Рапамицин против нейродегенеративных болезней
Подавляя синтез белков, рапамицин экономит энергию и замедляет нейродегенерацию
LifeSciencesToday по материалам Salk Institute for Biological Studies: Tamping down neurons’ energy use could treat neurodegeneration
По данным, полученным учеными из Института биологических исследований Солка, утвержденный FDA лекарственный препарат улучшает состояние клеток головного мозга, снижая их энергетические затраты. Этот препарат – рапамицин – увеличивает продолжительность жизни поврежденных нейронов, заставляя их снижать синтез белков и тем самым экономить энергию.
Рапамицин уже известен как препарат, увеличивающий продолжительность жизни, смягчающий проявление симптомов многих заболеваний и, на клеточном уровне, замедляющий скорость синтеза белков. Но новое исследование ученых из Института Солка, опубликованное в журнале eLife (Zheng et al. Alleviation of neuronal energy deficiency by mTOR inhibition as a treatment for mitochondria-related neurodegeneration), показывает, что рапамицин может влиять и на степень повреждения нервных клеток, связанного с синдромом Лея, редким генетическим заболеванием, и, возможно, с другими нейродегенеративными заболеваниями.
«Наше исследование показывает, что на синтез белков в нейронах тратится одно из самых значительных количеств энергии и что нейроны при синдроме Лея дегенерируют потому, что не могут поддерживать достаточно высокий уровень энергии», – говорит руководитель исследования профессор Тони Хантер (Tony Hunter).
Предыдущие исследования показали, что рапамицин, блокирующий ключевой клеточный сенсор энергии, влияет на иммунную систему, увеличивает продолжительность жизни и лечит болезни, в том числе волчанку и болезнь Альцгеймера. Исследователи предполагали, что этот препарат предотвращает нейродегенерацию при болезни Альцгеймера, стимулируя разрушение поврежденных компонентов и агрегированных белков. Но последние данные говорили о возможности того, что этот препарат оказывает влияние на митохондрии – органеллы, вырабатывающие энергию в форме аденозинтрифосфата.
Научный сотрудник лаборатории профессора Хантера Синьдэ Чжэн (Xinde Zheng), PhD, уже занимался изучением свойств клеток при синдроме Лея, при котором наследуемая нейродегенерация обусловлена мутацией в митохондриальной ДНК, снижающей производство АТФ. Доктор Чжэн хотел выяснить, как рапамицин влияет на нейроны с несущими эту мутацию митохондриями. Он и Хантер объединили свои усилия с лабораторией генетики профессора Расти Гейджа (Rusty Gage). Чжэн и Леа Бойер (Leah Boyer), тогда научный сотрудник лаборатории Гейджа, а ныне директор Stem Cell Core, получили поврежденные нейроны, перепрограммировав клетки кожи пациентов с синдромом Лея сначала в стволовые клетки, а затем в нейроны.
Хотя, чтобы жить, клетки должны синтезировать белки, этот процесс крайне энергозатратен, и, в больных клетках, оставляет слишком мало энергетических ресурсов на противостояние стрессу и на другие нужды.
«Снижение синтеза белков в стареющих нейронах позволяет клетке направлять большее количество энергии на их правильное свертывание и на борьбу со стрессом», – объясняет доктор Чжэн. «Значение нашего открытия состоит в том, что модулирование синтеза белков может стать общим подходом к лечению нейродегенерации».
Исследователи установили, что в чашке Петри нейроны с митохондриальной мутацией синдрома Лея дегенерировали и проявляли явные признаки недостатка энергии, в то время как такие же клетки, подвергшиеся воздействию рапамицина, синтезировали больше АТФ, и их деградация была менее выражена. При снижении синтеза белков больные и поврежденные нейроны жили дольше.
«Мы удивлены и рады, что свойство рапамицина снижать синтез белков как режим жесткой экономии энергии может привести к появлению метода лечения связанных с митохондриями нейродегенеративных заболеваний», – комментирует эти результаты профессор Гейдж.
По словам профессора Хантера, их исследование – хороший пример ценности изучения болезней в чашке Петри.
«Это привело ко многим новым идеям относительно биологии, лежащей в основе этого редкого и малоизученного заболевания», – отмечает ученый.
Чтобы выяснить, верны ли результаты данного исследования в отношении модельных животных с синдромом Лея и другими нейродегенеративными заболеваниями, необходимо провести дополнительные эксперименты. Кроме того, нужно установить, как именно рапамицин изменяет клеточный метаболизм.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
12.05.2016