The role of aquaporins in the Alzheimer's disease

Abstract

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder with complex pathophysiology affecting the central nervous system (CNS). In progress of the disease, various pathological changes occur in the brain, leading to neurodegeneration and subsequent impairment of physiological and cognitive functions. Although it is the most common cause of dementia in elderly, currently, there is no effective treatment for AD that that targets its underlying mechanisms. There are different theories as to which process is the key trigger for the development of AD. The generally accepted theory considers increased production of amyloid β (Aβ), its accumulation in the ECS and the formation of amyloid plaques as the main cause of the disease. However, recent studies show that the primary cause of amyloid plaque formation is not increased Aβ production, but rather its impaired clearance through the glymphatic system, the main component of which are aquaporin water channels, specifically aquaporin-4 (AQP4). The goal of this thesis is to provide an overview of the available knowledge on the involvement of aquaporins in AD pathophysiology, with a particular focus on AQP4 and its role in the glymphatic system. Key words: Alzheimer's disease, neurodegeneration, central nervous system, astrocytes, aquaporins,...

Alzheimerova choroba (AD) je progresivní neurodegenerativní onemocnění s komplexní patofyziologií postihující centrální nervový systém (CNS). V průběhu onemocnění dochází k různým patologickým změnám v mozku, které vedou k neurodegeneraci a následnému narušení fyziologických a kognitivních funkcí. Přestože se jedná o nejčastější příčinu demence u starších osob, v současné době neexistuje účinná léčba AD, která by se cíleně zaměřovala na její základní mechanismy. Existují různé teorie o tom, který proces je klíčovým spouštěčem rozvoje AD. Obecně přijímaná teorie považuje za hlavní příčinu onemocnění zvýšenou produkci amyloidu β (Aβ), jeho akumulaci v ECS a tvorbu amyloidních plaků. Nejnovější studie však ukazují, že primární příčinou tvorby amyloidních plaků není zvýšená produkce Aβ, ale jeho zhoršená klearance prostřednictvím glymfatického systému, jehož hlavní součástí jsou akvaporinové vodní kanály, konkrétně akvaporin-4 (AQP4). Cílem této práce je poskytnout přehled dostupných poznatků o zapojení akvaporinů do patofyziologie AD, se zvláštním zaměřením na AQP4 a jeho roli v glymfatickém systému. Klíčová slova: Alzheimerova choroba, neurodegenerace, centrální nervový systém, astrocyty, akvaporiny, glymfatický systém