Генетические и наследственные факторы риска болезни Альцгеймера

Болезнь Альцгеймера - неизлечимое заболевание, сопровождающееся потерей памяти и когнитивных навыков. По мере того как заболеваемость болезнью Альцгеймера продолжает расти, растет и стремление медицинской науки обнаружить причину болезни. Это генетическое? Если да, то каковы наследственные факторы риска болезни Альцгеймера?

ThomasBarwick / Getty Images

Генетические и наследственные факторы риска

По мере того как в исследованиях болезни Альцгеймера появляются новые открытия, ученые начинают выяснять частички головоломки, касающейся ее причины. Многие научные открытия указывают на тесную связь между болезнью Альцгеймера, генетикой и наследственными факторами риска.

Болезнь Альцгеймера (БА) стала известна как сложное многофакторное заболевание. Это означает, что даже несмотря на то, что ученые не знают, как именно начинается болезнь Альцгеймера, они считают, что это вызвано обстоятельствами окружающей среды в сочетании с генетическими факторами (еще один способ описания многофакторного расстройства).

Характеристики болезни Альцгеймера

Чтобы иметь твердое представление о том, как генетика влияет на болезнь Альцгеймера, важно знать некоторые основные факты о процессе болезни. Ученые знают, что болезнь Альцгеймера характеризуется развитием аномальных белков, таких как следующие:

• Амилоидные бляшки: отличительный признак болезни Альцгеймера в головном мозге. Амилоидные бляшки - это аномальные фрагменты белка (называемые бета-амилоидами), которые слипаются и образуют бляшки, токсичные для нейронов (нервных клеток).

• Нейрофибриллярные клубки (тау-клубки): аномальные структуры в головном мозге, вызванные болезнью Альцгеймера, которые включают белок, называемый тау-белком. Обычно тау помогает поддерживать структуры, называемые микротрубочками. Функция микротрубочек заключается в транспортировке питательных веществ из одной части нервной клетки в другую. Но при болезни Альцгеймера микротрубочки коллапсируют (из-за неправильной структуры их структуры) и больше не могут переносить питательные вещества, необходимые для нормальной функции нейронов.

И амилоидные бляшки, и нейрофибриллярные сплетения мешают способности нервных импульсов перемещаться от одного нейрона (клетки мозга) к другому. В конце концов, оба типа аномальных белков (тау-клубки и бета-амилоид) вызывают гибель нейронов. Это приводит к потере памяти, нарушению навыков мышления и, в конечном итоге, к слабоумию.

По сути, существует два типа болезни Альцгеймера, включая болезнь Альцгеймера с ранним и поздним началом. Каждый тип БА имеет генетическую причину или генетическую предрасположенность (риск).

Генетика 101

Чтобы полностью понять генетические и наследственные факторы риска болезни Альцгеймера, важно знать некоторые общие генетические термины, к ним относятся:

• Наследственное заболевание: передается из поколения в поколение.

• Генетическое заболевание: может быть наследственным или нет, но генетическое заболевание всегда является результатом изменения генома.

• Геном: полный набор ДНК человека, который содержится в каждой клетке тела. Геном подобен плану, который содержит инструкции по созданию и поддержанию функции каждой клетки (органа и ткани) в организме.

• Ген: сегмент наследуемой информации, состоящей из ДНК, которая передается от родителей к их детям. Гены имеют фиксированное положение, они организованы в виде единиц, называемых хромосомами. Они инструктируют клетку о работе, например, о том, как функционировать, как производить белки и как восстанавливать себя.

• Белок: производится в соответствии с инструкциями из генетической информации, все клетки организма нуждаются в белке для функционирования. Белок определяет химическую структуру (характеристики) клетки, а клетки составляют ткани и органы тела. Следовательно, белок определяет характеристики тела.

• ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота): химическое вещество, составляющее молекулу двойной спирали, которая кодирует генетическую информацию. ДНК имеет 2 важных свойства: она может копировать себя и может нести генетическую информацию.

• Хромосома: компактная структура (содержащаяся внутри ядра клетки), состоящая из длинных фрагментов ДНК, которые плотно скручены в пакет. Это позволяет ДНК поместиться внутри клетки. Хромосомы содержат тысячи генов, которые несут генетическую информацию. У человека всего 46 хромосом (23 от отца и 23 от матери). С двумя наборами хромосом потомство наследует две копии каждого гена (включая по одной копии от каждого родителя).

• Генетическая мутация: постоянное изменение гена, которое может вызвать болезнь и передается потомству. Семейная болезнь Альцгеймера с ранним началом связана с генными мутациями в конкретных хромосомах 21, 14 и 1.

• Вариант гена: каждый геном человека (полный набор ДНК) содержит их миллионы. Варианты влияют на индивидуальные особенности (например, цвет волос и глаз). Несколько вариантов были связаны с болезнью, но большинство вариантов не полностью изучены в отношении воздействия, которое они оказывают.

• Ген аполипопротеина E (APOE): ген, который участвует в создании белка, который помогает переносить холестерин (и другие жиры) и витамины по всему телу (включая мозг). Есть три типа генов APOE; Вариант гена APOE4 представляет собой главный известный фактор риска позднего начала болезни Альцгеймера. Он расположен на 19 хромосоме.

Как гены влияют на болезнь Альцгеймера

Гены буквально контролируют каждую функцию каждой клетки человеческого тела. Некоторые гены определяют характеристики тела, например цвет глаз или волос. Другие повышают (или понижают) вероятность того, что человек заболеет.

Было идентифицировано несколько генов, связанных с болезнью Альцгеймера. Некоторые из этих генов могут увеличивать риск развития болезни Альцгеймера (они называются генами риска). Другие гены, большинство из которых встречаются редко, гарантируют, что у человека разовьется болезнь. Это так называемые детерминированные гены.

Прецизионная медицина

Ученые усердно работают над выявлением генетических мутаций болезни Альцгеймера в надежде открыть индивидуальные методы профилактики или лечения этого расстройства. Этот подход называется точной медициной, поскольку он исследует индивидуальную изменчивость генов человека, а также его образ жизни (диета, социализация и т. Д.) И окружающую среду (воздействие загрязняющих веществ, токсичных химикатов, травмы головного мозга и другие факторы). .

Генетические мутации и болезни

Заболевания обычно вызваны генетическими мутациями (постоянным изменением одного или нескольких конкретных генов). На самом деле, по данным правительства штата Виктория, существует более 6000 генетических нарушений, характеризующихся мутациями в ДНК.

Когда генетическая мутация, вызывающая конкретное заболевание, передается по наследству от родителя, человек, унаследовавший эту генную мутацию, часто заболевает.

Примеры заболеваний, вызванных мутацией гена (наследственные генетические нарушения), включают:

• Серповидноклеточная анемия

• Муковисцидоз

• Гемофилия

• Семейная болезнь Альцгеймера с ранним началом

Важно отметить, что семейная болезнь Альцгеймера с ранним началом, вызванная мутацией гена, встречается редко и составляет очень небольшую часть тех, у кого диагностирована БА.

Генетика и позднее начало

Поздняя болезнь Альцгеймера

Одним из генов, прочно связанных с вариантом (изменением) гена, повышающим риск позднего начала болезни Альцгеймера, является ген APOE4. Когда изменение в гене увеличивает риск заболевания, а не вызывает его, это называется генетическим фактором риска. Хотя неясно, как именно APOE4 увеличивает риск развития БА, ученые считают, что этот риск связан с комбинацией факторов, включая окружающую среду, образ жизни и генетические факторы.

К факторам окружающей среды относятся, например, курение или воздействие других типов токсичных веществ. Факторы образа жизни включают диету, упражнения, социализацию и многое другое. Что касается генетических факторов, исследователи не нашли конкретный ген, который напрямую вызывает позднюю форму болезни Альцгеймера, но они знают, что ген APOE4 увеличивает риск развития болезни Альцгеймера с поздним началом.

Что такое аллель?

Аллель - это вариантная форма гена. При зачатии эмбрион получает аллель гена от матери и аллель гена от отца. Эта комбинация аллелей определяет генетические характеристики, такие как цвет глаз или волос человека. Ген APOE расположен на хромосоме номер 19 и имеет три общих аллеля, в том числе:

• APOE-e2: редкий аллель, который, как считается, обеспечивает некоторую защиту от болезни Альцгеймера.

• APOE-e3: аллель, который считается нейтральным с точки зрения риска болезни Альцгеймера, это наиболее распространенный аллель гена APOE.

• APOE-e4: третий аллель, который, как было установлено, увеличивает риск заболевания болезнью Альцгеймера с поздним началом. Человек может иметь ноль, один или два аллеля APOE4 (не наследуя ни одного от своих родителей, один аллель от одного родителя или по одному аллелю от каждого родителя).

Важно отметить, что не каждый человек с аллелем APOE4 обязательно заболеет болезнью Альцгеймера. Это может быть связано с тем, что помимо генетической связи с заболеванием существует множество факторов, таких как факторы окружающей среды и образа жизни.

Следовательно, человек, унаследовавший аллель гена APOE4, не уверен, что заболеет болезнью Альцгеймера. С другой стороны, многие люди, которым поставлен диагноз БА, не имеют формы гена APOE4.

Другие гены, связанные с поздним началом болезни Альцгеймера

По данным Mayo Clinic, несколько других генов в дополнение к гену APOE4 были связаны с повышенным риском позднего начала болезни Альцгеймера. Это включает:

• ABCA7: точный способ, которым он участвует в повышенном риске AD, не очень хорошо известен, но считается, что этот ген играет роль в том, как организм использует холестерин.

• CLU: играет роль в выводе бета-амилоида из мозга. Нормальная способность организма очищать амилоид жизненно важна для предотвращения болезни Альцгеймера.

• CR1: этот ген вызывает дефицит белка, который может способствовать воспалению мозга (еще один симптом, тесно связанный с болезнью Альцгеймера).

• PICALM: этот ген участвует в процессе взаимодействия нейронов друг с другом, способствуя здоровому функционированию клеток мозга и эффективному формированию воспоминаний.

• PLD3: роль этого гена не совсем понятна, но он был связан со значительным увеличением риска БА.

• TREM2: этот ген играет роль в регулировании реакции мозга на воспаление. Считается, что варианты TREM2 увеличивают риск БА.

• SORL1: вариации этого гена на хромосоме 11 могут быть связаны с болезнью Альцгеймера

Генетика и раннее начало

Второй тип болезни Альцгеймера, называемый болезнью Альцгеймера с ранним началом, встречается у людей в возрасте от 30 до 60 лет.

Одна из форм болезни Альцгеймера с ранним началом, называемая семейной болезнью Альцгеймера с ранним началом (FAD), наследуется от родителя по так называемому аутосомно-доминантному типу. Это означает, что только один родитель может передать дефектную копию гена ребенку, чтобы развить заболевание. Мутация гена, которая вызывает раннее начало FAD, является одной из нескольких мутаций, происходящих на хромосомах 21, 14 и 1.

По данным Национального института старения, когда мать или отец ребенка являются носителями генетической мутации для раннего начала ФАД, ребенок имеет 50% шанс унаследовать мутацию. Тогда, если мутация передается по наследству, очень высока вероятность того, что у ребенка, вырастающего, разовьется семейная болезнь Альцгеймера с ранним началом.

Обратите внимание: хотя считается, что раннее начало болезни Альцгеймера встречается в 5% всех случаев БА, по данным Mayo Clinic, генетическая форма ранней болезни Альцгеймера (раннее начало БАД) встречается только у 1% людей, у которых диагностировано заболевание. Другими словами, некоторые случаи болезни Альцгеймера с ранним началом не связаны генетически.

Раннее начало FAD может быть вызвано одной из нескольких генных мутаций на хромосомах 21, 14 и 1, включая гены, называемые:

• Белок-предшественник амилоида (АРР)

• Пресенилин 1 (PSEN1)

• Пресенилин 2 (PSEN2)

Все эти мутации вызывают образование аномальных белков и, как полагают, играют роль в образовании амилоидных бляшек - отличительного симптома болезни Альцгеймера.

Генетическое тестирование

Генетическое тестирование часто проводится до проведения исследований болезни Альцгеймера. Это помогает ученым идентифицировать людей с генными мутациями или вариациями, связанными с болезнью Альцгеймера. Это также помогает ученым выявлять ранние изменения в головном мозге участников исследования в надежде, что исследователи смогут разработать новые стратегии профилактики болезни Альцгеймера.

Поскольку существует так много факторов, помимо генетики, которые влияют на то, заболеет ли человек поздней болезнью Альцгеймера или нет, генетическое тестирование не очень точно предсказать, кому будет поставлен диагноз БА, а кому нет.

По этой причине не рекомендуется для населения в целом искать генетическое тестирование только по этой причине. Это может быть больше ненужным беспокойством, чем реальным прогнозом риска.

Слово от Verywell

Перед принятием решения о проведении генетического тестирования важно поговорить с вашим лечащим врачом, чтобы получить надежный медицинский совет. Результаты генетического тестирования болезни Альцгеймера трудно интерпретировать. Есть также много компаний, которые с медицинской точки зрения не компетентны в проведении генетического тестирования или не дают разумных советов по интерпретации генетических тестов.

Если человек имеет генетическую предрасположенность к болезни Альцгеймера и проходит генетическое тестирование, это может повлиять на его право на получение определенных видов страхования, таких как страхование по инвалидности, страхование жизни или страхование на случай длительного ухода. Беседа с вашим лечащим врачом - лучший первый шаг к тому, чтобы убедиться, что вы обдумываете свои варианты, прежде чем проходить генетическое тестирование.