Токсичные фрагменты ДНК могут быть причиной болезни Паркинсона

Первое в своем роде исследование показывает, что повреждение митохондриальной ДНК запускает цепную реакцию, которая может распространить болезнь Паркинсона на другие части мозга аналогично инфекции. Исследование было опубликовано в журнале Molecular Psychiatry.

 

Митохондрии – крошечные органеллы в наших клетках, которые производят энергию – содержат собственный банк ДНК, отдельный от хромосом в ядре клетки.

 

Поврежденная митохондриальная ДНК (мтДНК) может активировать два белка, участвующих в иммунной системе, и исследователи обнаружили, что эти специфические белки активируются в мозге как людей с болезнью Паркинсона, так и мышей, созданных для моделирования этого состояния.

 

Исследователи также определили еще один белок, который играет ключевую роль в распространении поврежденной митохондриальной ДНК на другие нейроны, и который может стать новой мишенью для разработки методов лечения, направленных на предотвращение прогрессирования болезни Паркинсона.

 

Команда из Дании и Германии считает, что анализы крови могут обнаружить поврежденную митохондриальную ДНК, что является ранним биомаркером болезни Паркинсона.

 

«Впервые мы можем показать, что митохондрии, производители жизненно важной энергии в клетках мозга, особенно в нейронах, подвергаются повреждениям, что приводит к нарушениям в митохондриальной ДНК», — говорит биотехнолог Шоре Иссазаде- Навикас из Копенгагенского университета в Дании. «Это инициирует и распространяется болезнь по мозгу, как лесной пожар».

 

В прошлом исследователи сосредоточились на поиске наследственных факторов, объясняющих случаи болезни Паркинсона среди членов семьи. Со временем стало ясно, что эти факторы не могут объяснить большинство состояний пациентов.

 

«Наши результаты показывают, что распространение поврежденного генетического материала, митохондриальной ДНК», — говорит Иссазаде-Навикас, — «вызывает симптомы, напоминающие болезнь Паркинсона, и ее прогрессирование до деменции».

 

Исследователи изучили посмертные образцы мозга людей с симптомами Паркинсона и без них, чтобы точно определить молекулярные пути, участвующие в патологии заболевания.

 

Они обнаружили, что два белка, TLR9 и TLR4, активируются при распространении поврежденной мтДНК, и активность этих белков повышается у пациентов с болезнью Паркинсона.

 

Затем исследователи использовали мышиную модель болезни Паркинсона с индуцированными мутациями в генах, контролирующих эти пути, чтобы изучить роль повреждения мтДНК.

 

У этих мышей была активация передачи сигналов TLR9 и TLR4 в идентифицированных молекулярных путях, обнаруженных у людей, и повреждена мтДНК, которая была изгнана из нейронов. Затем это может распространиться на другие нейроны и вызвать нейротоксичность.

 

Поведенческие симптомы, подобные деменции при болезни Паркинсона, такие как нервно-психические, двигательные и когнитивные нарушения, также наблюдались у здоровых мышей, когда им вводили поврежденную мтДНК в мозг.

 

«Небольшие фрагменты – на самом деле ДНК – из митохондрий высвобождаются в клетку», — объясняет Иссазаде-Навикас. «Когда эти фрагменты поврежденной ДНК оказываются не на своем месте, они становятся токсичными для клетки, побуждая нервные клетки вытеснять эту токсичную митохондриальную ДНК».

 

Повреждение нейронов у здоровых мышей также произошло в областях, удаленных от места инъекции. Похоже, что поврежденная мтДНК вызывает распространение признаков деменции при болезни Паркинсона аналогично тому, как распространяются вирусы.

 

В ходе дальнейшего анализа исследователи обнаружили, что белок, известный как Rps3, помогает TLR4 распознавать поврежденную мтДНК и выводить токсичные фрагменты из нейронов.

 

«Учитывая взаимосвязанную природу клеток мозга, эти токсичные фрагменты ДНК распространяются на соседние и удаленные клетки, подобно неконтролируемому лесному пожару, возникшему из-за случайного костра», — говорит Иссазаде-Навика. «Вполне возможно, что повреждения митохондриальной ДНК в клетках головного мозга просачиваются из мозга в кровь».

 

Продолжающееся исследование команды направлено на изучение обнаружения повреждений митохондриальной ДНК в крови как предсказателя прогрессирования заболевания в надежде приблизить нас на один шаг к пониманию того, как болезнь Паркинсона развивается в мозге и переходит в деменцию.

 

«Эти открытия могут проложить путь к инновационным стратегиям лечения и подходам к мониторингу болезни Паркинсона», — пишут авторы.