienia możemy porównać połączenia nerwowe do dróg, po których jeżdżą samochody, dzięki którym możliwe jest przekazywanie informacji. Drogą może przejechać tyle aut, ile pomieści droga - na jednej będą 3 pasma ruchu a nawet więcej i możemy je porównać do autostrad, albo mniejszych ale głównych arterii w wielkich miastach, inna będzie tak wąska, że przejedzie nią tylko 1 samochód, podobnie jak w poruszaniu się między domami w mieście lub w maleńkich miejscowościach. Na danej drodze albo pojawia się auto, albo się nie pojawia w ogóle - to jest właśnie nasz potencjał czynnościowy: albo jest, albo go nie ma wcale. Wyobraźmy sobie teraz, że naszą jedyną formą komunikacji jest przekazywanie wieści przez kurierów, a jeden kurier może zabrać tylko jedną, niewielką przesyłkę. Jednocześnie w jakiejś miejscowości wybuchł wielki pożar i trzeba natychmiast poinformować o tym różne służby oraz utrzymać szybkość i ciągłość informacji o zmieniającej się stale sytuacji. Na drodze zatem staje kontroler ruchu i bardzo mocno macha lizakiem, żeby samochody przejeżdżały jak najszybciej, bo trzeba przekazać dużo informacji i szybko. Kontroler ruchu mimo swoich wysiłków nie może powiększyć liczby informacji, które może zabrać kurier w każdym z aut, podobnie jak nie jest w stanie spowodować, że auta będą jechały szybciej niż pozwala na to ich konstrukcja fabryczna - każde auto ma ograniczone możliwości rozwijania prędkości. Trzeba więc, gdy wydarzenia będą wymagały przekazywania większej liczby informacji, wysłać więcej samochodów. Zatem przez każdą dostępną drogę będzie przejeżdżało więcej samochodów, niż zwykle - tak też jeśli coś dzieje się w organizmie (akcja), wtedy więcej impulsów przebiega przez każdą synapsę (reakcja).

Neurony mają dwa rodzaje "wypustek": dendryty i aksony (neuryty). Każdy neuron ma zwykle jeden akson i wiele dendrytów, choć u niektórych neuronów występuje tylko jeden dendryt. Dendryty są przeważnie dobrze rozgałęzione (tworząc wspólnie tzw. drzewko dendrytyczne) i mogą stanowić nawet do 90% powierzchni wielu neuronów. Są one pokryte tysiącami synaps, przez które odbierają informację pochodzącą z aksonów innych neuronów, a następnie przekazują ją dalej, do ciała komórki. Dendryty niektórych neuronów są pokryte kolcami dendrytycznymi, na których również znajdują się synapsy. Przekazywanie impulsów nerwowychAksony zazwyczaj rozgałęziają się (szczególnie na końcu oddalonym od ciała komórki), tworząc kolaterale aksonu. Zakończenia aksonów, zwane kolbkami, są miejscem kontaktu z innymi neuronami (lub innym typem komórki), czyli tworzą synapsę.

Neurony mogą być różne: gwiaździste, wrzecionowate, koszyczkowe, Purkiniego, piramidowe. Dzieli się je także pod względem pełnionych funkcji i kierunku przekazywania impulsów na czuciowe, ruchowe, kojarzeniowe. Nie są to jedyne rodzaje jakie wśród tych interesujących komórek można wyróżnić.

Mózg ma pewne możliwości regeneracyjne (niewielkie niestety), ale także ma zdolność do przejmowania funkcji uszkodzonych obszarów przez inne obszary. Przykładowo jedna półkula mózgu maleńkiego dziecka potrafi przejąć funkcje drugiej półkuli w przypadku jej zniszczenia i wykonywać funkcję obu półkul w późniejszym życiu. W miarę dorastania mózg niestety bardzo szybko traci te zdolności, aż do niemal całkowitej ich utraty w najpóźniejszych okresach życia. 

Właśnie dzięki możliwości przejmowania funkcji przez inne obszary mózgu w zastępstwie uszkodzonych, osoby po udarach często wracają niemal całkowicie do zdrowia. Nie wiemy wszakże jak się to odbywa, stąd rokowania w takich przypadkach zawsze są bardzo ostrożne. Przez to jednak, że zdolność do przejmowania funkcji przez inne obszary mózgu spada z wiekiem, postępy choroby Alzheimera są szybsze, niż możliwości mózgu, a dodatkowo choroba niszczy różne jego części w tym samym czasie, więc przejmowanie funkcji przez inne obszary staje się niemożliwe lub jest zbyt powolne w stosunku do postępów choroby. Dlatego - mimo że ujawnia się ona wcześniej - zaawansowane stany choroby Alzheimera dotyczą przede wszystkim osób starszych.

Budowa błony komórkowejBardzo ważną rolę w budowie naszych komórek, a więc także komórek nerwowych, odgrywają fosfolipidy oraz ich prawidłowe przetwarzanie przez organizm. Są one podstawowym budulcem błon otaczających komórki wszystkich żywych organizmów, Występują najliczniej w tkance nerwowej, wątrobie i krwi, stanowiąc główny składnik lipidowy błon cytoplazmatycznych, czyli komórkowych (np. fosfatydylocholina, zwana także lecytyną). W skład niektórych fosfolipidów, a w szczególności lecytyny i sfingomieliny wchodzi cholina, której zarówno przetwarzanie przez organizm, jak i ona sama, są przez badaczy podejrzewane o sprawstwo choroby Alzheimera. Stan samych komórek nerwowych (a nie tylko gospodarki cholinergicznej), a szczególnie ich powłok, czyli błon komórkowych, wydaje się być jednak ważnym czynnikiem w rozwoju chorób układu nerwowego, w tym choroby Alzheimera. Od tego bowiem zależy ich zdolność do reagowania na impulsy poprzez neurotransmitery (porównaj rysunek neuronu - "lupka" pokazująca synapsę, neuroprzekaźniki, receptory). Fakt, iż lecytyna jest niezbędna dla normalnego rozwoju organizmu zwierzęcego, sprawił, że początkowo cholinę zaliczano do witamin z grupy B. Pogląd ten uległ zmianie, ponieważ cholina jest syntetyzowana (wytwarzana) w bardzo ograniczonym zakresie przez organizm ludzki, przy czym zapotrzebowanie na cholinę niezbędną do sprawnego funkcjonowania jest duże: 0,5–4 g dziennie.

Co wiemy dotąd o przyczynach choroby?

Niewiele, ale dużo więcej niż 20 lat temu. Większość odkryć - ok. 90% - miała miejsce w ostatnich latach, gdyż choroba ta zbiera coraz większe żniwo, pociągając za sobą coraz wyższe koszty finansowe i społeczne, przez co znalazła się na jednym z pierwszych miejsc w finansowaniu, rozległości i intensywności badań.

Wizualna ilustracja hipotezy - odkładające się złogi amyloidu blokujące synapsy i neurony (po prawej - zdrowe)Podobnie jak w innych chorobach przewlekłych, eksperci uważają, że choroba Alzheimera rozwija się jako złożony wynik wielu czynników, a nie jedna nadrzędna przyczyna. Największymi czynnikami ryzyka chorób Alzheimera są: starszy wiek, rodzinna historia choroby Alzheimera oraz nosicielstwo genu APOE-e4. Odkrycie dodatkowych czynników ryzyka pogłębia nasze zrozumienie, dlaczego choroba Alzheimera rozwija się u niektórych osób, a u innych nie.

Pierwsza i najstarsza hipoteza - uważana za najbardziej prawdopodobną - stworzona w 1991 r. i nieco zmieniona oraz uzupełniona w 2009 r. po badaniach na ludziach, jest nazywana amyloidową, bo nawiązuje do układu cholinergicznego (poziomu acetylocholiny). 

Uważa się, że AD jest związana z nieprawidłowościami w kodzie genetycznym, a konkretnie ma to związek z położeniem genu APP (ang. amyloid precursor protein, prekursorowe białko amyloidu) na chromosomie 21 - tym samym, którego trisomia odpowiada za Zespół Downa - co powoduje niemal pewne pojawienie się AD przed 40-tym rokiem życia u osób z tym zespołem.

Owe nieprawidłowości mają być - zgodnie z tą hipotezą - przyczyną nieefektywnego działania niektórych form apolipoproteiny (acetylocholinoesterazy) zwiększającej rozpad beta-amyloidu. Beta-amyloid pochodzi z większego białka znajdującego się w błonie fosfolipidowej (tłuszczowej) otaczającej komórki nerwowe. Gdy zwiększa się rozpad beta-amyloidu, wówczas z powstałych kawałków powstają płytki (czasem nazywane po polsku plakami, przez tłumaczenie z języka angielskiego) oraz splątki, odkładające się w przestrzeniach między neuronami oraz w samych neuronach. 

Charakterystyczne kierunki postępów AD (źródło: alz.org)Beta-amyloid jest chemicznie "lepki" i stopniowo gromadzi się na płytkach. Najbardziej szkodliwą formą beta-amyloidu mogą być grupy kilku kawałków, a nie samych płytek. Ich skupiska mogą blokować sygnalizację między komórkami na synapsach, co powoduje zamieranie komórek kory mózgowej. Mogą one też - powodując stan zapalny - aktywować komórki układu odpornościowego,  które pożerają komórki nieaktywne. Płytki i splątki mają tendencję do rozprzestrzeniania się przez korę mózgową w przewidywalnych, określonych kierunkach, w miarę postępu AD (obraz po lewej stronie). To wskazuje, że choroba Alzheimera NIE jest związana z normalnym starzeniem się.

Badania szczepionki stworzonej w czasie doświadczeń na zwierzętach, przeprowadzone następnie na ludziach, nie przyniosły jednak optymistycznych rezultatów. Oznacza to, że albo główna przyczyna problemu tkwi gdzie indziej, a poziom acetylocholiny jest tylko skutkiem, albo jest wiele różnych przyczyn wpływających na to zaburzenie.

Mimo to badania dały pewien pozytywny skutek. Badacze powzięli podejrzenie, że winę mogą ponosić nie owe tworzące się płytki, ale toksyczne oligomery βA, które stanowią pierwotną, patogenną formę amyloidu. Wiążą one powierzchniowe receptory neuronów i zmieniają strukturę synaps, zaburzając w ten sposób komunikację między neuronami. Jeden z receptorów dla oligomerów βA może stanowić białko prionowe. Priony znane są z wywoływania gąbczastej encefalopatii bydła (tzw. choroby szalonych krów), jak również mają związek z ludzką chorobą Creutzfeldta-Jakoba. Mechanizm prowadzący do neurodegeneracji w tych chorobach jest bardzo podobny ze spotykanym w chorobie Alzheimera. W 2009 r. stwierdzono jednak, że nie samo białko βA, a jego bliski "krewny" może być głównym winowajcą. Badania utrudnia fakt, iż o samym funkcjonowaniu mózgu wiemy bardzo mało, jednak naukowcy dzielnie walczą z oporną materią i badania nadal są prowadzone w szerokim zakresie. Jednak leki mające wpływ na tworzenie neurotransmitera acetylocholiny lub na sam poziom tego ważnego dla neuronów estru, mają bardzo ograniczoną skuteczność. 

Jest kilka innych poglądów. Jedne winą za AD obciążają wirus opryszczki pospolitej typu 1, który miałby być odpowiedzialny za zmiany genotypowe i zaburzenie działania apolipoproteiny. Inne hipotezy wskazują tzw. stres oksydacyjny i zaburzenia równowagi metabolizmu metali. Jeszcze inne wskazują na degenerację jądra pnia mózgu (tzw. miejsca sinawego), sterującego wydzielaniem noradrenaliny (neuroprzekaźnika oraz lokalnego czynnika przeciwzapalnego), aż po sploty tzw. białka tau, tworzącego tzw. splątki, a które to białko wpływa na średnicę aksonu (neurytu, włókna nerwowego) oraz jest odpowiedzialne m.in. za zwyrodnienie neurofibrylarne, którego rozległość ma związek z nasileniem objawów choroby Alzheimera.

Nadal jednak nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób zaburzenia tworzenia i agregacja amyloidowych peptydów dają początek patologii. I choć badania bezpośrednie (autopsja/sekcja) pokazują, że większość starzejących się ludzi wytwarza płytki i splątki, to u osób z chorobą Alzheimera demencja rozwija się w zdecydowanie bardziej przewidywalnym schemacie, poczynając od obszarów ważnych dla pamięci, a następnie ich rozprzestrzenianie się na inne regiony. I rozwija się ona szybciej, a także czyni większe szkody niż w procesach starzenia się, co nadal stanowi zagadkę dla badaczy.