Международная группа исследователей обнаружила, что неорганический полифосфат, выделяемый нервными клетками, известными как астроциты, у людей с боковым амиотрофическим склерозом и лобно-височной деменцией, способствует гибели двигательных нейронов, которая является признаком этих заболеваний.
БАС и ЛВД характеризуются гибелью двигательных нейронов в спинном мозге и лобных долях, но причины этой гибели остаются неуловимыми. И хотя в выявлении генетических мутаций, вызывающих эти нейродегенеративные расстройства, был достигнут значительный прогресс, в подавляющем большинстве случаев генетические причины болезней не поддавались идентификации. То, как генетические изменения влияют на нейроны, и возможное воздействие токсических факторов также оставались неуловимыми.
Предыдущие исследования показали, что астроциты — глиальные клетки головного и спинного мозга — могут выделять один или несколько токсичных факторов, способствующих гибели моторных нейронов. Новая работа показывает, что убивающим нейроны нейротоксическим фактором оказался обычным неорганическим полифосфатом, который, как было обнаружено, высвобождается как астроцитами мыши, так и астроцитами человека в клетках с множеством мутаций, связанных с БАС/ЛВД. Таких, как мутации SOD1, TARDBP и C9ORF72.
Токсичный фактор, называемый polyP, представляет собой вездесущий отрицательно заряженный неорганический биополимер, присутствующий в клетках всех живых организмов, от бактерий до млекопитающих. Эти полифосфаты выполняют многочисленные функции в клетках: накопление энергии, формирование мембранных каналов, контроль активности генов, регуляция ферментов и реакция на стресс.
«Самым большим сюрпризом нашего исследования является то, что токсический фактор — это не некий новый или редкий белок или пептид, а скорее очень простая неорганическая молекула, которая встречается в каждом известном типе клеток в природе и сохраняется на протяжении более 3 миллиардов лет эволюции», — говорит Бриджит ван Зундерт из чилийского Университета Андреса Белло, корреспондирующий автор новой работы.
Важным выводом исследования является то, что образцы спинномозговой жидкости человека из семейных и спорадических случаев БАС выявили повышенную концентрацию polyP.
«Исследование показывает, что воздействие polyP на нейроны спинного мозга воспроизводило токсическое воздействие среды из культур астроцитов, ассоциированных с БАС, вызывая повышенную возбудимость, повышенный приток Ca2+ в нейроны и усиленную гибель мотонейронов», — говорит ван Зундерт.
Кроме того, исследователи обнаружили, что двигательные нейроны можно защитить от астроцитарной токсичности за счет снижения уровня polyP.
«Наши результаты убедительно подтверждают мнение о том, что снижение уровня polyP внеклеточно может быть инновационной терапевтической стратегией для различных типов ЛВД/БАС», — сказала ван Зундерт.
Работа опубликована в весьма авторитетном журнале Neuron. Авторы отмечают, что это «ранние результаты», однако они очень обнадеживают.
Текст: Алексей Паевский