Дмитрий Лим: ключ к победе над Альцгеймером – в астроцитах

В конце июля 2016 года из Уткиной Заводи в Санкт-Петербурге отправился необычный теплоход. Вместо обычных туристов в Нижний Новгород отплыли более двухсот учёных со всего мира. Всех их объединяла область знания: науки о мозге и смежные дисциплины. И конференция Volga Neuroscience Meeting-2016. Научную прессу на теплоходе представляли редакторы нашего портала. В силу разных обстоятельств мы отложили публикацию материалов, собранных нами на конференции на осень. И теперь пора начинать полугодовой проект «Volga Neuroscience – Нейроновости». И первое наше интервью – с Дмитрием Лимом из Università del Piemonte Orientale в итальянской Новаре.

 dmitry

Дмитрий, расскажите, чем занимается ваша лаборатория и чему был посвящён ваш доклад на конференции?

Наша научная работа связана с изучением механизмов нейродегенерации, в частности с ролью кальция, а точнее: calcium depending transcription factors. Это факторы транскрипции, которые регулируются кальцием, как в астроцитах, так и в нейронах в случае нейродегенерации. При этом мы в какой-то мере сфокусированы на болезни Альцгеймера.

Почему именно на неё?

Потому что это — наиболее типичный и распространённый вариант деменции, на Альцгеймера приходится 60-70 % все деменций и в ближайшие годы это грозит стать настоящей проблемой для общества.

Преимущество нашего научного направления в том, что обычно считается что всему виной бета-амилоид. Его находят при болезни Альцгеймера, этот белое образуется из так называемых белков-предшественников амилоида, которые выделяются нейронами и астроцитами, откладывается в виде синильных бляшек. И вот считается, что именно этот бета-амилоид и является причиной болезни Альцгеймера, он якобы действует на клетки мозга и создает нейровоспалительное окружение и способствует смерти нейронов.

abeta_2lfm

Бета-амилоид

Все усилия по борьбе с Альцгеймером, основываясь на этом механизме, особенно в Америке, где над этим работают несколько крупных институтов ни к чему не привели. Все попытки заканчиваются неудачей, и до сих пор непонятно, почему умирают нейроны, почему человек забывает многие вещи.

 А вы мыслите иначе?

Мы думаем, что болезнь начинается гораздо раньше, чем образуются эти бляшки, и что астроциты, тип клеток, который присутствует в головном мозге в количестве равном или даже большем, чем нейронов по числу (в зависимости от районов мозга), они начинают, запускают ответные реакции, и первые чувствуют что что-то не так, меняют свою физиологию и создают условия, неблагоприятные для функций нейронов.

Над этим мы и работаем, у нас есть данные, подтверждающие нашу теорию, да и не только у нас. Это новый тренд, возникающий в нейронауках, что астроциты важны, и главным образом на начальных стадиях развития болезни. К сожалению, это можно показать только на генетических моделях, моделях семейной формы, наследственной формы, которая представляет наименьшее количество, от одного до пяти процентов всех случаев. Но если мы научимся лечить семейную форму болезни Альцгеймера, то со временем мы придём и к решению вопроса о лечении спорадической форсы болезни. Много научных публикаций доказывают важность этого направления.

Астроциты, относящиеся к глии — это не просто клей (вы же понимаете, что glue –“клей»), который держит нейроны вместе, глия предоставляет оптимальное окружение для синаптической передачи. Астроцитарные отростки окружают синаптические терминали, создавая оптимальный ионный баланс, трофический обмен, поглощение нейротрансмиттеров, которые не нужны больше, в частности глутамата. И если что-то в астроцитах не так — нейроны это «чувствуют». Это наша база, на которой мы работаем.

Частность, вытекающая отсюда: либо бета-амилоид, либо мутации, присутствующие в семейной форме болезни Альцгеймера, приводят к долгодействующим перестройкам (long term remodeling), которые опосредованы факторами транскрипции. Эти перестройки опосредованы различными условиями синтеза de novo РНК и белков: транскрипционными факторами. Одна из таких молекул, которые являются своеобразными мастерами-регуляторами долгодействующей перестройки клеток – это кальцийневрин (СaN). Почему эта молекула получила такое название? Он представлен в невероятно больших количествах в нейронах, поэтому и «неврин». СaN «работает» в нейронах молекулой антипамяти. С формированием памяти эта молекула должна уменьшать свою активность, высвобождая массу транскрипционных факторов и запуская процессы, приводящие к формированию памяти.

protein_ppp3ca_pdb_1aui

Структура кальцийневрина

В астроцитах, насколько мы понимаем сейчас, кальцийневрин работает в обратном направлении, его активация нужна для каких-то физиологических, патологических изменений. Пока что практически неизвестна роль этой молекулы в физиологии астроцитов. Большая часть той информации, которой мы располагаем, идёт из патологических ситуаций, например, реактивного глиоза, который опосредован активированным кальцийневрином, который, в свою очередь, активирует ядерный фактор активированных Т-клеток (NFAT) и ядерный фактор «каппа-би» (NF-kB). То, над чем мы работаем — это изменение активности кальцийневрина при болезни Альцгеймера.

И каковы успехи?

За последние несколько лет мы расшифровали сигнальный путь, своеобразный код, при помощи которого бета-амилоид нарушает тот самый сигнальный каскад, опосредованный кальцийневрином.

Мы начали с того, что обрабатывали культуры астроцитов бета-амилоидом в очень маленьких концентрациях, как в мозге в цереброспинальной жидкости и увидели кальциевые ответы на агонист метаботроптых глутаматных рецепторов, который является основным путем астроцитарной возбудимости. Они сами электрически не активны, но отвечают на стимуляцию при помощи рецепторов, связанных с G-белком.

Тогда активируется фосфолипаза, продуцирется инозитол трисфосфат, который действует на инозитолтрисфосфатные рецепторы, и выделяется кальций. Этот механизм нарушается, нарушается транскрипция всех компонентов этого глутаматного метаботропного пути, контролируемого кальцийневрином.

Метаботропный глутаматный рецептор (mGluR) 5 типа, единственный экспрессируемый в астроцитах глутаматный рецептор I группы, он регулируется кальцийневрином и бета-амилоид увеличивает его экспрессию. То же самое происходит и с инозитол-трисфосфатным рецептором 2 типа, который во взрослых астроцитах in vivo является основным рецептором ядерного фактора «каппа-би». В тоже время в культурах, экспрессирующих инозиолтрисфосфатный рецептор 1 типа, который регулируется ниже по каскаду кальцийневрина его прямым фактором, который активируется кальцийневрином/NFAT. Вот, собственно, наша модель.

Более того, мы обнаружили что амилоид может выделяться из астроцитов. Это был очень горячий спор, откуда выделяется бета-амилоид, какие клетки его продуцируют и конечно, научной догмой было то, что амилоид производят нейроны. Про астроциты никто не верил и не знал. Мы первыми показали, что астроциты экспрессируют все компоненты «машины», которая создаёт белок-предшественник бета-амилоида. Для этого нужны три секретазы: альфа, бета и  гамма. Альфа-секретаза не действует без так называемого synapse associated protein-97, белка, ассоциированного с синапсом-97 (SAP-97), который заставляет его перемещаться к мембране и там действовать. В астроцитах этот белок тоже есть, он взаимодействует с альфа-секретазой, есть бета-секретаза. Есть весь комплекс гамма секретазы,    который представлен комплексом из четырёх белков, в котором белки пресенилины, которые мутированы в семейной форме, составляют каталитический центр. Это все есть. И если мы нарушим активность альфа-секретазы, мы сдвинем баланс в сторону продукции бета-амилоида, и астроциты прекрасно продуцируют амилоид с длиной 40 аминокислот. Тот же амилоид, который связан с образованием амилоидных бляшек, имеет длину в 42 аминокислоты. Он более гидрофобный и легко агрегирует.

 protein_dlg1_pdb_1iu0

SAP-97

Спасибо большое! А как вы вообще пришли в нейронауку? С чего вы начинали?

Я закончил МГУ, кафедру цитологии и гистологии в направлении физиологии, то есть я — такой физиолог с уклоном в микроскопию. И в аспирантуре мне поручили измерение концентрации кальция. Я тогда уже работал в Италии, в Неаполе. Мы работали на морских звёздах, изучали их оплодотворение морских. Так как кальций — основной сигнальный ион в клетке, он может быть как первичным, так и вторичным «месенджером». По сути, кальций в клетке регулирует всё, и меня это очень сильно заинтересовало. Так что на первом своём постдоке, когда я пошёл работать после аспирантуры, я получил возможность поработать с болезнью Гентингтона. Это ещё одно нейродегенеративное заболевание, которое сейчас не лечится. Люди с наследственной болезнью Гентингтона, те, кто несут эту мутацию, знают, что они умрут, и это очень печально. Всё это привело меня в область нейродегенерации. И я занимаюсь регулированием кальциевого гомеостаза при нейродегенеративных заболеваниях.

А начали вы заниматься нейронаукой именно в Неаполе?

Нет, потом, я переместился в Падую, тоже в Италии. Очень красивый город. И там я начал занимать нейродегенерацией. Потом переехал в Новару, где недавно и организовал свою лабораторию и продолжаю теперь работаю там.

На первых порах, когда вы переехали за границу, тяжело было? Как вы справлялись?

Тяжело было не очень. Сильно выручал английский. Так что надо всеми силами учить английский. Поначалу было тяжело, но интересно. Потому что возможностей все же больше.

Не мешали ли культурные различия?

Нет, только стимулировали. Например, в Неаполе культура отличается даже от всей итальянской культуры, у них очень сильная песенная культура. Там не просто диалект итальянского, это просто какой-то другой язык, который я до сих пор не понимаю (смеется).

Как вы оцениваете уровень российской нейронауки? Российской науки в целом?

Российская наука потенциально очень сильна. Но нужна связь, проблема в том, что она как бы варится сама в себе. Нужны связи между странами. Этот конгресс, на которым мы сейчас находимся, очень способствует общению различных международных групп. Вот даже сейчас мы уже договариваемся о сотрудничестве с группой из Нижнего Новгорода, и потенциально в этой области можно свернуть горы. Можно быть лидерами в neuroscience. Не зря же эта область называется именно neuroscience, а не нейробиология. Как правильно говорит Алексей (Семьянов – прим. ред.), тут и биология и биофизика, и математика, и робототехника, которая помогает людям с потерянными конечностями, помогая им жить нормально. В этом Россия сильна.

Значит потенциал у молодых ученых есть?

Очень сильный. Нужно просто сотрудничать. Создавать междисциплинарные и интернациональные лаборатории.

Скажите пожалуйста, сейчас идут разговоры о том, что готовится программа по возвращению примерно 15 тысяч ученых, которые когда-то уехали за границу, обратно в Россию. Скажите, если бы вам предоставили такие условия, вы бы согласились вернуться?

Сложный вопрос. Там уже жизнь складывается и дети, семья и так далее но если бы можно было бы часть времени работать здесь, вести какую-то научную линию, я бы с огромным удовольствием.

Вы еще сказали про большой потенциал российской науки, а что насчет средств и их постоянной нехватки?

Как я понял, сейчас не хватает только денег на зарплаты. А деньги на исследования есть, большие гранты. Российский мегагрант в 5 миллионов долларов на группу — это очень много. В Италии такого нет. Там можно максимум получить 250 тыс евро на три года на группу. Миллионные получают мировые ученые, у которых не одна лаборатория и то, это — не на группу исследователей, а на группу лабораторий. Здесь финансирование не хуже, чем за рубежом. Распределение — это другой вопрос.

Понятно. А в чём вы видите основные проблемы российской науки?

Сложный вопрос, особенно если учесть, что я долгое время не жил в России и не работал здесь, мне сложно сказать. Основная проблема, что всё происходит на месте, очень малый обмен. Российские научные журналы не индексируются ведущими базами данных. По сути это и есть основная проблема, потому что большинство ученых России порой не имеет возможности публиковать работы, быть может, по финансовым причинам, в зарубежных журналах, а публикуются в местных, пусть и на английском, но они не индексируются и об этих работах не знают. О результатах российский ученых в большинстве своем не знают за рубежом. Вот Opera Medica&Physiologica собирается быть первым журналом, который индексируется за рубежом, и у него будет сравнительно высокий импакт-фактор. Это важно. Важно ездить на конференции, обмениваться данными. Вот что крайне важно для российской науки. Сотрудничать!

Беседовала Анна Хоружая

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *