Science Immunology: Воспаление мозга вызывает мышечную слабость после инфекций

Воспаление в головном мозге может быть вызвано инфекциями и нейродегенеративными заболеваниями. При этом у пациентов часто возникают проблемы с мышцами, которые не связаны с центральной нервной системой.

Учёные из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе выяснили, что воспаление мозга высвобождает особый белок, который перемещается из мозга в мышцы и вызывает потерю мышечной функции. Исследование на плодовых мушках и мышах также показало, как можно заблокировать этот процесс.

Это открытие может помочь в лечении или предотвращении истощения мышц, связанного с воспалительными заболеваниями, такими как бактериальные инфекции, болезнь Альцгеймера и длительный COVID.

Исследование опубликовано в журнале Science Immunology.

Мы заинтересованы в понимании очень глубокой мышечной усталости, которая связана с некоторыми распространенными заболеваниями, — говорит старший автор исследования Аарон Джонсон, доктор философии, доцент кафедры биологии развития.

Наше исследование предполагает, что когда мы заболеваем, белки-посланники из мозга проходят через кровоток и снижают уровень энергии в скелетных мышцах. Это больше, чем отсутствие мотивации двигаться из-за плохого самочувствия. Эти процессы снижают уровень энергии в скелетных мышцах, уменьшая способность двигаться и нормально функционировать.

Исследователи изучили влияние воспаления мозга на работу мышц. Они смоделировали три типа заболеваний: бактериальную инфекцию E. coli, вирусную инфекцию SARS-CoV-2 и болезнь Альцгеймера.

При воспалении в мозге накапливаются реактивные виды кислорода — повреждающие химические вещества. Клетки мозга вырабатывают интерлейкин-6 (IL-6), который разносится по организму через кровоток.

Исследователи выяснили, что IL-6 у мышей и соответствующий белок у плодовых мушек снижают выработку энергии в митохондриях мышц.

У мух и мышей, в мозге которых были обнаружены COVID-ассоциированные белки, наблюдалось снижение двигательной функции — мухи не так хорошо лазали, как должны были, а мыши не так хорошо и много бегали, как контрольные мыши, — говорит Джонсон.

Мы наблюдали аналогичное влияние на мышечную функцию, когда мозг подвергался воздействию белков, связанных с бактериями, и белка Альцгеймера — амилоида бета. Мы также видим доказательства того, что этот эффект может стать хроническим. Даже если инфекция быстро проходит, снижение мышечной работоспособности в наших экспериментах сохраняется еще много дней.

Учёные во главе с Джонсоном предполагают, что процессы, которые они исследуют, также актуальны и для людей.

Менингит — бактериальная инфекция мозга — может вызывать мышечные проблемы у некоторых пациентов из-за повышения уровня IL-6.

У пациентов с COVID-19 при вскрытии в мозге были обнаружены воспалительные белки SARS-CoV-2. Многие пациенты с COVID долгое время после первоначальной инфекции испытывают сильную усталость и мышечную слабость.

Болезнь Альцгеймера также характеризуется повышенным уровнем IL-6 в крови и мышечной слабостью.

Исследование выявило потенциальные цели для предотвращения или лечения мышечной слабости, связанной с воспалением мозга.

IL-6 активирует JAK-STAT-путь в мышцах, что приводит к снижению выработки энергии митохондриями. Препараты, уже одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для лечения других заболеваний, могут блокировать этот путь. Ингибиторы JAK и моноклональные антитела против IL-6 одобрены для лечения артрита и других воспалительных заболеваний.

Мы не знаем точно, почему мозг вырабатывает белковый сигнал, который так вредит работе мышц при стольких различных заболеваниях, — говорит Джонсон.

Если мы хотим предположить возможные причины, по которым этот процесс оставался с нами на протяжении всей эволюции человека, несмотря на наносимый им вред, то это может быть способом, с помощью которого мозг перераспределяет ресурсы между собой, борясь с болезнями. Нам нужны дополнительные исследования, чтобы лучше понять этот процесс и его последствия для всего организма.

Учёные надеются, что их работа подтолкнёт к более глубоким исследованиям этого пути и поможет выяснить, смогут ли существующие методы лечения, блокирующие его части, облегчить состояние пациентов с мышечной усталостью.

13.07.2024