Вирусные инфекции могут способствовать нейродегенерации

Некоторые вирусные заболевания могут способствовать нейродегенерации. Об этом сообщают исследователи ДЗНЭ в научном журнале. Nature Communications. Их оценка основана на лабораторных экспериментах, в которых они смогли показать, что определенные вирусные молекулы способствуют межклеточному распространению белковых агрегатов, которые являются отличительными чертами таких заболеваний мозга, как болезнь Альцгеймера. Эти данные могут дать ключ к разгадке того, как острые или хронические вирусные и могут способствовать нейродегенерации.


Агрегаты неправильно свернутых белков, которые возникают при так называемых прионных заболеваниях, таких как болезнь Крейтцфельда-Якоба, обладают способностью переходить от одной клетки к другой, где они передают свою аномальную форму белкам того же типа. В результате болезнь распространяется по всему мозгу. Подобный феномен обсуждается для болезней Альцгеймера и Паркинсона, которые также демонстрируют сборки неправильно свернутых белков. Передача агрегатов может включать прямой межклеточный контакт, высвобождение «голых» агрегатов во внеклеточное пространство или упаковку в пузырьки, которые представляют собой крошечные пузырьки, окруженные липидной оболочкой, которые секретируются для связи между клетками. «Точные механизмы передачи неизвестны», – говорит Ина Ворберг, руководитель исследовательской группы Боннского центра DZNE и профессор Боннского университета. «Однако очевидно, что обмен агрегатов как при прямом контакте с клеткой, так и через везикулы зависит от взаимодействий лиганд-рецептор. Это связано с тем, что в обоих сценариях мембраны должны вступать в контакт и сливаться. Это облегчается, если присутствуют лиганды, которые связываются с рецепторами на поверхности клетки, а затем вызывают слияние двух мембран ».

Эксперименты с клеточными культурами

Основываясь на этом предположении, команда Форберга при поддержке коллег из DZNE в Мюнхене и Тюбингене, а также бельгийских ученых провела обширную серию исследований с различными культурами клеток. Таким образом, они исследовали межклеточный перенос либо прионов, либо агрегатов тау-белков, поскольку они встречаются в аналогичной форме при прионных заболеваниях, болезни Альцгеймера и других «таупатиях». Имитируя то, что происходит в результате вирусной инфекции, исследователи заставляли клетки производить вирусные белки, которые опосредуют связывание клеток-мишеней и слияние мембран. В качестве основных примеров были выбраны два белка: спайковый белок S SARS-CoV-2, который происходит от вируса, вызывающего COVID-19, и гликопротеин вируса везикулярного стоматита VSV-G, который встречается в патогене, поражающем крупный рогатый скот и других животных. Более того, клетки экспрессировали рецепторы для этих вирусных белков, а именно семейство рецепторов ЛПНП, которые действуют как стыковочные порты для VSV-G, и человеческого ACE2, рецептора для белка спайков.

Лиганды способствуют распространению агрегатов

«Мы смогли показать, что вирусные белки встроены как в клеточную мембрану, так и во внеклеточные везикулы. Их присутствие увеличивает распространение белковых агрегатов между клетками как за счет прямого контакта клеток, так и за счет внеклеточных везикул. Вирусные лиганды опосредуют эффективный перенос агрегатов в “реципиентные клетки, где они индуцировали новые агрегаты. Лиганды действуют как ключи, которые открывают реципиентные клетки и таким образом проникают в опасный груз”, – говорит Ворберг. «Конечно, наши клеточные модели не воспроизводят многие аспекты мозга с его очень специализированными типами клеток. Однако, независимо от типа тестируемых клеток, продуцирующих патологические агрегаты, присутствие вирусных лигандов явно увеличивает распространение неправильно свернутых белков на другие клетки. В целом, наши данные свидетельствуют о том, что взаимодействия вирусного лиганда с рецептором могут в принципе влиять на передачу патологических белков. Это новое открытие ».

Возможное влияние на нейродегенерацию

«Мозг пациентов, страдающих нейродегенеративными заболеваниями, иногда содержит определенные вирусы. Предполагается, что они вызывают воспаление или обладают токсическим действием, что ускоряет нейродегенерацию. Однако вирусные белки также могут действовать иначе: они могут увеличивать межклеточное распространение белковых агрегатов, которое уже происходит. при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, – говорит Ворберг. «Конечно, это требует дальнейших исследований с нейротропными вирусами. Очевидно, что влияние вирусных инфекций на нейродегенеративные заболевания заслуживает более глубокого исследования».