Паркинсонизм – болезнь энергетического обмена

В основе болезни Паркинсона – генетические мутации, но терапия не помешает. Фото Reuters

Редко бывает, чтобы в современной биомедицине авторы нового открытия ссылались бы на работу чуть ли не 10-летней давности. Это не теоретическая физика, в которой предсказание бозона Хиггса было сделано задолго до появления адронного коллайдера. И тем не менее авторы работы, опубликованной в одном из последних номеров Nature Neuroscience, ссылаются на статью в журнале Science 2004 года. В ней сотрудники римского Института им. Г. Менделя рассказали о мутациях в гене PARK, «сидящем» в первой хромосоме (1р36), которые были выявлены у пациентов с семейной формой болезни Паркинсона.

Итальянские ученые нашли еще три семьи, члены которых состояли в близкородственных браках, у которых нашли две мутации в гене PINK (PTEN-Induced Kinase). Одна из этих мутаций приостанавливает синтез белка, а другая приводит к замене эволюционно консервативной аминокислоты в нем. Слово «киназа» означает фермент, который «кинирует» – переносит энергоемкие фосфатные группы. Он включается другим ферментом переноса фосфатных групп (PTEN – Phosphatase-Tensin) и при воздействиях на нервные клетки переносится в их митохондрии – «энергетические станции» нейронов. В митохондриях вырабатывается молекула АТФ (которая при расщеплении выделяет энергию, необходимую для клеточных процессов). Так, можно сказать впервые, была открыта связь паркинсонизма с митохондриями и внутриклеточными процессами энергетического обмена.

Эта нейродегенеративная болезнь связана с гибелью нервных клеток, жизнеспособность которых зависит от допамина (дофамина), вырабатываемого клетками черной субстанции. Но в глубине мозга есть еще одна клеточная группа, получившая название «вентральная тегментальная зона» (VTA – Ventral Tegmental Area). Она также вырабатывает допамин, посылая его к нейронам, отвечающим за наше чувство удовольствия – от еды и секса, алкоголя и никотина, не говоря уже о наркотиках.

Авторы статьи в нейробиологическом приложении Nature вспомнили о PINK в связи с открытием еще одного важного регулятора нейрональной активности, многофункционального протеина AIMP. Он необходим для нормальной работы белка «паркин» (Parkin), являющегося ферментом переработки «отработавших» протеинов нервных клеток. Естественно, что мутации во всех перечисленных генах ведут к преждевременной гибели нейронов, синтезирующих допамин, и тех нервных клеток, жизнь которых зависит от него.

Хорошо известно, что нервные клетки самые «энергоемкие». Мозг, масса которого составляет всего 2% веса тела, потребляет более четверти энергетических ресурсов организма. Но до самого последнего времени было трудно ответить на вопрос, куда уходят все эти энергозатраты.

На него в другой статье того же журнала попытались ответить сотрудники Калифорнийского университета в Беркли, пригороде Сан-Франциско, которые «пичкали» подопытных крыс раствором кокаина (у тех был выбор пить физраствор). Новый двухфотонный микроскоп показал, что уже через пару часов после кокаинового «улета» на дендритных отростках клеток лобной коры появлялись многочисленные шипики – предшественники образующихся синапсов (точек межклеточного контакта). Ничего подобного у крыс, которые пили подсоленную водичку, не было и в помине!

Ученые полагают, что столь необычное «поведение» лобных нейронов связано с формированием памяти о полученном удовольствии, что побуждало животных вновь искать кокаин, приводя к самой настоящей зависимости от наркотика. Столь быстрое формирование клеточных микровыростов требует, естественно, большого количества энергии, почему допамин-зависимые нейроны столь уязвимы для мутаций генов, белки которых отвечают за энергетический обмен.

Таким образом, довольно случайно с помощью нового метода визуализации клеточных процессов открыта еще одна мишень, в сторону которой направлены допаминовые импульсы клеток вентральной тегментальной зоны.

Что уж тут говорить о допамин-зависимых нейронах подкорковых структур, которые при нехватке медиатора начинают медленно, но верно погибать. Погибают они и при наркотических «энерговсплесках», поскольку митохондрии как и электроподстанции не выдерживают перегрузок. В связи с этим интересно пришедшее чуть раньше сообщение, согласно которому содержащееся в креме от морщин лекарство кинетин способно защитить нейроны от гибели и тем самым предупредить развитие паркинсонизма. Статья ученых Калифорнийского университета в Сан-Франциско на эту тему была опубликована в солидном журнале Cell.

Оказалось, что кинетин, формула которого сходна с аденином в составе АТФ, способствует объединению усилий Parkin и PINK, которые оседают на поверхности митохондрий и блокируют действие фермента, запускающего программу запрограммированной смерти клеток.

Такие вот интересные подробности выясняются в ходе исследований, проводимых в сопредельных областях нейробиологии и генетики с энергетикой.