Снижение количества белого вещества связано с моторными и когнитивными нарушениями
У людей с ВИЧ происходит потеря белого вещества. В отличие от «серого вещества», состоящего из клеток-нейронов, белое вещество состоит из жирной субстанции под названием миелин, покрывающего нейроны, дающего им защиту и помогающего переносить сигналы быстро и эффективно.
Предыдущая работа команды из Университета Пенсильвании и детской больницы Филадельфии (CHOP) обнаружила, что антиретровирусная терапия может снизить количество белого вещества, но было непонятно, какую роль в этой потере играет сам вирус.
В новой работе с использованием клеток человека и грызунов, команда определила детали механизма, при помощи которого ВИЧ препятствует созреванию миелин-образующих клеток под названием олигодендроциты, таким образом стопоря производство белого вещества. Когда исследователи применили компонент, блокирующий этот процесс, клетки снова смогли созревать.
«Даже когда люди с ВИЧ контролируют болезнь антиретровирусными препаратами, вирус все равно присутствует в их телах, так что мы решили понять, как ВИЧ-инфекция сама по себе влияет на белое вещество», – говорит Келли Джордан-Шютто, профессор университета Пенсильвании, сообщает Science Daily. – «Понимая эти механизмы, мы можем далее защищать людей с ВИЧ-инфекцией от этого влияния».
«Миелинация играет ключевую роль на различных стадиях жизни: в младенчестве, в отрочестве и, возможно, при обучении во взрослом возрасте. Чем больше мы об этом узнаем, тем лучше можем предупредить потерю белого вещества и возможный ущерб», – говорит Джудит Гриншпан из CHOP.
В текущем исследовании Джордан-Шютто и Гриншпан изучали, как ВИЧ влияет на функцию олигодендроцитов. Для начала они рассмотрели человеческие макрофаги, один из основных типов клеток, которые инфицирует ВИЧ.
Ученые предположили, что влияние ВИЧ на мозг проявлялось косвенным образом через активность этих иммунных клеток, поскольку вирус не инфицирует нейроны или олигодендроциты. Чтобы понять, как это влияет на белое вещество, они собрали жидкость, в которой произрастали макрофаги, инфицированные ВИЧ, и применили ее к крысиным клеткам-предшественникам олигодендроцитов. Это не привело к смерти клеток-предшественников, они не смогли созреть. Соответственно, производство миелина снизилось.
«Иммунные клетки, инфицированные вирусом, секретируют вредное вещество, обычно направленное на организмы захватчиков, они могут уничтожить близлежащие клетки, например, нейроны», – говорит Гриншпан.
Глутамат производит нейротоксический эффект при достижении высокого уровня. Когда ученые применили компонент, снижающий уровень глутамата в ВИЧ-инфицированных макрофагах, до перенесения среды произрастания к предшественникам олигодендроцитов, клетки смогли вызреть.
Однако, исследователи предположили, что может быть задействован также и другой механизм: интегрированный ответ на стресс. Этот ответ интегрирует сигналы из четырех сигнальных путей, приводя к изменениям в экспрессии генов, благодаря чему клетки должны быть защищены от стресса или, если стресс чрезмерен, клетки подталкиваются к смерти.
Ученые обнаружили, что при блокировке глутамата предотвращалась активация интегрированного ответа на стресс.
Читайте еще: Два штамма человеческого гриппа могли исчезнуть
Проследив за белым веществом в животной модели и сравнив его с данными, полученными от пациентов с ВИЧ, исследователи надеются лучше понять, какие факторы вызывают потерю белого вещества. Особенно их интересует когорта подростков в CHOP, поскольку в этой возрастной группе возрастает количество ВИЧ-инфекций.