Рейтинг@Mail.ru
Современные исследования БАС

Современные исследования БАС

Невролог Лев Брылев о тельцах Буниной, влиянии стресса на нейроны и генов при нейродегенеративном заболевании.

Боковой амиотрофический склероз — это тяжелое неврологическое заболевание, которое характеризуется постепенной гибелью нейронов, отвечающих за движение и мыслительные процессы. Проявляется оно постепенной слабостью мышц. Человек теряет возможность двигать руками, ногами, нарушается дыхание, речь. Несколько слов об истории этого заболевания. Впервые описание структуры двигательных и чувствительных волн, которые идут внутри нервной системы, было сделано в 30-х годах XVIII века, когда Мажанди описал это разделение. До сих пор это является основополагающим принципом анатомии нервной системы.

В дальнейшем был описан ряд случаев, когда гибель нервных клеток вызывала слабость мышц, атрофии и параличи у людей. В те времена было неочевидным, что слабость может быть вызвана повреждением нервной системы на разных уровнях: на уровне нервных клеток в головном мозге, спинном мозге, клеток периферических нервов, и поэтому те описания, которые сочетали клиническую картину и анатомические исследования, были опубликованы и широко обсуждались. В итоге вся слава от описания БАС как заболевания досталась известному неврологу Шарко, который в 1874 году выделил это заболевание как самостоятельную единицу и сказал, что прогрессирующие мышечные параличи с атрофиями, вызванные гибелью нервных клеток в головном и спинном мозге, будут называться боковым амиотрофическим склерозом. Теперь это описание принадлежит ему. Первое описание в России было сделано Кожевниковым в 1883 году. Важным отечественным вкладом в исследование этого заболевания было описание так называемых телец Буниной — это оксифильные включения нервных клеток — в 1962 году. Эти включения до сих пор исследуются и описаны во всех учебниках — и отечественных, и международных — под эпонимом «тельца Буниной».

Что интересно, в определении этого заболевания фигурируют слова о том, что это гибель клеток, отвечающих за движение. На самом деле, если глубоко разобраться в проблеме, речь идет не об отдельных клетках, а о системе клеток. Еще Шарко предположил, что, родившись внутри одной части нервной системы, это заболевание распространяется по нескольким ее отделам. Потом патанатомы увидели, что характерные внутриклеточные включения нейронов образуются как в двигательных клетках, так и в клетках лобной доли, отвечающих за планирование действий, за мышление. Затем клинические описания подтвердили, что у этих людей бывают нарушения памяти — не только за движения отвечают поврежденные элементы нервной системы. Затем генетики показали, что одинаковые мутации могут у одних людей приводить к нарушениям движения, у других — к нарушениям памяти. Затем появились исследователи, которые связали это в некую эволюционную теорию и сказали, что при БАС повреждаются системы, которые последовательно сложились в рамках эволюции, а именно отвечающие за хватательные движения рукой, прямохождение, речь и социализацию.

ПО ТЕМЕ:  Новая технологоия редактуры генов поможет вылечить 15 000 болезней

Традиционно к тем механизмам, которые отвечают за появление и развитие заболевания, относят токсичность, окислительный стресс, нарушение аксонального транспорта, недостаток нейротрофических факторов. Но тем не менее до сих пор остается не вполне понятным, почему это заболевание развивается во взрослом возрасте. Почему у некоторых больных с одной и той же мутацией болезнь появляется, а у их родственников эта болезнь не развивается? В 2014 году вышла статья, которая проанализировала достаточно распространенные известные эпидемиологические данные и сделала предположение, что БАС является многоступенчатым процессом. Чтобы человек заболел, нужно пройти 6 стадий. Это значит, что в механизме развития болезни каждый из этих механизмов играет свою роль, но не может запустить самостоятельно процесс. Это сильно осложняет исследование, когда нужно в той или иной популяции людей выявить не просто один фактор, который приводит моногенное заболевание, а когда нужно выявить сочетание наличия этого гена с теми или иными факторами внешней среды. Тем не менее эти факторы продолжают изучаться. К факторам внешней среды относят курение, физические нагрузки, травмы, участие в военных конфликтах, пестициды, некоторые другие. Что касается генетических факторов, которые считаются пусковыми при этом заболевании, то они известны на сегодняшний день примерно у 10% всех людей, которые болеют этим заболеванием. Мы можем говорить о 20–25 генах, которые увеличивают предрасположенность болезни. Четыре из них самые распространенные: ген SOD1, первый открытый при этом заболевании, ген TDP43, ген FUS и ген C9orf72, который был открыт в 2011 году и привел к переосмыслению механизмов этой болезни.

ПО ТЕМЕ:  Важнейшие новости фармакологии и медицинских биотехнологий за вторую половину 2016 года

Сейчас мы поговорим о том, как изменились наши представления о механизмах развития болезни после открытия мутаций в гене C9orf72. Мутация эта скрывалась в связи с тем, что она находится в интронной части гена. И мутация эта относится к экспансии гексануклеотидных повторов, то есть нужны были специфические генетические методы, чтобы эту мутацию выявить. Как она реализуется? Судя по всему, связано ее патологическое действие с тем, что на базе , в которой избыточное количество гексануклеотидных повторов накапливается до нескольких тысяч по сравнению с 20 в норме, по нескольку тысяч повторов, то есть таких слов, которые записаны внутри генома правильно, но они навязчиво повторяются. В результате получается с избыточным участком, который не кодирует никаких белков. Почему так считают? Потому что там нет так называемых старт-кодонов, с которых начинается трансляция белка.

Но выяснилось, что существует механизм, по которому трансляция белка возможна при отсутствии старт-кодонов. В результате получаются белки, состоящие из бипептидов, которые, возможно, и являются токсичными при этом заболевании. Что могут делать эти белки? Они образуются в цитоплазме и связываются с РНК, которая находится также в цитоплазме, выходят туда для процесса трансляции. В результате нарушается взаимодействие РНК с другими белками. Критичным, судя по всему, это становится в стрессовой ситуации, потому что известно, что внутри нейронов при стрессах — астматическом стрессе, или стрессе в виде повышения температуры, или окислительном стрессе — образуются стресс-гранулы. Это агрегации, связь РНК с белками. Эти белки с прионными последовательностями защищают РНК от деградации протеазами, делают ее более устойчивой к стрессовой ситуации. Потом эти стресс-гранулы при завершении стресса распадаются, и продолжаются все процессы, связанные с образованием белков, транспортом РНК.

Так вот, эти бипептидные белки, которые в избытке образуются на РНК, блокируют динамику стресс-гранул и не распадаются после завершения стресса. В результате они накапливаются внутри клеток в цитоплазме, и в их состав входят различные белки. Все это многократно подтверждено гистологически. Это те самые включения, характерные для этого заболевания. Что мы получаем? Нейрон, подвергшийся стрессу, не может восстановиться — это первая проблема, то есть не может продолжиться образование белков с РНК. Вторая проблема — когда внутри клетки накапливаются устойчивые протеолизу скопления, в состав которых входят различные белки РНК, и это, в свою очередь, запускает целый ряд патологических процессов.

ПО ТЕМЕ:  Хватит уже редактировать!

Современные исследования по поиску методов лечения направлены на процессы, связанные с образованием этих бипептидных белков, то есть они блокируют эту патологическую трансляцию. Они просто останавливают ее с гена C9orf72. Известно, что полная блокада образования этого белка нелетальна для клеток и, как показывают эксперименты, замедляет или полностью останавливает течение болезни у животных, которые имеют эту мутацию и без подобного лечения заболели бы БАСом, а с лечением этот процесс останавливается. На базе этих исследований проводится поиск новых маркеров болезни, потому что есть методы поиска этих бипептидных белков в спинномозговой жидкости. Этот маркер может быть использован как для диагностики, так и для мониторинга лечения заболеваний. Если под действием лечения количество этих бипептидных белков уменьшается, значит, эффективно. Это позволяет ускорить клинические исследования.

Сейчас одна из основных моделей заболевания — это модели на плюрипотентных стволовых клетках, когда от больного БАС с мутацией C9orf72 берется, допустим, фибробласт, то есть кусочек кожи, и он под действием специальных факторов превращается в нейроны, которые так же болеют, как его собственные нейроны. И исследования на этих нейронах позволяют ускорить процесс поиска новых лекарств, так как мы можем тестировать лекарства в гораздо больших количествах и намного быстрее, чем мы могли бы это делать на человеке. То есть открытие этой мутации позволило продвинуться нам как в разработке моделей болезни, так и в разработке маркеров для диагностики и мониторинга лечения и в поисках самих новых методов лечения. И оно подтвердило существование относительно новых, недавно открытых механизмов трансляции без старт-кодонов. Наука сделала благодаря заболеванию существенный шаг вперед, и мы надеемся, что это будет эффективно в отношении поиска лекарств.

https://postnauka.ru/

ТАНЦЫ НА КОЛЯСКАХ | БЕЛАРУСЬ

Похожие сообщения

Оставьте отзыв

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Введите правильный ответ: *