Агрегаты белка альфа-синуклеина распространяются в мозгу людей с болезнью Паркинсона посредством процесса выброса клеточных отходов, предполагает новое исследование, проведенное исследователями Weill Cornell Medicine.

Во время процесса, называемого лизосомным экзоцитозом, нейроны выбрасывают белковые отходы, которые они не могут расщепить и переработать. Открытие, опубликованное 22 августа в Nature Communications , может раскрыть одну из загадок болезни Паркинсона и привести к новым стратегиям лечения или профилактики неврологического расстройства.

Наши результаты также предполагают, что лизосомальный экзоцитоз может быть общим механизмом удаления агрегированных и устойчивых к деградации белков из нейронов в нормальных, здоровых условиях и при нейродегенеративных заболеваниях».

Доктор Ману Шарма, старший автор исследования, доцент нейробиологии, Семейный исследовательский институт мозга и разума Фейл и Научно-исследовательский институт болезни Альцгеймера Аппеля, Медицина Вейл Корнелл

Болезнь Паркинсона — это расстройство, характеризующееся гибелью нейронов по характерной схеме распространения по мозгу, обычно разворачивающейся в течение десятилетий. Болезнь наиболее известна тем, что вызывает тремор рук, мышечную ригидность, замедленную походку и другие нарушения нормального движения. Но он влияет на широкий набор областей мозга, что приводит к множеству различных симптомов, включая деменцию на поздних стадиях. Около 1 миллиона человек в Соединенных Штатах страдают болезнью Паркинсона. Доступные методы лечения могут смягчить некоторые двигательные нарушения, но не остановить прогрессирование заболевания, главным образом потому, что исследователи еще не имеют полного представления об этом процессе.

Один важный вывод, сделанный за последние несколько десятилетий исследований Паркинсона, заключается в том, что гибель нейронов при болезни следует за распространением в мозгу аномальных агрегатов альфа-синуклеина, нейронального белка. Это распространение представляет собой инфекционный процесс с цепной реакцией, в котором агрегаты побуждают нормальный альфа-синуклеин присоединяться к ним и, по мере того как они становятся больше, распадаются на более мелкие агрегаты, которые продолжают размножаться. Эксперименты на мышах и нечеловеческих приматах показали, что введение этих агрегатов в мозг может инициировать это распространение, а также некоторую нейродегенерацию, подобную болезни Паркинсона. Но детали того, как нейроны передают их другим нейронам, никогда не были хорошо изучены.

NOW Foods, жидкий хлорофилл, аромат натуральной мяты, 473 мл (16 жидк. унций)

В ходе исследования доктор Шарма и его команда, в том числе соавтор Ин Сюэ Се, докторант Высшей школы медицинских наук им. и вызывающие нейродегенерацию, возникающую внутри нейронов. Они обнаружили, что эти агрегаты затем накапливаются в капсулоподобных мусорных баках в клетках, называемых лизосомами.

Лизосомы содержат ферменты, которые могут расщеплять или «лизировать» белки и другие молекулярные отходы в их строительные блоки, по существу переваривая и перерабатывая их. Но исследователи обнаружили доказательства того, что агрегаты альфа-синуклеина, которые связаны друг с другом плотными связями в плотно прилегающей/плотнослоистой структуре, называемой «амилоид», плохо расщепляются внутри лизосом; вместо этого часто оказывалось, что они просто выбрасываются из исходных нейронов. В этом процессе, называемом экзоцитозом, лизосома перемещается к клеточной мембране и сливается с ней, так что содержимое лизосомы высвобождается — как есть, без какой-либо инкапсуляции — в жидкость, окружающую клетку. Открытие помогает решить горячо обсуждаемый вопрос в этой области.

Исследователи также показали в дальнейших экспериментах, что, снижая скорость лизосомального экзоцитоза, они могут уменьшить кажущуюся концентрацию способных к распространению агрегатов. Это, по словам доктора Шармы, предполагает будущий подход к лечению болезни Паркинсона.

«Мы еще не знаем, но нейронам может быть лучше, даже в долгосрочной перспективе, если они сохранят эти агрегаты внутри своих лизосом», — сказал он. «Мы наблюдаем подобное нарушение лизосомальной функции при некоторых генетических заболеваниях, но они не обязательно приводят к болезни Паркинсона».

Доктор Шарма подчеркнул, что предыдущие исследования, в том числе генетические, связывали лизосомальные аномалии не только с болезнью Паркинсона, но и со многими другими нейродегенеративными расстройствами. Это указывает на то, что лизосомальный экзоцитоз может быть общим механизмом распространения белковых агрегатов при этих заболеваниях и, возможно, общей мишенью для лечения и профилактики.

В настоящее время он и его команда продолжают изучение роли лизосом в развитии болезни Альцгеймера.