В недавнем исследовании ученые Института науки и технологий Окинава (Okinawa Institute of Science and Technology), Япония, детально описали механизм токсических повреждений нейронов при переизбытке альфа-синуклеина — протеина, играющего ключевую роль в развитии болезни Паркинсона.
Болезнь Паркинсона — медленно прогрессирующее дегенеративное заболевание экстрапирамидной моторной системы, связанное с прогрессирующей деградацией и гибелью дофаминергических нейронов. К основным клиническим проявлениям указанной патологии относят двигательные нарушения, характеризующиеся развитием тремора, мышечной ригидности, гипокинезии и постуральной неустойчивости, а также расстройством вегетативных функций и психики. Лечение пациентов с этим заболеванием в настоящее время представлено различными симптоматическими методами, не устраняющими, однако, основной причины патологических изменений.
В более ранних исследованиях, связанных с изучением патологических взаимосвязей в развитии болезни Паркинсона, выдвинута гипотеза о том, что избыток пресинаптического протеина, относящегося к альфа-синуклеинам, может служить триггером данного заболевания. Также сообщалось о том, что перманентный избыток экспрессии альфа-синуклеина может проявляться различными нарушениями синаптического функционирования. Однако усилия, направленные на определение точной роли указанного протеина, выявленного в нейронных терминалях, до настоящего времени оставались безуспешными.
В новой работе авторам удалось показать, что альфа-синуклеин блокирует основной этап в механизме передачи нейронных сигналов, необходимых для функционирования высших структур головного мозга. В частности, показано, что альфа-синуклеин препятствует механизму везикулярного эндоцитоза в нейронных терминалях. Результаты работы опубликованы в издании «Journal of Neuroscience» 2 июня 2017 г.
Нейротрансмиссия — процесс передачи межнейронных сигналов, необходимых для успешного моторного, сенсорного и когнитивного функционирования. При поступлении электрического сигнала в область нейронной терминали для последующей передачи импульса необходим рилизинг тех или иных нейротрансмиттеров, содержащихся в везикулах. Везикулы представлены липидными мембранами, которые после рилизинга нейромедиаторов для дальнейшего успешного функционирования требуют восстановления своей структуры. В настоящей работе учеными получено подтверждение, что переизбыток содержания пресинаптического альфа-синуклеина ингибирует описанный процесс восстановления липидной мембраны, или мембранный эндоцитоз. Таким образом, эндоцитоз имеет решающее значение в процессах нейтротрансмиссии, и нарушение данного этапа инициирует каскад последующих дисфункций в сложном механизме межнейронной передачи сигналов.
Авторы отметили, что высокочастотная нейротрансмиссия с ускорением процессов везикулярной рециркуляции важна в таких физиологических механизмах, как сенсорное восприятие, генерация воспоминаний и контроль двигательных функций. Поэтому при блокировании везикулярного эндоцитоза процессы высокочастотной межнейронной передачи нарушаются гораздо быстрее. Кроме того, исследователи показали, что избыток альфа-синуклеина оказывает токсическое влияние на пространственную организацию внутриклеточных микротрубочек — структурных клеточных протеинов, что, в свою очередь, опосредованно оказывает негативный эффект на процессы эндоцитоза.
Резюмируя итоги работы, авторы отметили, что процесс, вызванный переизбытком альфа-синуклеина, вероятно, является основой первичных патологических нарушений, развивающихся на ранних стадиях болезни Паркинсона до формирования морфологических изменений и манифестации клинических симптомов заболевания, таких как явное нарушение моторных функций в результате деградации дофаминергических нейронов.
- Eguchi K., Taoufiq Z., Thorn-Seshold O. et al. (2017) Wild-type monomeric α-synuclein can impair vesicle endocytosis and synaptic fidelity via tubulin polymerization at the calyx of Held. J. Neurosci., June 2 (http://www.jneurosci.org/content/early/2017/06/02/JNEUROSCI.0179-17.2017).
- Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University (2017) New mechanism behind Parkinson’s disease revealed. ScienceDaily, June 4 (https://www.sciencedaily.com/releases/2017/06/170604143812.htm).
Наталья Савельева-Кулик
