Улучшение рециркуляции клеток поможет лечить нейродегенеративные заболевания

Впервые исследовательская группа из детской больницы SickKids обнаружила способ потенциально уменьшить количество токсичных клеточных отходов, накапливающихся у пациентов с расстройством спектра Зеллвегера, или ZSD. 

ZSD — это группа редких нейродегенеративных генетических заболеваний, вызванных генетическими вариациями, которые уменьшают количество пероксисом — частей клеток, отвечающих, среди прочего, за расщепление жиров. ZSD различается по степени тяжести и характеризуется прогрессирующей нейродегенерацией, а также симптомами, которые варьируются от нарушений зрения, таких как катаракта, до дисфункции печени и почек.

Как и все живые существа, клеточные структуры со временем разрушаются и подлежат переработке. В клетках этот процесс переработки называется аутофагией. У людей с ZSD аутофагия нарушена из-за отсутствия работающих пероксисом, что в конечном итоге вызывает повреждение других частей клетки, приводящее к накоплению токсичных клеточных отходов, которые могут привести к летальному исходу. До сих пор связь между потерей пероксисом и нарушением процесса утилизации при ZSD была неизвестна.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые под руководством доктора Питера Кима, старшего научного сотрудника программы клеточной биологии в SickKids, и доктора Роберта Бандсмы, научного сотрудника программы трансляционной медицины, обнаружили, что, генетически и фармацевтически увеличивая способность клетки к переработке собственных компонентов, можно очистить поврежденный клеточный материал, что дает новую терапевтическую цель для лечения ZSD.

Пристальный взгляд на клеточную переработку

Известно более десятка путей, которые перерабатывают определенные поврежденные или неактуальные компоненты в клетке. Одним из таких путей является пексофагия, которая избирательно перерабатывает пероксисомы.

Предыдущее исследование команды Ким-Бандсма показало, что наиболее распространенная генетическая вариация, вызывающая ZSD, значительно усиливает пексофагию, в результате чего здоровые пероксисомы утилизируются наряду с нездоровыми. В новом исследовании доктор Кайла Джермейн, бывшая аспирантка в лаборатории Кима и Бандсмы, обнаружила, что это увеличение пексофагии может также мешать клеткам разлагать другие клеточные отходы.

Наша работа впервые демонстрирует, что различные клеточные пути утилизации могут влиять друг на друга, — объясняет Джермейн.

Система переработки отходов клетки имеет максимальную нагрузку — аутофагический предел. Когда этот предел превышен, токсичные клеточные отходы накапливаются.

Обнаружив связь между различными путями утилизации, исследователи пришли к выводу, что могут оптимизировать общий процесс утилизации, увеличив предел аутофагии. При этом они наблюдали улучшение процесса удаления клеточных отходов, что открывает новые пути для лечения ZSD.

Эти результаты очень интересны, поскольку они показывают, что благодаря пониманию фундаментального процесса, происходящего во всех наших клетках, мы можем разработать новые и лучшие методы лечения очень серьезного заболевания, — говорит Бандсма, который также является штатным врачом в отделении гастроэнтерологии, гепатологии и питания в SickKids.

Информационное обеспечение лечения после ZSD

Команда исследователей надеется, что результаты этого исследования могут послужить основой для изучения других нейродегенеративных заболеваний, связанных с изменениями в аутофагии, таких как болезнь Хантингтона и болезнь Паркинсона.

Мы установили, что белковые агрегаты, участвующие в развитии болезни Хантингтона и болезни Паркинсона, также могут препятствовать обороту поврежденных пероксисом, а это значит, что ученые смогут нацелить эти компоненты на пациентов, не имеющих отношения к ZSD, — заключает Ким.

Иллюстрация: The Hospital for Sick Children (SickKids)

09.01.2024