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 raises exciting possibility that adjusting the activity patterns of vulnerable neurons with drugs or deep brain stimulation could help protect them and slow disease progression», — отмечает Накамура.