Бразильські дослідники виявили, що посилення синтезу гевіну, глікопротеїну, який природним чином секретується астроцитами, призводить до посилення нейрональної зв’язності у гризунів. У Бразилії дослідники з Федерального університету Ріо-де-Жанейро (UFRJ) разом зі співробітниками з Університету Сан-Паулу (USP) виявили молекулу під назвою гевін, яка може усунути когнітивні порушення. Дослідження, проведене на мишах, показало, що цей глікопротеїн, що виробляється клітинами мозку, відомими як астроцити, може збільшувати зв’язки між нейронами (синапси) як у старих мишей, так і у тваринних моделях хвороби Альцгеймера.
«Гевін — це добре відома молекула, що бере участь у нейронній пластичності. Він природним чином секретується клітинами центральної нервової системи, які підтримують функціонування нейронів і відомі як астроцити. Ми виявили, що надмірне вироблення гевіну здатне усунути когнітивні дефіцити у старих тварин, покращуючи якість синапсів у цих гризунів», — каже Флавія Алькантара Гомес, керівник Лабораторії клітинної нейробіології Інституту біомедичних наук UFRJ.
Дослідження, опубліковане в журналі Aging Cell , було підтримано Міністерством охорони здоров’я, Фондом підтримки досліджень у штаті Ріо-де-Жанейро імені Карлоса Чагаса Філью (FAPERJ) та FAPESP.
Важливо зазначити, що ще багато роботи належить пройти, перш ніж молекула, яка бере участь у подоланні когнітивних порушень, зможе стати ліками. Це фундаментальне наукове дослідження на мишах. Ще одним ключовим міркуванням є те, чи може сполука долати гематоенцефалічний бар’єр, що вимагатиме зусиль для розробки молекул з цією властивістю та таким самим терапевтичним потенціалом.
Астроцити гіпокампа гризунів (червоним кольором) з надмірною експресією гевіну (зеленим). Фото: Феліпе Кабрал-Міранда та Ана Паула Бергамо Араужо. «Звичайно, в майбутньому можна буде розробити ліки, які матимуть такий самий ефект, як і гевін. Однак наразі фундаментальною перевагою цієї роботи є глибше розуміння клітинних та молекулярних механізмів хвороби Альцгеймера та процесу старіння. Оригінальність полягає в розумінні ролі астроцитів у цьому процесі. Ми відвернули увагу від нейронів, проливаючи світло на роль астроцитів, які, як ми показали, також можуть бути мішенню для нових стратегій лікування хвороби Альцгеймера та когнітивних порушень», — каже Гомес.
Гіпотеза, заснована на доказах
Спостерігаючи за загальнодоступними даними, дослідники виявили, що рівень гевіну в мозку пацієнтів з хворобою Альцгеймера знижується порівняно зі здоровими людьми того ж віку. За допомогою цієї інформації та рекомбінантного вірусного вектора група вчених з Інституту біомедичних наук UFRJ надмірно експресувала гевін в астроцитах старих тварин та в трансгенних тваринних моделях хвороби Альцгеймера.
Крім того, було проаналізовано набір білків, що виробляються клітинами мозку (протеом мозку) цих тварин. Порівнюючи тварин з надмірним виробленням гевіну та без нього, дослідники виявили, що 89 білків експресуються диференційно. Цей етап роботи було проведено в багатокористувацькій лабораторії «Redox Proteomics Core» Центру окисно-відновних процесів у біомедицині (Redoxoma) – дослідницького, інноваційного та поширеного центру FAPESP (RIDC), що базується в Інституті хімії Університету Сан-Паулу (IQ-USP).
« Синапс залежить від білків для вивільнення хімічного сигналу від одного нейрона до іншого. Протеомний аналіз показав, що підкріплення гевіном в астроцитах регулює різні групи білків, що беруть участь у синапсах. Ми спостерігали збільшення кількості синапсів, або, іншими словами, тісний зв’язок між нейронами і, як наслідок, кращу когнітивну діяльність», – пояснює Даніло Більчес Медінас, професор кафедри біохімії IQ-USP.
Амілоїдні бляшки
Окрім виявлення потенціалу гевіну для усунення когнітивних дефіцитів у гризунів за допомогою поведінкового тестування, дослідники також виявили, що надмірна експресія молекули в астроцитах не впливає на відкладення бета-амілоїдних бляшок у гіпокампі – ознаки хвороби Альцгеймера, яка була предметом досліджень та метою розробки ліків.
«На наш подив, хоча когнітивний дефіцит був усунений у модельних тварин з хворобою Альцгеймера, змін у складі бляшок не спостерігалося. Це підкреслює складність захворювання з точки зору багатофакторного механізму. Це ілюструють люди похилого віку, у яких утворюються бляшки, але немає жодних симптомів захворювання», — каже Феліпе Кабрал-Міранда, біомедичний науковець Інституту біомедичних наук UFRJ та перший автор дослідження.
«Хоча серед дослідників досі немає єдиної думки, я працюю з гіпотезою, що утворення бета-амілоїдних бляшок не є причиною хвороби Альцгеймера. А результати дослідження, надаючи доказ концепції молекули, яка може звернути когнітивне зниження, не впливаючи на бета-амілоїдні бляшки, підтверджують гіпотезу про те, що вони, хоча й залучені до механізмів патології, недостатньо важливі для виникнення хвороби Альцгеймера», – додає він.