Определены транспортные белки, которые помогут в лечении слепоты

Во многих случаях потеря зрения происходит в результате нарушенного взаимодействия  между глазом и мозгом. Основу взаимодействия составляют сотни белков, вырабатываемых нервными клетками сетчатки. Новое исследование Института Скриппса (Scripps Research),  опубликованное в Cell Reports, посвящено подробному изучению данного вопроса. Научная работа представляет новый взгляд на то, как зрительные сигналы распространяются в различные отделы головного мозга.

Актуальность проблемы

Результаты исследования являются важным шагом в понимании и лечении потери зрения при глаукоме, рассеянном склерозе или глазных травмах. По данным Центра по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention), более 3,3 миллионов американцев в возрасте 40 лет и старше являются слепыми или страдают от нарушения зрения, которое не поддается коррекции имеющимися методами лечения.  

«Белки обычно является мишенью для лекарственных средств, поэтому если мы хотим создать препарат, который будет способствовать взаимодействию между глазом и мозгом, необходимо знать, на какие именно белки это лекарство будет нацелено.  Ранее проведение такого рода исследования было невозможным, поскольку мы не могли увидеть, как белки переносятся в мозге. Не было технологии», — заявляет Холлис Клайн (Hollis Cline), сотрудник кафедры неврологии  (Scripps Research’s Department of Neuroscience), руководитель исследовательского проекта.

Материалы и методы исследования

Чтобы создать такую технологию, лаборатория Клайн тесно сотрудничала с лабораторией Джона Йейтса III (John Yates III), которая впервые стала инициатором использования аналитического метода под названием «масс-спектрометрия» для изучения белков и их функций. Используя новый метод, разрабатываемый в течение нескольких лет, группа ученых Клайн сумела зарегистрировать около 1000 различных видов белков, порождённых ганглиозными клетками сетчатки. Позже были проведены лабораторные наблюдения за переносом белков в мозге крыс. 

Результаты научной работы

Результаты исследования показали, что, так же как и в человеческом мозге, белки перемещаются по нейрональным аксонам — длинным, нитевидным нервным волокнам, которые простираются от глаза в мозг через зрительный нерв.

«Человеческий мозг является сложнейшим архитектурным ансамблем, поэтому трудно разделить все компоненты и изучать их в отдельности», — утверждает Лучио Шиаппарелли (Lucio Schiapparelli), невролог лаборатории Клайн и ведущий автор исследования. «Наша методология позволила нам по-новому понять зрительную систему, благодаря чему мы смогли провести наблюдения за молекулами и сделать их биохимический анализ».

Одной из целью исследования, по словам Клайн, было понять, схожи ли типы белков, переносимые к различным отделам головного мозга. Сетчатка проецирует в более 30 разных отделов центральной нервной системы, однако для данного исследования ученые выбрали два важных отдела: верхнее двухолмие (анализирует движение в зрительном поле и контролирует движение головы и глаз), и латеральное коленчатое тело (анализирует форму видимых объектов и посылает информацию  в верхний отдел мозга).

 «С самого начала  мы с удивлением обнаружили белки в аксонах зрительного нерва, хотя до этого считали, что они функционируют непосредственно только в глазе. Обычно эти белки находятся в ядре клетки, а мы нашли их далеко от ядра, и они были вовлечены в своего рода взаимодействие», — заявляет Клайн.

Поскольку этот тип нейронального белка существует и в других органах человеческого тела, возможно он играет роль в возникновении заболеваний, связанных с нарушением связи нервных клеток, таких как, например, наследственная невральная амиотрофия (болезнь Шарко-Мари-Тута).

«Понимание природы переноса белков вне сетчатки крайне важно для понимания того, как функционирует зрительная система в целом. Это также может помочь лучше понять, что происходит при повреждении нерва и потере зрения и, возможно, откроет способы лечения, которые ускоряют транспорт белков и предотвратят гибель клеток», — поясняет Клайн.

Авторы другого исследования заявили, что вероятность слепоты из-за глаукомы снизилась почти наполовину начиная с 1980 года.