Будь то в школе, в автокатастрофе, на спортивном поле или на поле боя, легкая черепно-мозговая травма (МТБМ) – обычная часть нашей жизни. Особенно часто встречается у детей, спортсменов и пожилых людей. Теперь ученые из Еврейского университета в Иерусалиме показали, что однократная доза новой молекулы, которую они разработали, может эффективно защитить мозг от воспаления, гибели клеток и когнитивных нарушений, которые часто возникают после легкой черепно-мозговой травмы.
Из-за отсутствия видимых внешних признаков или объективного структурного повреждения головного мозга mTBI является недиагностированной травмой. Тем не менее, это часто сопровождается длительными когнитивными, поведенческими и эмоциональными трудностями, связанными с биохимическими и клеточными изменениями. Хотя большинство симптомов mTBI в значительной степени исчезают в течение нескольких дней или недель после травмы, до 50% пациентов с mTBI испытывают симптомы через год после травмы. Они могут включать психологические симптомы, субъективные когнитивные нарушения и соматические (физические) жалобы.
Эти изменения могут быть результатом повышения уровня глутамата, окислительного стресса, открытия гематоэнцефалического барьера и, в частности, воспалительной активности с последующей гибелью клеток (апоптозом).
В настоящее время не существует эффективного лечения пациентов с mTBI.
"Широко известно, что внешнее или внутреннее повреждение сильно активирует воспалительный ответ и приводит к гибели клеток (апоптозу) через пути MAPK, которые участвуют в клеточных ответах, которые приводят к воспалению в клетках мозга," объясняет проф. Дафна Атлас, кафедра биологической химии Института наук о жизни Александра Зильбермана Еврейского университета в Иерусалиме. "Следовательно, чтобы обратить вспять эффекты mTBI, важно успокоить воспалительные пути."
В своей лаборатории в Иерусалиме проф. Атлас разработал новые молекулы, происходящие из активного центра Trx1, названные тиоредоксин-миметическими пептидами (TXM-пептиды). Тиоредоксин (Trx1) – основной белок, поддерживающий окислительно-восстановительное состояние клеток. В восстановленной форме он связан с другим белком (ASK1), который высвобождается при окислении Trx1 и активирует цепь ферментативных реакций, которые приводят к воспалению.
Было показано, что вновь синтезированные тиоредоксин-миметические пептиды (TXM-пептиды) защищают клетки от ранней смерти за счет активации воспалительных путей. Эти пептиды, состоящие из 3 или 4 аминокислот, обладают двойной активностью: они имитируют антиоксидантную активность Trx1 и одновременно ингибируют активность ферментов, называемых MAPK, в воспалительном пути, предотвращая воспаление и гибель клеток.
Ранее было показано, что TXM-CB3 эффективно снижает активность MAPK на животных моделях астмы и в мозге крысиной модели диабета [Kim et al 2011; Бахнов и др. 2011; Коэн-Катнер и др., 2013, 2014]. Пептидам удалось преодолеть гематоэнцефалический барьер и улучшить состояние клеток мозга за счет снижения воспалительных процессов.
В текущем исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале PLOS ONE, проф. Атлас и его коллеги исследовали влияние пептидов TXM, TXM-CB3 и TXM-CB13 (DY70; предоставлено OneDay Biotech и Pharma Ltd) на предотвращение вторичного когнитивного повреждения mTBI. Эксперименты проводились в сотрудничестве с исследователями Тель-Авивского университета, проф. Чаги Пик и доктор. Ренана Барац-Гольдштейн.
Исследователи вызвали когнитивные нарушения у мышей под наркозом за счет снижения веса, что привело к легкой черепно-мозговой травме. Мыши показали снижение пространственной памяти в тесте Y-лабиринта и потерю способности к визуальному обучению в тесте распознавания нового объекта. Более низкая способность к обучению также была обнаружена через 30 дней после травмы у мышей mTBI.
В этих двух независимых тестах однократная доза любого из TXM-пептидов, вводимая через 60 минут после травмы, из расчета 50 мг на кг веса тела, значительно улучшила снижение когнитивных функций и способности к обучению через 7 и 30 дней после травмы. травма, повреждение. Кроме того, было обнаружено, что два TXM-пептида обладают высокой эффективностью при ингибировании активности MAPK в нейрональных клетках, выращенных в культуре ткани.
"Это исследование демонстрирует способность TXM-пептидов значительно снижать когнитивные нарушения после легкой черепно-мозговой травмы," сказал проф. Атлас. "Необходимы дальнейшие исследования, чтобы установить и изучить потенциал однократной дозы ТХМ-пептида в предотвращении повреждения при введении даже через час после травмы мозга в сценариях с людьми – например, при хронической травматической энцефалопатии, наблюдаемой у игроков в американский футбол, которая возникает в результате многократного сотрясения мозга и другие виды ударов по голове.
"Еще одно преимущество использования пептидов заключается в значительном снижении риска токсических эффектов, поскольку они состоят из аминокислот, которые являются естественными строительными блоками, содержащими клеточные белки, в отличие от использования лекарств, которые не являются натуральными. Таким образом, TXM-CB3 и TXM-CB13 являются многообещающими кандидатами на лечение для предотвращения вторичных повреждений, влияющих на функцию мозга," сказал проф. Атлас.