Видеть, слышать, думать, мечтать – фактически делать что угодно – активирует нейроны в мозгу. Но для людей, предрасположенных к развитию опухолей головного мозга, обычное жужжание в мозгу может стать проблемой. Исследование, проведенное учеными из Медицинской школы Вашингтонского университета в Санкт-Петербурге. Медицинская школа Луи и Стэнфордского университета показывает, что нормальная повседневная активность нейронов может стимулировать образование и рост опухолей головного мозга.
Исследователи изучали мышей, генетически предрасположенных к развитию опухолей зрительных нервов, пучка нейронов, передающих зрительные сигналы от глаз к мозгу. Мыши послужили моделью для детей с генетическим заболеванием нейрофиброматозом 1 типа (NF1). Примерно у каждого шестого ребенка с NF1 к 7 годам развивается опухоль зрительного нерва низкой степени злокачественности. В этом исследовании у мышей с мутациями Nf1, выращенных при нормальном освещении, развились опухоли; те, кого держали в неведении в критический период развития, не.
Результаты, опубликованные 26 мая в журнале Nature, показывают, что активность нейронов играет недооцененную роль в развитии рака нервной системы. Исследование открывает новые возможности для предотвращения опухолей головного мозга у детей из группы высокого риска.
"Глиомы зрительного нерва очень часто встречаются у детей с NF1 и могут вызывать потерю зрения," сказал соавтор Дэвид Х. Гутманн, MD, Ph.D., Дональд О. Семья Шнаков, профессор неврологии Вашингтонского университета и директор университетского центра NF. "У нас нет надежного способа предсказать, у кого разовьются опухоли, или какого-либо способа их предотвратить. Но теперь, когда мы знаем, что эти опухоли головного мозга вызваны воздействием света и нейрональной активностью, мы можем начать думать о стратегиях профилактики следующего поколения. Может быть, мы можем дать детям классные солнцезащитные очки для ношения с фильтрами или линзами, чтобы блокировать определенные длины волн света, или перепрофилировать лекарства, которые подавляют чрезмерную нейронную активность и защищают этих детей от развития опухолей мозга и потери зрения."
Соавтор Мишель Монье, доктор медицинских наук.D., адъюнкт-профессор неврологии в Стэнфордской медицине, ранее продемонстрировал, что нейронная активность стимулирует рост агрессивной формы рака мозга. Но было неясно, запускает ли нейронная активность сама по себе процесс образования опухоли или она только способствует росту опухолей, инициированному другими процессами.
В рамках этого исследования исследователи использовали мышей с мутациями в гене Nf1. У таких мышей начинают развиваться низкосортные опухоли зрительных нервов примерно в 9-недельном возрасте, и практически у всех появляются опухоли в возрасте от 12 до 16 недель. Поскольку нейроны зрительного нерва становятся активными под воздействием света, исследователи исследовали, могут ли они снизить активность нейронов и, следовательно, образование опухолей, просто удерживая мышей от света. Они выращивали мышей в возрасте от 9 до 16 недель в темноте, а затем проверяли наличие опухолей.
"Результаты были настолько поразительными. У мышей, выращенных в темноте, просто не развивались опухоли, в то время как у всех мышей, выращенных на свету, развивались, несмотря на их идентичную генетическую предрасположенность к развитию опухолей зрительного нерва," Monje сказал. "Хотя ранее мы обнаружили, что активность нейронов является важным регулятором роста глиомы, эти результаты показали, насколько важной может быть активность нейронов для образования опухоли."
Дальнейшие эксперименты подтвердили решающую роль воздействия света и сузили критическое окно до возраста от 6 недель до 12 недель. Ни у одной из мышей, выращенных в темноте в течение этого периода времени, не развились опухоли к 24-недельному возрасту. Помещение мышей старше 12 недель, когда опухоли уже сформировались, в темноту замедлило рост опухоли, но не уменьшило их размер.
Первый автор Пан Юань, Ph.D., который сначала работал с Гутманном в Вашингтонском университете, а теперь является исследователем с докторской степенью в Монье, показал, что связь между светом и опухолями требует белка, называемого нейролигином 3. Когда их зрительные нервы стимулируются, мыши с мутациями Nf1 выделяют аномально высокие уровни нейролигина 3. Блокирование белка с помощью лекарства или генетической модификации мышей для устранения гена нейролигина 3 привело к уменьшению количества опухолей и их меньшему размеру.
Более того, опухоли головного мозга у людей также содержат много нейролигина 3, что предполагает возможность нацеливания на белок в качестве лечения опухолей головного мозга. Исследователи проанализировали образцы тканей 19 человек с опухолями головного мозга низкой степени злокачественности и обнаружили высокие уровни нейролигина 3, независимо от того, возникли они у детей с NF1 или нет.
"Все это учит нас тому, что мы могли игнорировать один действительно важный тип клеток при раке нервной системы: нейроны," Гутманн сказал. "Как неврологи, мы десятилетиями лечим гиперактивные нейроны лекарствами. Одно из направлений, которым следуют наши лаборатории, – это перепрофилирование некоторых из этих препаратов, чтобы посмотреть, можем ли мы отключить нежелательную активность, возможно, только на короткий период развития, и предотвратить образование опухолей головного мозга. Есть и другие моменты, в которые мы могли бы вмешаться: ограничивая световое воздействие, воздействуя на нейролигин 3 или подавляя какой-либо другой этап этого пути. Это действительно открыло нам глаза."