Исследователи открыли механизм нейрогенеза у рыбок данио. Его можно активировать у человека
Эволюцию принято отождествлять с прогрессом, однако наиболее полезные биологические «инновации» не всегда встречаются у самых «высоких» организмов.
У аквариумных прозрачных рыбок данио-рерио (zebrafish) в мозге постоянно генерируются новые нейроны. Это замечательная защита от разрушительного воздействия неврологических заболеваний и травм. В мозге взрослого человек, напротив, производится очень небольшое количество новых нейронов, в основном в гиппокампе (центре памяти мозга). А такие заболевания, как болезнь Альцгеймера, еще больше подавляют это производство. К счастью, данио-рерио выдали свои секреты.
Исследователи Колумбийского университета обнаружили и описали механизм, способствующий нейрогенезу в мозге данио-рерио и метод, который может активировать этот механизм у людей.
«Возможно, активируя нейрогенез у людей с болезнью Альцгеймера, мы сможем замедлить прогрессирование заболевания», — говорит руководитель исследования Каган Кизил.
Фактор роста помогает данио регенерировать мозг
Кизил и его коллеги ранее обнаружили в мозге рыбок данио молекулу, называемую рецептором фактора роста нервов (NGFR), которая побуждает стволовые клетки к образованию новых нейронов.
NGFR увеличивает производство нейронов даже в мозге рыбок с признаками болезни Альцгеймера, которая препятствует нейрогенезу. Ученые решили выяснить, будет ли фактор роста NGFR работать аналогично и у млекопитающих с болезнью Альцгеймера.
Мозг мышей обычно не экспрессирует NGFR, но когда исследователи активировали его в мышиных моделях болезни Альцгеймера, они обнаружили, что NGFR стимулирует долгосрочный нейрогенез, преобразуя связанную с болезнью физиологию астроцитов мозга в здоровое и нейрогенное состояние. Примечательно, что активация NGRF также снижала накопление белков амилоида и тау — двух отличительных признаков болезни Альцгеймера.
Анализ клеток мозга человека, в том числе умерших пациентов с болезнью Альцгеймера, показал, что NGFR экспрессируется в мозге на ранних стадиях развития человека, но не на поздних. Известно, что практически все нейроны мозга возникают у человека еще в пренатальный период, а тогда NGFR очень активен. А потом он «умолкает».
Как активировать эффект данио-рерио у людей
Включение NGFR в соответствующих типах клеток могло бы стать одним из вариантов лечения, однако для этого потребовались бы подходы генной терапии. Вместо этого Кизил и его коллеги расшифровали принцип действия NGFR и выявили две потенциальные лекарственные мишени, которые могут сработать вместо NGFR.
Первая мишень, липокалин-2, представляет собой белок, который повышен в клетках мозга мыши и человека и должен быть заблокирован для того, чтобы нейрогенез продолжался. «Наши результаты позволяют предположить, что если мы просто заблокируем рецептор липокалина-2 , то сможем увеличить нейрогенез», — говорит Кизил.
Исследователи выявили и второй белок — фосфофруктокиназу, который также препятствует нейрогенезу и обильно экспрессируется в клетках мозга человека. А поскольку фосфофруктокиназа работает независимо от липокалина-2, возможно, эффективнее будет воздействовать на обе мишени одновременно, считает Кизил.
Для того чтобы определить, приведет ли увеличение количества нейронов и уменьшение патологии Альцгеймера к улучшению когнитивных функций, необходимы исследования in vivo и поведенческие тесты на доклинических моделях болезни Альцгеймера.