Новое открытие указывает на то, что разработка лекарств, направленных на поощрение утилизации, может помочь уменьшить неврологические симптомы и вылечить травму головного мозга.
Каждый год около 1,5 миллиона человек в США переживают черепно-мозговую травму в результате падения, автомобильной аварии или спортивной травмы, которая может привести к немедленной или долгосрочной инвалидности.
Исследователи Школы медицины Университета Мэриленда (UMSOM) хотели лучше понять, что происходит в мозге во время травмы, поэтому они провели исследование на мышах, чтобы определить, как различные типы клеток мозга у мышей реагируют на тяжелую травму. В новом исследовании, опубликованном в январском номере журнала Autophagy , они обнаружили, что после черепно-мозговой травмы функция внутренней рециркуляции клеток иммунной системы мозга резко замедляется, что позволяет накапливать отходы и мешать восстановлению после травмы.
Исследователи также обнаружили, что лечение мышей, перенесших черепно-мозговую травму, препаратом, способствующим рециркуляции клеток, улучшало способность мышей восстанавливаться после травм и решать водные лабиринты, что является показателем функции памяти у мышей.
«Многие лекарства и потенциальные решения были предложены для лечения черепно-мозговых травм, но ни одно из них никогда не работало на практике», — сказала ведущий исследователь Марта Липински, доктор медицинских наук, доцент кафедры анестезиологии, анатомии и нейробиологии в UMSOM и член Shock, Trauma. и Центр анестезиологических исследований (STAR) Медицинского центра Университета Мэриленда (UMMC). «Может случиться так, что разработка лекарств для пациентов, которые способствуют этой клеточной переработке, может обратить или предотвратить повреждение от черепно-мозговой травмы, как мы видели в наших исследованиях на животных. используйте более управляемый подход к разработке решений».
Клетки тела регулярно перерабатывают свои собственные изношенные или поврежденные части, которые накапливаются в результате нормального износа, инфекции или травмы в процессе, известном как аутофагия. Большинство клеток мозга используют этот процесс для очистки собственных отходов и их переработки в меньших масштабах. В предыдущем исследовании группа доктора Липински показала, что черепно-мозговая травма снижает способность нейронов — клеток, которые посылают электрические импульсы — перерабатывать свои собственные поврежденные части, что затем приводит к отмиранию этих нейронов. Тем не менее, некоторые клетки в мозге могут выполнять большие подвиги по переработке, например, резидентные иммунные клетки в мозге, известные как микроглия, которые могут поглощать, переваривать и перерабатывать целые поврежденные или мертвые клетки в ткани.
После черепно-мозговой травмы белые кровяные тельца, которые обычно исключаются из-за гематоэнцефалического барьера, также могут попасть в мозг и работать вместе с клетками микроглии, питаясь и удаляя поврежденные клетки. В этом новом исследовании команда доктора Липински сосредоточилась на иммунных клетках — микроглии и лейкоцитах — в мозге после черепно-мозговой травмы и обнаружила, что, как и у нейронов, их функция рециркуляции также была подавлена.
«Открытие доктором Липински подавления функции рециркуляции как в нейронах, так и в иммунных клетках демонстрирует, насколько важно для неврологов полностью понять сложную систему, вовлеченную в черепно-мозговую травму», — сказал декан Марк Гладвин, доктор медицинских наук, который является вице-президентом по медицинскому обслуживанию. Дела в Университете Мэриленда, Балтимор, и Джон З. и Акико К. Бауэрс, заслуженный профессор UMSOM. «Разработка эффективных лекарств для лечения черепно-мозговых травм требует более глубокого понимания этих межклеточных взаимодействий и того, какое влияние каждый тип клеток оказывает на экосистему мозга».
Чтобы продемонстрировать полное влияние процесса рециркуляции на черепно-мозговую травму и восстановление, доктор Липински и ее команда заблокировали один из основных белков, необходимых для выполнения функции рециркуляции иммунных клеток в мозге мышей с черепно-мозговой травмой. У этих мышей наблюдалось еще большее подавление процессов рециркуляции их клеток, что привело к усилению воспаления в их мозгу. Они даже показали худшие результаты, если судить по их способности пройти водный лабиринт, чем мыши с только черепно-мозговой травмой. Эти данные свидетельствуют о том, что рециркуляционная функция иммунных клеток в головном мозге необходима для восстановления после черепно-мозговой травмы. И наоборот, повышение его может уменьшить воздействие травмы.
Чтобы проверить это, исследователи использовали препарат рапамицин (обычно используемый в качестве лекарства от рака или для предотвращения отторжения органов), чтобы стимулировать рециркуляцию клеток в мозге мышей, перенесших черепно-мозговую травму. Исследователи обнаружили, что при лечении у мышей был более низкий уровень воспаления в головном мозге, и эти мыши лучше ориентировались в водном лабиринте.
«Препарат, который мы использовали в нашем исследовании, блокирует набор белков, важных для регенерации клеток организма, поэтому его нельзя использовать в течение длительного периода времени», — сказал доктор Липински. «Нам необходимо продолжить это направление исследований, чтобы определить точный механизм того, как аутофагия защищает от неврологических повреждений, чтобы найти более целенаправленные лекарства, которые усиливают этот процесс, не воздействуя на жизненно важные белки, необходимые мозгу для регенерации».
