Нейроны, вырабатывающие дофамин, являются мозговыми клетками, которые чаще всего отмирают при болезни Паркинсона. Поражаются клетки так называемой черной субстанции, которые содержат темный пигмент нейромеланин. Также известно, что содержание железа в этих клетках увеличивается во время болезни Паркинсона.
Команда исследователей из Бохумского университета, работающая под эгидой профессора. Катрин Маркус и в тесном сотрудничестве с коллегами из Мюнхена и Вюрцбурга изучили этот процесс более глубоко. Им удалось впервые сделать решающее наблюдение, а именно предоставить доказательства ферритина в гранулах нейромеланина в пораженных клетках мозга. Ферритин – это белок депо железа, который на сегодняшний день был доказан только в поддерживающих клетках мозга, но не в нейронах. Ученые опубликовали свои результаты в Molecular & Клеточная протеомика.
Темное мозговое вещество исчезает при болезни Паркинсона
Исследование человеческого мозга выявило отчетливое изменение цвета черной субстанции и голубого пятна в частях ствола мозга. Это связано с голубоватым или коричнево-черным пигментом нейромеланином, который присутствует только в мозге человека и некоторых других млекопитающих (приматы, коровы, лошади, некоторые породы овец). Исследования нейромеланина особенно интересны, потому что черная субстанция у пациентов с БП тускнеет по мере развития болезни. Пигмент наиболее часто встречается в дофаминергических нейронах, которые в основном отмирают у пациентов с БП. Дофамин – важный нейромедиатор. Моторный контроль нарушается, если дофаминергические клетки распадаются. Это, в свою очередь, приводит к симптомам, типичным для болезни Паркинсона, таким как тремор покоя, усиление постуральной нестабильности и плохая координация общих движений.
Защитный эффект за счет «перехвата» железа
После того, как четыре года назад исследователи из Бохума и Вюрцбурга смогли уточнить состав и производство гранул нейромеланина, они начали более подробно исследовать внутреннюю жизнь гранул нейромеланина. Значение полученных в настоящее время данных состоит в том, что избирательный некроз дофаминергических нейронов черной субстанции сопровождается накоплением ионов двухвалентного железа (Fe3 +). Очевидно, нарушен гомеостаз содержания железа, который усиливается по мере прогрессирования болезни. Повышенное количество свободного Fe3 + приводит, помимо прочего, к повышенному образованию повреждающих клетки свободных радикалов, что в конечном итоге приводит к некрозу клеток. Нейромеланин способен связывать ионы двухвалентного железа (и другие тяжелые металлы). В течение многих десятилетий было неясно, защищены ли клетки пигментом, «улавливающим» ионы двухвалентного железа, или же накопление железа на самом деле является причиной повреждения клеток. Данные, полученные за последние несколько лет, показывают, что нейромеланин в первую очередь играет защитную роль для нейронов.
Дополнительный механизм накопления железа
Таким образом, в ходе текущего исследования ученые исследовали, может ли существовать дополнительный механизм накопления железа в черной субстанции помимо прямого связывания Fe3 + с нейромеланином. Впервые они смогли предоставить доказательства ферритина в гранулах нейромеланина, используя комбинацию различных методов (одномерный SDS-гель-электрофорез, таргетная масс-спектрометрия, вестерн-блот-анализ, а также иммунная трансмиссионная электронная микроскопия). На сегодняшний день этот важный белок депо железа был доказан только в глии, но не в нейронах.
Новая гипотеза о развитии болезни Паркинсона
Проф. Катрин Маркус заключает, что, по мнению ее исследовательской группы, ферритин в гранулах нейромеланина является еще одним важным элементом гомеостаза содержания железа в черной субстанции. Это первое прямое доказательство наличия ферритина в гранулах нейромеланина в дофаминергических нейронах является важным шагом на пути к улучшению понимания метаболизма железа в черной субстанции человека. Кроме того, он предоставляет аргументы в пользу новых гипотез о механизмах регулируемой железом дегенерации черной субстанции при болезни Паркинсона. В настоящее время ученые изучают другие невыясненные вопросы, такие как изменение состава гранул нейромеланина с возрастом и в ходе заболевания. Более того, они пытаются выяснить точную функцию нейромеланина в клетке и почему отмирают только нейромеланин-содержащие клетки в черной субстанции.
Источник: Ruhr-Universitaet-Bochum (новости: в сети)