Почему рассеянный склероз медленно крадет равновесие и движение

Новое исследование Калифорнийского университета в Риверсайде предлагает новое понимание того, почему происходит этот спад. Исследование, опубликованное в журнале Труды Национальной академии наукуказывает на неисправность митохондрий как основного фактора, способствующего прогрессирующему распаду нейронов мозжечка, известных как клетки Пуркинье. Потеря этих клеток, по-видимому, тесно связана с ухудшением двигательных проблем у людей с рассеянным склерозом.

Воспаление, потеря миелина и энергетический дефицит

РС определяется продолжающимся воспалением и демиелинизацией в центральной нервной системе. Демиелинизация — это процесс, при котором миелиновая оболочка — защитный, изолирующий слой, окружающий нервные волокна головного и спинного мозга — повреждается или разрушается. Без этой изоляции электрические сигналы с трудом могут эффективно проходить по нервам, что приводит к широкому спектру неврологических симптомов.

Митохондрии играют другую, но не менее важную роль. Эти структуры поставляют большую часть энергии клетки, поэтому их часто называют «электростанциями» клетки.

«Наше исследование, проведенное моей аспиранткой Келли Аткинсон, предполагает, что воспаление и демиелинизация в мозжечке нарушают функцию митохондрий, способствуя повреждению нервов и потере клеток Пуркинье», — сказала Сима Тивари-Вудрафф, профессор биомедицинских наук в Медицинской школе Калифорнийского университета в Риверсайде, которая возглавляла исследовательскую группу. «Мы наблюдали значительную потерю митохондриального белка COXIV в демиелинизированных клетках Пуркинье, что позволяет предположить, что нарушение митохондрий напрямую способствует гибели клеток и повреждению мозжечка».

Почему важны клетки Пуркинье

Повседневные движения, такие как ходьба, достижение равновесия или поддержание равновесия, зависят от четкой координации между мышцами, органами чувств и несколькими областями мозга. Центральную роль в этом процессе играет мозжечок.

«Внутри мозжечка находятся специальные клетки, называемые нейронами Пуркинье», — сказал Тивари-Вудрафф. «Эти большие, высокоактивные клетки помогают координировать плавные и точные движения — например, танец, метание мяча или даже просто ходьбу. Они необходимы для равновесия и мелкой моторики».

При рассеянном склерозе и связанных с ним неврологических заболеваниях поражение мозжечка часто приводит к постепенной гибели клеток Пуркинье. Когда эти нейроны исчезают, у людей может развиться атаксия — состояние, характеризующееся плохой координацией и нестабильностью движений.

«Наше исследование изучало ткани головного мозга пациентов с рассеянным склерозом и обнаружило серьезные проблемы в этих нейронах: у них было меньше ветвей, они теряли миелин и имели митохондриальные проблемы, то есть у них прекращалось энергоснабжение», — сказал Тивари-Вудрафф. «Поскольку клетки Пуркинье играют центральную роль в движении, их потеря может вызвать серьезные проблемы с подвижностью. Понимание того, почему они повреждаются при рассеянном склерозе, может помочь нам найти лучшие методы лечения для защиты движения и равновесия у людей с этим заболеванием».

Данные на модели мыши MS

Чтобы лучше понять, как разворачиваются эти изменения, исследователи также изучили экспериментальный аутоиммунный энцефаломиелит (EAE) — модель на мышах, у которой развиваются симптомы, подобные рассеянному склерозу. Это позволило им отслеживать митохондриальные изменения по мере прогрессирования заболевания.

Со временем у мышей наблюдалось устойчивое снижение количества клеток Пуркинье, что отражает то, что наблюдается при рассеянном склерозе у человека.

«Остальные нейроны не работают так же хорошо, потому что их митохондрии, производящие энергию части, начинают отказывать», — сказал Тивари-Вудрафф. «Мы также увидели, что миелин разрушается на ранних стадиях заболевания. Эти проблемы – уменьшение количества энергии, потеря миелина и повреждение нейронов – начинаются рано, но фактическая смерть клеток мозга, как правило, происходит позже, когда болезнь становится более тяжелой. Потеря энергии в клетках мозга, по-видимому, является ключевой частью того, что вызывает повреждение при рассеянном склерозе».

Хотя модель EAE не воспроизводит все особенности рассеянного склероза, ее сходство с состоянием человека делает ее мощным инструментом для изучения нейродегенерации и тестирования новых терапевтических подходов.

Нацеливание на митохондрии как стратегия лечения

«Наши результаты дают важное представление о прогрессировании дисфункции мозжечка при рассеянном склерозе», — сказал Тивари-Вудрафф. «Нацеливание на здоровье митохондрий может представлять собой многообещающую стратегию замедления или предотвращения неврологического упадка и улучшения качества жизни людей, живущих с рассеянным склерозом. Это исследование приближает нас на шаг ближе к пониманию сложных механизмов рассеянного склероза и разработке более эффективных и целенаправленных методов лечения этого изнурительного заболевания».

Что будет дальше

В настоящее время исследовательская группа изучает, распространяется ли повреждение митохондрий за пределы клеток Пуркинье на другие типы клеток мозжечка, включая олигодендроциты, которые помогают формировать белое вещество, и астроциты, которые поддерживают общую функцию мозга.

«Чтобы ответить на этот вопрос, один из наших текущих исследовательских проектов направлен на изучение митохондрий в определенных типах клеток мозга в мозжечке», — сказал Тивари-Вудрафф. «Такие исследования могут открыть дверь к поиску способов защиты мозга на ранней стадии — например, повышения энергии в клетках мозга, помощи им в восстановлении защитного миелинового покрытия или успокоения иммунной системы до того, как будет нанесен слишком большой ущерб. Это особенно важно для людей с рассеянным склерозом, которые испытывают трудности с балансом и координацией, поскольку эти симптомы связаны с повреждением мозжечка».

Важность продолжения исследований

Тивари-Вудрафф подчеркнула более широкую важность устойчивых инвестиций в медицинские исследования.

«Сокращение финансирования науки только замедляет прогресс, когда мы в нем больше всего нуждаемся», — сказала она. «Общественная поддержка исследований сейчас важна как никогда».

Исследование проводили Тивари-Водрафф и Аткинсон, а также Шейн Десфор, Мика Ферия, Мария Т. Секия, Марвелус Осусунде, Сандхадхья Шрирам, Сайма Нори, Венди Ринкона и Британи Белло.

Исследователи проанализировали посмертную ткань мозжечка людей с вторично прогрессирующим рассеянным склерозом и сравнили ее с тканями здоровых доноров. Образцы были получены из Нейробиобанка Национального института здравоохранения и Кливлендской клиники.

Финансирование исследования было предоставлено Национальным обществом рассеянного склероза.

Исследовательская работа озаглавлена «Снижение митохондриальной активности в демиелинизирующемся мозжечке при прогрессирующем рассеянном склерозе и хроническом ЭАЭ способствует потере клеток Пуркинье».