От болезни Альцгеймера и старческого слабоумия могут исцелить красители, которые используются для гистопатологических исследований. Крашеный мозг не накапливает болезнетворные белки.
У людей с болезнью Альцгеймера, синдромом Дауна и старческим слабоумием ткани головного мозга переполнены специфическим белком -- β-амилоидом. Отложения других разновидностей амилоидов поражают сердце, печень и почки. Ученые объясняют, что β-амилоид и его «собратья» – нормальные соединения организма. Однако из-за генетически обусловленного, возрастного или приобретенного нарушения белкового равновесия амилоиды постепенно накапливаются и нарушают работу мозга и других жизненно важных органов.
Крашеная ткань
Чтобы обнаружить патологические изменения ткани, биохимики используют специальные красители, которые маркируют отложение «вредных» молекул. Так, отложения β-амилоида ученые распознают с помощью тиофлавина Т, который, связываясь с белковой молекулой, начинает светиться желто-зеленым цветом.
В 2006-2007 годах независимые группы исследователей отметили, что специфические для β-амилоида красители замедляют или полностью останавливают слипание (агрегацию) отдельных молекул. Причем происходит это и в пробирке, и в культуре клеток.
Учитывая новые данные, исследователи из научных центров США и Швеции под руководством Сильвестра Алавеза (Silvestre Alavez) из Института геронтологических исследования имени Бэрил Бак (Buck Institute for research on aging) предположили, что некоторые красители могут быть использованы не для анализов, а для лечения. По меньшей мере, останавливая склеивание молекул, гистологические красители могут замедлить рост амилоидных бляшек или даже восстановить равновесие в каскадах биохимических реакций. Эту гипотезу ученые проверили в эксперименте с почвенной нематодой -- Caenorhabditis elegans.
Крашеная нематода омолодилась
Как и у человека, продолжительность жизни и здоровье C. elegans зависит от соединений, которые управляют белковым равновесием. Если протеиновый гомеостаз нарушается, то «ломается» вся машина, а организм начинает накапливать одни белки и испытывать дефицит других.
Принимая во внимание, что протеиновым гомеостазом управляют тоже белки, Алавез и его коллеги предположили, что соединения, обладающие протеин-связывающей активностью (подобные тиофловину Т), способны нормализовать белковое равновесие и, как следствие, продлевать жизнь. Не вдаваясь в тонкости биохимических процессов, исследователи сначала просто проверили жизнепродлевающие свойства тиофлавина Т и его структурных аналогов. В экспериментах in vivo они оценивали продолжительность жизни нематод, которые подверглись воздействию красителя или его структурных аналогов. Оказалось, что окрашенные нематоды живут почти на 50% дольше своих неокрашенных собратьев. Структурные аналоги тиофлавина Т тоже продлевали червям жизнь. Причем для достижения одинаковых результатов аналогового «эликсира жизни» требовалось несколько меньше.
Убедившись, что крашеные нематоды действительно живут дольше, исследователи приступили ко второй серии экспериментов. Биологи создали червей, предрасположенных к протеотоксическим заболеваниям: организм одной группы животных накапливал β-амилоид , другой – полиглутамин. Избыток и одного, и второго соединения вызывает поражения нервной системы у человека.
Понятно, что отследить заболевания нервной системы у червей достаточно сложно. Ведь даже относительно умным кембриджским овцам пришлось доказывать, что они не дуры. А что уж говорить о червях, у которых и мозга-то нет! Поэтому для более наглядного диагностирования протеотоксического расстройства биохимики заставили червей накапливать эти белки в мышечной ткани. Как только токсические белки «слипались» -- червя парализовало. Ученые же пытались предотвратить и даже вылечить экспериментальный паралич.
Как и предполагали авторы работы, тиофлавин Т и его структурные аналоги предотвращали склеивание отдельных молекул. Так что черви, несмотря на высокую концентрацию болезнетворных белков, не болели. Более того, лечение тиофлавином Т помогало даже в том случае, когда заболевание начало прогрессировать.
В статье Amyloid-binding compounds maintain protein homeostasis during aging and extend lifespan, опубликованной в Nature, ученые подробно объясняют целебные свойства красителя, который восстанавливает белковый гомеостаз. «Думаем, что дальнейшие исследования позволят использовать специфические красители не только для гистопатологических исследований, но и для лечения пациентов с возрастными протеотоксическими поражениями нервной системы и других органов», -- резюмируют авторы.
