В новом исследовании, опубликованном в журнале Science, ученые из Гейдельбергского университета (Heidelberg University) обнаружили, как специальный рецептор в нейрональных соединениях, который обычно активирует защитную генетическую программу, может приводить к гибели нервных клеток, если они находятся вне синапсов.
Их фундаментальные открытия о нейродегенеративных процессах одновременно привели исследователей к совершенно новому принципу терапевтических агентов. В своих экспериментах на мышах ученые открыли новый класс высокоэффективных ингибиторов для защиты нервных клеток. Этот новый класс лекарств впервые открывает перспективы для борьбы с неизлечимыми в настоящее время заболеваниями нервной системы.
Исследования были сосредоточены на так называемом рецепторе NMDA. Этот рецептор представляет собой белок ионного канала, который активируется биохимическим посредником: нейротрансмиттером глутаматом. Это позволяет кальцию поступать в клетку. Кальциевый сигнал запускает процессы пластичности движения в синапсе, но также распространяется в ядро клетки, где активирует защитную генетическую программу.
Глутамат-активируемые рецепторы NMDA, расположенные в соединениях нервных клеток, выполняют ключевую функцию в мозге, участвуя в процессах обучения и памяти, а также в нейропротекции. Но те же рецепторы обнаруживаются и вне синапсов. Эти внесинаптические рецепторы NMDA представляют угрозу, поскольку их активация может привести к гибели клеток. Однако обычно эффективные системы клеточного поглощения глутамата гарантируют, что эти рецепторы не активируются и нервные клетки остаются неповрежденными.
Эта ситуация может кардинально измениться при наличии болезни. Если, например, области головного мозга не получают достаточного количества кислорода после инсульта, нарушения кровообращения сводят на нет системы поглощения глутамата. Уровень глутамата вне синапсов увеличивается, тем самым активируя внесинаптические рецепторы NMDA. В результате происходит повреждение нервных клеток и их гибель, сопровождающиеся ограничением функций мозга. Повышенный уровень глутамата вне синапсов возникает не только при нарушениях кровообращения в головном мозге.
Данные свидетельствуют о том, что токсические свойства внесинаптических рецепторов NMDA играют центральную роль в ряде нейродегенеративных заболеваний. Понимание того, почему внесинаптические рецепторы NMDA приводят к гибели нервных клеток, является ключом к разработке нейропротекторных методов лечения.
В своих экспериментах на мышах ученые продемонстрировали, что рецепторы NMDA, обнаруженные вне синапсов, образуют «комплекс смерти» с другим белком ионного канала. Этот белок, называемый TRPM4, выполняет множество функций в организме, включая сердечно-сосудистую систему и иммунные реакции. Согласно исследованию, TRPM4 обладает токсическими свойствами против внесинаптического рецепторы NMDA.
Используя молекулярные и белковые биохимические методы, ученые идентифицировали контактные поверхности двух взаимодействующих белков. Обладая этими знаниями, авторы использовали структурный поиск, чтобы идентифицировать вещества, которые могут разрушить эту самую связь, тем самым демонтируя и инактивировав «комплекс смерти». Этот новый класс ингибиторов, который исследователи называют «ингибиторами интерфейса», потому что они нарушают связь, образованную на контактных поверхностях между внесинаптическими рецепторами NMDA и TRPM4, оказался чрезвычайно эффективным защитником нервных клеток. Ингибиторы интерфейса устраняют токсические свойства внесинаптических рецепторов NMDA.
Авторы надеются, что такие ингибиторы интерфейса, вводимые перорально в качестве нейропротекторов широкого спектра действия, помогут в лечении неизлечимых в настоящее время нейродегенеративных заболеваний.
Авторы другого исследования утверждают, что микроглии являются перспективной областью в лечении нейродегенеративных заболеваний.
