Хотя на фармацевтическом рынке имеются лекарственные препараты для замедления прогрессирования нейродегенеративных заболеваний, лечения от них до сих пор не существует. Однако исследователи из Бостонской детской больницы (Boston Children’s Hospital) и Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) ищут новые способы замедления дисфункции нейронов и лечения бокового амиотрофического склероза (БАС), фатального заболевания двигательных нейронов. Команда ученых обнаружила, что белки, участвующие во врожденной иммунной системе, могут лежать в основе данного заболевания. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Neuron.
Актуальность исследования
«Неудовлетворенная потребность в терапии нейродегенеративных заболеваний огромна, и наша работа открывает совершенно новую патологию, с которой мы могли бы бороться», — комментирует Джуди Либерман (Judy Lieberman), исследователь программы клеточной и молекулярной медицины в Бостонской детской больнице и соавтор исследования.
«Мы выявили молекулу врожденного иммунитета, играющую роль в нейродегенерации, что открывает новые возможности для размышлений о здоровье нейронов», — добавляет Исаак Чиу (Isaac Chiu), профессор иммунологии Гарвардской медицинской школы и один из главных исследователей.
Исследователи обнаружили, что инактивация молекулы в мозге, связанной с воспалением, предотвращает повреждение клеток в нейронах человека и задерживает прогрессирование БАС у мышей.
Роль воспалительных белков в головном мозге
Когда клетки распознают опасность, например, инфекцию, иммунные молекулы активируются, чтобы подать сигнал тревоги, который рекрутирует и активирует иммунные клетки в месте повреждения, чтобы попытаться устранить его и организовать восстановление тканей. Иногда иммунный ответ включает семейство белков, называемых газдерминами, которые вызывают гибель клеток в результате сильного воспалительного процесса, называемого пироптозом. Один тип газдерминов, газдермин Е, экспрессируется в головном мозге в наибольшей степени в нервных клетках. Но никто не знал, что он именно делает.
Исследовательская группа, возглавляемая доктором Либерманом и Чиу, сначала изучила, как газдермин Е влияет на нейроны. Команда ученых разработала модели нейронов мышей и людей и изучила влияние газдермина Е на аксоны или части нейронов, которые посылают электрические сигналы. Исследователи обнаружили, что когда нейроны обнаруживают опасность, газдермин Е вызывает повреждение электростанции клетки, известной как митохондрия, и аксонов. Аксоны дегенерируют, но клетки не умирают.
«Если вы посмотрите на пластину с нейронами, вы увидите джунгли аксонов. Но если вы посмотрите на пластину, где активирован газдермин Е, вы увидите сокращения этих клеточных процессов», — объясняет Химаниш Басу (Himanish Basu), научный сотрудник лаборатории Чиу в Гарвардском университете, который руководил этим исследованием. Это сокращение происходит в нервах в мышцах пациентов с БАС, прогрессирующим заболеванием, характеризующимся мышечными подергиваниями и слабостью, но в конечном итоге прогрессирующим до мышечной атрофии и паралича.
«Наше исследование является примером того, как иммунология может помочь объяснить нейродегенерацию на механистическом уровне и что приводит к потере аксонов и повреждению нейронов», — добавляет Дилан Нил (Dylan Neel), научный сотрудник лаборатории Чиу.
Газдермин Е при БАС
Чтобы лучше понять взаимосвязь между газдермином Е и нейродегенерацией, команда ученых создала модели двигательных нейронов БАС, превратив образцы стволовых клеток пациентов с БАС в нейроны. Исследователи обнаружили, что газдермин Е присутствует в этих нейронах на высоком уровне. И они могли бы защитить аксоны и митохондрии от повреждений, подавляя газдермин E.
Затем ученые хотели проверить, могут ли эффекты, которые они наблюдали в клетках, привести к улучшению симптомов, связанных с нейродегенерацией. Исследователи заглушили газдермин Е в мышиной модели БАС. Они обнаружили, что это задерживает прогрессирование симптомов и приводит к защищенным двигательным нейронам, более длинным аксонам и меньшему общему воспалению. Эти данные свидетельствуют о том, что газдермин Е вызывает изменения в нейронах, которые могут способствовать прогрессированию заболевания.
«Воспаление — это палка о двух концах, и в зависимости от контекста оно может быть очень разрушительным», — комментирует Чиу.
Хотя некоторые лекарственные препараты могут блокировать действие других газдерминов, до сих пор неясно, можно ли воздействовать на газдермин Е с помощью лекарственных средств. Но эта работа — важный первый шаг к разработке новых подходов к лечению БАС.
«Мы описываем путь и молекулы, на которые можно ориентироваться при лечении многих нейродегенеративных заболеваний», — заключает доктор Либерман.
Статья по теме: Как изменяется головной мозг при лобно-височной деменции.