Исследователи пролили свет на загадку прогрессирования болезни Паркинсона. Ученые обнаружили, что мутировавшая версия белка альфа-синуклеина проходит через лимфатическую систему мозга, известную как глифатическая система, прежде чем агрегироваться. Отслеживая флуоресцентный α-синуклеин у мышей, исследователи наблюдали раннее распространение белка с образованием фибрилл гораздо позже. Это говорит о том, что воздействие на мономерный α-синуклеин и его распространение могут остановить прогрессирование болезни Паркинсона. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Reports.
Новизна исследования
При многих нейродегенеративных заболеваниях аномальные белки постепенно агрегируют и распространяются в мозге. Но что первично: агрегирование или распространение? Исследователи из Японии поделились некоторыми новыми сведениями о механизме возникновения болезни Паркинсона.
В исследовании ученые из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) показали, что мутировавшая версия белка под названием α-синуклеин распространяется в различные области мозга через лимфатическую систему, а затем агрегирует.
Хотя функция α-синуклеина до конца не изучена, белок участвует в нейротрансмиссии. Однако при некоторых нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Паркинсона, α-синуклеин меняет форму и образует патологические скопления.
«В большинстве экспериментов, проведенных до сих пор, использовались только фибриллы, которые представляют собой комки, образующиеся при агрегации мономерного α-синуклеина. Фибриллы передаются от нейронов к нейронам, но остается неясным, действуют ли мономеры таким же образом», — объясняет Киота Фудзита (Kyota Fujita), автор исследования.
Материалы и методы исследования
Для дальнейшего изучения того, как мономеры и фибриллы α-синуклеина перемещаются в мозге, исследователи ввели небольшое количество вирусных частиц в орбитальную кору мышей, чтобы произвести флуоресцентный мономерный мутантный α-синуклеин.
Поскольку любой тип клеток может способствовать размножению альфа-синуклеина, ученые использовали вирусные частицы, чтобы обеспечить синтез мономеров альфа-синуклеина во всех типах клеток, присутствующих в области инъекции. Этот метод гарантировал учет всех способов распространения.
Результаты исследования
Через двенадцать месяцев после инъекции, хотя флуоресцентный сигнал был ниже в области инъекции, сигналы были обнаружены в других областях мозга. Интересно, что флуоресцентный α-синуклеин был обнаружен в отдаленных областях через две недели после инъекции, что указывает на раннее распространение мутантного α-синуклеина в мозге.
Но как размножался α-синуклеин? Команда ученых проследила за трехмерным распределением α-синуклеина в мозге и обнаружила флуоресцентный α-синуклеин в глимфатической системе, то есть лимфатической системе мозга.
Глимфатическая система участвует в дренаже и обновлении жидкости из мозга и выведении токсинов, но она также может распределять токсичные вещества по всему мозгу. Команда ученых также наблюдала наличие флуоресцентного α-синуклеина в матриксе, окружающем нейроны, и в цитозоле нейронов. Это открытие позволило предположить, что флуоресцентный α-синуклеин поглощается внеклеточным матриксом, а затем и нейронами.
Исследователи также изучили состояние агрегации альфа-синуклеина в отдаленных областях мозга.
«Фибриллы α-синуклеина образовались после того, как мономеры размножились», — добавляет профессор Хитоши Окадзава (Hitoshi Okazawa), руководитель исследовательской группы. «В частности, мы наблюдали мономер α-синуклеина в глимфатической системе и отдаленных регионах уже через две недели после инъекции, а фибриллы α-синуклеина мы обнаружили через 12 месяцев после инъекции!»
Количество агрегированного α-синуклеина и время его образования после инъекции варьировались в зависимости от области и не были пропорциональны расстоянию от места инъекции. Это наблюдение согласуется с известной уязвимостью некоторых областей к патологическому α-синуклеину.
Это исследование показывает, как мономерный α-синуклеин распространяется по глимфатической системе иначе, чем по фибриллам. Таким образом, воздействие на эти ранние события, мономер альфа-синуклеина и лимфатическую систему мозга, может ограничить прогрессирование болезни Паркинсона.
Авторы другого исследования утверждают, что аппендоэктомия показала защитный эффект при болезни Паркинсона