Согласно исследованию Weill Cornell Medicine, свободные радикалы, образующиеся в определённом участке мозга, не относящемся к нейронам, — астроцитах, — могут способствовать развитию деменции. Результаты, опубликованные в журнале Nature Metabolism, продемонстрировали, что блокирование этого участка снижает воспаление мозга и защищает нейроны, что открывает новый подход к терапии нейродегенеративных заболеваний, включая лобно-височную деменцию и болезнь Альцгеймера.
«Я очень воодушевлена трансляционным потенциалом этой работы», — сказала Анна Орр из Института исследований мозга и психики семьи Фейл и Института исследований болезни Альцгеймера им. Аппеля в Вейл-Корнеллском университете, которая была одним из руководителей этого исследования. «Теперь мы можем воздействовать на конкретные механизмы и точно определять участки, связанные с заболеванием».
Исследователи сосредоточили внимание на митохондриях — метаболических структурах внутри клеток, которые генерируют энергию из пищи и в процессе выделяют молекулы, известные как активные формы кислорода (АФК). В низких концентрациях АФК играют важную роль в функционировании клеток, но могут быть опасны при избыточной выработке или в неподходящее время.
«Десятилетия исследований указывают на роль митохондриальных АФК в нейродегенеративных заболеваниях», — сказал Адам Орр из Института исследований мозга и разума семьи Файль при Университете Вейля Корнелла, который также был одним из руководителей этого исследования.
Учитывая эти патологические связи, некоторые усилия по борьбе с нейродегенеративными расстройствами были сосредоточены на использовании антиоксидантов для устранения этих химических загрязнений. «Однако большинство антиоксидантов, протестированных в клинических исследованиях, не дали результата», — сказал Адам Орр. «Это отсутствие успеха может быть связано с неспособностью антиоксидантов блокировать активные формы кислорода (АФК) в месте их возникновения и делать это избирательно, не влияя на клеточный метаболизм».
«Я разработал уникальную платформу для поиска лекарственных препаратов, позволяющую идентифицировать молекулы, которые точно подавляют продукцию активных форм кислорода (АФК) в отдельных участках митохондрий, не нарушая при этом другие их функции», — сказал он. Исследователи идентифицировали несколько малых молекул, называемых S3QEL («секвелы»), которые могут обладать терапевтическим потенциалом для блокирования АФК.
Целью исследователей стал Комплекс III — участок окислительного метаболизма, который имеет тенденцию выталкивать ROS из митохондрий в остальную часть клетки, где ROS с большей вероятностью могут нарушить жизненно важные клеточные компоненты.
Они с удивлением обнаружили, что АФК не продуцируются собственными митохондриями нейронов, а продуцируются астроцитами – вспомогательными клетками, культивируемыми вместе с нейронами. «При добавлении S3QEL мы обнаружили значительную защиту нейронов, но только в присутствии астроцитов», – сказал Дэниел Барнетт, аспирант лаборатории Орра и ведущий автор. «Это говорит о том, что АФК, продуцируемые комплексом III, вызывают по крайней мере часть нейрональной патологии».
Дополнительные эксперименты показали, что воздействие на астроциты факторов, связанных с заболеванием, таких как нейровоспалительные молекулы или белки, связанные с деменцией, например, бета-амилоид, увеличивало выработку митохондриальных активных форм кислорода (АФК) в клетках. S3QEL подавляли большую часть этого повышения, тогда как блокирование других потенциальных источников клеточных АФК не было эффективным.
Барнетт определил, что ROS окисляют некоторые иммунные и метаболические белки, связанные с неврологическими заболеваниями. Он также обнаружил, что это влияет на активность тысяч генов, особенно тех, которые участвуют в воспалении мозга и связаны с деменцией.
Такая степень специфичности оказалась неожиданной и интригующей. «Точность этих механизмов ранее не оценивалась, особенно в клетках мозга», — сказала Анна Орр. «Это предполагает очень сложный процесс, в котором специфические триггеры вызывают выработку активных форм кислорода (АФК) из определённых участков митохондрий для воздействия на определённые мишени».
Когда исследователи вводили свой ингибитор ROS S3QEL мышам с лобно-височной деменцией, они обнаружили, что он снижает активацию астроцитов, ослабляет нейровоспалительные гены и уменьшает модификацию тау-белка, наблюдаемую у пациентов с деменцией, даже если лечение начиналось значительно позже начала заболевания. Длительное лечение S3QEL увеличивало продолжительность жизни мышей, хорошо переносилось и не вызывало очевидных побочных эффектов, что доктор Анна Орр объясняет его уникальной специфичностью.
Группа надеется разработать соединения в качестве нового типа терапевтических средств в сотрудничестве с химиком-медиком Субхашем Синхой, профессором исследований в области нейронауки в Институте исследований мозга и разума и членом Института исследований болезни Альцгеймера им. Аппеля при Университете Вейля Корнелла.
В то же время исследователи продолжат изучать, как факторы, связанные с заболеваниями, влияют на выработку активных форм кислорода (АФК) в мозге. Они также планируют изучить, влияют ли гены, связанные с повышенным или пониженным риском нейродегенеративных заболеваний, на выработку АФК в определенных участках митохондрий.
«Это исследование действительно изменило наше представление о свободных радикалах и открыло множество новых направлений для исследований», — сказал Адам Орр. В статье подчёркивается потенциал этих результатов для разработки новых подходов к исследованию воспаления и нейродегенерации.
Денисовцы по какой-то причине не употребляли один важный для выживания продукт
Древний гоминин, живший бок о бок с современными людьми в Азии, возможно, был хорошо приспособлен к охоте на крупную дичь, но, по-видимому, не очень хорошо умел ловить рыбу. Результаты нового…
В одной горной породе зафиксированы сразу два вида субдукции
Когда сталкиваются две тектонические плиты, одна плита погружается под другую — этот процесс известен как «субдукция». Международная исследовательская группа под руководством Гёттингенского университета обнаружила в Папуа-Новой Гвинее горную породу, которая…
Крошечные океанические бактерии могут переносить огромное количество углерода
Пикоцианобактерии способны слипаться и опускаться на дно, перенося удивительно большое количество углерода из поверхностных вод в глубины океана. Результаты исследования опубликованы в ISME Journal. Некоторые из мельчайших живых организмов в…
МО: за ночь над регионами России сбили 479 украинских БПЛА
Российские средства ПВО перехватили и уничтожили за ночь над регионами России 479 украинских БПЛА. Об этом сообщили в Минобороны России. "В течение прошедшей ночи дежурными силами ПВО перехвачены и уничтожены…
Ковальчук: в Брянской области при ударах ВСУ погиб мужчина
Мужчина погиб, две женщины получили ранения в результате ударов ВСУ по Брянской области, сообщил в "Максе" губернатор региона Егор Ковальчук. "Дрон-камикадзе ударил по деревне Случок Стародубского муниципального округа, тяжелое ранение…
Шуваев: в Белгородской области при атаках ВСУ за сутки пострадали 16 человек
В Белгородской области 16 человек получили ранения в результате ударов ВСУ за прошедшие сутки. Один из пострадавших находится в крайне тяжелом состоянии, сообщил губернатор региона Александр Шуваев. "В 6 округах…
В ссоре Украины с Кореей не замечают самого главного
Конфликт между Киевом и Сеулом принял такой накал, что дошел до отзыва послов и беспрецедентных обви...
Странное глубоководное существо утратило зрение и стало жить в полной темноте
Новое исследование показало, что глубоководный стеклянный гребешок утратил значительную часть своего...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".