Пироговский университет: как мозг борется с Альцгеймером и Паркинсоном

Автор: Дарья Владимировна Серебряная, к.б.н., доцент кафедры медицинских нейротехнологий Института нейронаук и нейротехнологий Пироговского Университета, заведующий учебной лабораторией

При упоминании болезней Альцгеймера и Паркинсона в сознании нередко возникает картина необратимого угасания. Однако что, если наш мозг изначально обладает способностью противостоять их развитию? Ученые выявили внутреннюю систему клеточной защиты и в настоящее время изучают способы ее активации, чтобы остановить процесс нейродегенерации на начальных стадиях.

Наш мозг обладает удивительной, хотя и ограниченной, способностью к самозащите. Когда возникает угроза нейродегенерации (медленной гибели нервных клеток, лежащей в основе таких тяжелых заболеваний, как болезни Альцгеймера, Паркинсона и различные формы деменции), в организме могут активироваться собственные, эндогенные защитные механизмы. Ученые все больше убеждаются, что ключ к новым методам лечения кроется не только в борьбе с симптомами, но и в поддержке этих естественных механизмов выживания нейронов и астроцитов.

Нейродегенерация — это непрерывный процесс гибели нервных клеток в головном и спинном мозге, который влечет за собой необратимые нарушения памяти, движения и мыслительных способностей. Это ключевой механизм для множества заболеваний, обусловленных как генетическими факторами, так и возрастными изменениями под влиянием внешней среды. Сейчас борьба с этими болезнями в основном направлена на замедление их прогрессирования и облегчение симптомов. Тем не менее существует радикально новый подход, предполагающий задействовать собственные защитные ресурсы организма.

Одним из важнейших открытий в этой области стало понимание роли особых сигнальных молекул — нейротрофических факторов. На ранних стадиях нейродегенерации в мозге может повышаться продукция этих веществ, задача которых — поддерживать жизнеспособность нейронов и их вспомогательных клеток, астроцитов. Особый интерес для исследователей представляют инсулиноподобные факторы роста — IGF-1 и IGF-2. Они играют ключевую роль в развитии мозга, а во взрослом возрасте берут на себя функцию главных защитников (нейропротекторов), активируя механизмы выживания клеток.

Но здесь есть тонкая регуляция. Эти защитные факторы не находятся в мозге в свободном состоянии. Их концентрация и активность у поверхности клеток строго контролируются специальными IGF-связывающими белками. Представьте себе, что фактор роста — это ключ, а рецептор на нейроне — замочная скважина. Связывающие белки действуют как своеобразный чехол, пока ключ в нем — он не может открыть замок. Пока IGF находится в комплексе с таким белком, он не может передать защитный сигнал клетке.

Вот где происходит самое интересное. Включается второй уровень внутренней защиты. В мозге присутствуют особые ферменты — протеазы, которые работают как молекулярные ножницы. Они могут разрезать и разрушить связывающий белок. Это равносильно снятию защитного чехла с ключа. В результате IGF высвобождается, получает возможность взаимодействия со своим рецептором на клетке и запускает целый каскад реакций, направленных на ее выживание: от улучшения энергетического обмена до блокировки программы самоуничтожения.

«Мы убеждены, что детальное изучение того, как именно включается и регулируется эта сложная система высвобождения IGF в здоровом мозге и как она ломается при нейродегенеративных заболеваниях, может указать нам на совершенно новые мишени для терапии, — объясняет Дарья Владимировна Серебряная, к.б.н., руководитель научной группы в Пироговском Университете. — Вместо того чтобы вводить извне вещества, мы можем научиться мягко стимулировать собственные защитные ресурсы мозга именно на тех ранних, доклинических стадиях, когда процесс гибели нейронов только начинается. Это даст шанс не просто замедлить, а потенциально заблокировать развитие заболевания. Сейчас наша команда активно проводит доклинические исследования, чтобы в будущем эти знания можно было применить в реальной медицинской практике».

Чтобы понять полную картину, ученые используют комплексный двухэтапный подход, сочетающий эксперименты на целостном организме и на клеточных моделях. Сначала они моделируют нейродегенеративное заболевание, например болезнь Паркинсона, на лабораторных животных. Это позволяет увидеть, как патология развивается в сложной системе живого мозга, и зафиксировать поведенческие и физиологические изменения. Затем из мозга этих животных выделяются живые клетки — нейроны и глия, которые помещаются в питательную среду. Таким путем создается упрощенная, но очень информативная модель мозга «в пробирке» (in vitro). Изучая эти культуры, исследователи могут в деталях, на молекулярном уровне, проанализировать, как при болезни меняется баланс между связывающими белками и протеазами и как можно повлиять на этот баланс, чтобы повысить биодоступность защитных IGF.

Таким образом, мозг не является лишь пассивной жертвой нейродегенеративных процессов. В нем заложена сложная, многоуровневая система внутренней защиты, функционирующая на основе тонкого баланса протективных факторов и их регуляторов. Современные научные исследования, подобные тем, что ведутся группой Дарьи Владимировны Серебряной, сосредоточены на расшифровке «внутреннего взаимодействия» клеток мозга и поиске путей усиления его защитных сигналов. Понимание механизмов эндогенной нейропротекции открывает путь к разработке принципиально нового класса терапевтических подходов — не симптоматических, а превентивных и восстановительных, способных сохранить здоровье мозга даже в условиях тяжелых возрастных заболеваний.