Впервые ученые обнаружили, что при спинальной мышечной атрофии (СМА) пораженные нервные клетки, контролирующие движение мышц, или двигательные нейроны, имеют дефекты в своих митохондриях, которые генерируют энергию, используемую клеткой. Нарушение функции и структуры митохондрий в двигательных нейронах было обнаружено до появления симптомов, что предполагает их роль в развитии болезни.
Эти результаты, опубликованные в Human Molecular Genetics, указывают на новые возможности таргетной терапии СМА.
"Восстановление митохондриальной функции может быть новой стратегией лечения СМА," сказал Юнчао Ма, доктор философии, старший автор, а также Энн Мари и Фрэнсис Клок, научный сотрудник Детского исследовательского института Стэнли Манна в Энн & Роберт Х. Детская больница Лурье в Чикаго. Он также является доцентом кафедры педиатрии, неврологии и физиологии в Медицинской школе им. Файнберга Северо-Западного университета.
Младенцы, рожденные со СМА, не могут самостоятельно держать голову или сидеть, и они редко доживают до двухлетнего возраста.
"Хотя генетическая причина этого разрушительного заболевания установлена, в нашем исследовании описывается, как дисфункция митохондрий может способствовать разрушению двигательных нейронов еще до появления симптомов," сказал Ма. "Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на патогенез СМА, который имеет решающее значение для разработки новых методов лечения."
Ма и его коллеги впервые обнаружили, что митохондрии участвуют в SMA, когда они проанализировали профили экспрессии генов моторных нейронов SMA и контрольных мышей. Они заметили, что гены, связанные со многими митохондриальными функциями, в мотонейронах СМА значительно нарушены.
"Это открытие было неожиданным и побудило нас проверить, изменились ли митохондриальные функции в моторных нейронах на моделях мышей со SMA," сказал Ма.
Исследование показало, что митохондрии в моторных нейронах СМА производят энергию с меньшей скоростью, истощая нервы с помощью сложной технологии. Митохондрии SMA были менее здоровыми, о чем свидетельствует снижение их мембранного потенциала. У него также был повышенный уровень окислительного стресса, который токсичен для нейрона. Движение митохондрий также было нарушено, что могло привести к застреванию митохондрий на стыке между нервом и мышцей, утечке токсинов и, в конечном итоге, к нарушению связи. Митохондрии мотонейронов СМА также были фрагментированы и опухли, что согласуется с функциональными дефектами, измеренными в исследовании.
"Моторные нейроны имеют высокие потребности в энергии, что делает их очень чувствительными к дефектам в их митохондриях," говорит Ма. "Эти дефекты могут привести к симптому дегенерации двигательных нейронов при СМА," говорит Ма.
Это исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения, Фондом Хартвелла и Фондом Уайтхолла.