Марганец и болезнь Паркинсона: механизм может объяснить связь
Новое исследование, опубликованное в журнале Научная сигнализация, подробно описывает механизм, с помощью которого воздействие марганца может вызвать неправильную укладку белка в головном мозге, что, в свою очередь, может привести к симптомам, подобным симптомам болезни Паркинсона. Полученные данные могут позволить более раннюю диагностику неврологического состояния.
Марганец является важным питательным веществом, присутствующим в «бобовых, ананасах, бобах, орехах, чае и зернах».
В организме человека марганец помогает регулировать уровень сахара в крови, формировать костную ткань и укреплять иммунитет.
Однако воздействие чрезмерного уровня марганца может вызвать неврологические симптомы, похожие на болезнь Паркинсона.
Марганец накапливается в области базальных ганглиев головного мозга.
Исследователи знали об этих связях между марганцем и болезнью Паркинсона на протяжении десятилетий, но новое исследование помогает выяснить механизмы, лежащие в основе этих ассоциаций.
Ануманта Кантасами, заведующая кафедрой нейротоксикологии Линды Ллойд в Университете штата Айова в Эймсе, возглавила новое исследование.
Марганец помогает переносить дефектный белок
Болезнь Паркинсона характеризуется скоплениями, образованными неправильно свернутым альфа-синуклеином. Эти белковые агрегаты токсичны для нейронов.
Кантасами и его коллеги решили изучить, как эти неправильно свернутые белки могут взаимодействовать с марганцем, чтобы вызвать прогрессирование болезни Паркинсона.
Для этого они изучили данные, полученные от мышей, и образцы сыворотки крови восьми сварщиков. В группе сварщиков повышен риск длительного воздействия марганца. В ходе исследования также была обследована контрольная группа из 10 человек.
Анализ показал, что у сварщиков, подвергшихся воздействию марганца, был более высокий уровень неправильно свернутого альфа-синуклеина, что подвергало их более высокому риску болезни Паркинсона.
Дополнительные тесты на культуре клеток показали, что неправильно свернутый альфа-синуклеин секретируется через небольшие пузырьки, называемые экзосомами, во внеклеточное пространство. Другими словами, везикулы позволяли белкам перемещаться от клетки к клетке и далее распространять неправильно свернутый белок.
Ученые также выделили экзосомы, содержащие альфа-синуклеин, из экспрессирующих альфа-синуклеин клеток, подвергшихся воздействию марганца, и доставили их в область мозга мышей, называемую полосатым телом. Это вызвало у мышей симптомы болезни Паркинсона.
Марганец, по-видимому, ускоряет «передачу от клетки к клетке» альфа-синуклеина, что, в свою очередь, приводит к нейротоксичности. Кантасами и его коллеги объясняют:
«Вместе эти результаты показывают, что воздействие [марганца] способствует секреции [альфа-синуклеина] в экзосомальных везикулах, что впоследствии вызывает провоспалительные и нейродегенеративные реакции как в клеточных культурах, так и на животных моделях».
«Мы определили возможный механизм, включающий опосредованную экзосомами передачу альфа-синуклеина от клетки к клетке во время воздействия нейротоксиканта окружающей среды», - пишут авторы.
Результаты могут привести к более раннему обнаружению
По данным Национального института здоровья (NIH), около 50 000 человек в Соединенных Штатах ежегодно получают диагноз болезни Паркинсона, и в настоящее время 500 000 человек живут с этим заболеванием.
Хотя от этого состояния еще нет лекарства, ранняя диагностика может предотвратить необратимое повреждение мозга и помочь ускорить клинические испытания новых лекарств на людях.
Результаты, которые только что опубликовали Кантасами и его коллеги, могут помочь ученым разработать новый диагностический тест на болезнь Паркинсона, который позволит выявить болезнь гораздо раньше. Результаты также могут помочь ученым проверить, насколько эффективны новые лекарства от болезни Паркинсона.
«По мере того, как болезнь прогрессирует, ее все труднее замедлить с помощью лечения», - говорит Кантасами. Он добавляет: «Раннее обнаружение, возможно, путем тестирования неправильно свернутого альфа-синуклеина, может привести к лучшим результатам для пациентов. Такой тест также может указать, находится ли кто-либо в группе риска до начала заболевания ».
Однако авторы исследования также предупреждают, что их результаты все еще являются экспериментальными и что такой диагностический тест может быть недоступен в течение многих лет.
