Молекулярный «тормоз» ограничивает регенерацию аксонов после повреждения нервов 

Фото из открытых источников

Исследователи из Медицинской школы Икана при больнице Маунт-Синай обнаружили в нейронах молекулярный переключатель, ограничивающий регенерацию поврежденных аксонных волокон. Результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что блокирование белка, называемого арилуглеводородным рецептором (AHR), может способствовать регенерации нейронов и восстановлению функций после травм периферических нервов или спинного мозга.

Аксоны — это длинные волокна, передающие сигналы между нервными клетками (нейронами) как в центральной, так и в периферической нервной системе. Аксоны необходимы для коммуникации в нервной системе. При их повреждении или перерезке восстановление зависит от способности нейрона к регенерации этих волокон.

Однако нейроны у взрослых млекопитающих обладают ограниченной способностью к восстановлению аксонных связей, поэтому повреждения нервов или спинного мозга часто приводят к длительной или необратимой потере движений или чувствительности. Ученые давно пытаются понять, почему этот процесс восстановления настолько ограничен.

В новом исследовании ученые обнаружили, что AHR выступает в качестве ключевого регулятора, определяющего реакцию нейронов после травмы.

«Когда нейроны повреждаются, им приходится справляться со стрессом, одновременно пытаясь восстановить свои аксоны», — сказал соавтор исследования профессор Хунъянь Цзоу из Медицинской школы Икана при горе Синай. «Мы обнаружили, что AHR действует как тормоз, который переключает нейроны на управление стрессом, а не на восстановление поврежденных связей».

Исследовательская группа показала, что при активации сигнального пути AHR рост аксонов замедляется. Однако, когда исследователи удаляли AHR из нейронов или блокировали его с помощью лекарств, рост аксонов происходил более эффективно. В моделях повреждения периферических нервов и спинного мозга у мышей ингибирование AHR также улучшало восстановление двигательных и сенсорных функций.

Дальнейшие эксперименты показали, как работает этот процесс. После травмы AHR помогает нейронам защитить себя, поддерживая контроль качества белков — процесс, известный как протеостаз. Хотя эта защитная реакция помогает нейронам справляться со стрессом, она также снижает выработку новых белков, необходимых для роста.

Когда AHR отключается, нейроны меняют свою стратегию. Они начинают производить больше новых белков и активируют связанные с ростом сигнальные пути, поддерживающие регенерацию аксонов. Исследователи также обнаружили, что эта реакция роста зависит от другого фактора, называемого HIF-1α, который помогает регулировать гены, участвующие в метаболизме и восстановлении тканей.

«Это открытие показывает, что нейроны используют AHR для баланса между выживанием и регенерацией», — объяснил Цзоу. «Снимая этот тормоз, мы можем перевести нейроны в состояние, благоприятствующее восстановлению».

Первоначально AHR был идентифицирован как сенсор, обнаруживающий токсины и загрязняющие вещества окружающей среды, называемые ксенобиотиками. Новые данные свидетельствуют о том, что AHR также играет неожиданную роль внутри нейронов, интегрируя восприятие окружающей среды и регенеративные способности для восстановления аксонов после травмы.

Данное исследование является первым шагом на пути к возможным методам лечения. Несколько препаратов, блокирующих AHR, уже проходят клинические испытания при других заболеваниях, что повышает вероятность их дальнейшего изучения при травмах нервов или спинного мозга.

Прежде чем этот подход можно будет применять у пациентов, необходимы дополнительные исследования. В будущих исследованиях будет изучена эффективность ингибиторов AHR при различных типах повреждений нервной ткани, определено оптимальное время и дозировка лечения, а также оценено воздействие на другие клетки после травмы.

Исследовательская группа из больницы Маунт-Синай планирует протестировать препараты, блокирующие AHR, и стратегии генной терапии, направленные на снижение активности AHR в нейронах. Цель этого следующего этапа исследований — определить, могут ли эти подходы дополнительно стимулировать регенерацию аксонов и улучшить восстановление после травмы спинного мозга, инсульта или других неврологических заболеваний.