Альцгеймерический белок защищает от инфекций
Противомикробные свойства альцгеймерического бета-амилоидного пептида проверили на животных.
Известно, что болезнь Альцгеймера и прочие подобные нейродегенеративные заболевания начинаются из-за того, что в нейронах мозга скапливаются белковые отложения, из-за которых нервные клетки начинают плохо работать и в конце концов гибнут.
Таких опасных белков существует целый ряд, и в случае синдрома Альцгеймера обычно говорят про бета-амилоид (который обычно из-за небольшого размера – всего около 40 аминокислот – называют пептидом). Он образуется при расщеплении более крупной молекулы, так называемого предшественника бета-амилоида.
Естественно, сразу возникает вопрос, зачем клетке нужны оба эти белка – ведь было бы крайне странно, если бы их единственным предназначением было вредить нейронам. Для предшественника бета-амилоида, сидящего в клеточной мембране и способного взаимодействовать с какими-то другими молекулами, полезные функции нашли, но вот сам бета-амилоид, из которого как раз и получаются белковые свалки, долгое время считали просто метаболическим мусором. В здоровом мозге его мало, так что логично было бы предположить, что болезнь начинается с поломки мусороуборочной машины – бета-амилоид накапливается и начинает портить клетке жизнь.
Однако постепенно стали появляться данные о том, что и бета-амилоид может быть полезен. Так, несколько лет назад Рудольф Тэнци (Rudolph Tanzi) и его коллеги из Гарвардского университета и Центральной больницы штата Массачусетс обнаружили, что бета-амилоидные пептиды, как синтетические, так и натуральные, подавляют рост ряда бактерий и потенциально опасных дрожжей Candida albicans, способных при ослабленном иммунитете вызвать кандидоз. Эффект от бета-амилоида был такой же, как от антимикробного пептида LL-37, содержащегося в иммунных клетках лейкоцитах и макрофагах.
В новой статье, опубликованной в Science Translational Medicine, те же исследователи пишут о том, как альцгеймерический белок работает в живых организмах. Его антимикробные способности испытывали, во-первых, на мышах, во-вторых, на червях нематодах, и, в-третьих, на культуре клеток. Мышей модифицировали так, чтобы у них в мозге синтезировалось много человеческого бета-амилоида, но чтобы при том не образовывалось патологических отложений – знаменитых амилоидных бляшек. Затем в мозг животным запускали бактерию Salmonella typhimurium.
Оказалось, что у мышей с повышенным уровнем бета-амилоида шанс выжить после заражения повышался. Работал пептид так: спустя ночь после появления начала инфекции у животных появлялись пресловутые амилоидные бляшки, которые заключали в себе бактериальные клетки. Сами по себе такие отложения, как мы только что сказали, у мышей не образовывались, и вообще, как считается, в случае синдрома Альцгеймера они формируются годами, и лишь потом болезнь становится явной и заметно ускоряется. В случае же микробного вторжения бляшки, как видим, появляются быстро, обезвреживая патогенные клетки.
Червей нематод заражали не бактерией, а дрожжами, и здесь была та же картина: черви, которые после биотехнологических манипуляций приобрели способность синтезировать человеческий бета-амилоид, жили с дрожжевой инфекцией на 3–4 дня дольше, что для короткоживущих нематод на самом деле довольно много. Наконец, эксперименты с клеточными культурами, которые сами синтезировали бета-амилоид, показали, что альцгеймерический пептид не даёт грибку прикрепиться к клеткам, формируя белковые нити и удерживая в них дрожжи. Такие же нити появлялись и в желудке червей, защищая их от инфекции.
На самом деле, похожим образом работают и некоторые обычные антимикробные пептиды, используемые иммунной системой – они как бы заключают патоген в пептидную «тюрьму», чтобы потом убить. Учитывая, что бета-амилоид как раз и известен своей способностью формировать длинные тяжи (которые потом в случае болезни складываются в крупные отложения), от него вполне можно было ожидать такой же реакции на бактерий или на какую другую инфекцию.
В параллель новым результатам можно вспомнить о том, что у прионных белков в последнее время тоже стали находить полезные функции. Прионы и белки синдрома Альцгеймера, синдрома Паркинсона и пр. во многом похожи друг на друга – прионы так же губят нервную систему, заполняя нейроны огромными массами слипшихся белковых молекул. Однако оказалось, что именно эта их способность слипаться помогает дрожжам выживать в экстремальных условиях, а у дрозофил прионные комплексы поддерживают долговременную память.
И всё же, каким бы полезным бета-амилоид ни был, во время болезни с ним всё равно нужно что-то делать. Лекарств от нейродегенеративных расстройств пока что нет, хотя многие лаборатории работают над тем, чтобы найти средство, которое избавляло бы нейроны от вредных белковых отложений, удаляло бы излишек бета-амилоида или хотя бы препятствовало бы его слипанию.
В свете последних результатов, очевидно, к такому лекарству добавляется дополнительное требование: оно не должно полностью удалять бета-амилоидный пептид из клеток и не должно полностью подавлять его слипание – в противном случае есть вероятность, что пострадает наша антимикробная защита.
