Новое доклиническое исследование, проведенное учеными из Weill Cornell Medicine, выявило, что гипертония начинает разрушать кровеносные сосуды, нейроны и белое вещество мозга задолго до того, как артериальное давление достигнет заметно повышенных значений. Эти ранние изменения могут объяснить, почему гипертония так тесно связана с различными когнитивными нарушениями, включая сосудистую деменцию и болезнь Альцгеймера.
Результаты этой работы, опубликованные 14 ноября в научном журнале Neuron, демонстрируют, что гипертония способна вызывать значительные изменения в экспрессии генов отдельных клеток мозга уже на ранних стадиях. Подобные молекулярные сдвиги, вероятно, нарушают процессы мышления и запоминания, открывая новые перспективы для разработки методов лечения, которые могли бы одновременно стабилизировать артериальное давление и защищать мозг.
Известно, что у людей, страдающих гипертонией, риск развития когнитивных нарушений в 1,2–1,5 раза выше, чем у тех, кто не имеет этого диагноза. Однако биологические механизмы, лежащие в основе этой взаимосвязи, до сих пор оставались неясными. Обычные препараты для снижения давления эффективно нормализуют его, но зачастую оказывают незначительное влияние на когнитивные функции. Это наблюдение наводит на мысль, что повреждение сосудов головного мозга может происходить независимо от самого факта повышенного давления.
«Мы обнаружили, что ключевые клетки, ответственные за когнитивные функции, были поражены уже через три дня после индукции гипертонии у мышей,– подчеркнул ведущий автор работы доктор Костантино Иадекола, директор Института исследований мозга и разума имени Файля, профессор нейронаук и неврологии в Weill Cornell. – Это произошло еще до того, как артериальное давление у животных поднялось. Суть в том, что в развитие патологии вовлекается нечто большее, чем просто нарушение регуляции кровяного давления».
В соавторстве с доктором Иадекола исследование возглавил доктор Энтони Пачолко, постдокторант в области нейронаук из Weill Cornell.
Команда доктора Иадеколы ранее показала, что гипертония способна широкомасштабно нарушать нервную функцию. Теперь, благодаря современным методам одноклеточного анализа, исследователи смогли детально изучить, как различные типы мозговых клеток реагируют на молекулярном уровне.
Для моделирования гипертонии у мышей ученые использовали гормон ангиотензин, который вызывает повышение артериального давления аналогично тому, как это происходит у людей. Затем они анализировали изменения в различных клетках мозга животных – как через три дня (когда давление еще не повысилось), так и через 42 дня (когда давление было высоким и наблюдались явные когнитивные нарушения).
Уже в течение первых трех дней были зафиксированы выраженные изменения в экспрессии генов в эндотелиальных клетках, интернейронах и олигодендроцитах. Эндотелиальные клетки, выстилающие кровеносные сосуды, демонстрировали признаки ускоренного старения, включая снижение энергетического метаболизма и увеличение маркеров старения. Исследователи также заметили раннее ослабление гематоэнцефалического барьера – защитного механизма, который обычно регулирует поступление питательных веществ в мозг и препятствует проникновению вредных веществ. Интернейроны, важные для поддержания баланса между возбуждающими и тормозящими нервными сигналами, также оказались повреждены. Этот дисбаланс напоминал ранние паттерны, характерные для болезни Альцгеймера.
Олигодендроциты – клетки, ответственные за выработку миелина, который изолирует нервные волокна,– экспрессировали меньше генов, необходимых для поддержания и регенерации миелиновой оболочки. При ослаблении этой поддержки нейроны со временем теряют способность эффективно обмениваться сигналами. К 42–му дню возникло еще больше изменений в экспрессии генов, что коррелировало с измеримым снижением когнитивных функций у животных.
«Масштабы ранних изменений, вызванных гипертонией, оказались весьма неожиданными,– отметил доктор Пачолко. – Понимание того, как гипертония влияет на мозг на клеточном и молекулярном уровнях на самых ранних стадиях заболевания, может дать ключи к поиску способов для потенциальной блокировки нейродегенерации».
Важно, что один из уже применяемых для лечения гипертонии препаратов – лозартан – ингибирует рецептор ангиотензина. «Некоторые исследования на людях показывают, что ингибиторы рецепторов ангиотензина могут быть более полезны для когнитивного здоровья, чем другие препараты, снижающие кровяное давление», – прокомментировал доктор Иадекола. В своих экспериментах ученые убедились, что лозартан успешно обращал вспять ранние повреждения эндотелиальных клеток и интернейронов, связанные с гипертонией, в мышиной модели.
Доктор Иадекола также подчеркнул, что «гипертония является одной из ведущих причин повреждения сердца и почек, которое можно предотвратить с помощью антигипертензивных препаратов. Поэтому, независимо от когнитивных функций, лечение высокого артериального давления остается приоритетом».
Теперь команда доктора Иадеколы исследует, как ускоренное старение мелких кровеносных сосудов, вызванное гипертонией, может приводить к дисфункции интернейронов и олигодендроцитов. Конечная цель их работы – найти наиболее эффективные стратегии для предотвращения или обращения вспять долгосрочных когнитивных последствий, связанных с этим состоянием.
