Альфа-synuclein происходит естественно в нервной системе, где это играет важную роль в синаптической функции. Однако при болезни Паркинсона, деменция с телами Lewy и другие нейродегенеративные заболевания назвали «synucleinopathies», этот белок накоплен в нейронах, формируя патологические совокупности. Отличные области мозга прогрессивно становятся затронутыми этим условием. Определенные механизмы и пути, вовлеченные в это широко распространенное распределение альфа-synuclein патологии, остаются быть полностью объясненными.
Клинические и экспериментальные данные свидетельствуют, однако, что альфа-synuclein – или неправильные формы их – могла «подскочить» от одного нейрона до другого и таким образом распространиться между анатомически связанными регионами.Альфа-synuclein повреждения также наблюдались в нейронах периферийной нервной системы, таких как те в стенке желудка. В некоторых больных болезнью Паркинсона эти повреждения диагностировались на ранних стадиях болезни. «На основе этих интригующих наблюдений это предполагалось, что патологическая болезнь Паркинсона лежания в основе процесса может на самом деле начаться в желудочно-кишечном тракте и затем переместиться к мозгу», говорит профессор Ди Монте. «Наш существующий подход должен был посмотреть на эту дальнюю передачу альфы-synuclein с противоположной точки зрения, исследовав возможность, что альфа-synuclein может поехать от мозга до пищеварительного тракта».
Экспериментальное урегулированиеДи Монте и коллеги проверили эту гипотезу в лабораторном исследовании. С помощью сделанного на заказ вирусного вектора они вызвали производство человеческой альфы-synuclein у крыс. Вирус передал проект человеческого альфа-synuclein гена определенно в нейроны среднего мозга, который тогда начал производить большие количества иностранного белка. «Некоторые формы болезни Паркинсона связаны с перепроизводством альфы-synuclein.
Таким образом наша модель подражает событиям вероятного отношения к людям», отмечает Ди Монте.Анализ ткани сотрудниками в Университете Пердью показал, что после его выражения среднего мозга белок был способен к достигающим нервным окончаниям в стенке желудка. Дальнейшая работа в лаборатории Ди Монте установила точный путь, используемый человеческой альфой-synuclein, чтобы закончить ее поездку от мозга до живота.
Белок сначала переместился от среднего мозга до «продолговатого мозга сердцевины», самого низкого региона ствола мозга; в продолговатом мозге сердцевины это было обнаружено в нейронах, длинные волокна которых формируются «vagus нерв». Волокна vagus нерва соединяют мозг со множеством внутренних органов; путешествуя в этих волокнах, человеческая альфа-synuclein в конечном счете смогла достигнуть стенки желудка спустя приблизительно шесть месяцев после ее начального выражения среднего мозга.
Прогрессивное накопление человеческой альфы-synuclein в терминалах нерва желудка сопровождалось доказательствами нейронного повреждения.От мозга до пищеварительного тракта вдоль определенных маршрутов«Наше исследование показывает, что альфа-synuclein в состоянии поехать довольно далеко через тело, проходящее от одного нейрона до другого и использующее длинные нервные волокна в качестве трубопроводов», говорит Ди Монте. «Наши результаты не исключают возможность, что болезни, связанные с альфой-synuclein, могут произойти в пищеварительном тракте.
Это может произойти в некоторых пациентах. Наши результаты указывают, однако, что, если патологическая альфа-synuclein обнаружена вне мозга, это не обязательно отмечает место, где болезнь началась».Исследование также показывает предпочтительный маршрут альфа-synuclein передачи через vagus нерв. vagus нерв состоит из двух видов волокон: 10-20% волокон – «efferents», тогда как остающиеся 80-90% – «afferents».
Выносящие волокна – прогнозы мотонейронов, которые управляют подвижностью пищеварительного тракта. Напротив, центростремительное реле волокон сенсорный вход от пищеварительного тракта до мозга.
Для ее поездки от мозга до живота альфа-synuclein только использовала менее богатые выносящие относящиеся к блуждающему нерву прогнозы.«Это довольно замечательно», говорит Ди Монте. «Это показывает, что передача альфы-synuclein не просто вопрос анатомических связей. У определенных нейронов, кажется, есть особая склонность поднять, передать и накопить альфу-synuclein. Мы не знаем точные механизмы, лежащие в основе этого отборного нейронного поведения.
Вероятно, однако, что эти механизмы могли объяснить, почему определенное нейронное население и отделы головного мозга особенно восприимчивы к альфа-synuclein патологии. Это – что-то, на что мы намереваемся посмотреть в дальнейших исследованиях».