Более 8 млн человек в мире страдают болезнью Паркинсона – прогрессирующим нейродегенеративным заболеванием головного мозга, при котором происходит гибель нейронов определенного типа. Точные причины и механизм развития этой патологии неизвестны, и сейчас ученые выдвинули еще одну гипотезу, подтвердив ее в эксперименте на лабораторных животных
Как известно, симптомы болезни Паркинсона проявляются в общей скованности (ригидности) мышц, дрожи в руках и во всем теле, затрудненных движениях. Поза больных сутулая, походка шаркающая. Со временем болезнь приводят к
инвалидности.
В основе механизма развития этой патологии лежит гибель нервных клеток, синтезирующих нейромедиатор дофамин, в одной из структур среднего мозга – черной субстанции, участвующей в регуляции моторной функции. Именно недостаток дофамина приводит к рассогласованию деятельности двигательных систем мозга и появлению неконтролируемой мышечной активности.
Неожиданный факт: дофаминовые нейроны, которые погибают у пациентов с болезнью Паркинсона, по мере прогрессирования заболевания начинают
работать слишком активно. Чтобы ответить на вопрос: является ли эта
гиперактивность реакцией на болезнь или частью ее механизма, ученые под
руководством исследователей из Калифорнийского университета в
Сан-Франциско (США) с помощью методов хемогенетики модифицировали лабораторных мышей, чтобы направленно влиять на активность у них дофаминовых нейронов.
Исследователи внедрили в нейроны животных искусственные молекулы-рецепторы, вызывающие деполяризацию или гиперполяризацию этих клеток, что приводит, соответственно, к активации или торможению активности. А к питьевой воде начали добавлять клозапин-N-оксид, который, воздействуя на эти рецепторы, вызывал хроническую активацию нейронов.
В течение нескольких дней после начала эксперимента у мышей нарушился типичный цикл дневной и ночной активности, что служит свидетельством
работы дофаминовых нейронов. Животные стали более подвижны, начали
больше бегать в колесе, в том числе ночью, и т.п. А через неделю исследователи обнаружили у некоторых особей признаки дегенерации аксонов – длинных отростков, по которым проходит нервный импульс. Через месяц после искусственной активации дофаминовые нейроны начали гибнуть.
Важно, что все эти изменения затронули нейроны именно черной
субстанции, тогда как аналогичные клетки в областях мозга, ответственных за мотивацию и эмоции, в основном не менялись. Подобная картина клеточной дегенерации наблюдается и у людей с болезнью Паркинсона.
Изучив молекулярные изменения, происходящие после искусственной активации дофаминовых нейронов, исследователи увидели картину подавления работы генов, связанных с метаболизмом дофамина, и нарушения регуляции
работы генов, отвечающих за обмен кальция.
В качестве возможного объяснения обнаруженных закономерностей ученые
предположили наличие своего рода порочного круга, формирующегося на
ранних стадиях заболевания. Сначала по какой-то причине дофаминовые
нейроны становятся более активными и начинают вырабатывать больше
дофамина, который в больших концентрациях может быть токсичным и
провоцировать клеточную дегенерацию и гибель. Часть из этих нейронов
может компенсаторно подавлять выработку дофамина, тогда как остальные
начинают работать еще интенсивнее, чтобы компенсировать возникающий
недостаток этого нейромедиатор. И так далее, до полного истощения и
гибели популяции нервных клеток.
Здесь надо отметить, что у дофаминовых нейронов в силу их структурных и физиологических особенностей очень высоки энергетические потребности, что объясняет их высокую чувствительность к стрессу и легкость возникновения патологического каскада при возникновении даже незначительной гиперактивности. Так что возможно, что коррекция характера активности этих уязвимых нервных клеток с помощью лекарственных средств или методики глубокой стимуляции мозга сможет защитить их и замедлить прогрессирование заболевания.
Фото: https://d2csxpduxe849s.cloudfront.net
Публикации по теме:
Депрессия и нейродегенерация: новые стратегии диагностики и терапии