Как защитить нервные клетки при инсульте

Многие нейроны могут выжить после инсульта, но для этого нужно не дать им потерять слишком много калия.

Нарушение кровообращения в мозге грозит инсультом: к нейронам приходит мало крови, им не хватает кислорода и питательных веществ, и в результате нервные клетки массово гибнут. Но среди них есть те, которым очень сильно не хватило кислорода и которые умирают сразу, а есть те, которые гибнут постепенно, в течение часов и даже дней после «главного» инсульта.

Эти нейроны, которые умирают не сразу, находятся в так называемой ишемической полутени: проблема с кислородом у них совсем не такая острая, и в принципе они могли бы выжить (тем более, что включаются в нервной ткани восстановительные процессы). Однако первоначальный стресс оказывается слишком сильным, и в клетке включаются процессы, которые ведут её к гибели.

Если эти процессы остановить, множество нейронов можно спасти. Исследователи из Питтсбургского университета ранее показали, что ненужная смерть нейронов при инсульте связана с оттоком из них ионов калия. Без ионов калия нейроны не смогут генерировать импульсы (не говоря уже о других функциях калия в клетке), и эти ионы постоянно входят и выходят из нейронов через специальные белковые каналы в клеточной мембране. Но у «околоинсультных» нейронов калия из клеток уходит слишком много, из-за чего включается программа клеточной смерти: нейрон считает себя неспособным выполнять функции, а в таких случаях клетка должна умереть.

Потеря калия связана с взаимодействием двух нейронных белков: один – собственно ионный канал, встраивающийся в мембрану, второй – белок синтаксин, который тоже сидит в мембране и обеспечивает работу межнейронных синапсов. Если не дать этим двум белкам взаимодействовать, можно защитить нейроны от напрасной смерти.

Однако по мере дальнейших экспериментов здесь обнаружились новые подробности. В статье в Science Advances говорится, что в норме ионные каналы для калия сгруппированы в мембране. Если нейрон чувствует вред, то к кластеру ионных калиевых каналов присоединяются добавочные молекулы-каналы – их доставляет сюда белок синтаксин. Причём синтаксин встраивает новые молекулы каналов как раз потому, что каналы изначально сидят в мембране кластером, группой. И теперь через расширенную группу ионы калия широким потоком уходят из клетки.

Исследователи создали небольшой белок, названный TAT-DP-2, который этому мешает: он разрушает кластер ионных каналов на мембране – их молекулы расходятся друг от друга, и теперь, поскольку группы нет, синтаксин уже никаких новых экземпляров калиевых каналов в мембрану не встраивает. В результате клетка остаётся при калии, и программа клеточной смерти не запускается.

Белок TAT-DP-2 испытали на мышах с экспериментальным инсультом, и у них действительно гибло намного меньше нейронов, и функции мозга сохранялись лучше, чем у мышей, которые TAT-DP-2 не получали. Этот белок мог бы стать средством, значительно смягчающим последствия инсульта, особенно когда человека нет возможности быстро доставить в больницу; но его медицинские перспективы станут более ясны только после клинических исследований.