Найден механизм защиты нервных клеток от опасного белка "болезни Стивена Хокинга"
Японские ученые обнаружили в нервных клетках защитный механизм, который помогает уничтожать белок, связанный с развитием тяжелого заболевания — бокового амиотрофического склероза. Открытие может стать основой для разработки новых методов лечения болезни, постепенно лишающей человека способности двигаться.
Источник: Новости науки
МОСКВА, 21 октября /Новости науки/. Японские ученые обнаружили механизм, который помогает нервным клеткам избавляться от опасного белка, связанного с боковым амиотрофическим склерозом. Об этом говорится в статье, опубликованной в журнале EMBO Reports.
Исследование показало, что нервные клетки способны запускать особую систему уничтожения поврежденных белков, предотвращая их опасное накопление. Ученые обнаружили этот механизм при изучении двигательных нейронов — клеток, которые передают сигналы от нервной системы к мышцам. Нарушение работы такой защитной системы может быть связано с развитием бокового амиотрофического склероза.
Боковой амиотрофический склероз (БАС) — тяжелое заболевание нервной системы, при котором постепенно погибают клетки, управляющие движениями мышц. В результате человек теряет способность нормально двигаться, а по мере развития болезни могут нарушаться речь, глотание и дыхание. Одной из характерных особенностей заболевания является накопление в нервных клетках белка TDP-43, который в нормальных условиях необходим для их работы.
Обычно этот белок находится внутри клеточного ядра и участвует в поддержании нормальной жизнедеятельности нейронов. Однако при определенных нарушениях он оказывается за пределами ядра, где может скапливаться и образовывать опасные скопления. До сих пор оставалось неясным, каким образом здоровые нервные клетки избавляются от таких белков и почему при заболевании этот процесс нарушается.
Для выяснения причин специалисты провели эксперименты на выращенных в лаборатории нервных клетках, включая двигательные нейроны, полученные из человеческих стволовых клеток. Кроме того, исследователи изучили ткани мышей и образцы спинного мозга умерших пациентов с боковым амиотрофическим склерозом. Это позволило проследить последовательность клеточных процессов, участвующих в удалении опасного белка.
Как работает защитная система нервных клеток
Выяснилось, что при нарушении нормальной работы TDP-43 вступает во взаимодействие с другим белком — TBK1. Это запускает цепочку биологических реакций, в результате которых клетки начинают вырабатывать сигнальное вещество интерферон-бета. Оно передает сигнал, стимулирующий работу особой системы разрушения ненужных белков — иммунопротеасомы.
Иммунопротеасома действует как своеобразная система переработки клеточных отходов. Она расщепляет поврежденные или ненужные белки на небольшие части, не позволяя им накапливаться внутри клетки. Ранее считалось, что такая система главным образом работает в иммунных клетках, помогая организму реагировать на инфекции. Новое исследование показало, что двигательные нейроны также способны активировать ее для удаления опасных белков.
Особенно важным результатом стало обнаружение нарушений этой системы у людей с боковым амиотрофическим склерозом. В двигательных нейронах спинного мозга умерших пациентов исследователи выявили значительно меньше рецепторов, воспринимающих сигнал интерферона-бета, чем в образцах людей без заболевания. Это позволяет предположить, что ослабление клеточной защиты может способствовать накоплению патологического белка.
Ученые также установили, что обнаруженный механизм действует независимо от другого известного способа клеточной очистки — аутофагии. При аутофагии клетки заключают ненужные компоненты в специальные структуры и затем разрушают их. Однако в экспериментах блокирование этого процесса не останавливало удаление TDP-43, что помогло выявить дополнительный защитный путь.
Исследование показало, что нервные клетки способны запускать особую систему уничтожения поврежденных белков, предотвращая их опасное накопление. Ученые обнаружили этот механизм при изучении двигательных нейронов — клеток, которые передают сигналы от нервной системы к мышцам. Нарушение работы такой защитной системы может быть связано с развитием бокового амиотрофического склероза.
Боковой амиотрофический склероз (БАС) — тяжелое заболевание нервной системы, при котором постепенно погибают клетки, управляющие движениями мышц. В результате человек теряет способность нормально двигаться, а по мере развития болезни могут нарушаться речь, глотание и дыхание. Одной из характерных особенностей заболевания является накопление в нервных клетках белка TDP-43, который в нормальных условиях необходим для их работы.
Обычно этот белок находится внутри клеточного ядра и участвует в поддержании нормальной жизнедеятельности нейронов. Однако при определенных нарушениях он оказывается за пределами ядра, где может скапливаться и образовывать опасные скопления. До сих пор оставалось неясным, каким образом здоровые нервные клетки избавляются от таких белков и почему при заболевании этот процесс нарушается.
Для выяснения причин специалисты провели эксперименты на выращенных в лаборатории нервных клетках, включая двигательные нейроны, полученные из человеческих стволовых клеток. Кроме того, исследователи изучили ткани мышей и образцы спинного мозга умерших пациентов с боковым амиотрофическим склерозом. Это позволило проследить последовательность клеточных процессов, участвующих в удалении опасного белка.
Как работает защитная система нервных клеток
Выяснилось, что при нарушении нормальной работы TDP-43 вступает во взаимодействие с другим белком — TBK1. Это запускает цепочку биологических реакций, в результате которых клетки начинают вырабатывать сигнальное вещество интерферон-бета. Оно передает сигнал, стимулирующий работу особой системы разрушения ненужных белков — иммунопротеасомы.
Иммунопротеасома действует как своеобразная система переработки клеточных отходов. Она расщепляет поврежденные или ненужные белки на небольшие части, не позволяя им накапливаться внутри клетки. Ранее считалось, что такая система главным образом работает в иммунных клетках, помогая организму реагировать на инфекции. Новое исследование показало, что двигательные нейроны также способны активировать ее для удаления опасных белков.
Особенно важным результатом стало обнаружение нарушений этой системы у людей с боковым амиотрофическим склерозом. В двигательных нейронах спинного мозга умерших пациентов исследователи выявили значительно меньше рецепторов, воспринимающих сигнал интерферона-бета, чем в образцах людей без заболевания. Это позволяет предположить, что ослабление клеточной защиты может способствовать накоплению патологического белка.
Ученые также установили, что обнаруженный механизм действует независимо от другого известного способа клеточной очистки — аутофагии. При аутофагии клетки заключают ненужные компоненты в специальные структуры и затем разрушают их. Однако в экспериментах блокирование этого процесса не останавливало удаление TDP-43, что помогло выявить дополнительный защитный путь.
