Ученые выяснили функции прионного белка в здоровой нервной системе

Международная группа исследователей выяснила функции неизмененного прионного белка PrP^C в нервной системе млекопитающих, пишет Nature. Оказалось, что этот белок, способный трансформироваться в инфекционный агент, необходим для поддержания целостности защитных миелиновых оболочек нервных волокон.

Прионный белок PrP содержится в мембранах нервных клеток. В некоторых случаях нормальный белок, обозначаемый PrP^C, может изменять структуру путем "складывания" аминокислотной цепочки альтернативным способом. Такой видоизмененный PrP носит название приона (обозначается PrP^Sc) и способен при контакте с PrP^C превращать его в новые прионы. Это проявляется повреждением мозговой ткани, в которой образуется множество небольших полостей, из-за которых мозг становится похожим на пористую губку. В связи с этим заболевания, вызванные прионами, носят название губчатых энцефалопатий. У человека это болезнь Кройцфельда-Якоба и болезнь Куру – медленно прогрессирующие смертельные поражения мозга.

Попытки понять функцию прионного белка велись на протяжении двух последних десятилетий. Первые генноинженерные мыши, лишенные PrP, были созданы еще в 1991 году. Тогда исследователи не заметили никаких негативных последствий его отсутствия – нокаутные животные оказались иммунными к прионным инфекциям без нарушения каких-либо жизненных функций.

Однако в 1999 году японские исследователи показали, что отсутствие нормального прионного белка у мышей приводит к повреждению миелиновых оболочек периферических нервов. Международная группа ученых под руководством Адриано Агуцци (Adriano Aguzzi) из Цюрихской университетской больницы, решила подвергнуть эти данные тщательному систематическому анализу, для чего были выведены четыре линии мышей, лишенных гена PrP^C.

Оказалось, что у таких животных независимо от линии уже через шесть недель после рождения наблюдаются признаки дефектов миелина. В возрасте двух месяцев нервные волокна были значительно демиелинизированы, из-за чего у мышей повысилась чувствительность к боли.

Когда ученые вводили генноинженерным мышам нормальный прионный белок непосредственно в нервы, демиелинизации не наступало. Причем это происходило только при введении PrP^C, подверженного ферментативному расщеплению в организме. В то же время, когда исследователи вводили прионный белок в шванновские клетки, расположенные вокруг нервов и синтезирующие свежий миелин, предотвратить демиелинизацию не удавалось.

Как пояснил Агуцци, поскольку при рождении у лишенных PrP мышей миелиновые оболочки были целыми, ученые сделали вывод, что прионный белок необходим не для образования миелина, а для поддержания его целостности на протяжении жизни.

Судя по необходимости ферментативного расщепления PrP в нервах, механизм его действия, по мнению исследователей, следующий: когда миелиновые оболочки нервных волокон изнашиваются, запускается ферментная система, разрушающая прионный белок. Его фрагменты поступают в шванновские клетки, давая им сигнал приступить к восстановлению миелина.

По предварительным данным, прионный белок действует сходным образом и в центральной нервной системе. Если это подтвердится, придется в корне пересмотреть тактику потенциального лечения прионных инфекций: в настоящее время ученые ищут пути к устранению PrP как инфекционного агента, однако если окажется, что повреждение мозга вызвано его отсутствием из-за патологической трансформации, нужно будет, напротив, поддерживать содержание нормального PrP в нервных волокнах.

Кроме того, по мнению иммунолога Клода Карно (Claude Carnaud), изучающего прионы в парижском Университете Пьера и Марии Кюри, некоторые заболевания мозга, которые считаются воспалительными (например, рассеянный склероз), могут на самом деле быть связаны с отсутствием прионного белка, что потребует пересмотра тактики лечения этих болезней.