Ученые выяснили, как рассеянный склероз убивает нейроны

Фото из открытых источников

На протяжении десятилетий исследования рассеянного склероза были сосредоточены на миелине — изоляции, окружающей нейронные связи головного мозга. Ученые уделяли меньше внимания другой потере, происходившей параллельно: нейроны в коре головного мозга, центре высшего мышления и познания, незаметно отмирали.

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Кембриджского университета и медицинского центра Седарс-Синай теперь связывает эту потерю с нарушением ДНК нейронов, вызванным воспалением, поражающим мозг. Это открытие помогает объяснить, почему сканирование мозга у людей с рассеянным склерозом выявляет повреждения не только белого вещества, нейронных связей мозга, но и серого вещества, и указывает на новое направление в этой области. Результаты нового исследования были опубликованы в журнале Nature.

«Стало ясно, что помимо содействия ремиелинизации при прогрессирующем рассеянном склерозе, крайне важно найти способы непосредственной защиты самих нейронов серого вещества», — сказал соавтор исследования профессор Стив Фэнси из Института нейронаук Вейля при Калифорнийском университете в Сан-Франциско. Теперь мы можем указать на механизм гибели этих уязвимых нейронов в головном мозге — повреждение ДНК — и начать борьбу с рассеянным склерозом на совершенно новом уровне».

Диагноз рассеянного склероза обычно ставится, когда врачи обнаруживают очаги поражения в богатом миелином белом веществе головного мозга на МРТ-снимках. Белое вещество состоит из нервов, соединяющих клетки головного мозга, и на снимке головного мозга оно выглядит белым.

В сером веществе головного мозга, в котором находятся «тела» мозговых клеток, также могут образовываться очаги поражения, характерные для рассеянного склероза, особенно в его внешних слоях. Эти очаги встречаются реже и их сложнее обнаружить на снимках головного мозга, но они являются признаком хронического и инвалидизирующего рассеянного склероза.

Ученые хотели узнать больше о нейронах, погибающих в этих поражениях серого вещества, которые экспрессируют ген CUX2. В первом исследовании они изучали развивающийся мозг мышей, чтобы понять, как образуются нейроны CUX2. Это происходит на ранних стадиях жизни, когда мозг быстро растет, подвергая клетки огромному стрессу.

Клетки полагались на механизм восстановления своей ДНК по мере быстрого размножения, распространения в отдаленные уголки мозга и образования связей друг с другом. Этот механизм зависит от гена стрессового ответа, называемого ATF4, который поддерживает целостность хромосом. Когда команда удалила ATF4, растущие нейроны оказались сильно повреждены ДНК, что препятствовало формированию лобной части мозга.

«Мы обнаружили, что лишь часть его нейронов уязвима для повреждения ДНК, — сказал Фэнси. — И ATF4 находится в центре стратегии выживания в таких условиях».

Во втором исследовании команда обнаружила повреждение ДНК в очагах поражения серого вещества у людей с рассеянным склерозом, затрагивающее те же самые нейроны.

В экспериментах на мышах с рассеянным склерозом исследователи обнаружили, что воспаление запускает химические реакции, повреждающие ДНК в нейронах CUX2. Системы восстановления, защищающие эти нейроны от стрессов развития, больше не справлялись, что приводило к повреждению головного мозга.

В совокупности эти два исследования описывают естественный способ, которым нейроны внешнего слоя головного мозга справляются с повреждением ДНК, и как эта система дает сбой при рассеянном склерозе.

«Нейроны CUX2 подобны «канарейке в угольной шахте» для мозга, пораженного рассеянным склерозом», — сказал Дэвид Роуитч, доктор медицины, доктор философии, заместитель директора по исследованиям в детской больнице Герин, профессор педиатрии Кембриджского университета и один из авторов статьи. «Если мы сможем защитить эти нейроны, мы, возможно, сможем локализовать повреждение до того, как болезнь начнет прогрессировать».