Новий підхід може врятувати клітини мозку при нейродегенеративних захворюваннях
Нейродегенеративні захворювання, такі як хвороба Альцгеймера та Хантінгтона, поділяють механізм пошкодження клітин мозку, який може запропонувати нову мішень для лікування, згідно з новими дослідженнями в клітинах людини та мишей.
Нещодавно Нейрологія природи Дослідження описує, як дослідники розкрили механізм і як він веде до загибелі нейронів або нервових клітин.
"Ми виявили потенційний новий спосіб зменшення загибелі нервових клітин при ряді захворювань, що характеризуються такими втратами", - говорить старший автор дослідження Дарія Мохлі-Розен, доктор філософії, професор хімічної та системної біології в Стенфордській школі медицини, в Каліфорнії.
Механізм включає мікроглію та астроцити, два типи клітин, які зазвичай допомагають захистити нейрони або нервові клітини.
Мікроглія та астроцити - це гліальні клітини, тип клітин, який колись вчені розглядали як «клей нервової системи».
Однак це вже не так, оскільки дослідники все частіше виявляють, що гліальні клітини відіграють життєво важливу роль у розвитку та функціонуванні мозку.
Серед багатьох завдань, які виконують астроцити, є визначення кількості та розташування зв’язків, які нейрони створюють між собою. Ці гліальні клітини також виділяють різні хімічні речовини, такі як фактори росту та речовини, необхідні для метаболізму.
Тим часом мікроглія стежить за ознаками пошкодження тканин і видаляє агенти, які можуть спричинити її, включаючи збудників хвороб та фрагменти чи залишки нейронів.
Гліальні клітини та нейродегенеративні захворювання
Накопичення токсичних білків всередині клітин головного мозку зараз є добре відомою ознакою нейродегенеративних захворювань, таких як хвороба Альцгеймера, Хантінгтона та бічний аміотрофічний склероз (АЛС).
Накопичення токсичного білка зупиняє нормальну роботу нервових клітин і, зрештою, викликає їх загибель.
У своїй роботі автори також описують ще одну, менш відому, особливість нейродегенеративних захворювань. Ця особливість полягає в активації гліальних клітин "до стану, який викликає посилену секрецію прозапальних факторів".
Ця активація гліальних клітин, у свою чергу, призводить до низки процесів, які також пошкоджують нейрони. Вчені називають цю колекцію механізмів "нейрозапалення".
Дослідники припустили, що пусковим механізмом нейрозапалення гліальних клітин була наявність уламків нейронів.
Наприклад, дослідження на тваринах показали, що після пошкодження мозку мікроглія може активувати астроцити в стан, який називається А1, і спричинити подальші пошкодження та смерть нейронів.
Однак пусковий механізм для цього механізму був незрозумілим, як і те, чи існують сполуки, які можуть зупинити астроцити від потрапляння в гіперактивний стан А1. Це питання, на які спрямоване нове дослідження.
Мітохондрії та їх несподівана поведінка
Досліджуючи мікроглію, дослідники показали, що пошкоджуючий, порочний цикл запалення може також розвинутися, коли немає частинок нейрона, щоб очиститись. Отже, вони вирушили на пошуки спускового гачка. Вони виявили це в цікавій формі мітохондріальної поведінки.
Мітохондрії - це крихітні електростанції всередині клітин, які виробляють енергію для клітин, щоб виробляти білки та виконувати їх різноманітні функції. Типова клітина може містити тисячі мітохондрій.
На здивування команда виявила, що ці крихітні клітинні компоненти, здається, здатні надсилати сигнали про смерть між клітинами.
Мітохондрії перебувають у постійному динамічному стані, змінюючи розмір, форму та розташування всередині клітин. Вони фрагментуються і збираються повторно в процесі постійного поділу та злиття, і баланс між цими двома процесами може визначити, наскільки добре функціонують мітохондрії всередині клітин.
Занадто багато синтезу змушує мітохондрії втрачати свою спритність; занадто багато ділення, і вони стають занадто роздробленими, щоб функціонувати.
Здається, токсичні білки, що стоять за нейродегенеративними захворюваннями, можуть стимулювати гіперактивність Drp1, ферменту, необхідного для підтримання балансу поділу та злиття в мітохондріях.
У попередніх дослідженнях Мохлі-Розен та її команда виявили, що обробка пептидом або невеликим білком Р110 може зменшити ділення мітохондрій та, як наслідок, пошкодження клітин, яке викликає гіперактивний Drp1.
Зменшення запалення та загибелі нейронів
У ході нового дослідження вчені виявили, що лікування мишей протягом декількох місяців Р110 зменшувало активність мікроглії та астроцитів та запалення в мозку тварин.
У подальших експериментах із використанням культивованих клітин команда виявила, що як мікроглія, так і астроцити можуть вигнати пошкоджені мітохондрії у своє оточення, і що вони можуть пошкодити та вбити нейрони. Ці експерименти також показали, що P110 може це заблокувати.
Недавні дослідження показали, що здорові клітини також можуть виганяти мітохондрії, і це не завдає шкоди. Однак запалені мікроглі і астроцити виганяли пошкоджені мітохондрії, які були смертельними для нейронів, що знаходяться поблизу.
Команда виявила, що Р110 зміг блокувати фрагментацію мітохондрій всередині мікроглії та астроцитів настільки, щоб значно зменшити загибель нейронів.
Зараз вчені продовжують свої дослідження, щоб з'ясувати, як саме пошкоджені мітохондрії, вигнані з гліальних клітин, викликають загибель нейронів.
