Фото дня: «тонкая настройка» мозга
Болезнь Хантингтона – генетическое нейродегенеративное заболевание, которое поражает людей в возрасте 35-50 лет. Болезнь возникает в результате мутации в гене, кодирующем белок хантингтин (Htt). Мутантный белок оказывает токсическое действие на нейроны головного мозга, приводя к атрофии полосатого тела – стриатума, а затем и коры. У больного возникают трудности с контролем движений, ухудшается память и способность к концентрации, развивается хроническая депрессия, повышается агрессивность.
До недавнего времени о белке хантингтине – о его нормальном немутантном варианте – было известно немного. В частности, сообщалось, что он обнаруживается во всех клетках млекопитающих и участвует в целом ряде внутриклеточных процессов. Однако его физиологическая роль была неясна: все знали, что без нормального хантингтина человек заболевает, но почему – оставалось тайной.
В последние годы изучением функций белка хантингтина занялись нейробиологи из Университета Дьюка (США)*. Они решили изучить влияние белка на развивающийся мозг. Подопытным мышам отключали ген хантингтина и наблюдали за тем, как ведут себя их нейроны. Оказалось, что у них, как и у здоровых мышей, на третьей неделе происходит так называемый «синаптический взрыв» – усиленно образуются связи между нервными клетками, однако скорость формирования синапсов у мутантных животных значительно выше, чем в контрольной группе. На пятой неделе у всех мышей должна происходить оптимизация связей между нейронами: нужные синапсы усиливаются, ненужные ослабевают или совсем исчезают. Такая тонкая настройка мозга успешно прошла у контрольных мышей – с нормальным хантингтином, тогда как у мутантных, лишенных белка, деградировали практически все синапсы. К тому же без хантингтина нейроны испытывали значительный стресс, особенно клетки стриатума, ответственного за контроль над мышцами, сложные движения и рефлексы. Дальнейшие опыты показали, что у мышей, у которых белок хантингтин присутствует, но испорчен теми же мутациями, что при болезни Хантигтона, наблюдаются те же нарушения, что и при полном отсутствии данного белка: синапсы быстро формируются, а затем так же быстро разрушаются.
Исследование функций белков, вовлеченных в развитие и работу мозга, как полагают ученые, поможет в разработке новых методов лечения нейродегенеративных заболеваний.
*McKinstry SU, Karadeniz YB, Worthington AK, Harapetyan W et al. Huntingtin is Required for Normal Excitatory Synapse Development in Cortical and Striatal Circuits // Journal of Neuroscience, 2014, 34(28): 9455-72.
На фото: нейроны стриатума (желтый цвет), по центру – включение мутантного белка хантингтина (оранжевый цвет) в нейроне, также видны ядра нормальных нейронов (голубой цвет); электронная микроскопия.
