Симптомы, похожие на болезнь Паркинсона, исчезли сами в ходе эксперимента
Ученые обнаружили, что мыши, у которых после воздействия пестицида ротенона возникли нарушения движений и равновесия, со временем восстановили прежние показатели в поведенческих тестах. Результаты исследования могут помочь лучше понять механизмы устойчивости мозга к повреждениям.
Исследователи из Медицинского колледжа Висконсина наблюдали за лабораторными мышами в течение года после воздействия ротенона — пестицида, который используют для моделирования некоторых нарушений, характерных для болезни Паркинсона.
В первые недели эксперимента у животных появились заметные проблемы с движением. Они стали медленнее передвигаться, преодолевали меньшие расстояния и хуже удерживали равновесие на вращающемся стержне. Кроме того, мыши реже исследовали открытые участки приподнятого лабиринта — поведение, которое ученые используют в качестве одного из показателей тревожности.
Однако после прекращения воздействия токсичного вещества состояние животных постепенно улучшалось. Примерно через четыре месяца их двигательная активность в одном из тестов сравнялась с показателями контрольной группы. К седьмому месяцу мыши также перестали существенно отличаться от контрольных животных в тесте на равновесие. Через год результаты тестов, связанных с тревожным поведением, тоже стали сопоставимыми.
«Исчезновение симптомов, похожих на болезнь Паркинсона, было совершенно неожиданным», — рассказала нейробиолог Сюэлинь Лу из Медицинского колледжа Висконсина изданию ScienceAlert.
Ротенон нарушает работу митохондрий — клеточных структур, которые обеспечивают клетки энергией. Такое воздействие может повреждать нейроны, участвующие в контроле движений, и воспроизводить некоторые особенности болезни Паркинсона.
При этом заболевании страдают, в частности, нейроны черной субстанции — области среднего мозга, участвующей в регуляции движений. Эти клетки вырабатывают дофамин, необходимый для нормальной работы двигательной системы.
Чтобы оценить изменения в мозге мышей, ученые исследовали клетки черной субстанции и использовали тирозингидроксилазу — фермент, необходимый для синтеза дофамина, в качестве маркера дофаминовых нейронов.
Вскоре после воздействия ротенона количество клеток, обнаруживаемых с помощью этого маркера, оказалось примерно на 40% ниже, чем у контрольных животных. Однако другой маркер, позволяющий выявлять нейроны более широко, показал, что общая плотность нервных клеток сохранилась.
Это наблюдение привело исследователей к предположению, что часть нейронов могла не погибнуть, а временно утратить характерные признаки дофаминовых клеток.
«Наши выводы свидетельствуют о том, что они просто теряют свою идентичность», — объяснила Лу.
Через 12 месяцев количество и плотность клеток, положительных по маркеру тирозингидроксилазы, были сопоставимы в обеих группах. При этом интенсивность сигнала фермента у мышей, подвергавшихся воздействию ротенона, оставалась ниже.
Пока ученые не знают точного механизма улучшения. По словам Лу, оно может быть связано с восстановлением функций сохранившихся дофаминовых нейронов и их способностью противостоять возрастным изменениям.
Среди возможных объяснений исследователи рассматривают образование новых ответвлений нервных клеток, перестройку связей между нейронами и изменения в механизмах, связывающих клеточный обмен веществ с активностью генов.
Проверить эти гипотезы непросто: для изучения тканей мозга на разных этапах эксперимента ученые использовали разных животных, поэтому проследить судьбу отдельных нейронов во времени не удалось.
Кроме того, контрольные мыши с возрастом тоже демонстрировали изменения. Например, плотность клеток, положительных по тирозингидроксилазе, в возрасте 12 месяцев была примерно на 45% ниже, чем у контрольных животных, обследованных на ранних этапах. Причины этой разницы пока не установлены.
Исследователи подчеркивают, что результаты не опровергают связь между воздействием некоторых пестицидов и повышенным риском развития болезни Паркинсона у людей.
Эксперимент проводился только на молодых взрослых самцах мышей, а численность групп в зависимости от измерения составляла от трех до восьми животных. Кроме того, у мышей не наблюдались некоторые характерные для человеческой болезни Паркинсона изменения, в частности значительное накопление аномально модифицированного белка альфа-синуклеина. На результаты двигательных тестов также могли влиять мышечная слабость и общее недомогание, вызванные ротеноном.
Исследование показывает, что некоторые нарушения, вызванные токсическим воздействием, могут быть обратимыми в конкретной экспериментальной модели. Но оно не доказывает, что аналогичное восстановление возможно у людей с болезнью Паркинсона или что последствия воздействия пестицидов безопасны.
Следующий шаг для ученых — выяснить, какие именно клеточные механизмы обеспечивают наблюдаемое восстановление. Это может помочь лучше понять, как мозг реагирует на повреждения и какие процессы позволяют нервным клеткам сохранять или возвращать свои функции.
Подпишитесь на «Инк» в Telegram. Там мы пишем нескучным языком о самом важном для предпринимателей. Подписаться.
