Давні віруси людини можуть спровокувати дегенерацію мозку

Людський геном на 40% складається з залишків стародавніх вірусів, відомих як ретротранспозони. Більшість часу вони залишаються неактивними, проте у певних умовах здатні “прокидатися”, пошкоджувати нервові клітини та викликати запальні процеси, повідомляє LiveScience. Науковці все більше схиляються до думки, що саме ці гени-”стрибуни” можуть бути причетними до розвитку нейродегенеративних захворювань, зокрема аміотрофічного бічного склерозу (БАС) і хвороби Альцгеймера.

Ще у 2008 році нейровірусолог Рене Дувіль зафіксувала у мозку пацієнтів, які померли від БАС, наявність вірусних білків, хоча ніякої відомої вірусної інфекції в них не було. Згодом з’ясувалося, що у їхніх хромосомах активувалися давні вірусні гени, залишки інфекцій, які проникли в людський геном мільйони років тому. Подальші дослідження показали, що один із таких ретротранспозонів, HERV-K, особливо активно працює у мозку хворих на БАС. Коли вчені штучно ввели його у мишей, у тварин почалися дегенеративні зміни в нейронах і симптоми, подібні до БАС.

Ретротранспозони зазвичай блокуються клітиною, оскільки локалізуються в щільно згорнутих ділянках ДНК. Проте з віком або під впливом патологій цей контроль послаблюється. Велику роль у стримуванні “стрибкових генів” відіграють білки TDP-43. У нормальних умовах TDP-43 працює в ядрі клітини, пригнічуючи активність ретротранспозонів. Але при БАС та лобно-скроневій деменції він виходить із ядра і формує токсичні скупчення в цитоплазмі, що запускає масову активацію ретротранспозонів. 

Подібний механізм спостерігається при хворобі Альцгеймера, де ключову роль відіграє тау-білок (Microtubule associated protein tau, МАРТ). Його дисфункція впливає на структуру хромосом і також вивільняє ретротранспозони. У результаті формується замкнене коло: активація “стрибкових генів” спричиняє ще більші порушення в роботі TDP-43 і МАРТ, що посилює нейродегенеративні процеси.

Дослідники описують це явище як “шторм ретротранспозонів”. Масове копіювання вірусоподібних РНК та білків клітина сприймає як інфекцію, тому відповідає захисним запальним реакціям. Такі процеси призводять до ушкодження нейронів і прогресуючої нейродегенерації. 

Цей ефект підтверджено на людських тканинах, а також у лабораторних моделях – плодових мушках і мишах. Зокрема, у мух активація ретротранспозонів викликала загибель клітин мозку, а у мишей призводила до зменшення відростків нейронів і порушення поведінки.

Враховуючи, що ретротранспозони діють подібно до вірусів, науковці почали випробовувати противірусні препарати. Застосували антиретровірусні ліки, які широко використовуються для лікування ВІЛ-інфекції. У 2019 році група пацієнтів із БАС у кількості 40 осіб пройшла 24-тижневий курс таких засобів. Результати виявилися підбадьорливими: активність ретровірусних генів HERV-K у крові знизилася, а прогресування симптомів захворювання сповільнилося.

Попри це, дослідники наголошують, що ретротранспозони не можуть пояснити всі випадки нейродегенерації, а лише певну їхню частину. Проте накопичені докази свідчать про їхню участь в розвитку БАС та хвороби Альцгеймера. Теорія про роль “стрибаючих генів” у нейродегенеративних процесах перебуває на стадії перевірки, але перші результати клінічних досліджень уже демонструють потенціал противірусних препаратів у терапії цих тяжких захворювань.

З віком у мозку літніх котів, так само як і у людей із хворобою Альцгеймера, накопичується токсичний білок бета-амілоїд. Це призводить до руйнування нейронних зв'язків та розвитку деменції.