В недавнем исследовании, проведенном учеными Медицинской школы Нью-Йоркского университета (New York University School of Medicine), США, описан механизм развития нарушений памяти и обучаемости как результат возрастания иммунореактивности организма в ответ на инфицирование вирусом. В эксперименте на лабораторных животных ученые наблюдали последовательность патогенетических изменений, при которых проникновение вирусных частиц в кровеносную систему организма животных приводило к миграции моноцитов подклассов CX3CR1high-LY6Clow, способствуя рилизингу сигнального протеина воспаления фактора некроза опухоли (TNF)-α. В структурах головного мозга (ГМ) TNF-α в последующем блокировал формирование межнейронных взаимосвязей, трансформирующих сенсорные стимулы в воспоминания. Результаты работы опубликованы в издании «Nature Medicine» 15 мая 2017 г.
Несмотря на ранее известную взаимосвязь между вирусной активацией иммунной системы и когнитивными нарушениями, механизм этого патогенетического ансамбля был изучен недостаточно. В настоящем исследовании авторы выявили, что обусловленный вирусным инфицированием каскад иммуновоспалительных реакций приводит к утрате межклеточных связей в сетях коры ГМ, ответственных за обучение. Итогом этого становятся множественные ошибки, допускаемые животными при выполнении заданий, которые бы демонстрировали их способности к обучению. Более того, ученые отметили, что первичная инициация изменений, наблюдаемых в дальнейшем на уровне межнейронных соединений, отмечена в периферической кровеносной сети в локусах первоначального взаимодействия вирусных частиц с высокомолекулярными моноцитами подкласса CX3CR1.
Известно, что основой формирования воспоминаний являются морфологические изменения пространственной конфигурации нейронных дендритов, повышающие прочность синаптической структуры. Так, в предыдущих исследованиях показано, что обучение двигательным навыкам приводит к расширению дендритного каркаса в участках коры ГМ, ответственных за моторику, и степень прочности этих синапсов прямо коррелирует с эффективностью навыков обучаемости у животных.
В нынешнем исследовании авторами установлено, что после инфицирования лабораторных животных генетически моделированным аналогом вируса, именуемого poly (I:C), уровень деградации дендритных отростков нейронов и, соответственно, синаптических нейронных сетей у инфицированных мышей был в 2 раза выше по сравнению с животными, чья иммунная система не подвергалась влиянию вирусных агентов. Также в различные временные интервалы у инфицированных лабораторных животных исследователи проводили измерения уровней провоспалительных сигнальных протеинов, выявив при этом более продолжительное возрастание уровней TNF-α по сравнению с другими цитокинами. Учитывая все полученные сведения, авторы пришли к выводу о том, что влияние системного иммунного ответа на формирование синаптических нейронных связей обусловлено действием сигналов TNF-α. Это предположение подтвердилось тем, что у инфицированных мышей с генетическим отсутствием способности иммуноцитов синтезировать TNF-α не наблюдалось каких-либо негативных изменений относительно формирования дендритных сетей в структурах коры ГМ или поведенческих нарушений.
Комментируя полученные результаты, авторы подчеркнули, что итоги работы, проведенной на животных, во многом аналогичны клиническим наблюдениям пациентов с острыми или хроническими инфекционными заболеваниями, у которых часто отмечают слабость моторных навыков и нарушения памяти. В связи с этим ученые выразили надежду на то, что применение противовоспалительных препаратов, мишенью влияния которых является TNF-α (например инфликсимаб), может оказать протекторное действие при когнитивных дисфункциях, являющихся следствием периферических вирусных инфекционных процессов. Кроме того, перспективой будущих исследований ученые видят поиск терапевтических модальностей, направленных на моноциты подклассов CX3CR1highLY6Clow и позволяющих предотвращать отрицательное влияние вирусных инфекций на состояние когнитивных функций.
- Garré J.M., Silva H.M., Lafaille J.J. et al. (2017) CX3CR1 monocytes modulate learning and learning-dependent dendritic spine remodeling via TNF-α. Nat. Med., May 15 (https://www.nature.com/nm/journal/vaop/ncurrent/full/nm.4340.html).
- NYU Langone Medical Center/New York University School of Medicine (2017) Certain immune reactions to viruses cause learning problems. ScienceDaily, May 15 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/05/170515134122.htm).
Наталья Савельева-Кулик
