Восстановление митохондриального гомеостаза в поврежденных нейронах помогает защитить зрительный нерв от повреждения и потенциально обратить вспять симптомы глаукомы. Исследователи Медицинской школы Университета Индианы (Indiana University School of Medicine) определили новую терапевтическую мишень, которая поможет разработать более эффективный метод лечения глаукомы.
Что такое глаукома?
Глаукома — это нейродегенеративное заболевание, которое вызывает потерю зрения и слепоту из-за повреждения зрительного нерва. К сожалению, на данный момент излечения от данного заболевания не существует.
В недавно опубликованной статье в научном журнале Communications Biology исследователи обнаружили, что нейроны используют митохондрии в качестве постоянного источника энергии, а восстановление митохондриального гомеостаза в измененных нейронах помогает защитить клетки зрительного нерва от повреждения.
«Возрастные нейродегенеративные заболевания, в том числе глаукома, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз (БАС), являются самой большой глобальной проблемой здравоохранения», — заявил Арупратан Дас (Arupratan Das), научный сотрудник кафедры офтальмологии и главный исследователь. «Фундаментальные механизмы, которые мы обнаружили, могут быть использованы для защиты нейронов при глаукоме и проверены на других заболеваниях. Мы определили критический этап сложного процесса митохондриального гомеостаза, который омолаживает умирающий нейрон, подобно киданию спасательного круга умирающему человеку».
Исследовательская группа под руководством Мишель Сурма (Michelle Surma) и Кавиты Анбарасу (Kavitha Anbarasu) из отделения офтальмологии использовала индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК) от пациентов с глаукомой и без нее, а также сгруппированные регулярно расположенные короткие палиндромные повторы (CRISPR), сконструированные из эмбриональных стволовых клеток человека с мутацией глаукомы.
Используя дифференцированные стволовые клетки ганглиозных клеток сетчатки (hRGC) зрительного нерва, электронную микроскопию и метаболический анализ, исследователи определили, что глаукоматозные ганглиозные клетки сетчатки страдают дефицитом митохондрий с большей метаболической нагрузкой на каждую митохондрию. Это приводит к повреждению и дегенерации митохондрий. Митохондрии представляют собой трубчатые структуры в клетках, которые производят аденозинтрифосфат, источник энергии клетки.
Однако этот процесс можно обратить вспять, усиливая митохондриальный биогенез фармакологическим агентом. Команда ученых показала, что ганглиозные клетки сетчатки очень эффективно расщепляют плохие митохондрии, но в то же время производят больше для поддержания гомеостаза.
«Обнаружение того, что ганглиозные клетки сетчатки при глаукоме производят больше аденозинтрифосфата даже с меньшим количеством митохондрий, было удивительным», — заявил Дас. «Однако, когда запускалось производство большего количества митохондрий, нагрузка по производству аденозинтрифосфата распределялась между большим количеством митохондрий, что восстанавливало физиологию органелл. Это похоже на ситуацию, когда тяжелый камень несет меньшее количество людей по сравнению с большим числом людей — каждый человек будет испытывать меньше боли и травм, точно так же, как каждая митохондрия будет испытывать меньше трудностей и повреждений».
В будущем Дас хотел бы проверить, защищают ли эти механизмы зрительный нерв у животных при повреждениях, прежде чем проводить испытания на людях для разработки новых методов лечения.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале:
“Enhanced mitochondrial biogenesis promotes neuroprotection in human pluripotent stem cell derived retinal ganglion cells” Michelle Surma et al. Communications Biology
