Как продлить жизнь нейронам при прионом заболевании

Молекулярные войска победят дегенерацию нервов

Удивительное совпадение — практически одновременно появились два независимых исследования, предлагающие новые эффективные методы ведения «молекулярной войны» против разрушающих нервы недугов. В центре внимания специалистов в обоих случаях оказались аксоны, которые обычно становятся первой жертвой болезни.

Авторы первого открытия – команда учёных из института Бабрахама (Babraham institute), которая обнаружила молекулу, играющую ключевую роль в успешном функционировании аксонного транспорта, перемещении по нервному отростку различного биологического материала. Это имеет важнейшее значение для сохранения жизни нервных клеток, и даже более того, теперь специалисты могут по-новому взглянуть на факторы, приводящие к таким расстройствам нервной системы, как, к примеру, рассеянный склероз.

Поясним, характерная черта нейродегенеративных заболеваний — потеря жизнеспособных нервных клеток, которой, как показывают опыты, чаще всего предшествует дегенерация аксонов. Их разрушение неоднократно регистрировалось при многих болезнях такого типа, но до сих пор этот феномен сам по себе не был подробно исследован.

Как сообщил руководитель исследования Майкл Коулман (Michael Coleman) в пресс-релизе университета, его команде удалось идентифицировать как главного защитника нервных клеток от вырождения молекулу, известную под названием Nmnat2. Связь здесь прямая и грубая – в отсутствие данной молекулы даже здоровые и неповреждённые клетки потихоньку начинают деградировать, и наоборот — повышение уровня Nmnat2 может задержать процесс разрушения уже травмированных клеток.

Этот метаболический фермент находится в мембранной структуре, известной как аппарат Гольджи, и, как теперь уже выяснили кембриджские специалисты, в составе аксонов. А это означает, что сам фермент никуда вводить не нужно – он и так присутствует в каждой нашей нервной клетке: достаточно просто простимулировать его активность извне.

Такая потрясающая простота открывает широкий простор для новых терапевтических возможностей защиты синапсов и аксонов заранее, путём профилактических мер, разработка которых – вопрос ближайшего будущего. Сам Коулман поэтически сравнивает значение аксонов для нервов с жизненной влагой для цветка: «Вода — это ограничивающий фактор, первичный для выживания, даже если цветку и требуются другие жизненно важные вещества в долгосрочной перспективе». Больше подробностей об исследовании можно узнать из статьи, опубликованной в PLoS ONE (её также можно прочесть в формате PDF-документа).

Другое удивительное открытие, для совершения которого потребовалось почти два десятилетия экспериментов, обнародовали швейцарские исследователи из университетской клиники Цюриха (UniversitatsSpital Zurich) под руководством Адриано Агуцци (Adriano Aguzzi). Они наконец выяснили, в чём заключается функция таинственных прионов, которые, в определённой своей форме (так называемой конформации белка), напрямую связаны с такими заболеваниями, как коровье бешенство и его проявление у людей — с индром Крейтцфельда-Якоба, неуклонно прогрессирующее разрушение мозга и массовое отмирание нейронов. Ранее учёным даже удавалось синтезировать прионы в лабораторных условиях, но не раскрыть их секрет.

Опубликованные в Nature материалы исследования (статью также можно прочесть тут, PDF-документ) позволяют утверждать, что загадочные белки в организме млекопитающих (при правильном функционировании) служат вполне благородной цели — поддерживать миелиновую оболочку, электроизолирующую прокладку, защищающую аксоны нейронов.

Такая ситуация, разумеется, сохраняется до тех пор, пока белки работают в своём нормальном режиме. А вот демиелинизация нервов спинного мозга, к примеру, очень быстро приводит к рассеянному склерозу, методы излечения которого науке пока неизвестны.

Швейцарцы пришли к выводу, что когда миелиновые «ножны нервов» изнашиваются, определённые ферменты расщепляют «правильные» белки-прионы и запускают ремонтный процесс. Пока опыты проводились лишь на седалищном нерве, однако команда Агуцци уже подозревает, что прионы действуют аналогичным образом и в головном мозге.

Если это действительно так – у исследователей как из Кембриджа, так из Цюриха нет иного противника кроме времени в борьбе с убивающими нервные клетки заболеваниями.

Источник:
Молекулярные войска победят дегенерацию нервов
Удивительное совпадение — практически одновременно появились два независимых исследования, предлагающие новые эффективные методы ведения «молекулярной войны» против разрушающих нервы недугов. В
http://www.membrana.ru/particle/1126

Найдены вещества, позволяющие лечить прионные заболевания

Найдены вещества, позволяющие лечить прионные заболевания

Светящиеся связанные полимеры способны исцелять от заболеваний, в настоящее время считающихся смертельными.

Светящиеся связанные полимеры (luminescent conjugated polymers, LCP), при помощи которых исследователи выявляют в мозговой ткани токсичный прион, способны обезвреживать прионный белок, а значит, и исцелять от пока еще смертельных нейронных заболеваний. Результаты неожиданного исследования ученых из шведского Линчёпингского университета (Linkoeping University) и университетской клиники в швейцарском Цюрихе опубликованы в The Journal of Biological Chemistry.

Прионы – неправильная форма естественно присутствующих в мозге белков. Соединяясь со здоровым белком, они инфицируют последний, превращая его также в прионный. Прионы разрушают нервную ткань и наносят невосполнимый ущерб мозгу. В настоящий момент к прионным заболеваниям относят болезнь Крейтцфельдта – Якоба, болезнь Куру, синдром Герстманна – Штройслера – Шейнкера и фатальную семейную бессонницу. Все они на сегодняшний день не поддаются лечению и приводят к быстрой смерти больного. Заболевания передаются как по наследству, так и путем инфицирования (через мясо больных коровьим бешенством животных, хирургические и стоматологические инструменты).

Во время исследования ученые тестировали различные красители, позволяющие увидеть в мозговой ткани белки, пораженные прионами. Полученные результаты оказались неожиданными: соединяясь с красителем, прионный белок теряет способность инфицировать нормальные белки, и число прионов стабилизируется.

Впервые в истории медицины удалось устранить или снизить токсичность прионов, что открывает реальные перспективы в лечении болезни Крейтцфельдта – Якоба и целого ряда схожих редких расстройств. В настоящий момент ученые пытаются повысить эффективность препаратов, испытания которых начаты на животных.

Источник:
Найдены вещества, позволяющие лечить прионные заболевания
Светящиеся связанные полимеры способны исцелять от заболеваний, в настоящее время считающихся
http://www.medweb.ru/news/naideny-veshchestva-pozvolyayushchie-lechit-prionnye-zabolevaniya

Прионы: генерация и распространение против нейротоксичности

Прионы: генерация и распространение против нейротоксичности

Схема прионного преобразования. Нативный прионный белок (PrPC, синие круговые формы) превращается в PrPSc (черные гексагональные формы) в автокаталитическом процессе во время репликации приона. Два белка имеют идентичную основную, но различную вторичную структуру. PrPSc богат ?-листом, устойчив к протеазе и накапливается, рекрутируя больше PrPC для дальнейших циклов конверсии.

Выводы, что Tau, A? и ?-синуклеин способны к типу шаблонных конформационных изменений, которые были впервые описаны для классических приосов спринсов и что эти изменения могли распространяться между клетками, были впервые установлены в моделях клеток (7-9). Подобно классическим прионам, эти белки также образуют четкие конформеры in vivo, и ряд изящных экспериментов подтвердил, что A?, мутантный Tau и мутантный ?-синуклеин вызывают распространение в региональной патологии и прогрессировании болезни в моделях мыши (10-13). В последнее время сообщалось о распространении и рассогласовании ?-синуклеина дикого типа, приводя к возникновению фенотипов «спорадических» типов у мышей (12, 14). Сообщалось также о распространении между животными (см. Holmes and Diamond (54) в этой серии), но передача через повторный проход, как определяет классические прионные заболевания, не наблюдалась.

Несмотря на универсальность явления, связанного с прионным распространением, не все эти модели, включая как классические CJD / scrapie, так и другие белковые складки, показывают, однако, связанную нейродегенерацию. Это поднимает важное понятие о том, что расстройства, связанные с расстройством белков, имеют два аспекта: во-первых, внутри клеточных (т.е. клеточно-автономных) процессов, которые вызывают клеточную дисфункцию и, в конечном счете, нейродегенерацию, а во-вторых, между клеточными (т.е. неэлементно-автономными) процессами, через которые развивается патология распространяется. Связь между ними неясна, но она важна как для понимания механизмов заболевания, так и для направления лечения.

Эта диссоциация между распространением прионов и нейротоксическим эффектом иногда наблюдается в других нейродегенеративных заболеваниях. Значительное исследование Clavaguera et al. (10), описывая прион-подобную передачу мутантного человеческого P301S Tau у мышей, аналогично показал распространение патологии без нейродегенерации, как и недавний отчет ?-синуклеина дикого типа (14). Это контрастирует с распространением и болезнью в других моделях (12, 13, 30). Таким образом, автономные автономные и неэлементно-автономные механизмы сосуществуют, но они не обязательно одинаково влияют на нейротоксичность во всех случаях. Оба, однако, явно вытекают из одного и того же центрального явления: накопление неправильно скопленных белков.

Прион-подобные нейродегенеративные расстройства, в том числе классические прионные заболевания, а также болезни Альцгеймера и Паркинсона, а также тауопатии, а также боковой амиотрофический склероз, разделяют две ключевые особенности: накопление несогласованных белков (независимо от распространения) и потеря нейронов. Мы использовали прион-инфицированных мышей, чтобы понять связь между белковым расстройством и нейродегенерацией. Прион-пораженные мыши являются уникальными среди мышиных моделей нейродегенерации, поскольку они действительно рекапилируют человеческие расстройства и имеют обширную потерю нейронов в сочетании с накоплением несоответствующего белка.

Таким образом, индукция UPR приводит к комплексным изменениям, включая перевод молекулярных шаперонов, синтез липидов для увеличения объема ER и уменьшение глобального синтеза белка для облегчения эффектов перегрузки разворачиваемых белков внутри ER. Активация UPR обычно является переходным событием; eIF2?-P быстро дефосфорилируется экспрессией фосфатазы GADD34 / PP1, позволяя перезапустить нормальный перенос белка (37).

Мы проанализировали активацию UPR при повышении уровня накопления прионного белка в течение болезни (см. Рис.3), поскольку PrP синтезируется в ER. Мы обнаружили, что прогрессирующее увеличение PERK-P и eIF2?-P сопровождалось прогрессированием заболевания (см. Рис. 3a). Уровни GADD34 не изменились, несмотря на рост уровней eIF2?-P, что указывает на недостаточность GADD34 для дефосфорилирования повышенных количеств eIF2?-P. Это показывает, что рука PERK / eIF2? UPR активируется прионной болезнью, ингибируя трансляцию белка и приводя к снижению уровней синаптических белков. Мы также исследовали мыши, выражающие еще более высокие уровни PrP, с более быстрыми временами инкубации прионов и мышами дикого типа. В каждом случае повышающиеся уровни несоответствующего прионного белка вызывали устойчивую активацию eIF2?-P и снижение синтеза белка на стадии последовательно

75% через инкубационный период.

Мы измеряли общие скорости синтеза белка в гиппокампе путем включения радиоактивного метионина в белок в срезы гиппокампа, а также измеряли трансляцию специфической мРНК путем профилирования полисом. Наблюдалось 50% -ное снижение глобального синтеза белка (см. Рис. 3b) с одновременным уменьшением общего числа активных трансляций рибосом при 9 wpi (33). Нозерн-блоты SNAP-25 и ?-актиновой мРНК также демонстрировали снижение активного трансляции. В отличие от мРНК АТФ4, которая ускользает из-за опосредованного eIF2?-P ингибирования трансляции из-за присутствия открытых открытых кадров считывания в его 5?-UTR (38), проявляется повышенный активный перевод. PrP-мРНК не проявляла сокращенного перевода, вероятно, из-за наличия аналогичных трансляционных контрольных элементов в гене PrP как ATF4.

Несмотря на то, что переходное фосфорилирование eIF2 является полезным для клеток, испытывающих стресс ER из-за неправильно скопленных белков, устойчиво высокие уровни eIF2?-P, вероятно, будут пагубными. Чтобы проверить, действительно ли eIF2?-P участвует в нейродегенерации приона in vivo, мы спросили, будет ли снижение уровня eIF2?-P при прионном заболевании быть нейропротективным. Для этого мы сверхэкспрессировали GADD34 с использованием лентивирусного вектора, чтобы напрямую уменьшить уровни eIF2?-P, и параллельно мы использовали целевые RNAi PrP для удаления источника активации UPR и предотвращения образования eIF2?-P (рис.2). Мы также задали вопрос о том, повышают ли повышенные уровни eIF2?-P прионную нейротоксичность с помощью салбринила, ингибитора дефосфорилирования eIF2?-P.

Схематическое представление PERK-подразделения UPR, приводящее к поступательным репрессиям и точкам вмешательства. Повышающиеся уровни несогласованных белков обнаруживаются путем связывания белка иммуноглобулина (BiP) в ER, активирующего PERK, который аутофосфорилирует и, в свою очередь, фосфорилирует eIF2?, что приводит к уменьшению трансляции. Снижение синтеза белка приводит к потере основных белков и, следовательно, синаптической недостаточности и нейродегенерации. Показаны точки действия GSK2606414 (специфического ингибитора PERK), лентивирус, опосредующего RNAi PrP (LV-shPrP), и лентувирус, сверхэкспрессирующий фосфатазу eIF2?-P, GADD34 / PP1 (LV-GADD34). Путем ингибирования / предотвращения фосфорилирования PERK (GSK2606414 и LV-shPrP) или дефосфорилирования eIF2?-P (LV-GADD34) восстанавливается синтез белка. (Salubrinal предотвращает дефосфорилирование eIF2?-P, усугубляя сокращение трансляции).

Источник:
Прионы: генерация и распространение против нейротоксичности
Прионы: генерация и распространение против нейротоксичности Схема прионного преобразования. Нативный прионный белок (PrPC, синие круговые формы) превращается в PrPSc (черные гексагональные формы)
http://rupubmed.com/bolezn-alcgejmera/44415

Прионы защищают от болезни Альцгеймера

Британские ученые выяснили функции предшественников прионовых белков, вырабатывающихся в организме человека и связанных с развитием т.н. коровьего бешенства (болезни Кройцфельдта-Якоба). Как выяснилось, «здоровые» прионы защищают нервные клетки от патологического процесса, итогом которого становится болезнь Альцгеймера.

К поиску возможной связи между двумя нейродегенеративными заболеваниями ученых из Университета Лидса подтолкнули многочисленные параллели в характере их протекания и симптомах, а также данные о сходных генетических особенностях у людей, предрасположенных к обоим недугам.

Коровье бешенство и ряд аналогичных заболеваний животных и людей вызываются дефектными формами белков, получивших название прионы (prion, от proteinaceous infectious particles – белковоподобные инфекционные частицы). Прионы представляют собой деформированную версию белков PcPr, в норме располагающихся на поверхности клеточных мембран. Столкнувшись с PcPr, прион меняет его структуру, превращая в подобный себе и не поддающийся разложению дефектный белок. Накопление образующихся таким образом прионов ведет к нарушениям функций нервных клеток и постепенной деградации центральной нервной системы. До последнего времени функция нормальных белков PcPr в организме оставалось неизвестной.

В экспериментах с культурами клеток, исследователи установили, в клетках с повышенным содержанием предшественника прионов не происходит формирования белков бета-амилоидов, скопления которых считаются главным признаком болезни Альцгеймера. Снижение концентраций PcPr приводило к возобновлению этого процесса. Как выяснилось, предшественник прионов обладает способностью снижать активность энзима бета-секретазы, ответственного за расщепление белков-амилоидов на бета-амилоиды.

По словам координатора исследовательского проекта профессора Найгела Хупера, ученым предстоит еще выяснить, при каких обстоятельствах PrPc утрачивает свои защитные функции, и является ли это следствием нормального процесса старения, либо генетических особенностей пациентов. В любом случае, полагает Хупер, открытие полезных свойств прионового белка может привести к созданию лекарств, способных взять его роль на себя.

Источник:
Прионы защищают от болезни Альцгеймера
Британские ученые выяснили функции предшественников прионовых белков, вырабатывающихся в организме человека и связанных с развитием т.н. коровьего бешенства (болезни Кройцфельдта-Якоба). Как
http://medportal.ru/mednovosti/news/2007/07/06/prions/

CATEGORIES
Share This