Десятилетиями исследования рассеянного склероза были сосредоточены на миелине — изоляции вокруг нервных волокон мозга, ускоряющих передачу импульсов. Учёные уделяли меньше внимания ещё одной потере, происходившей параллельно: нейроны в коре — центре высшего мышления и когнитивного мышления — тихо умирали.
Команда под руководством Калифорнийского университета в Сан-Франциско, Кембриджского университета и Медицинского центра Cedars-Sinai теперь связывает эту потерю с разрушением ДНК нейронов, поскольку воспаление переполняет мозг. Это открытие помогает объяснить, почему сканирование мозга людей с рассеянным склерозом выявляет повреждения не только белого вещества — проводки мозга, но и серого вещества мозга — и указывает на новое направление для этой области.
«Стало ясно, что помимо стимулирования ремиелинизации при прогрессирующем рассеянном склерозе, крайне важно находить способы напрямую защищать сами нейроны серого вещества», — сказал Стив Фэнси, доктор философии, доктор медицинской медицины, профессор Института нейронаук Вейля при UCSF. Он является соавтором двух статей, опубликованных 1 апреля в том же номере журнала Nature. «Теперь мы можем указать на механизм, по которому эти уязвимые нейроны в мозге теряются — повреждение ДНК — и начать борьбу с этим на совершенно новом фронте.»
Повреждение ДНК обычно диагностируют, когда клиницисты замечают поражения в белом веществе, богатом миелином, на МРТ. Белое вещество состоит из нервов, соединяющих клетки мозга, и на сканировании мозга оно выглядит белым.
Серое вещество мозга, в котором находятся «тела» клеток мозга, также может иметь поражения рассеянного склероза, особенно во внешних слоях. Эти поражения встречаются реже — и их сложнее заметить при сканировании мозга — но они являются признаком хронического и инвалидизирующего рассеянного склероза.
Учёные хотели узнать больше о нейронах, погибших в этих поражениях серого вещества, которые экспрессируют ген под названием CUX2. В первом исследовании они изучали развитие мышиного мозга, чтобы понять, как рождаются нейроны CUX2. Это происходит в раннем возрасте, когда мозг быстро растёт, что подвергает клетки огромному стрессу.
Клетки полагались на механизм восстановления своей ДНК, быстро размножаясь по отдалённым уголкам мозга и связываясь друг с другом. Механизм зависит от гена стресс-реакции под названием ATF4, который сохраняет хромосомы целостными. Когда команда удалила ATF4, растущие нейроны были полны повреждений ДНК, что помешало формированию лобной части мозга.
Мы увидели, что только часть нейронов уязвима к повреждению ДНК. И ATF4 находится в центре стратегии выживания.»
Стив Фэнси, доктор философии, доктор ветеринарной медицины, профессор, Институт нейронаук Weill при UCSF
Во втором исследовании команда обнаружила повреждения ДНК в поражениях серого вещества у людей с рассеянным склерозом, затрагивающих те же нейроны.
В мышиных моделях исследователи обнаружили, что воспаление вызывает химические реакции, повреждающие ДНК нейронов CUX2. Системы восстановления, защищающие эти нейроны от стрессов развития, больше не могли справляться; И это привело к повреждению мозга.
Вместе эти два исследования описывают естественный способ, которым нейроны внешнего слоя мозга справляются с повреждением ДНК — и как эта система разрушается при рассеянном склерозе.
«Нейроны CUX2 — это как "канарейка в угольной шахте" для мозга, поражённого рассеянным склерозом», — сказал Дэвид Роуич, доктор медицины, доктор философии, заместитель директора по исследованиям в Guerin Children's, профессор педиатрии Кембриджского университета и соавтор по корреспонденции. «Если мы сможем защитить эти нейроны, возможно, сможем сдержать повреждения до прогрессирования болезни.»
Ссылка на журнал: