Ученые Northwestern Medicine обнаружили новое явление в мозге, которое может объяснить развитие ранних стадий нейродегенерации, наблюдаемой при таких заболеваниях, как БАС, который влияет на произвольные движения мышц, такие как ходьба и разговор.
Открытие было настолько новым, что ученым потребовалось придумать новый термин для его описания: митоаутофагия, совокупность саморазрушающихся митохондрий в пораженных верхних двигательных нейронах головного мозга, которые начинают распадаться изнутри в очень раннем возрасте. Верхние двигательные нейроны головного мозга отвечают за запуск мышечных движений и расслабление и являются одними из первых, которые разрушаются при нейродегенеративных заболеваниях.
Исследование будет опубликовано 7 ноября в журнале Frontiers in Cellular Neuroscience.
Это явление наблюдается в основном при одной из наиболее распространенных патологий, наблюдаемых при нейродегенеративных заболеваниях, патологии TDP-43, которая встречается более чем в 90% случаев БАС. Когда в организме присутствует патология, это указывает на то, что что-то не так или работает ненормально.
"Я думаю, мы нашли виновника, который заставляет нейроны становиться уязвимыми для будущей дегенерации: суицидальные митохондрии," сказал старший автор исследования Ханде Оздинлер, доцент неврологии Медицинской школы им. Файнберга Северо-Западного университета. "Митохондрии в основном съедают себя на очень ранней стадии заболевания. Это происходит избирательно в нейронах, которые вскоре дегенерируют в мозгу пациента."
"Этот тип вырождения начинается намного раньше, чем считалось ранее," сказал ведущий автор исследования Мукеш Гаутам, научный сотрудник A Long Swim (ALS) Эллен Блейкман из Северо-Западного.
Используя процесс, называемый иммуно-связанной электронной микроскопией, ученые исследовали клеточные события, которые происходят не так, как в нейронах, которые становятся уязвимыми для болезней. Проанализировав более 200 нейронов, они наблюдали самоуничтожение митохондрий только в пораженных нейронах, особенно в контексте патологии TDP-43.
Митохондрии – это электростанции клетки, которые создают и поддерживают энергию в клетках. В пораженных верхних двигательных нейронах митохондрии сначала самоуничтожаются, удлиняясь, а затем формируя кольцеобразную структуру, пока они, наконец, не распадутся изнутри наружу.
Это никогда не наблюдавшийся ранее тип дегенерации, и он отличается от ранее описанных стадий дегенерации митохондрий.
В исследовании были проанализированы митохондрии в верхних двигательных нейронах трех разных мышей с моделями БАС всего в 15-дневном возрасте, что эквивалентно показателю малыша у человека. В то время как исследование проводилось на мышах, Оздинлер и ее команда много раз ранее показывали, что верхние нейроны даже у разных видов почти идентичны на клеточном уровне, особенно в контексте патологии TDP-43.
Эти саморазрушающиеся митохондрии могут стать будущей мишенью для лекарственной терапии для лечения БАС и других нейродегенеративных заболеваний, при которых нарушается движение человека, сказал Оздинлер. В настоящее время они работают с фармацевтическими компаниями, чтобы выяснить, могут ли лекарства, используемые для пациентов с митохондриальными заболеваниями, на самом деле улучшить здоровье больных мотонейронов.
"Многие из имеющихся в настоящее время на рынке лекарств, направленных на здоровье и целостность митохондрий, вполне могут быть перепрофилированы и рассмотрены для лечения нейродегенеративных заболеваний в будущем," Оздинлер сказал. "Возможно, нам не нужно изобретать велосипед, чтобы вылечить БАС и другие нейродегенеративные заболевания.
"Чтобы преодолеть нейродегенерацию, нам необходимо улучшить здоровье и стабильность митохондрий. Если мы улучшим здоровье митохондрий на ранней стадии, мы можем даже исключить образование агрегатов белка, патология, широко наблюдаемая при многих заболеваниях."