Dabar paaiškėjo, kad hemoglobinas, ilgai švenčiamas keltis deguonimi raudonais kraujo kūneliais, vaidina nepastebimą ir potencialiai keičiantį žaidimą, antioksidacinį vaidmenį smegenyse.
Sergant neurodegeneracinėmis ligomis, tokiomis kaip amiotrofinė šoninė sklerozė (ALS), Parkinsono, Alzheimerio liga ir senstančios, smegenų ląstelės patiria negailestingą nepažeistą (arba) pernelyg didelės reaktyviosios deguonies rūšių (ROS) žalą. Dešimtmečius mokslininkai bandė neutralizuoti ROS antioksidaciniais vaistais, tačiau labiausiai nepavyko: jie negalėjo efektyviai prasiskverbti į smegenis, buvo nestabilios arba beatodairiškai pažeistos sveikos ląstelės.
Šis naujas tyrimas, vadovaujamas direktoriaus C. Justino Lee iš pažinimo ir socialumo centro pagrindinio mokslo institute (IBS) Daejeone, Pietų Korėjoje, pasiryžo nustatyti pačių smegenų gynybą nuo ypač kenksmingos ROS – hidrogeno peroksido (H2O2). Tyrimas buvo paskelbtas Signalo perdavimas ir tikslinė terapija.
Naudodama patobulintą vaizdą ir molekulinę analizę, komanda išsiaiškino, kad hemoglobinas egzistuoja astrocitų branduolyje-vertės smegenų ląstelės, kritinės neuroninėms atramoms-ten, kur ji veikia kaip „pseudoperoksidazė“, suskaidydama H.2O2 į nekenksmingą vandenį.
„Svarbiausia buvo atskleisti hemoglobino antioksidantų potencialą smegenyse ir suprojektuoti„ pirmojo savo klasės “junginį, kuris galėtų selektyviai jį sustiprinti. Padidindamas natūralų gynybos mechanizmą, o ne įvesti išorinį antioksidantą, mes pasiekėme stiprią ir ilgalaikę apsaugą įvairiuose ligų modeliuose, susijusiuose su oksidaciniu stresu,-sakė pirmasis autorius, laimėjęs Woojiną.
Komanda sukūrė KDS12025, mažą, vandenyje tirpią molekulę, galinčią kirsti kraujo ir smegenų barjerą. KDS12025 jungiasi su hemoglobino hemo centru ir padidina jo sugebėjimą suskaidyti H2O2 beveik 100 kartų, nenukreipdamas į normalią deguonies nešiojančią funkciją.
Į ligos sąlygas astrocituose KDS12025 smarkiai sumažino kenksmingą h2O2 lygiai. Pelių modeliuose burnos vartojimas per geriamojo vandens apsaugotus neuronus, nuramino reaktyvius astrocitus ir atkūrė smegenų funkciją.
Gyvūnų modeliuose burnos vartojimas per geriamąjį vandenį slopino neuronų mirtį, normalizuotus reaktyvius astrocitus ir atkurtą smegenų funkciją. ALS modelio pelėms atsirado uždelsta liga ir gyveno daugiau nei keturias savaites ilgiau nei negydyta kontrolinė kontrolė.
Parkinsono modeliuose KDS12025 atkūrė variklio funkciją, o Alzheimerio modeliuose jis atgavo atminties našumą. Senstančiose pelėse gydymas pratęsė vidutinę gyvenimo trukmę nuo tipiškų dvejų metų iki trejų metų. Vaistas taip pat palengvino uždegimą ir sąnarių pažeidimus reumatoidinio artrito modelyje.
Tyrimas taip pat atskleidė žalingą grįžtamojo ryšio kilpą: H perteklius2O2 Išeikvoja astrocitinį hemoglobiną, susilpnindamas natūralias smegenų antioksidantų apsaugą ir pagreitindamas degeneraciją. Padidindamas hemoglobino lygį ir aktyvumą, KDS12025 panaikino šią tendenciją, sumažindamas oksidacinį stresą, išsaugojo neuronus ir palaiko sveikų smegenų funkciją.
Nei vienas ankstesnis gydymas nebuvo nukreiptas į astrocitinį hemoglobiną kaip antioksidantų sistemą, nei įrodė toks platus apsauginis poveikis.
„Tai yra didelis žingsnis į priekį kovojant su neurodegeneracinėmis ligomis. Padidinus paties smegenų hemoglobiną kovojant su oksidaciniu stresu, mes atveriame visiškai naują terapinę aveniu”, – sakė režisierius Lee.
Dabar komanda planuoja toliau ištirti skirtingus α ir β-globino vaidmenis smegenyse, patikslina KDS12025 darinius, kad būtų galima naudoti galimą žmonių naudojimą, ir ištirti jo pritaikymą kitais oksidacinio streso sukeltais sutrikimais.
Šis darbas iš pažįstamo deguonies pernešėjo hemoglobino paverčia tikslia smegenų antioksidantine gynybos sistema. Tai žymi galimą paradigmos pokytį, kaip mokslininkai artėja prie neurodegeneracinių ligų, su amžiumi susijusio nuosmukio ir autoimuninės sąlygos.