Нейроны состоят из аксонов, я.е., длинные волокна, похожие на удлинители, которые передают сигналы в другие ячейки. Многие из них окружены миелиновой оболочкой, толстым жировым слоем, который защищает их и помогает быстро передавать раздражители. Без миелина функциональная способность нейронов – и, следовательно, всей нервной системы – ограничена, и нейроны могут легко дегенерировать.
Рассеянный склероз (РС) – одно из заболеваний, связанных с деградацией миелиновой оболочки. Пациенты с РС страдают от последовательных эпизодов демиелинизации, приводящих к прогрессирующей утрате функции их нервной системы.
Ремиелинизация аксонов может предотвратить это.
Целью является восстановление защитного миелинового покрытия аксонов
Неповрежденные миелиновые оболочки являются предпосылкой здорового функционирования периферической и центральной нервной систем. Если периферическая нервная система (ПНС) повреждена, например, в результате несчастного случая, связанного с травмой рук или ног, аксоны и их миелиновые оболочки могут относительно хорошо восстановиться. «Регенерация ПНС довольно эффективна, хотя ее можно улучшить», – сказала профессор Клэр Джейкоб, отметив, что даже молодые люди не испытывают полной регенерации.
Однако центральная нервная система (ЦНС) полностью отличается в этом отношении, поскольку не происходит эффективного восстановления аксонов и, следовательно, миелиновой оболочки после поражения.
Это означает, что травмы ЦНС обычно приводят к необратимому параличу – как в случае рассеянного склероза, когда потеря миелина приводит к дегенерации аксонов. РС является наиболее распространенным нейродегенеративным заболеванием ЦНС и связано с деградацией миелиновой оболочки нейронов. Возникновение последовательных поражений может вызвать необратимую потерю функции ЦНС, если восстановление миелиновой оболочки неэффективно. Способность организма к ремиелинизации резко снижается с возрастом. «Чтобы способствовать восстановлению миелина, мы должны понимать процесс, который контролирует этот механизм», – подчеркнул Джейкоб.
В недавнем проекте ее исследовательская группа изучила, как ремиелинизация происходит как в периферической, так и в центральной нервной системе мышей. "Во-первых, мы хотели понять процесс, который блокирует ремиелинизацию. Впоследствии мы изучили, как противодействовать этому блокирующему эффекту.«Нейробиологи определили белок под названием eEF1A1 как ключевой фактор в этом процессе и обнаружили, что eEF1A1, активированный ацетилированием, предотвращает процесс ремиелинизации, но если eEF1A1 деактивируется деацетилированием, миелиновые оболочки могут быть восстановлены.
Белок, деацетилирующий eEF1A1, представляет собой фермент под названием гистондеацетилаза 2 (HDAC2).
Теофиллин способствует восстановлению миелина как в периферической, так и в центральной нервной системе
«Как только мы поняли этот процесс, мы решили попытаться контролировать его, увеличивая активность HDAC2 и его синтез в клетках», – сказал Джейкоб.
Это было достигнуто за счет использования действующего вещества теофиллина, которое также присутствует в чайных листьях и давно используется при лечении астмы. В модели на мышах использование теофиллина в течение четырех дней привело к значительному выздоровлению. Восстановление миелиновых оболочек было особенно впечатляющим в ПНС, где они полностью восстановились. Регенерация также улучшилась в ЦНС, поскольку происходило быстрое и эффективное восстановление миелиновых оболочек как у молодых, так и у старых мышей.
Низкой дозы активного вещества было достаточно, чтобы вызвать улучшения – большой плюс в отношении известных побочных эффектов теофиллина, которые возникают при более высоких дозах.
"Таким образом, это исследование […] показывает, что теофиллин, активируя HDAC2, способствует деацетилированию eEF1A1, увеличивает […] скорость и эффективность ремиелинизации после поражения ПНС и ЦНС, таким образом, представляя собой очень многообещающее соединение для тестирования в будущих трансляционных исследованиях для ускорения и содействия ремиелинизации после травматических повреждений или в контексте демиелинизирующих расстройств », – пишут авторы в своей опубликованной статье. в Nature Communications. В настоящее время ведется поиск финансирования соответствующих клинических испытаний на пациентах, а заявка на патент уже подана.
Профессор Клэр Джейкоб изучает развитие миелина, повреждений аксонов и их регенерацию в течение 16 лет – ранее в Университете Фрибурга в Швейцарии, а с октября 2018 года в качестве главы группы клеточной нейробиологии в Университете Йоханнеса Гутенберга в Майнце.