От нейронов, которые позволяют мыслить, до кератиноцитов, которые заставляют ногти на ногах расти – сложный покров молекул сахара, широко известных как гликаны, окутывает каждую живую клетку человеческого тела.
Эти сложные углеводные цепи выполняют множество жизненно важных функций, обеспечивая клеткам необходимый механизм для общения, репликации и выживания. Поэтому понятно, что когда что-то идет не так с гликанами человека, что-то идет не так с гликанами.
Теперь исследователи из Университета Джорджии изучают, как изменения в нормальном поведении гликанов связаны с редким, но смертельным лизосомным заболеванием, известным как Ниманна-Пика типа C (NPC), генетическим заболеванием, которое не позволяет организму должным образом метаболизировать холестерин. Результаты были недавно опубликованы в раннем выпуске PNAS.
"Мы узнаем, что проблемы, связанные с перемещением холестерина в клетке, приводят к проблемам с гликанами на поверхности клетки, что вызывает множество негативных эффектов," сказал Герт-Ян Бунс, профессор химии Франклинского колледжа искусств и наук и исследователь Центра исследований сложных углеводов UGA. "Теперь мы впервые можем увидеть, что это за проблемы, и мы надеемся, что это приведет к новому пониманию таких болезней, как NPC."
Поскольку пациенты с NPC не могут метаболизировать холестерин, воскообразное вещество начинает накапливаться в головном мозге. Это может привести к множеству серьезных проблем, включая нейродегенерацию, которая, по предположению исследователей, может быть вызвана неправильной переработкой гликанов на поверхности клеток пациента NPC.
Гликаны обычно проходят своего рода процесс рециркуляции, когда попадают в ячейку только для того, чтобы быть возвращенными на поверхность заряженными и готовыми к работе. Исследователи обнаружили, что гликаны в клетках NPC этого не делают.
"Одним из вторичных эффектов NPC является нарушение транспортных путей внутри клетки, что может привести к изменению рециркуляции гликанов," сказал Ричард Стит, доцент биохимии и молекулярной биологии и исследователь CCRC. "Гликаны попадают в клетку, но они не возвращаются обратно на поверхность клетки, где они должны существовать, чтобы функционировать как рецепторы или ионные каналы."
"В основном техника забивается," Бунс сказал.
Подобно отключенным телефонным линиям и затопленным дорогам во время грозы, гликаны застревают внутри клетки, что затрудняет или делает невозможным общение и перемещение для этих клеток. Без этих базовых способностей моторные, сенсорные и когнитивные функции организма начинают страдать. Это может объяснить, почему пациенты с NPC страдают от такого широкого спектра неврологических и психических расстройств, таких как нескоординированные движения конечностей, невнятная речь, эпилепсия, паралич, психоз, слабоумие и галлюцинации.
Исследователи сделали эти наблюдения на фибробластах, взятых у больных. Эти клетки чаще всего встречаются в соединительных тканях и играют жизненно важную роль в заживлении ран. Тем не менее, они надеются продолжить свое исследование эффектов NPC, изучая поведение гликанов в нервных клетках, которые составляют человеческий мозг.
Хотя они предупреждают, что необходимо проделать гораздо больше работы, они надеются, что улучшенное понимание роли, которую гликаны играют в нервных клетках, приведет к новым лекарствам от NPC и других подобных заболеваний.
"Работать над подобными проектами очень увлекательно, потому что мы считаем, что гликобиология – это следующий рубеж, следующий уровень сложности," Бунс сказал. "Пришло время для нового открытия."