Инсульт, являющийся третьей ведущей причиной смертности в Европе и США, опасен еще и тем, что, даже пережив апоплексический удар, человек нередко теряет возможность жить полноценно. Резкая недостаточность кровоснабжения определенного участка головного мозга, возникающая во время инсульта, приводит к трудно обратимым поражениям различных его участков, отвечающих за память, речь и движение. В случае же если помощь была оказана несвоевременно и пораженный участок мозга долгое время находился без кислорода, нейроны отмирают, а функции, за которые они отвечали, восстанавливаются лишь частично.

Именно поэтому наряду с профилактическими мерами по борьбе с инсультом ученые активно работали над созданием технологий, который позволили бы защитить нейроны мозга во время и сразу после ишемической атаки. Значительных успехов в этом предприятии удалось достичь кардиологам из Университета Центральной Флориды, которые научились блокировать сигнал клеточной смерти - основную причину отмирания нейронов мозга во время инсульта.

КАЛЬЦИЕВАЯ АТАКА

Работа группы была сосредоточена на нейромедиаторе, который при нормальной работе мозга играет ключевую роль в коммуникации между клетками мозга и отвечает за обучение и память. Этот медиатор глутамат, как ключ, открывает рецепторы NMDA (N-метил-D-аспартат), позволяя кальцию, обеспечивающему передачу нервных импульсов между нейронами, поступить в клетки.

В нормальных условиях активность NMDA-рецепторов жестко регулируется для предотвращения перегрузки нервных клеток кальцием. Однако во время апоплексического удара механизм этой регуляции ломается. Чрезмерный поток кальция, поступающий через рецепторы, убивает нервные клетки, что приводит к серьезным повреждениям мозга. Поиск способов предотвращения такой перегрузки кальцием привел к открытию механизма естественной блокировки клеточной смерти.

Исследовательская группа обнаружила, что фермент DAPK1 связывается с частью рецептора NMDA и действует как сигнал, заставляющий клетки уничтожаться во время удара. В связи с этим ученые предположили, что, если предупредить связывание DAPK1 с рецепторами NMDA, можно избежать кальциевой атаки на клетку, а значит, и избежать смерти нейронов.

Кардиологи совместно с генетиками разработали мощные соединения, блокирующие ферменты. Апробация показала, что препарат действительно способен выборочно затормозить действие DAPK1, защищая тем самым клетки мозга. Кроме того, применение данного лекарства не оказывало негативного влияния на другие биохимические процессы в мозге и не нарушало естественных физиологических функций рецепторов.

По словам ученых, безопасность блокировщика для всех систем мозга имеет принципиальное значение, ведь ранее попытки предотвратить сигнал к гибели клеток терпели неудачу. Практически все препараты обладали побочными эффектами, разрушая рецепторы и парализуя их способность распознавать нейромедиаторы. При этом попытка ослабить негативное влияние на клетки мозга приводила к тому, что лекарства оказывались неэффективными или требовалось слишком много времени для того, чтобы препарат начал действовать.

ЛЕКАРСТВО ОТ АЛЬЦГЕЙМЕРА

«Можно смело предположить, что это исследование не только вносит вклад в понимание клеточных и молекулярных основ протекания инсульта, но и обеспечивает врачей новым терапевтическим оружием, с помощью которого мы сможем спасти миллионы жизней», - говорит руководитель проекта профессор Лу Ямин. Результаты исследования также могут иметь решающее значение при разработке лекарственных препаратов для лечения других нейродегенеративных заболеваний. По мнению авторов эксперимента, гиперкальцинирование клетки, происходящее не резким скачком, как при инсульте, а путем постоянного, но неуклонного увеличения количества кальция в нейронах, приводит к таким нейродегенеративным недугам, как болезни Альцгеймера и Паркинсона.

Гиперактивация NMDA-рецепторов, сопровождающаяся массированным входом в клетки ионов кальция и увеличением его концентрации на несколько порядков, запускает весь каскад внутриклеточных нейродегенеративных реакций. Поэтому у ученых есть все основания полагать, что именно такой механизм гибели нервных клеток имеет место при длительно развивающихся нейродегенеративных расстройствах.

«Результаты данного исследования позволили нам не только понять природу поражений нейронов вследствие инсульта, но и получить веские доказательства того, что данный механизм клеточной смерти работает и в случае нейродегенеративных заболеваний. А значит, и блокировщик клеточной смерти окажется эффективным как при терапии инсульта, так и при лечении болезней Альцгеймера и Паркинсона», - заявляет Лу Ямин.