Человеческий мозг содержит собственный запас мощного фермента (и лекарства от инсульта), называемого тканевым активатором плазминогена (tPA), который, по-видимому, является ключевым регулятором кровотока к клеткам мозга, команда из Медицинского колледжа Вейл Корнелл в Нью-Йорке отчеты.
"Мы обнаружили, что этот природный tPA увеличивает приток крови к клеткам мозга за счет своего влияния на синтазу оксида азота, которая необходима для производства оксида азота (NO). NO – хорошо известное сосудорасширяющее средство – лекарство или химическое вещество, которое расширяет кровеносные сосуды, поэтому большее количество NO означает лучший приток крови к нейронам по мере того, как они становятся более активными," объясняет старший автор исследования доктор. Константино Ядекола, Георгий С. Котзиас, заслуженный профессор неврологии и неврологии в Медицинском колледже Вейл Корнелл, и заведующий отделением нейробиологии Нью-Йоркской пресвитерианской больницы / Медицинского центра Вейл Корнелл.
Результаты были опубликованы в онлайн-выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Science на этой неделе.
Помимо выяснения роли естественно продуцируемого tPA в кровотоке нейронов, новые результаты могут иметь значение для изучения инсульта и болезни Альцгеймера. Оба состояния связаны с заметным снижением естественного уровня tPA в головном мозге.
TPA стал своего рода звездой сердечно-сосудистых исследований за последние два десятилетия, с тех пор как ученые обнаружили его замечательную способность разрушать сгустки.
"По сути, tPA, мощный фермент протеазы, расщепляет белок, называемый плазминогеном, в плазмин, фермент, который быстро “ съедает ” сгустки," отмечает исследование ведущий автор доктор. Лайбайк Парк, инструктор по неврологии в Weill Cornell. По этой причине врачи часто вводят укол tPA пациентам с инсультом в течение нескольких минут или часов после приступа.
Но другие исследования также обнаружили, что tPA естественным образом встречается в человеческом мозге, причем уровни фермента повышаются по мере увеличения активности клеток мозга.
"Что действительно вызвало наш интерес, так это открытие недавних исследований о том, что tPA каким-то образом модулирует активность белка, лежащего на поверхности нейронов, называемого рецептором NMDA," Доктор. Иадекола объясняет. "Этот рецептор служит шлюзом для связи между соседними нейронами, а глутамат является «валютой» обмена. Колеблющиеся уровни tPA, казалось, влияют на то, сколько этой валюты проходит, когда клетки мозга становятся более или менее активными."
Исследуя этот механизм дальше, д-р. Команда Иадеколы использовала генно-инженерный "Вырубить" мышь, у которой отсутствовал нейрональный tPA. Они подправили усы мыши и наблюдали за кровотоком в области мозга грызунов, связанной с чувствительностью к усам.
"У мышей с нокаутом кровоток в этой области не изменился так сильно при стимуляции усов, что подтверждает, что tPA необходим для усиления местного кровотока," Доктор. Иадекола говорит.
Но как именно работал tPA? Преобладающая теория о том, что фермент воздействует непосредственно на рецептор NMDA, была быстро опровергнута. "Мы обнаружили, что tPA не действует как прямое «дросселирование» рецептора NMDA, позволяя большему или меньшему количеству глутамата проникать в клетку," говорит Эдуардо Галло, аспирант кафедры неврологии и неврологии, сыгравший ключевую роль в исследовании.
Итак, команда исследовала другие механизмы ограничения скорости, которые могли бы объяснить эффекты tPA.
"Одним из конечных продуктов активности рецепторов NMDA является оксид азота (NO), мощное сосудорасширяющее средство," Галло отмечает. "В наших экспериментах мы обнаружили, что tPA помогает контролировать, сколько NO может быть произведено при активации рецептора NMDA. TPA делает это за счет повышения способности нейрональной синтазы оксида азота (nNOS) – фермента – производить NO. Больше tPA означает более активную синтазу оксида азота, а большее количество этого фермента означает большее расширение сосудов NO. Конечный результат: локальное усиление притока крови к клеткам мозга."
Однако остаются вопросы. TPA существует вне клетки мозга, но активность nNOS и выработка NO происходит внутри нейрона, Dr. Иадекола указывает. "Это означает, что существует некая биохимическая цепочка, соединяющая внешние tPA с этими внутренними механизмами," он говорит. "Определение ключевых игроков на этом пути станет ключевой частью нашего дальнейшего исследования."
По его словам, новые открытия будут иметь большое значение для исследований мозга.
"Мы все больше и больше осознаем, что изменение доступности крови для клеток мозга имеет решающее значение для инсульта и постинсультного восстановления, а также для изнурительной потери нейрональной функции, которая лежит в основе болезни Альцгеймера и других деменций," Доктор. Иадекола говорит.
"Возможно, что лекарства или другие вмешательства, которые влияют на естественное снабжение мозга tPA, могут помочь сохранить неврологическую функцию после инсульта или болезни Альцгеймера или даже помочь обратить вспять некоторые повреждения," он говорит. "До этих видов лечения еще далеко, но наше новое понимание того, как tPA работает для поддержания здоровья и активности нейронов, является важным первым шагом в этом исследовании."
Источник: Нью-Йорк – пресвитерианская больница