Новый подход может спасти клетки мозга при нейродегенеративных заболеваниях
Согласно новому исследованию на человеческих клетках и мышах, нейродегенеративные заболевания, такие как болезни Альцгеймера и Хантингтона, имеют общий механизм повреждения клеток мозга, который может стать новой мишенью для лечения.
Недавний Природа Неврология Исследование описывает, как исследователи раскрыли механизм и как он приводит к гибели нейронов или нервных клеток.
«Мы определили потенциальный новый способ уменьшить гибель нервных клеток при ряде заболеваний, характеризующихся такими потерями», - говорит старший автор исследования Дарья Мочли-Розен, доктор философии, профессор химической и системной биологии в Школе Стэнфордского университета. медицины в Калифорнии.
Механизм включает микроглию и астроциты, два типа клеток, которые обычно помогают защищать нейроны или нервные клетки.
Микроглия и астроциты - это глиальные клетки, тип клеток, который ученые когда-то считали «клеем нервной системы».
Однако это уже не так, поскольку исследователи все чаще обнаруживают, что глиальные клетки играют жизненно важную роль в развитии и функционировании мозга.
Среди множества задач, которые выполняют астроциты, является определение количества и местоположения связей, которые нейроны устанавливают друг с другом. Эти глиальные клетки также выделяют различные химические вещества, такие как факторы роста и вещества, необходимые для обмена веществ.
Между тем, микроглия следит за признаками повреждения тканей и удаляет агенты, которые могут его вызвать, в том числе патогены болезней и фрагменты или обломки нейронов.
Глиальные клетки и нейродегенеративное заболевание
Накопление токсичных белков внутри клеток мозга в настоящее время является хорошо известным признаком нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера, Хантингтона и боковой амиотрофический склероз (БАС).
Накопление токсичного белка мешает нервным клеткам работать должным образом и в конечном итоге вызывает их гибель.
В своей исследовательской работе авторы также описывают еще одну, менее известную особенность нейродегенеративных заболеваний. Эта особенность заключается в активации глиальных клеток «до состояния, которое вызывает повышенную секрецию провоспалительных факторов».
Эта активация глиальных клеток, в свою очередь, приводит к ряду процессов, которые также повреждают нейроны. Ученые называют эту совокупность механизмов «нейровоспалением».
Исследователи предположили, что триггером нейровоспаления глиальными клетками было присутствие остатков нейронов.
Например, исследования на животных показали, что после травмы головного мозга микроглия может активировать астроциты до состояния, называемого A1, и вызывать дальнейшее повреждение и смерть нейронов.
Однако триггер этого механизма был неясен, как и то, существуют ли соединения, которые могут остановить астроциты от перехода в гиперактивное состояние A1. Это вопросы, на которые стремилось ответить новое исследование.
Митохондрии и их неожиданное поведение
Изучая микроглию, исследователи показали, что разрушительный порочный цикл воспаления также может развиваться, когда нет фрагментов нейрона, которые нужно удалить. Итак, они отправились на поиски спускового крючка. Они обнаружили это в любопытной форме митохондриального поведения.
Митохондрии - это крошечные электростанции внутри клеток, которые вырабатывают энергию, необходимую клеткам для производства белков и выполнения их различных функций. Типичная клетка может содержать тысячи митохондрий.
К своему удивлению команда обнаружила, что эти крошечные клеточные компоненты, по-видимому, способны посылать сигналы смерти между клетками.
Митохондрии находятся в постоянном динамическом состоянии, меняя размер, форму и расположение внутри клеток. Они фрагментируются и снова собираются в процессе постоянного деления и слияния, и баланс между этими двумя процессами может определять, насколько хорошо митохондрии функционируют внутри клеток.
Слишком много слияния приводит к тому, что митохондрии теряют подвижность; слишком много деления, и они становятся слишком фрагментированными, чтобы функционировать.
Похоже, что токсические белки, лежащие в основе нейродегенеративного заболевания, могут стимулировать гиперактивность в Drp1, ферменте, который необходим для поддержания баланса деления-слияния в митохондриях.
В более ранних исследованиях Мочли-Розен и ее команда обнаружили, что лечение пептидом или небольшим белком P110 может уменьшить деление митохондрий и последующее повреждение клеток, которое вызывает гиперактивный Drp1.
Уменьшение воспаления и гибели нейронов
В новом исследовании исследователи обнаружили, что лечение мышей в течение нескольких месяцев с помощью P110 снижает активность микроглии и астроцитов, а также воспаление в головном мозге животных.
В дальнейших экспериментах с использованием культивированных клеток команда обнаружила, что как микроглия, так и астроциты могут вытеснять поврежденные митохондрии в свое окружение, и что они могут повреждать и убивать нейроны. Эти эксперименты также показали, что P110 может это блокировать.
Недавние исследования показали, что здоровые клетки также могут вытеснять митохондрии, и это не причиняет вреда. Однако воспаленная микроглия и астроциты вытесняли поврежденные митохондрии, которые были смертельными для близлежащих нейронов.
Команда обнаружила, что P110 способен блокировать фрагментацию митохондрий внутри микроглии и астроцитов в достаточной степени, чтобы значительно снизить гибель нейронов.
В настоящее время исследователи продолжают свои исследования, чтобы выяснить, как именно поврежденные митохондрии, изгнанные из глиальных клеток, вызывают гибель нейронов.
