Болезнь Паркинсона входит в десятку тяжелых социально-значимых заболеваний, борьба с которыми является национальным приоритетом и направлена на улучшение качества и продолжительности жизни в пожилом возрасте. Несмотря на то, что первые свидетельства о клинических проявлениях болезни относятся к XII веку до н.э. и описаны у египетских фараонов, ее патогенез и тонкие молекулярные механизмы, приводящие к развитию неврологических нарушений, остаются во многом малоисследованными.
Болезнь Паркинсона является мультифакторным заболеванием и как правило ее проявления связаны с дегенеративными повреждениями дофаминергических нейронов и структур мозга, которые определяют соотношение возбуждения и торможения при контроле периферических двигательных функций. Усилия исследователей сфокусированы на поиске причин гибели нейронов, продуцирующих дофамин, и сопутствующих изменениях на клеточном и молекулярном уровнях. Ученые из лаборатории внутриклеточной сигнализации Института биофизики клетки РАН ФИЦ «Пущинский научный центр биологических исследований РАН» в течение нескольких лет занимаются этой проблемой. Им удалось показать, что процесс гибели нейронов в ряду нескольких причин может быть обусловлен нарушением митофагии, механизма, обеспечивающего «очистку» клетки от поврежденных митохондрий, которые являются источником активных форм кислорода и токсичных метаболитов.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Molecular Neurobiology в январе 2022 г. (Evgeniya I Fedotova et al., Mol Neurobiol. 2022 Jan;59(1):177-190.) эти результаты были воспроизведены на клеточной модели болезни Паркинсона – культуре клеток нейробластомы и первичной культуре ткани коры мозга крыс, в которой целенаправленно имитировали нейродегенерацию и нарушение функций митохондрий.
Отталкиваясь от своих ранее полученных результатов, исследователи протестировали соединения, которые снижают уровень повреждений клеток, активируя митофагию. Такими веществами оказались наши естественные метаболиты, образующиеся в клетках при энергетическом обмене – лактат (молочная кислота) и пируват (пировиноградная кислота). Добавление лактата и пирувата к клеточной культуре с развивающимися дегенеративными изменениями в миллимолярных концентрациях, сопоставимых с физиологическим уровнем, вызывало активную атаку «санитаров клетки», лизосом, на поврежденные митохондрии.
В этой работе использован целый комплекс современных методов клеточной биологии, позволяющих в режиме реального времени наблюдать внутриклеточные события. Параллельно анализировался уровень экспрессии маркерных генов, отражающих «самочувствие» клетки, ее жизнеспособность или «склонность» к апоптозу (программируемой гибели). Пока еще рано говорить о клиническом применении полученных результатов. Остается нерешенным главный вопрос – как обеспечить адресность воздействия на поврежденные нейроны, не затрагивая метаболизм здоровых клеток. Однако, очевидно, что полученные результаты открывают возможность использования природоподобных соединений для коррекции, казалось бы, необратимых нарушений в популяциях нервных клеток. Эти данные, безусловно, в будущем могут быть взяты на вооружение и фармакологами, и клиницистами.
Информация об исследовании ученых из Пущино была опубликована на сайте Минобрнауки РФ (https://minobrnauki.gov.ru/press-center/news/?ELEMENT_ID=46942).
Рис. Визуализация процесса аутофагии на клетках нейробластомы. Колокализация зеленого красителя (митохондрии) и красного (лизосомы) свидетельствует об активации митофагии. Фото из статьи Evgeniya I Fedotova et al., Mol Neurobiol. 2022 Jan;59(1):177-190.
Фото из архива лаборатории внутриклеточной сигнализации ИБК РАН
