Первое в своем роде исследование показывает, что поврежденная митохондриальная ДНК запускает цепную реакцию, которая может распространить болезнь Паркинсона на другие части мозга аналогично инфекции. Об этом говорится в статье Ребекки Дайер, опубликованной в издании sciencealert.

Известно, что митохондрии — крошечные органеллы в наших клетках, вырабатывающие энергию, — содержат свою собственную ДНК, отдельно от хромосом в ядре клетки.

Поврежденная митохондриальная ДНК (мтДНК) может активировать два белка, участвующих в работе иммунной системы. Исследователи обнаружили, что эти специфические белки активируются в мозге как людей с болезнью Паркинсона, так и мышей, сконструированных для моделирования этой болезни.

Исследователи также идентифицировали другой белок, который играет ключевую роль в распространении поврежденной митохондриальной ДНК на другие нейроны. Этот белок может стать новой мишенью для разработки методов лечения, предотвращающих прогрессирование болезни Паркинсона.

Команда ученых из Дании и Германии считает, что анализы крови могут выявить поврежденную митохондриальную ДНК в качестве ранних биомаркеров болезни Паркинсона.

«Впервые мы можем показать, что митохондрии, производители жизненной энергии в клетках головного мозга, особенно в нейронах, подвергаются повреждениям, приводящим к нарушениям в их внутренней ДНК», — говорит биотехнолог Шохре Иссазаде-Навикас из Копенгагенского университета в Дании. — «Это инициирует и распространяет болезнь по мозгу подобно лесному пожару».

В прошлом исследователи сосредоточились на поиске наследственных факторов, объясняющих случаи болезни Паркинсона среди членов семьи. Со временем стало ясно, что эти факторы не могут объяснить большинство состояний пациентов.

«Наши результаты показывают, что распространение поврежденного генетического материала, митохондриальной ДНК, — говорит Иссазаде-Навикас, — вызывает симптомы, напоминающие болезнь Паркинсона и ее прогрессирование вплоть до слабоумия».

Исследователи изучили посмертные образцы мозга людей с симптомами болезни Паркинсона и без них, чтобы точно определить молекулярные пути, вовлеченные в патологию этого заболевания. Они обнаружили, что два белка, TLR9 и TLR4, активируются при распространении поврежденной мтДНК, и эти белки активируются у пациентов с болезнью Паркинсона. Затем исследователи использовали мышиную модель болезни Паркинсона с индуцированными мутациями в генах, которые контролируют эти пути, для изучения роли повреждения мтДНК.

У этих мышей была активирована передача сигналов TLR9 и TLR4 в идентифицированных молекулярных путях, обнаруженных у людей, и повреждена мтДНК, которая была удалена из нейронов. Затем это может распространиться на другие нейроны и вызвать нейротоксичность.

Поведенческие симптомы, похожие на деменцию при болезни Паркинсона, такие как нервно-психические, двигательные и когнитивные нарушения, также были вызваны у здоровых мышей, когда они вводили поврежденную мтДНК в свой мозг.

«Небольшие фрагменты ДНК из митохондрий попадают в клетку», — объясняет Иссазаде-Навикас. —  «Когда эти фрагменты поврежденной ДНК оказываются неуместными, они становятся токсичными для клетки, побуждая нервные клетки удалять эту токсичную митохондриальную ДНК».

Повреждение нейронов у здоровых мышей также происходило в областях, удаленных от места инъекции. Похоже, поврежденная мтДНК вызывает распространение признаков деменции при болезни Паркинсона способом, похожим на то, как распространяются вирусы.

При дальнейшем анализе исследователи обнаружили, что белок, известный как Rps3, помогает TLR4 распознавать поврежденную мтДНК и помогает выводить токсичные фрагменты из нейронов.

«Учитывая взаимосвязанную природу клеток головного мозга, эти токсичные фрагменты ДНК распространяются на соседние и удаленные клетки, подобно неконтролируемому лесному пожару, вызванному случайным разведением костра», — говорит Иссазаде-Навикас.

«Вполне возможно, что повреждение митохондриальной ДНК в клетках головного мозга приводит к утечке из клеток мозга в кровь».

Текущие исследования команды направлены на изучение обнаружения повреждений митохондриальной ДНК в крови как предиктора прогрессирования заболевания в надежде приблизить нас на один шаг к пониманию того, как болезнь Паркинсона развивается в головном мозге и прогрессирует в деменцию.

«Эти выводы могут проложить путь к инновационным стратегиям лечения и подходам к мониторингу болезни Паркинсона», — пишут авторы.

Исследование было опубликовано в журнале Molecular Psychiatry.