Новое исследование дает ключ к разгадке причины и возможному лечению болезни Паркинсона.
Исследователи из Института исследований мозга Университета Ниигата, Япония, возможно, раскрыли новый подход, который может произвести революцию в лечении, профилактике и, возможно, устранении повреждений, которые могут привести к болезни Паркинсона (БП). Это новое открытие с использованием клеточных моделей и моделей рыбок данио демонстрирует, как утечка митохондриальной дцДНК в цитозольную среду клетки может способствовать повреждению ткани мозга пациентов с БП.
Болезнь Паркинсона — второе по распространенности нейродегенеративное заболевание, и прогнозируется, что его распространенность удвоится в течение следующих 30 лет.
Эта отрезвляющая статистика и поиски прогностических маркеров БП вдохновили группу ученых под руководством профессора Хидэаки Мацуи основать предыдущие знания, которые связывают дисфункцию митохондрий и дисфункцию лизосом с БП. В интервью профессор Мацуи сказал: «Наши результаты впервые показали, что цитозольная дцДНК митохондриального происхождения, утекающая и ускользающая от лизосомальной деградации, может вызывать цитотоксичность как в культивируемых клетках , так и в моделях болезни Паркинсона у рыбок данио ».
Профессор Мацуи пояснил, что «это исследование показало, что утечка этого митохондриального нуклеинового материала может происходить в результате митохондриальной дисфункции, которая может включать генетические мутации в генах, кодирующих митохондриальные белки, или неполное разрушение митохондриальной дцДНК в лизосомах, что может привести к нарушению целостности митохондриальной ДНК. является «фабрикой деградации» клетки. При попадании в цитоплазму эта недеградированная дцДНК обнаруживается сенсором чужеродной ДНК в цитоплазме (IFI16), который затем запускает активацию мРНК, кодирующих воспалительные белки (цитокины, стимулированные интерфероном I типа такие как IL1β). Хотя требуются дальнейшие исследования, мы предполагаем, что последующее накопление воспалительного белка в цитоплазме может вызвать функциональный дисбаланс клеток и, в конечном итоге, гибель клеток ».
Если митохондрии повреждены (b) и / или функции аутофагии-лизосомы нарушены (c), митохондриальная ДНК сохраняется в цитозоле и оказывает токсическое действие через белок IFI16, что приводит к патогенезу болезни Паркинсона. Однако митохондриальная ДНК должна быстро разрушаться в нормальных условиях (а) или если ДНКаза II активирована, чтобы противодействовать отложению дцДНК. Предоставлено: Мацуи и др., Nat Commun. 2021 г.
«Однако этому эффекту утечки дцДНК можно противодействовать с помощью ДНКазы II, агента, разлагающего дцДНК», — добавил профессор Акиёси Какита, который был младшим исследователем в исследовании.
Первая часть исследования была проведена in vitro с использованием клеток нервного происхождения (клетки SH-SY5Y) с дефектными митохондриями и лизосомными дисфункциями в результате нокдауна генов GBA, ATP13A и PINK1. Мутантные клетки продемонстрировали утечку дцДНК и накопление воспалительных цитокинов и гибель клеток. В дополнительном сравнительном эксперименте с использованием мутантных клеток (с дефектными митохондриальными белками) и клеток SH-SY5Y дикого типа они дополнительно продемонстрировали, что ДНКаза II спасает клетки за счет деградации дцДНК.
В подтверждающем исследовании с использованием модели PD рыбок данио (мутант gba) исследователи продемонстрировали, что комбинация PD-подобных фенотипов, включая накопление отложений дцДНК в цитозоле, снижает количество дофаминергических нейронов через 3 месяца. Наконец, они дополнительно создали модель мутантной ДНКазы II у рыбок данио, которая показала уменьшенное количество дофаминергических нейронов и продемонстрировала накопленную цитозольную ДНК. Интересно, что когда затем мутант gba рыбок данио был дополнен геном ДНКазы II человека, сверхэкспрессия ДНКазы II человека уменьшала отложения дцДНК в цитозоле, спасала нейродеградацию, спасая количество дофаминергических и норадренергических нейронов через 3 месяца.
Это продемонстрировало, что нейродегенеративный фенотип gba мутантных рыбок данио, индуцированный отложениями дцДНК в цитозоле, может быть восстановлен с помощью ДНКазы II.
