Спинальная мышечная атрофия (СМА), нейродегенеративное заболевание, которое вызывает прогрессирующее мышечное истощение и паралич, может быть частично вызвано аномалиями в синапсах, которые соединяют сенсорные нейроны и двигательные нейроны, по мнению исследователей Медицинского центра Колумбийского университета (CUMC). Их исследование, проведенное на мышах, также показало, что повышение активности только этих синапсов может облегчить симптомы СМА.
Результаты были опубликованы в Интернете сегодня в журнале Nature Neuroscience.
SMA запускается мутациями в гене под названием SMN1 (Survival Motor Neuron 1), вызывая дефицит белка SMN во всех клетках, включая спинномозговые мотонейроны, которые стимулируют мышцы тела сокращаться. Низкий уровень этого белка приводит к дисфункции и гибели двигательных нейронов, начиная с младенчества, а иногда и во взрослом возрасте. "Исследователи давно думали, что если мы сможем исправить эти больные нейроны, мы сможем вылечить болезнь," сказал руководитель исследования Джордж З. Ментис, доктор философии, доцент кафедры патологии, клеточной биологии и неврологии, член Центра двигательных нейронов и Колумбийской инициативы по трансляционной нейробиологии в CUMC. "Но спасение этих нейронов в мышиных моделях СМА не очень помогло, предполагая, что в этом участвуют другие клетки и, возможно, другие нейроны."
В исследовании 2011 года, опубликованном в Neuron, доктор. Ментис обнаружил первое свидетельство того, что аномалии в синапсах между сенсорными нейронами и моторными нейронами спинного мозга могут способствовать развитию СМА на ранних этапах процесса болезни, задолго до смерти мотонейронов.
Настоящее исследование было предпринято, чтобы определить, как происходит нарушение связи между нейронами.
Используя мышиные модели SMA, Dr. Ментис и его коллеги продемонстрировали, что дефицит SMN в сенсорных нейронах изменяет синапсы, которые соединяют их с двигательными нейронами. Дисфункциональные синапсы снижают высвобождение глутамата, возбуждающего нейромедиатора, который позволяет нейронам посылать сигналы по всему телу. Это, в свою очередь, уменьшило экспрессию Kv2.1, проницаемый для калия канал, обнаруженный на поверхности мотонейронов. "Это представляет собой критическую потерю для нервно-мышечной нервной системы," говорит доктор. Mentis. "Когда Kv2.1 снижается экспрессия, моторные нейроны посылают меньше электрических импульсов – сигналов, которые говорят мышцам сокращаться."
Когда мышей лечили каинатом, соединением, которое имитирует синаптическую функцию, стимулируя рецепторы глутамата, активность в Kv2.1 каналы вернулись к почти нормальному уровню, а двигательная функция улучшилась, что подтверждает, что дисфункция сенсорных синапсов играет решающую роль в тяжелом фенотипе СМА, который вызывает паралич и часто приводит к смерти. "Это говорит о том, что повышение синаптической активности может облегчить нервно-мышечный дефицит, наблюдаемый при СМА. К сожалению, каинат не является хорошим кандидатом для лечения людей, потому что он может вызывать судороги. В настоящее время мы ищем альтернативные, более безопасные способы повышения активности этих синапсов," сказал доктор. Mentis.
U.S. FDA недавно одобрило нусинерсен, первый препарат для лечения СМА. При введении в пространство, окружающее спинной мозг, препарат увеличивает уровень SMN в двигательных нейронах.
"Это исследование предполагает, что может быть несколько способов улучшить здоровье мотонейронов у пациентов со СМА, что представляет собой фундаментальное изменение в нашем взгляде на это заболевание."