НОВОСТИ. Нервная система
PNAS: загрязнение воздуха способствует развитию болезни Альцгеймера

Загрязнение воздуха ежегодно становится причиной почти 7 миллионов преждевременных смертей, и его последствия выходят далеко за рамки легких. Вдыхание дыма от лесных пожаров или городского смога, связанного с автомобилями, не только увеличивает риск астмы и болезней сердца, но и может способствовать таким разнообразным заболеваниям мозга, как болезнь Альцгеймера и аутизм.
PNAS: загрязнение воздуха способствует развитию болезни АльцгеймераУченые из Scripps Research обнаружили, как химическое изменение в мозге, которое может быть вызвано воспалением и старением, а также токсинами, содержащимися в загрязненном воздухе, пестицидах, дыме лесных пожаров и обработанном мясе, нарушает нормальную функцию клеток мозга. Известное как S-нитрозилирование, это химическое изменение не позволяет клеткам мозга создавать новые связи и в конечном итоге приводит к клеточной смерти, обнаружила команда.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало, что блокирование S-нитрозилирования в ключевом белке мозга частично устраняет признаки потери памяти в моделях болезни Альцгеймера у мышей и в нервных клетках, полученных из стволовых клеток человека.
«Мы раскрыли молекулярные подробности того, как загрязняющие вещества могут способствовать потере памяти и нейродегенеративным заболеваниям. Это может в конечном итоге привести к появлению новых препаратов, которые блокируют эти эффекты для лучшего лечения болезни Альцгеймера», - сказал соавтор исследования Стюарт Липтон.
Более двух десятилетий назад Липтон впервые открыл S-нитрозилирование, химический процесс, при котором молекула, связанная с оксидом азота (NO), связывается с атомами серы (S) в белках (производя «SNO»), изменяя их функцию и образуя то, что Липтон назвал «SNO-STORM» в мозге. NO естественным образом содержится в организме и вырабатывается в ответ на электрическую стимуляцию или воспаление, но он также образуется в избытке в ответ на мелкие частицы и нитратные соединения (обозначаемые как PM2.5/NOx), присутствующие или вызванные изменением климата и загрязнением воздуха, связанным с автомобилями, дымом от лесных пожаров, пестицидами и обработанным мясом. Исследовательская группа Липтона и коллеги ранее продемонстрировали, что аномальные реакции S-нитрозилирования способствуют некоторым формам рака, аутизма, болезни Альцгеймера, болезни Паркинсона и другим состояниям.
В новом исследовании группа Липтона изучала влияние S-нитрозилирования на белок CRTC1, который помогает регулировать гены, имеющие решающее значение для формирования и поддержания связей между клетками мозга, что является важным процессом для обучения и долговременной памяти.
Используя культивированные клетки мозга мышей и людей, исследователи сначала подтвердили, что избыток NO приводит к S-нитрозилированию CRTC1. Затем они обнаружили, что эта химическая модификация препятствует связыванию CRTC1 с другим критическим регуляторным белком мозга, CREB. В результате другие гены, необходимые для формирования связей между нейронами, не стимулировались.
«Этот путь влияет на вашу память и напрямую связан с болезнью Альцгеймера у человека», — говорит Липтон.
Действительно, группа наблюдала высокие уровни S-нитрозилированного CRTC1 на ранней стадии заболевания у мышей с моделью болезни Альцгеймера и в человеческих нейронах, полученных из стволовых клеток пациентов с болезнью Альцгеймера, что еще раз подтверждает идею о том, что химические изменения играют ключевую роль в развитии симптомов заболевания.
Затем исследовательская группа генетически спроектировала версию CRTC1, которая больше не могла подвергаться S-нитрозилированию, поскольку в белке теперь отсутствовала серосодержащая аминокислота (называемая цистеином), необходимая для химической реакции. В чашке Петри введение этой модифицированной версии CRTC1 в нервные клетки человека, полученные из стволовых клеток пациента с болезнью Альцгеймера, предотвратило появление признаков заболевания, включая увядание связей нервных клеток и снижение выживаемости нервных клеток. В моделях мышей с болезнью Альцгеймера реконструированный CRTC1 восстановил активацию генов, необходимых для формирования памяти и синаптической пластичности — способности мозга укреплять связи между нейронами.
«Мы смогли почти полностью спасти молекулярные пути, участвующие в создании новых воспоминаний», — говорит Липтон. «Это говорит о том, что это поддающаяся лечению мишень, которая может иметь реальное значение в лечении болезни Альцгеймера и, возможно, других неврологических заболеваний».
Учитывая, что токсины окружающей среды, включая автомобильное загрязнение и дым от лесных пожаров, могут приводить к повышению уровня NO в мозге, новое исследование подтверждает гипотезу о том, что эти токсины могут ускорять старение мозга и болезнь Альцгеймера посредством S-нитрозилирования. Предотвращение S-нитрозилирования CRTC1 может быть жизнеспособным путем к замедлению или предотвращению этого типа повреждения мозга, связанного с болезнью Альцгеймера, говорит Липтон.
Результаты также могут помочь объяснить, почему риск болезни Альцгеймера увеличивается с возрастом, добавляет он. Даже без воздействия токсинов окружающей среды старение приводит к усилению воспаления и повышению уровня NO, в то время как антиоксидантная защита организма ослабевает, делая белки более восприимчивыми к вредным реакциям S-нитрозилирования.
«Мы узнаем, что S-нитрозилирование влияет на многочисленные белки по всему организму, но устранение хотя бы некоторых из этих изменений, например, изменений в CRTC1, может оказать существенное влияние на функцию памяти», — объясняет Липтон.
Его исследовательская группа сейчас работает над созданием препаратов, способных избирательно блокировать определенные реакции S-нитрозилирования, в том числе те, которые влияют на CRTC1.

Читайте также

Новое исследование показало, что кофеин не просто мешает заснуть, но и изменяет активность мозга во время сна, приближая его к состоянию, которое может нарушить восстановительные процессы...


Чем выше интеллект человека, тем лучше его мозг синхронизируется с собственным скрытым ритмом. К такому выводу пришли ученые в новом исследовании...


Большинство методов лечения болезни Паркинсона (БП) только замедляют прогрессирование заболевания. Поэтому для оптимизации лечения этого неврологического заболевания, которое со временем...


Датские исследователи из Орхусского университета обнаружили, что белок, вырабатываемый бактерией Helicobacter pylori — возбудителем язвы желудка, — способен замедлять развитие деменции...


Исследователи разработали временную электронную татуировку, которая расшифровывает мозговые волны для измерения умственного напряжения и предотвращения «выгорания»...


Нейробиологи выявили две области мозга, играющие ключевую роль в различении воображаемого и реального. В ходе визуализационных экспериментов, веретенообразная извилина — ключевая...


Новое исследование показало: тишина — это не просто отсутствие звука, а активная сила, способная трансформировать мозг и улучшить общее состояние здоровья...


Нейробиологи обнаружили вторую систему обучения в мозге, которая может объяснить устойчивость привычек, даже самых сильных. Если классическая система основана на предсказании вознаграждения...


В новом прорыве для технологии нейроинтерфейсов Брэд Смит, первый невербальный пациент с имплантом Neuralink, продемонстрировал, как он редактирует и озвучивает видео...


Предотвратить образование бляшек в головном мозге, которые вызывают болезнь Альцгеймера, можно воздействием на белки — регуляторы воспалительных процессов, считают специалисты...


В журнале Nature опубликованы результаты клинических исследований по лечению болезни Паркинсона новым методом, заключающимся в замене утраченных дофаминовых нейронов новыми...


Опухоли головного мозга могут быть как доброкачественными, так и злокачественными. Однако даже доброкачественные образования могут быть опасны, так как сдавливают...





САМЫЕ ЧИТАЕМЫЕ СТАТЬИ
-
Нормы роста и веса детей – данные ВОЗ
-
Зеленые выделения из влагалища: причины и лечение
- Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы у детей
-
Насморк с кровью: причины симптома и способы лечения
- Анатомо-физиологические особенности сердечно-сосудистой системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности пищеварительной системы у детей
- Анатомо-физиологические особенности мочевыделительной системы у детей
- Сравнительная характеристика параметров функции внешнего дыхания (обзор литературы)
- Современные представления о норме и патологических отклонениях размеров восходящей аорты при приобретенных пороках сердца
- Анатомо-физиологические особенности детей
- Анатомо-физиологические особенности костно-мышечной системы у детей
- Паллиативная химиотерапия рака: основные понятия и особенности (oбзор литературы)
-
Что можно и что нельзя делать после удаления аппендицита
-
Увеличенные яичники: симптомы, причины и лечение
-
О чем говорит головная боль за ухом? Причины, симптомы и лечение
-
Характер мужчины проявляется в выборе позы для секса
-
Армянская ассоциация медицинского туризма (ААМТ)
-
Желтые выделения из влагалища: причины и лечение
-
Новейшие достижения онкологии в МЦ «Наири»: интервью с Артемом Степаняном. nairimed.com
-
Как снизить риск инсульта. erebunimed.com
-
Рвота у ребенка без температуры: возможные причины
- Применение летрозола для стимуляции овуляции
- Врожденные аномалии и пороки развития
-
КАТИОНОРМ – представитель нового поколения искусственных слез для симптоматической терапии синдрома “сухого глаза”
-
Арам Бадалян: Родинку трогать нельзя?
- Применение противоспаечных средств в профилактике спаечной болезни живота (oбзор литературы)
-
Вздутие живота при месячных: 7 способов справиться с неприятным ощущением
-
Как избавиться от лямблий — 25 эффективных рецептов народной медицины
-
Компресс при ангине: будет ли полезным прогревание горла?
-
Онкология является самой быстроразвивающейся отраслью медицины: интервью с Левоном Бадаляном
-
Лечение марганцовкой
- Некоторые новые подходы к системной терапии метипредом больных ревматоидным артритом
- Медицинские информационные системы.Информационная система для интегрального фармацевтического и здравоохранного мониторинга
-
Фармацевтическая опека
- Подходы к оперативному лечению костно-хрящевых экзостозов
- Повреждения при родах
- Инциденталома надпочечников
-
Курение марихуаны влияет на потенцию
- Применение индинола и эпигаллата при аденомиозе
-
Почему противозачаточные увеличивают грудь?