Избыток глюкозы может усиливать защиту мозга от белковых скоплений - исследование
Болезнью Паркинсона страдают более 8,5 млн человек во всем мире. Хотя причины этого заболевания до конца не ясны, известно, что в ряде случаев оно связано с нарушением работы белка альфа-синуклеина.
Источник: Владимир Муронец / НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова. Коллектив авторов исследования.
МОСКВА, 26 марта. /Новости науки/. Российские ученые выяснили, что вещество, уровень которого повышается в крови при сахарном диабете, может усиливать защитные свойства белка альфаB-кристаллина против токсичных скоплений в мозге, связанных с болезнью Паркинсона. Полученные данные указывают на то, что диабет, возможно, не ускоряет развитие этого нейродегенеративного заболевания, как считалось ранее, а в некоторых механизмах потенциально может ему препятствовать, сообщает пресс-служба РНФ.
«Можно было бы предположить, что гликирование ухудшит все функции альфаB-кристаллина, однако такая модификация усилила его способность бороться с вредными скоплениями, которые приводят к гибели нервных клеток. Это важное наблюдение, возможно, позволит по-новому взглянуть на связь диабета и болезни Паркинсона и понять, как стимулировать естественную защиту мозга на ранних этапах развития нейродегенеративных заболеваний», — приводятся в сообщении слова руководителя проекта, профессора, доктора биологических наук, заведующего отделом биохимии животной клетки НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова Владимира Муронца.
Как отмечают ученые, болезнью Паркинсона страдают более 8,5 млн человек во всем мире. Хотя причины этого заболевания до конца не ясны, известно, что в ряде случаев оно связано с нарушением работы белка альфа-синуклеина.
При некоторых мутациях альфа-синуклеин начинает образовывать сначала небольшие скопления, а затем длинные волокна — фибриллы. Эти структуры токсичны для нервных клеток и приводят к их гибели, что в первую очередь проявляется двигательными нарушениями.
В норме в организме существуют белки, способные мешать образованию таких опасных скоплений. Один из них — альфаB-кристаллин. Он присутствует не только в хрусталике глаза, но и в сердце, мозге, коже, мышцах, почках и плаценте. Этот белок помогает защищать другие молекулы от нарушения структуры, в том числе при тепловом стрессе, а в нервной ткани препятствует агрегации альфа-синуклеина.
Однако до сих пор оставалось неясным, как на работу этого белка влияют другие заболевания, в том числе сахарный диабет. Чтобы это проверить, исследователи из МГУ изучили свойства альфаB-кристаллина в условиях, имитирующих диабет.
При хронически повышенном уровне глюкозы в крови в организме накапливаются производные сахара. Одно из них — метилглиоксаль — способно модифицировать белки, то есть вызывать их гликирование, и тем самым менять их функции.
В лабораторных условиях ученые обработали альфаB-кристаллин метилглиоксалем в концентрации, сопоставимой с той, что может наблюдаться при диабете. После этого исследователи сравнили свойства обычного и гликированного белка.
Оказалось, что после такой модификации альфаB-кристаллин хуже справлялся со своей обычной защитной функцией при тепловом стрессе. Однако его способность препятствовать образованию токсичных агрегатов альфа-синуклеина, напротив, заметно усиливалась.
В присутствии гликированного белка альфа-синуклеин вместо опасных плотных фибрилл формировал бесформенные скопления, которые оказались на 28% менее токсичными для клеток.
По мнению исследователей, это означает, что некоторые биохимические изменения, сопровождающие диабет, могут не только повреждать ткани, но и неожиданным образом усиливать естественные механизмы защиты мозга от нейродегенеративных процессов.
Ученые считают, что результаты работы помогут лучше понять связь между сахарным диабетом и болезнью Паркинсона, а также подскажут новые подходы к профилактике и лечению нейродегенеративных заболеваний.
В дальнейшем исследователи планируют создать варианты альфаB-кристаллина с точечными мутациями, которые могли бы еще эффективнее подавлять образование фибрилл альфа-синуклеина. По их мнению, такие исследования могут в перспективе помочь в разработке препаратов для лечения болезни Паркинсона.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Archives of Biochemistry and Biophysics.
«Можно было бы предположить, что гликирование ухудшит все функции альфаB-кристаллина, однако такая модификация усилила его способность бороться с вредными скоплениями, которые приводят к гибели нервных клеток. Это важное наблюдение, возможно, позволит по-новому взглянуть на связь диабета и болезни Паркинсона и понять, как стимулировать естественную защиту мозга на ранних этапах развития нейродегенеративных заболеваний», — приводятся в сообщении слова руководителя проекта, профессора, доктора биологических наук, заведующего отделом биохимии животной клетки НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова Владимира Муронца.
Как отмечают ученые, болезнью Паркинсона страдают более 8,5 млн человек во всем мире. Хотя причины этого заболевания до конца не ясны, известно, что в ряде случаев оно связано с нарушением работы белка альфа-синуклеина.
При некоторых мутациях альфа-синуклеин начинает образовывать сначала небольшие скопления, а затем длинные волокна — фибриллы. Эти структуры токсичны для нервных клеток и приводят к их гибели, что в первую очередь проявляется двигательными нарушениями.
В норме в организме существуют белки, способные мешать образованию таких опасных скоплений. Один из них — альфаB-кристаллин. Он присутствует не только в хрусталике глаза, но и в сердце, мозге, коже, мышцах, почках и плаценте. Этот белок помогает защищать другие молекулы от нарушения структуры, в том числе при тепловом стрессе, а в нервной ткани препятствует агрегации альфа-синуклеина.
Однако до сих пор оставалось неясным, как на работу этого белка влияют другие заболевания, в том числе сахарный диабет. Чтобы это проверить, исследователи из МГУ изучили свойства альфаB-кристаллина в условиях, имитирующих диабет.
При хронически повышенном уровне глюкозы в крови в организме накапливаются производные сахара. Одно из них — метилглиоксаль — способно модифицировать белки, то есть вызывать их гликирование, и тем самым менять их функции.
В лабораторных условиях ученые обработали альфаB-кристаллин метилглиоксалем в концентрации, сопоставимой с той, что может наблюдаться при диабете. После этого исследователи сравнили свойства обычного и гликированного белка.
Оказалось, что после такой модификации альфаB-кристаллин хуже справлялся со своей обычной защитной функцией при тепловом стрессе. Однако его способность препятствовать образованию токсичных агрегатов альфа-синуклеина, напротив, заметно усиливалась.
В присутствии гликированного белка альфа-синуклеин вместо опасных плотных фибрилл формировал бесформенные скопления, которые оказались на 28% менее токсичными для клеток.
По мнению исследователей, это означает, что некоторые биохимические изменения, сопровождающие диабет, могут не только повреждать ткани, но и неожиданным образом усиливать естественные механизмы защиты мозга от нейродегенеративных процессов.
Ученые считают, что результаты работы помогут лучше понять связь между сахарным диабетом и болезнью Паркинсона, а также подскажут новые подходы к профилактике и лечению нейродегенеративных заболеваний.
В дальнейшем исследователи планируют создать варианты альфаB-кристаллина с точечными мутациями, которые могли бы еще эффективнее подавлять образование фибрилл альфа-синуклеина. По их мнению, такие исследования могут в перспективе помочь в разработке препаратов для лечения болезни Паркинсона.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Archives of Biochemistry and Biophysics.
