Попасть в клетку: белковый препарат восстановит нервы
Российские ученые сделали важный шаг к созданию революционного лекарства против болезней Альцгеймера и Паркинсона, а также повреждения нервов в результате травм. В ходе экспериментов на животных специалисты обнаружили, что белок Hsp70 способствует восстановлению нервных клеток, правильная работа которых была нарушена. Поиск новых методов лечения и восстановления нервной системы важен в условиях пандемии, поскольку COVID-19 может сопровождаться нарушениями в ее функционировании и дегенеративными изменениями, указали эксперты.
Бальзам для нервов
Ученые Южного федерального университета нашли белок, который способствует восстановлению клеток периферической нервной системы, поврежденных в результате механического воздействия — Hsp70. Специалисты из Ростова-на-Дону провели исследование с коллегами из Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта и Института неврологии Университетского колледжа Лондона в рамках проекта по созданию средства от нейродегенерации. В конечном счете ученые хотят создать первое в своем роде лекарство против болезней Паркинсона и Альцгеймера, а также для терапии нейротравм.
Hsp70 относится к классу белков теплового шока, которые есть в клетках всех живых организмов. Их синтез усиливается при повышении температуры или в других стрессовых для клетки условиях. Белок Hsp70 может вырабатываться бактериями кишечной палочки, поэтому его нетрудно получить в любых количествах. Идея использовать Hsp70, чтобы противодействовать дегенерации нейронов, пришла ученым случайно. В ходе исследования последствий инсульта они заметили, что в клетках мозга заметно снижается концентрация Hsp70. Специалисты решили проверить, какого эффекта можно добиться, если компенсировать нехватку этого белка в нейронах белком внешнего происхождения, выработанным бактериями.
— Мы изучили воздействие белка Hsp70 на нейроны после аксотомии, то есть перерезки их отростков, так называемых аксонов. Такое повреждение может приводить к смерти нервных клеток, что вызывает дегенерацию мышц и нервов и нарушает их связь с центральной нервной системой, — пояснила ведущий научный сотрудник ЮФУ Светлана Демьяненко.
Ранее ученые ЮФУ провели эксперимент на модели инсульта у крыс. Он показал, что повреждение нервных клеток приводит к выработке митохондриями активных форм кислорода вместо выработки энергии. Активные формы кислорода разрушают другие белки, ДНК и мембраны клеток. Это вызывает их апоптоз — самоуничтожение.
В ходе следующего эксперимента ученые перерезали аксон нейрона, который соединяет нерв речного рака с мышцей и контролирует движения животного. В живой ткани нейрон окружен глиальными клетками, которые обеспечивают его правильную работу. Оказалось, что при повреждении аксона сначала умирают только глиальные клетки. Работа нейрона также нарушается, но он еще продолжает жить какое-то время. Восстановление глиальных клеток может спасти нейрон. Их апоптоз регулируется белком p53, а Hsp70 может снижать его концентрацию, тем самым препятствуя гибели клеток и восстанавливая работоспособность нейрона.
— Белок Hsp70, добавленный за час до аксотомии, способствует сохранности глиальных клеток, снижая уровень апоптоза, — сообщила Светлана Демьяненко.
Дальнейшие эксперименты специалисты из Ростова-на-Дону планируют провести на крысах, которым перережут, а затем постараются восстановить седалищный нерв. Ученые уже придумали способ доставки белка Hsp70 к нейронам животных. Для этого создадут специальный гелевый препарат, которым наполнят силиконовую трубку, соединяющую концы разрезанного нерва. Успех экспериментов будет определяться с помощью физиологических, морфологических и биохимических тестов, которые покажут, восстановилась ли иннервация и прекратилась ли атрофия мышцы у крысы.
Белок на защите белков
По мнению заведующей кафедрой медицинской биохимии и биофизики УрФУ Ирины Даниловой, использование белка теплового шока для лечения нейродегенерации может дать хороший результат, так как это его естественная функция в организме.
— В природе белки теплового шока призваны защищать нервные клетки от гибели. Мы можем наблюдать, как это делает Hsp70 в здоровой клетке, поэтому он вполне может быть использован как лекарство для нейронов центральной и периферической нервных систем, — сказала Ирина Данилова.
Поиск новых методов лечения и восстановления нервной системы становится особенно важным в условиях пандемии, поскольку течение коронавирусной инфекции во многих случаях сопровождается неврологическими нарушениями и дегенеративными изменениями в нервной ткани, отметила сотрудник лаборатории молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого Нина Красковская.
— Белки теплового шока играют важную роль в клеточной адаптации к изменениям окружающей среды и защите других белков от изменения структуры, приводящего к потере их свойств, — сказала эксперт.
Большинство нейродегенеративных заболеваний связано с накоплением мутантных белков, теряющих правильную структуру в нейронах, пояснила Нина Красковская. По ее словам, если удастся обнаружить молекулярные пути, позволяющие Hsp70 регулировать выживаемость и гибель нейронов в условиях стресса, вызванного скоплением мутантного белка в клетках, то это поможет найти новые молекулярные мишени для терапии нейродегенеративных заболеваний.
