Нейровоспалительные заболевания, в том числе болезнь Альцгеймера и черепно-мозговая травма, связаны с отложением жестких белков, называемых фибрином, которые образуются из фактора свертывания крови фибриногена. Эти отложения ретикулярного фибрина возникают за пределами кровеносных сосудов головного мозга, что приводит к гибели некоторых клеток центральной нервной системы (нейронов) и, в конечном итоге, к ухудшению памяти.
Теперь впервые команда из Медицинской школы Морсани в Центре здоровья Университета Южной Флориды (USF Health) сообщила, что растворимый фибриноген может напрямую связываться с нейронами и вызывать деструктивную воспалительную реакцию, прежде чем он превратится в нерастворимый фибрин. молекулы. Исследователи также обнаружили, что фибриноген специфически связывается с двумя рецепторами фибриногена на поверхности нейронов: клеточным прионным белком (PrPC) и молекулой внутриклеточной адгезии-1 (ICAM-1).
Их доклиническое исследование под названием «Прионы и прионоподобные механизмы в болезнях и биологических функциях» было опубликовано в специальном выпуске биомолекул.
Исследование было опубликовано в специальном выпуске биомолекул (последний влияющий фактор: 4,879) 18 сентября 2021 г.
Это открытие имеет значение для определения целевых методов лечения, которые могут помочь предотвратить или предотвратить нейродегенерацию при болезни Альцгеймера, черепно-мозговой травме или других хронических нейровоспалительных заболеваниях, связанных с аномальной сосудистой проницаемостью (утечкой) в головном мозге.
«Фибриноген является одним из забытых виновников процесса нейродегенерации и потери памяти», — сказал ведущий исследователь доктор Давид Ломинадзе, профессор хирургии, молекулярной фармакологии и физиологии в USF Health. «Наше исследование показывает, что фибриноген является не только маркером воспаления (биологическим индексом), но и возможной причиной воспаления головного мозга».
Д-р Давид Ломинадзе
Фибриноген – это белок, который естественным образом вырабатывается в печени и передается в другие органы и ткани через кровь. Фибриноген находится вне кровеносного сосуда и превращается в фибрин под действием тромбина при образовании тромба, играющего ключевую роль в заживлении ран.
Лаборатория доктора Ломинадзе занимается изучением того, как молекулярные изменения, влияющие на кровообращение в мельчайших кровеносных сосудах организма, в том числе микрососудистые изменения, вызванные воспалением, нарушают когнитивные способности, особенно кратковременную память.
Исследования д-ра Ломинадзе и других показали, что воспалительные заболевания связаны с повышением концентрации фибриногена в крови, повышенным образованием потенциально повреждающих свободных радикалов, активацией нейронных клеток и проницаемостью микрососудов. В предыдущем исследовании с использованием мышиной модели для лечения легкой и средней черепно-мозговой травмы команда д-ра Ломинадзе сообщила, что фибриноген накапливается и активирует астроциты в пространстве между микрососудами и астроцитами, другим типом клеток мозга, которые соединяют кровеносные сосуды и нейроны, после прохождения через стенка кровеносного сосуда. Эта активация совпадает с усилением нейродегенерации и снижением кратковременной памяти.
Доктор Давид Ломинадзе (сидит) и доктор Нурул Сулимаи (слева), научный сотрудник с докторской степенью, и Джейсон Браун, старший биолог
В этом последнем исследовании исследователи здравоохранения USF проверили, может ли фибриноген напрямую связываться с нейронами в дополнение к взаимодействию с астроцитами, которые необходимы для передачи информации и координации всех необходимых жизненных функций в организме человека.
Они обрабатывали нейроны головного мозга здоровых мышей, выращенных в чашках Петри, фибриногеном. Фибриноген увеличивает гибель этих нейронов, на которую не влияет наличие или отсутствие ингибиторов тромбина, препятствующих превращению фибриногена в фибрин. Это открытие предполагает, что растворимый фибриноген и фибрин на более поздних стадиях оказывают сходное токсическое действие на нейроны.
Кроме того, блокирование функции рецепторов фибриногена PrPc и ICAM-1 на поверхности нейронов (в основном предотвращение тесного связывания фибриногена с этими рецепторами) может уменьшить воспалительную реакцию, приводящую к нейродегенерации.
«Исследования показали, что взаимодействие между фибриногеном и нейронами приводит к увеличению экспрессии провоспалительного цитокина интерлейкина -6 (IL-6), усилению окислительного повреждения и гибели нейронов, отчасти из-за его прямой ассоциации (контакта) с нейрональным PrPc и ICAM-1», — пишут авторы исследования.
Взаимодействие фибриногена плазмы с его рецепторами, клеточными прионными белками (вверху) и молекулами межклеточной адгезии (внизу) на поверхности нейронов показано красными точками с использованием метода, называемого анализом близлежащих контактов. Наличие красных точек указывает на взаимодействие между белком-мишенью и его рецептором. Ядра нейронов показаны синим цветом.
Необходимы дополнительные исследования. Но в целом исследования USF Health показывают, что проблемы с краткосрочной памятью, вызванные нейродегенеративными заболеваниями, вызванными фоновым воспалением, можно облегчить с помощью нескольких вмешательств, сказал доктор Ломинадзе. Эти меры включают «подавление общего воспаления, снижение концентрации фибриногена в крови за счет уменьшения синтеза фибриногена и предотвращение связывания фибриногена с его нейрональными рецепторами», — сказал он.
Исследование здоровья USF финансировалось Национальным институтом сердца, легких и крови, входящим в состав Национального института здоровья (NIH).
