Белок, который помогает строить мозг у младенцев и детей, может помочь в восстановлении повреждений от рассеянного склероза (РС) и других нейродегенеративных заболеваний, считают исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе. Луи нашел.
На мышиной модели рассеянного склероза исследователи обнаружили, что белок CXCR4 необходим для восстановления миелина, защитной оболочки, покрывающей ветви нервных клеток. РС и другие заболевания повреждают миелин, и это повреждение связано с потерей ветвей внутри миелина.
"У пациентов с РС восстановление миелина происходит непостоянно по неясным причинам," говорит старший автор Робин Кляйн, доктор медицинских наук, доцент медицины и нейробиологии. "Понимание природы этой проблемы является приоритетом, потому что, когда миелин не восстанавливается, шансы на то, что обострение рассеянного склероза нанесет длительный вред, увеличиваются."
Результаты опубликованы в журнале The Proceedings of the National Academy of Sciences.
Мышиные модели обычно имитируют симптомы рассеянного склероза, вызывая хроническую инфильтрацию иммунных клеток в головном мозге, но, по словам Кляйна, продолжающееся иммунное повреждение, вызываемое этими клетками, мешает исследователям сосредоточиться на том, что мозг делает для восстановления миелина.
Для исследования Кляйн и первый автор и доктор наук Джигиша Патель, доктор философии, использовали невоспалительную модель, которая включает кормление мышей, содержащее купризон, соединение, которое вызывает гибель клеток, образующих миелин, в центральной нервной системе. Через шесть недель эти клетки, известные как олигодендроциты, мертвы, а мозолистое тело, структура, соединяющая левое и правое полушария мозга, лишилось миелина. Если затем удалить купризон из рациона мышей, новые клетки мигрируют в область, которая восстанавливает миелин, становясь зрелыми олигодендроцитами.
Исследования Кляйн начались с процессов, запускаемых умирающими олигодендроцитами, когда мыши все еще сидели на диете из купризона. Умирающие клетки активируют другие поддерживающие клетки в головном мозге, заставляя их выражать воспалительные факторы.
Кляйн показал, что уровни рецептора воспалительных факторов, CXCR4, достигают пика через шесть недель. Если исследователи продолжали кормить мышей купризоном в течение 12 недель, уровни воспалительного фактора и его рецепторов значительно упали. Через 12 недель мыши также не смогли восстановить миелин, что указывает на потенциальную связь между репарацией миелина и CXCR4.
"Это было неожиданностью, потому что главное, чем был известен CXCR4, – это его роль в формировании мозга, а не в его исцелении," Кляйн говорит. "Но мы знали, что травма увеличивает количество клеток головного мозга, которые производят CXCR4, поэтому это не было лишним местом для поиска."
Кляйн показал, что клетки, которым суждено стать олигодендроцитами и восстанавливать повреждение миелина, известные как клетки-предшественники нейронов, имеют высокий уровень CXCR4. Клетки подходят к мозолистому телу из области ниже желудочков, неклеточной области, заполненной спинномозговой жидкостью.
Когда ученые заблокировали активацию CXCR4 или уменьшили способность клеток вырабатывать его, мыши не смогли восстановить миелин. Клетки-предшественники нейронов оставались в желудочке и росли в количестве, но не переместились в мозолистое тело, чтобы начать восстановление.
"По-видимому, нервные клетки-предшественники должны прекратить пролиферировать, прежде чем они смогут мигрировать, и CXCR4 играет роль в этом изменении," Кляйн говорит. "CXCR4 также, по-видимому, важен для способности клеток развиваться в зрелые олигодендроциты и образовывать миелин."
Кляйн планирует посмотреть, сможет ли она восстановить репарацию миелина в генно-инженерных моделях РС на мышах с помощью генетически измененного лентивируса, который увеличивает уровни воспалительного фактора, активирующего CXCR4. Она также будет работать с коллегами из Вашингтонского университета над изучением новой модели с использованием передовых методов визуализации, чтобы еще больше прояснить взаимосвязь между потерей ветвей нервных клеток и повреждением миелина при рассеянном склерозе.
"Мы еще не знаем, поврежден ли каким-либо образом этот путь восстановления миелина у пациентов с рассеянным склерозом," Кляйн говорит. "Но мне нравится идея включить что-то, что мозг уже знает, как сделать сам, позволяя ему лечить себя своими собственными молекулами."