Ученые Сеченовского университета выяснили, что белок теплового шока HSP70 может защищать нейроны при нейродегенеративных заболеваниях. В серии исследований, опубликованных в ведущих международных журналах, включая Frontiers in Molecular Neuroscience (https://doi.org/10.3389/fnmol.2023.1230436), Applied Sciences (https://doi.org/10.3390/app142411614) и Laser Physics Letters (https://doi.org/10.1088/1612-202X/ada7d8), они подтвердили нейропротективный эффект HSP70 при таких заболеваниях, как боковой амиотрофический склероз (БАС), болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера. Полученные результаты открывают новые возможности для разработки препаратов, направленных на защиту мозга на молекулярном уровне.
Нейродегенеративные заболевания — это группа патологий, при которых нервные клетки мозга постепенно теряют свои функции и погибают. Эти заболевания затрагивают миллионы людей по всему миру и включают в себя как наследственные, так и возрастные формы. До сих пор эффективных методов остановки нейродегенерации не существует.
В ходе серии исследований, проведенных в течение нескольких лет, команда специалистов Сеченовского университета изучала влияние гиперэкспрессии HSPA1A — одного из ключевых белков семейства HSP70 — на развитие нейродегенерации у трансгенных мышей. В одном из последних экспериментов использовались мыши с моделью FUS-ассоциированного нейродегенеративного процесса — одной из форм болезни, схожей с БАС у человека.
«Мы наблюдали, что гиперэкспрессия HSP70 помогает клеткам лучше справляться с накоплением патологических белков, предотвращает их агрегацию и защищает нейроны от преждевременной гибели», — отметил к.м.н., доцент кафедры анатомии и гистологии человека Института клинической медицины им. Н. В. Склифосовского Геннадий Пьявченко.
HSP70 известны своей ролью в поддержании протеостаза — баланса между синтезом, сворачиванием и деградацией белков. В условиях стресса или болезни они помогают «спасать» поврежденные белки, предотвращая их накопление и токсическое действие.
В ходе экспериментов ученые зафиксировали у мышей с моделью FUS-ассоциированного нейродегенеративного процесса снижение уровня нейродегенерации в различных областях мозга. Интересно, что защитный эффект наблюдался не только в спинном мозге и коре, но и в лимбической системе — зоне мозга, связанной с эмоциями и поведением. Это может быть особенно важно для сохранения когнитивных и эмоциональных функций, часто нарушенных при нейродегенерации.
Также исследователи выяснили, что введение рекомбинантного HSP70 безопасно для мышей. В экспериментах не было выявлено выраженных структурных изменений в тканях мозга, печени, селезенки или тимуса после введения HSP70 в дозах до 500 мкг/кг. Эти данные дают основания полагать, что белок может быть безопасен при системном применении. Кроме того, оказалось, что защитный эффект HSP70 зависит от его локализации: внутриклеточный белок замедляет дегенерацию, тогда как внеклеточный может усиливать повреждение нейронов. Работы также включают разработку передовых методов анализа, включая количественное иммунофлуоресцентное картирование и раман-спектроскопию с использованием машинного обучения.
Полученные данные указывают на высокий потенциал HSP70 для терапии при нейродегенеративных заболеваниях, отмечают ученые. Хотя речь пока идет о доклинических моделях, результаты открывают перспективы для разработки препаратов, способных активировать защитные функции этих белков.