Белок болезни Хантингтона нужен для правильного развития мозга

Без нормального белка хантингтина синапсы в развивающемся мозге сначала стремительно формируются, а потом столь же стремительно разрушаются.

Болезнь Хантингтона, как и другие нейродегенеративные заболевания, развивается из-за мутантного белка хантингтина. Мутация делает этот белок токсичным, нейроны начинают погибать, что проявляется во множестве симптомов: человеку становится трудно контролировать движения, ухудшается память и способность к концентрации, усиливается депрессивность и агрессивность. Как обычно бывает при таких болезнях (к которым относятся и синдром Альцгеймера, и синдром Паркинсона), явные психические симптомы появляются тогда, когда мозг уже сильно поражён.

Однако несколько лет назад нейробиологи из Университета Дьюка  внезапно обнаружили, что белок болезни Хантингтона вовлечён в процессы формирования новых синапсов. Вообще до сих пор о нормальных функциях хантингтина известно лишь в самых общих чертах, поэтому исследователи воспользовались случаем и попробовали глубже изучить его влияние на развивающийся мозг. Для этого в коре мозга мышей отключали ген белка и затем смотрели, что будет происходить с нейронами на разных этапах развития.  

На третьей неделе от роду (что примерно соответствует двухлетнему ребёнку) у мышей в мозге случался «синаптический взрыв» – соединения между нейронами у них образовывались чрезвычайно активно. Очевидно, такая реакция нейронов связана с огромным потоком зрительной и слуховой информации, которая начинает поступать в мозг животного в этом возрасте. Однако у мутантных мышей, лишённых хантингтина, формирование новых межнейронных контактов шло не в пример быстрее, чем у нормальных.

  К пятой неделе начиналось редактирование синапсов: некоторые из них усиливались, некоторые ослабевали и вообще исчезали. Такое перераспределение межнейронных контактов необходимо для правильной настройки мозга – нейроны избавляются от ненужных соединений и тем самым оптимизируют потоки информации, которые через них проходят. У обычных, немутантных мышей этот процесс шёл как надо. А вот у животных с выключенным хантингтином деградации подверглись большинство синапсов, вне зависимости от того, насколько они нужны или не нужны мозгу.  

Более того, отсутствие белка вводило клетки в стресс, что особенно было заметно в участке коры, который обменивался данными с полосатым телом. Стриатум, или полосатое тело, нужен для контроля над мышцами, сложных двигательных реакций и рефлексов. При болезни Хантингтона стриатум страдает одним из первых; но, с учётом новых данных, мы можем сказать, что полосатое тело вообще сильно зависит от белка хантингтина и потому сильно реагирует на всё, что с этим белком происходит. Его отсутствие ввергает клетки стриатума в стресс, с другой стороны, мутация в хантингтине здесь же запускает нейродегенеративные процессы.

Но ещё более любопытным оказалось следующее: когда у мышей провоцировали саму болезнь Хантингтона, то есть когда заставляли нейроны синтезировать мутантный белок, то картина с синапсами оказалась та же, что и в отсутствие белка – синапсы сначала сверхактивно образовывались, а потом стремительно разрушались. Получается, хантингтин нужен для поддержки синапсов. И он должен быть в нормальной, немутантной форме (ведь, строго говоря, болезнетворные свойства у него появляются только после мутации). Результаты экспериментов авторы работы опубликовали в Journal of Neuroscience.

Это не первый случай, когда у белков, вовлечённых в нейродегенеративные процессы, находят важные и полезные функции. Известно, например, что похожую работу в синапсах выполняет прионный белок PrP, без которого слабеют синаптические контакты; а насчёт предшественника бета-амилоида (белка болезни Альцгеймера) удалось выяснить, что он нужен для появления и созревания новых нейронов. Возможно, правильным образом воздействуя на такие белки, мы сможем обратить вспять разрушительные процессы в мозге, вызываемые мутантными формами этих же белков.