В новом исследовании, опубликованном в журнале eLife, ученые из Питтсбургского университета (University of Pittsburgh) выявили потенциальный механизм того, как черепно-мозговая травма приводит к нейродегенеративным заболеваниям.
Актуальность вопроса
Повторная травма головы связана с прогрессирующим нейродегенеративным синдромом, который называется хронической травматической энцефалопатией (ХТЭ). Посмертные ткани пациентов с ХТЭ показывают дисфункциональные уровни молекулы под названием TDP-43, которая также обнаруживается при БАС, болезни Альцгеймера и лобно-височной деменции.
Материалы и методы исследования
Исследователи показали, что повторяющиеся травмы головного мозга у плодовых мушек приводят к накоплению TDP-43. Из анализа 2000 белков ученые определили 361 белок, который значительно изменился в ответ на травму. К ним относятся компоненты комплекса ядерных пор, участвующие в ядерно-цитоплазматическом транспорте — перемещении важных грузов между ядром клетки и остальной частью клетки. Ученые обнаружили, что семейство молекул, составляющих комплекс ядерных пор, называемых нуклеопоринами (Nups), увеличивалось как у личинок, так и у взрослых мух после травмы. При визуализации распределения Nups по краю ядра в клетках нервного волокна плодовой мушки, ученые обнаружили, что она изменилась после травмы мозга: в ядерной мембране были разрывы и скопления Nups. Авторы исследования также обнаружили изменения в ключевом ферменте, участвующем в транспортировке молекул в ядро и из ядра клеток поврежденного мозга. В результате транспорт флуоресцентно меченых грузов в ядро и из ядра был нарушен.
Установив, что травма головного мозга нарушает транспортный механизм между ядром и остальной частью клетки, ученые исследовали, приводит ли накопление Nups к агрегации TDP-43, наблюдаемой при нейродегенеративных заболеваниях. Исследователи создали плодовых мушек, которые производят избыток белка Nup, а затем окрасили клетки мозга на наличие TDP-43 у плодовой мухи, называемой Tbph.
Результат научной работы
Ученые обнаружили значительное увеличение количества отложений Tbph в мозге, в котором было слишком много Nup, по сравнению с нормальным мозгом. Более того, эти высокие уровни Nups были токсичны для мух, вызывая снижение двигательной функции и сокращение расстояния, которое они могли преодолеть за определенный период времени. При снижении уровня Nups в клетках после травмы, наблюдалось улучшение способности мух передвигаться и увеличило продолжительность жизни, открывая путь для изучения новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.
Исследование показывает, что черепно-мозговая травма может нарушить ядерный транспортный механизм клеток, который играет важную роль в нормальных клеточных функциях, таких как коммуникация. Это предполагает, что накопление нейродегенеративных характерных белков, вызванных травмой, начинается с этих дефектов ядерного транспорта, и что нацеливание на эти дефекты может быть стратегией предотвращения неврологических расстройств, вызванных травмой.
Результаты помогут в разработке методов лечения, которые останавливают прогрессирование повреждения клеток после травмы головного мозга, которая в противном случае может привести к неврологическим заболеваниям, таким как боковой амиотрофический склероз (БАС), болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Авторы другого исследования утверждают, что искусственный интеллект поможет в лечении черепно-мозговых травм.
