Используя модели животных и выращенные в лаборатории нервные клетки, сотрудники Университета Питтсбурга представили новый механизм — «невритоз», — который может объяснить сокращение нейронов при болезни Хантингтона и других нейродегенеративных заболеваниях, открывая новые методы терапии.
Отличительная черта нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Хантингтона, — прогрессирующая гибель нервных клеток в мозге. Однако этот процесс не такой быстрый и начинается с того, что клетки начинают разъединяться друг с другом, потому что их нейриты становятся меньше.
«Невритоз — процесс, который не был описан до сих пор, он способен сыграть важную роль в развитии мозга, а также при старении и нейродегенеративных заболеваниях», — поясняет доктор медицинских наук и старший автор работы Роберт Фридлендер (Robert Friedlander). Само исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Все началось с того, что сотрудник лаборатории Фридландера Сергей Баранов заметил интересное явление в нервных клетках лабораторный мышей. Их митохондрии — своего рода клеточные электростанции — на концах нейритов работали не так хорошо, как должны. Обратив внимание на нейроны в спинном мозге мышей, он обнаружил то же явление. По словам Баранова, в отличие от других исследователей, которые, должно быть, тоже это замечали, им удалось визуализировать это явление и предложить потенциальную причину.
Исследователи обнаружили, что, когда белки в митохондриях на концах нейритов изнашивались, новые протеины для их замены не поступали так же оперативно, как это происходило вблизи ядра. Это сделало их функционирование менее эффективным, что активировало каспазы — семейство цистеиновых протеаз, расщепляющих белки, в итоге это привело к отмиранию нейритов.
Фридлендер и его команда назвали это невритозом, вариацией апоптоза — процесса гибели клеток, который включает активацию каспазы. По словам ученых, нейрональные проекции довольно длинные и чем дальше вы находитесь от ядра, которое, по сути, представляет собой центральную фабрику, тем труднее восстанавливать и пополнять клеточный механизм, что делает его концы более уязвимыми даже для небольших нагрузок.
Чтобы проверить, связано ли это с нейродегенеративными заболеваниями, команда ученых использовала генетически модифицированных мышей с внедренной мутированной версией человеческого белка хантинтина. В результате у грызунов проявились характерные симптомы заболевания, в том числе ускоренная гибель нейронов. Новые данные были похожи на те, что были получены в искусственных условиях, но были более выраженными: на концах содержалось меньше митохондрий, а те, что оставались, оказались нефункционирующими. Кроме того, ученые наблюдали повышенный уровень гибели клеток.
«Вполне вероятно, что невритоз обычно имеет место среди нервных клеток и не обязательно приводит к их гибели, однако при нейродегенеративных заболеваниях уровень стресса и без того уязвимых концов нейритов повышается, что может усилить невритоз, провоцируя массовую гибель клеток. Если мы сможем найти способ сохранить здоровые митохондрии на нервных окончаниях, это может помочь при лечении нейродегенеративных заболеваний», — уверен Фридлендер.