Утрата дофаминергических нейронов – признак патологии болезни Паркинсона. Когда дофаминергические нейроны подвергаются стрессу, они посылают призыв о помощи ближайшим глиальным клеткам, которым поручено обеспечивать нейрональную поддержку, защиту и питание. В определенных молекулярных условиях эти призывы о помощи могут чрезмерно активировать глиальные клетки, что приводит к каскаду воспалительной передачи сигналов, что в конечном итоге способствует деградации этих нейронов с течением времени. Работая с двумя моделями болезни Паркинсона у плодовых мух, исследователи из Института Бака охарактеризовали новый молекулярный механизм, который управляет столь опасным каскадом воспалительной передачи сигналов, и продемонстрировали, что его нарушение защищает нейроны по мере их старения. Исследование, опубликованное в Cell Reports, обеспечивает новую основу для понимания патологии болезни Паркинсона и предлагает альтернативный подход к разработке профилактических методов лечения нейродегенеративного расстройства, от которого страдают миллионы пациентов во всем мире.
"В течение некоторого времени мы знали, что различные формы генетического или экологического стресса в нейронах могут запускать ответ в глиальных клетках; теперь мы смогли идентифицировать молекулярный механизм, который объясняет, как нервный стресс может приводить к активации воспалительных сигналов в глиальных клетках," сказал Бак профессор Пеймун Хагиги, Ph.D., старший автор исследования. "Работа с мухами позволила нам выявить порочный круг: напряженные нейроны передают сигналы в глию и запускают воспалительные сигналы в глии, которые становятся вредными для нейрона по мере старения мозга. Интересно, что генетические компоненты этого перекрестного взаимодействия между мухами и людьми сохраняются, что повышает наш энтузиазм и уверенность в том, что будущая работа может привести к новым терапевтическим парадигмам."
Чтобы вызвать дефекты нейронов, подобные болезни Паркинсона, было проведено множество экспериментов на мухах, которые были генетически сконструированы так, чтобы нести гены человека, связанные с болезнью Паркинсона, или другие гены, подвергшиеся воздействию пестицида, известного как паракват. В обоих случаях исследователи идентифицировали фурин 1, каталитический белок, в дофаминергических нейронах как инициатор воспалительного сигнального каскада в глиальных клетках. Блокирование этой воспалительной передачи сигналов в глиальных клетках в обеих моделях заболевания снижает токсический перекрестный ток и в конечном итоге защищает нейроны от дегенерации.
"Фурин 1 – настоящий виновник взаимодействия нейронов и глиальных клеток. Это “палец”, который нажимает переключатель сигнального каскада," сказал постдокторант Эли Максуд, Ph.D., ведущий ученый по исследованию. "Фурин 1 – мишень, которую можно поднять. Мы надеемся, что могут быть разработаны методы лечения, чтобы уменьшить эти токсические перекрестные помехи, прежде чем они станут серьезной проблемой для дофаминергических нейронов."
"Мы ищем новый способ предотвратить болезнь Паркинсона, особенно у тех, у кого есть факторы риска," сказал Хагиги. "Эффекты этой токсической передачи сигналов зависят от возраста, они накапливаются с течением времени. Цель состоит в том, чтобы вмешаться как можно раньше в процесс болезни." Исследователи планируют использовать модели культур клеток человека для дальнейшей проверки достоверности взаимодействий.