Nature Communications: Ночью нейроны более уязвимы

Нарушения режима сна и внутренних биологических часов часто ассоциируются с болезнью Паркинсона. Однако связь между биологическими ритмами и дегенерацией нейронов остается неясной.

Группа исследователей из Женевского университета (UNIGE) изучала разрушение нейронов в разное время суток, используя в качестве модели для исследования плодовую мушку. Ученые обнаружили, что тип клеточного стресса, связанный с болезнью Паркинсона, более губителен для нейронов, когда он происходит ночью. С этой работой можно ознакомиться в журнале Nature Communications.

Болезнь Паркинсона — прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, характеризующееся разрушением некоторых нейронов головного мозга — дофаминовых нейронов. Основными симптомами этого заболевания являются тремор, замедленность движений и мышечная ригидность. Эпидемиологические исследования показывают, что с этим заболеванием могут быть связаны и другие нарушения, например, нарушения сна и циркадного цикла.

Этот цикл, определяемый чередованием периодов бодрствования и сна, длится около 24 часов и представляет собой внутренние часы человеческого организма, регулирующие практически все его биологические функции. В частности, циркадные часы контролируют секрецию «гормона сна» (мелатонина) в конце дня, колебания температуры тела (более низкая ранним утром и более высокая днем), обмен веществ в периоды голодания (во время сна) или потребления энергии (во время дневного приема пищи).

Причина или следствие?

Нарушения циркадных ритмов и ритмов сна могут наблюдаться за несколько лет до появления двигательных симптомов у пациентов с болезнью Паркинсона. Но способствует ли нарушение циркадного цикла развитию заболевания или является его следствием?

Этот вопрос лежит в основе работы лаборатории Эми Нагоши, доцента кафедры генетики и эволюции факультета естественных наук УНИГЕ. Ее сотрудники используют плодовую мушку в качестве учебной модели болезни Паркинсона и для изучения механизмов дегенерации дофаминовых нейронов. Ученые могут имитировать начало болезни, подвергая мух в течение нескольких часов воздействию препарата, вызывающего окислительный стресс, что приводит к гибели дофаминергических нейронов в последующие дни.

Нейроны мух более чувствительны ночью

Несмотря на то, что мухи являются совершенно разными животными, биологические часы у них и у человека сопоставимы. Чтобы определить, может ли циркадный цикл влиять на возникновение болезни Паркинсона, мух подвергали окислительному стрессу в шесть различных периодов дня и ночи.

Мы ждали семь дней, чтобы понаблюдать под микроскопом за выживаемостью нейронов-мишеней, и обнаружили большее количество разрушенных дофаминергических нейронов, когда воздействие осуществлялось в ночные часы, — объясняет Михаэла Дорчикова, бывший докторант кафедры генетики и эволюции и первый автор исследования.

Чтобы понять, зависят ли эти наблюдения от циркадного ритма, ученые подвергли мутантных мух с нарушенным циркадным циклом тем же стрессам. Исследователи заметили, что нейроны мух, не имеющих внутренних часов, были более чувствительны к окислительному стрессу. Полученные результаты позволяют предположить, что циркадные часы оказывают защитное действие на дофаминергические нейроны от окислительного стресса.

Изучение факторов риска развития болезни Паркинсона

Большинство случаев болезни Паркинсона возникает в результате взаимодействия многочисленных генетических факторов риска и пожизненного воздействия таких факторов окружающей среды, как пестициды, растворители и загрязнение воздуха. Полученные результаты показывают, что окислительный стресс, например, пестицид, введенный в определенное время суток, может оказывать решающее влияние на выживание дофаминергических нейронов.

Полученные результаты позволяют предположить, что генетические вариации в генах циркадных часов могут представлять собой фактор риска дофаминергической нейродегенерации. Теперь нам предстоит выяснить, насколько эти результаты применимы к человеку, — заключает Эми Нагоши, последний автор исследования.

28.09.2023