Учёные выяснили, как белок помогает формировать и поддерживать жизненно важные связи в мозге, что проливает свет на неврологические проблемы, с которыми сталкиваются люди с редкой формой мышечной дистрофии, известной как дистрогликанопатия.
Исследование, проведённое в Орегонском университете здравоохранения и науки и опубликованное в журнале Communications Biology, показывает, что белок дистрогликан играет решающую роль в формировании и поддержании связей между нервными клетками в мозжечке — части мозга, отвечающей за координацию движений и моторную обучаемость.
У людей с дистрогликанопатией генетические мутации в белке влияют не только на мышцы, но и на мозг
У людей с дистрогликанопатией генетические мутации в белке дистрогликане влияют не только на мышцы, но и на мозг. Это заболевание — разновидность врождённой мышечной дистрофии, группы наследственных заболеваний, которые проявляются при рождении или в раннем младенчестве.
Дженнифер Джанке, доктор философии, ведущий автор исследования и научный сотрудник в лаборатории Кевина Райта, доктора философии, доцента в Институте Воллума Орегонского университета здравоохранения и науки, сказала: «Большинство исследований дистрогликана сосредоточено на мышечной системе. Однако неврологический аспект был упущен из виду. Это исследование показывает, что дистрогликан также необходим для построения коммуникационной сети мозга, особенно связей, которые помогают балансировать и регулировать нервные сигналы».
Используя генетически модифицированных мышей, команда удалила ген, который производит дистрогликан, — конкретно в клетках Пуркинье, основном типе нейронов, контролирующих моторные движения. Они сделали это до того, как синапсы — соединения между нервными клетками — успели сформироваться.
Без дистрогликана синапсы между клетками Пуркинье и близлежащими тормозными нейронами были меньше по количеству и работали неправильно. Электрические сигналы, которые обычно проходят между этими клетками, были слабее и реже.
«Этот неврологический аспект объясняет, почему у детей с дистрогликанопатией часто возникают проблемы с движением, задержка моторного развития и аномалии головного мозга, видимые на МРТ», — сказал Райт, старший автор исследования.
Исследовательская группа обнаружила, что разные части белка дистрогликана отвечают за развитие синапсов. Внешняя часть белка необходима для построения синапсов, в то время как внутренняя часть, которая соединяется с внутренним механизмом клетки, поддерживает эти соединения и обеспечивает их функционирование с течением времени.
Если дистрогликан повреждён или отсутствует, как это происходит при дистрогликанопатии, нервным клеткам в мозге может быть трудно формировать правильные сети. Это может нарушить то, как мозг обрабатывает и контролирует движение и другие функции.
Дистрогликанопатия — редкое заболевание, но её симптомы могут быть тяжёлыми: от мышечной слабости и трудностей в обучении до эпилепсии и пороков развития головного мозга. В настоящее время не существует эффективных методов лечения этого заболевания.
«Теперь, когда мы знаем, какие неврологические фенотипы связаны с этими мутациями, мы можем попытаться их устранить», — сказал Райт. «Наша следующая линия исследований — изучение использования подхода на основе генной терапии для решения неврологических аспектов заболевания на моделях мышей. Сейчас мы действительно сосредоточены на том, чтобы исправить синаптические дефекты, которые возникают после рождения, что может привести к созданию более эффективных диагностических инструментов и методов лечения, включая терапию, которая могла бы защитить или восстановить функцию синапсов в мозге».
В исследовании, помимо Райта и Джанке, участвовал Эрик Шнелл, доктор медицинских наук, доцент кафедры анестезиологии и периоперационной медицины в Медицинской школе Орегонского университета здравоохранения и науки.