Заразные зомби
При нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Паркинсона, определенная группа нейронов погибает, приводя к двигательным нарушениям и другим симптомам. Ученые давно пытаются выяснить, почему эти нейроны умирают. Но оказывается, что они могут даже быть живыми.
Исследователи из Университета Рокфеллера обнаружили, что пораженные при болезни Паркинсона нейроны могут отключаться, но не умирать. Группа обнаружила, что эти «выключенные» нейроны выделяют химические вещества, которые также отключают здоровые соседние нейроны. Это приводит к тремору и заторможенности, наблюдаемым у пациентов с болезнью Паркинсона.
Стареющие дофаминовые нейроны (красный) вызывают локальное воспаление и атакуют иммунные клетки мозга – микроглию (зеленый). Источник: The Rockefeller University.
Новые лекарства, направленные на прекращение процесса инактивации клеток, помогут предотвратить заболевание или замедлить его прогрессирование.
Признаки старения
Выключенных, но живых клеток в организме человека довольно много. Они являются частью нормального процесса старения и отключаются при повреждении ДНК во время деления. Это помогает предотвратить неконтролируемый рост поврежденных клеток и возникновение опухолей.
Однако старение обычно не наблюдается в нервных клетках мозга, ведь в отличие от других клеток в организме, нейроны перестают делиться после завершения формирования. Но исследователи обнаружили, что дофаминовые нейроны, которые регулируют мотивацию, память и движение с помощью химического мессенджера дофамина, тем не менее, могут стать состариться.
Исследователи решили изучить все функции белка SATB1, связанного с болезнью Паркинсона, в нейронах, продуцирующих дофамин, активность которых снижается при болезни. Они преобразовали человеческие стволовые клетки в дофаминовые нейроны в чашке Петри. В части нейронов был нокаутирован ген SATB1.
Обнаружено, что нейроны без белка SATB1 выделяют химические вещества, которые вызывают воспаление и, в конечном итоге, старение окружающих нейронов. Исследователи также показали другие аномалии, в том числе поврежденные митохондрии и увеличенные клеточные ядра. Ни одно из этих нарушений не появилось в дофаминовых нейронах с сохраненным геном SATB1, и при этом они не появились в отдельном наборе недофаминовых нейронов, не имеющих SATB1. Это означает, что механизм старения специфичен для дофаминовых нейронов.
Затем группа исследовала цепочку реакций, которую вызывает снижение экспрессии SATB1. Они обнаружили, что белок SATB1 обычно подавляет ген, который продуцирует белок p21, способствующий старению. Другими словами, SATB1 защищает дофаминовые нейроны от старения.
Когда исследователи уменьшили количество белка SATB1 в среднем мозге мышей, они обнаружили те же признаки старения, включая поврежденные митохондрии и высокий уровень p21. Ткань мозга пациентов с болезнью Паркинсона также показала повышенный уровень р21, что еще раз подтверждает результаты лабораторных исследований.
Нейроны-зомби
Данная работа может объяснить одну из загадок болезни Паркинсона: почему уровни дофамина снижаются задолго до того, как дофаминовые нейроны действительно умирают. Они не умирают, но перестают функционировать. Эти стареющие клетки подобны фантазийным зомби: не живы, но и не мертвы, они превращают окружающие клетки в себе подобных.
Исследование открывает новые возможности для терапии болезни Паркинсона. Существует несколько препаратов-сенолитиков, которые могут удалять стареющие клетки. Исследователи предполагают, что такие препараты помогут пациентам, страдающим болезнью Паркинсона. Другим возможным способом борьбы является разработка новых лекарств, специфически нацеленных на SATB1 или p21.
Статья M. Riessland et al. Loss of SATB1 Induces p21-Dependent Cellular Senescence in Post-mitotic Dopaminergic Neurons опубликована в журнале Cell Stem Cell.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам Rockefeller University: The pathway to Parkinson’s takes a surprising twist.