В мире ежегодно регистрируется около 12 млн инсультов, которые становятся значимой причиной инвалидизации населения. Способы лечения инсульта направлены на минимизацию повреждений мозга. Как выяснили специалисты Питтсбургского университета, решающую роль в восстановлении нервных клеток мозга может играть белок UCHL1, необходимый для избавления от аномальных белков. Исследование опубликовано в журнале PNAS.
Срез мозга человека после инсульта
«Существующие методы лечения инсульта эффективны, но только тогда, когда они доступны. Лечение следует начинать в первые часы после инсульта, а большинство пациентов не могут получить такое лечение. Поэтому существует явная потребность в новых подходах, которые повышают шансы на выздоровление через несколько дней. Мы считаем, что мы определили белок, который лежит в основе восстановления мозга после инсульта, что делает его привлекательной целью для разработки лекарств, которые помогают улучшить восстановление», – поясняет доктор Стивен Грэм (Steven H. Graham), ведущий автор исследования.
UCHL1 – это фермент, который очень активен в мозге и играет роль в избавлении от аномальных белков. Считается, что мутации в гене, кодирующем UCHL1, приводят у людей к ухудшению двигательных функций. Ранее Грэм и его коллеги провели ещеодно исследование и выяснили, что циклопентеноновые простагландины (CyPgs) – молекулы жирных кислот – высвобождаются в нервных клетках после инсульта, связываются с UCHL1 и нарушают его функцию.
Чтобы подробнее изучить роль UCHL1 в восстановлении клеток мозга, исследователи создали генно-модифицированную линию мышей с версией гена UCHL1, устойчивой к воздействию CyPgs. Затем они хирургически смоделировали инсульт как у ГМ-мышей, так и у контрольной группы и сравнили, как восстанавливались их нейроны.
Оказалось, что у невосприимчивых к CyPgs мышей было поражено меньше аксонов, чем у мышей в контрольной группе. Аксоны – длинные отростки, тянущиеся из центра нервной клетки – необходимы для переноса электрических сигналов и соединения с другими нейронами, они составляют основную массу белого вещества в мозге.
Дальнейшие эксперименты показали, что поддержание активности UCHL1 после инсульта помогло сохранить функцию нейронов и мозговой ткани благодаря активации механизмов клеточного восстановления, которые быстро утилизировали поврежденные белки, предотвращая дальнейшие повреждения нервных клеток.
У ГМ-мышей по сравнению с контрольной группой лучше восстановились двигательные функции и способность держать равновесие.
«Большинство методов лечения инсульта направлены на предотвращение гибели нейронов, но сохранение целостности аксонов и уменьшение повреждений белого вещества может быть не менее важно для выздоровления. UCHL1 – главный игрок в этом процессе», – говорит Грэм.
Сейчас команда ищет препараты, которые могли бы предотвратить связывание CyPgs с UCHL1 или заменить поврежденные белки UCHL1 их производными, которые можно было бы вводить внутривенно.
Текст: Алла Салькова
Role of UCHL1 in axonal injury and functional recovery after cerebral ischemia by Hao Liu, Nadya Povysheva, Marie E. Rose, Zhiping Mi, Joseph S. Banton, Wenjin Li, Fenghua Chen, Daniel P. Reay, German Barrionuevo, Feng Zhang, and Steven H. Graham in PNAS. Published February 2019
https://doi.org/10.1073/pnas.1821282116