Переутомлённые нейроны могут быть причиной болезни Паркинсона

Постоянная гиперактивация истощает дофаминовые нейроны, приводя к дегенерации, аналогичной наблюдаемой у пациентов с болезнью Паркинсона. Это открытие может указать на новые методы лечения, защищающие уязвимые клетки мозга путём восстановления баланса их активности. Фото: Shutterstock

Учёные из Gladstone Institutes обнаружили, что постоянная гиперактивация определённых клеток мозга в течение нескольких недель приводит к их дегенерации и гибели. Это открытие может объяснить процессы, происходящие в мозге людей с болезнью Паркинсона.

Исследователи давно знали, что при прогрессировании болезни Паркинсона гибнет конкретная подгруппа нейронов, но причина оставалась неясной. Новая работа, опубликованная в журнале eLife, показывает, что у мышей хроническая активация этих нейронов напрямую вызывает их гибель. Учёные предполагают, что при болезни Паркинсона гиперактивация нейронов может быть вызвана комбинацией генетических факторов, воздействием токсинов окружающей среды и необходимостью компенсировать потерю других нейронов.

«Ключевой вопрос в исследованиях болезни Паркинсона заключался в том, почему клетки, наиболее уязвимые к заболеванию, погибают», — говорит руководитель исследования Кен Накамура. — «Ответ на этот вопрос может помочь нам понять, почему возникает болезнь, и указать новые пути лечения».

Более 8 миллионов человек во всём мире живут с болезнью Паркинсона — дегенеративным заболеванием мозга, вызывающим тремор, замедленность движений, мышечную ригидность и проблемы с ходьбой и равновесием.

В новом исследовании учёные ввели мышам специальный рецептор в дофаминовые нейроны, позволивший повышать активность клеток с помощью препарата клозапин-N-оксида (CNO). Добавляя CNO в питьевую воду животных, исследователи добились хронической активации нейронов.

«Доставка CNO через питьевую воду обеспечивает относительно непрерывную активацию клеток, и мы считаем, что это важно для моделирования того, что происходит у людей с болезнью Паркинсона», — объясняет Катерина Радемахер, первый автор исследования.

Уже через несколько дней гиперактивации дофаминовых нейронов у животных нарушился обычный цикл дневной и ночной активности. Через неделю исследователи обнаружили дегенерацию длинных отростков (аксонов) некоторых дофаминовых нейронов. Через месяц нейроны начали погибать.

Изменения в основном затронули подгруппу дофаминовых нейронов в чёрной субстанции мозга, отвечающей за контроль движений, пощадив нейроны в областях, ответственных за мотивацию и эмоции. Это точно соответствует паттерну клеточной дегенерации, наблюдаемому у людей с болезнью Паркинсона.

Исследователи также обнаружили, что гиперактивация нейронов приводит к изменениям уровня кальция и экспрессии генов, связанных с метаболизмом дофамина. Анализ образцов мозга пациентов с ранней стадией болезни Паркинсона показал аналогичные изменения — гены, связанные с метаболизмом дофамина, регуляцией кальция и здоровыми стрессовыми реакциями, были подавлены.

«В ответ на хроническую активацию нейроны, вероятно, пытаются избежать избытка дофамина — который может быть токсичным — уменьшая его выработку», — поясняет Радемахер. — «Со временем нейроны погибают, что в конечном итоге приводит к недостаточному уровню дофамина в областях мозга, поддерживающих движение».

Это открытие поднимает захватывающую возможность того, что корректировка паттернов активности уязвимых нейронов с помощью лекарств или глубокой стимуляции мозга может помочь защитить их и замедлить прогрессирование заболевания», — отмечает Накамура.