По мнению исследователей из Университета Иллинойса в Чикагском медицинском колледже, замедление транспорта и доставки питательных веществ, белков и сигнальных молекул в нервных клетках может способствовать развитию нейродегенеративного расстройства БАС.
Исследователи показали, как генетическая мутация, часто связанная с наследственным БАС, вызывает задержки в транспорте этих важных молекул по длинным аксонам нейронов.
Их результаты были опубликованы в онлайн-журнале PLOS ONE 12 июня.
Моторные нейроны являются одними из самых длинных клеток в человеческом теле – некоторые могут достигать половины роста человека на целых три фута. Это создает проблему, если все клеточные строительные блоки сделаны на одном конце клетки, где находится ядро, но необходимы на другом конце клетки.
Нейроны имеют молекулярные эквиваленты магистралей и грузовиков доставки – нервные волокна и моторные белки, – которые проходят вдоль своих длинных аксонов, переправляя материал взад и вперед. Но когда доставка задерживается, а продукты не доставляются туда, где они нужны, ячейка не может функционировать оптимально. Эти транспортные проблемы могут привести к тому, что нейроны потеряют контакт с другими нейронами и мышцами.
"Если транспортный процесс задерживается или замедляется, на конечном конце клетки могут закончиться материалы, в которых он нуждается, и он может потерять синаптическую связь с соседними нейронами," говорит Херардо Морфини, доцент кафедры анатомии и клеточной биологии UIC и соруководитель исследования. "Без связей клетки умирают."
"Гибель клеток – заключительный этап длительного болезненного процесса при БАС," сказал Скотт Брэди, профессор UIC, руководитель отдела анатомии и клеточной биологии и соруководитель исследования. "Мы хотели понять патологический процесс в нейронах, приводящий к гибели клеток."
Нейробиологи знают, что мутации в белке, называемом SOD1, составляют многие из 10 процентов наследственных случаев БАС. Девяносто процентов случаев БАС не имеют известной причины и называются спорадическими.
Брэди и его коллеги ранее показали, используя видеомикроскопию аксонов кальмаров с высоким разрешением, что мутантный вариант белка значительно замедляет перенос материала от одного конца клетки к другому.
В новом исследовании исследователи изучили, как мутированная форма SOD1 вызывает замедление клеточного транспорта. Они обнаружили, что мутантные белковые активируемые молекулы, называемые киназами p38, в свою очередь модифицировали основной моторный белок, участвующий в перемещении груза по нервным аксонам. Эти модифицированные моторные белки двигались плохо по сравнению с контролем, который подвергался воздействию немутантной SOD1.
Они также показали, что транспорт у генетически измененных мышей также замедляется мутантным SOD1 по тому же механизму.
"Пути между SOD1 и киназами p38 могут быть интересными мишенями для терапевтического вмешательства при лечении БАС, как для некоторых генетических форм, так и для спонтанных форм, где неправильное функционирование SOD1 также является сопутствующим фактором," сказал Брэди.