Древние вирусы человека могут спровоцировать дегенерацию мозга

Человеческий геном на 40% состоит из остатков древних вирусов, известных как ретротранспозоны. Большую часть времени они остаются неактивными, однако в определенных условиях способны "просыпаться", повреждать нервные клетки и вызывать воспалительные процессы, сообщает LiveScience. Ученые все больше склоняются к мысли, что именно эти гены-"прыгуны" могут быть причастны к развитию нейродегенеративных заболеваний, в частности амиотрофического бокового склероза (БАС) и болезни Альцгеймера.

Еще в 2008 году нейровирусолог Рене Дувиль зафиксировала в мозге пациентов, умерших от БАС, наличие вирусных белков, хотя никакой известной вирусной инфекции у них не было. Впоследствии выяснилось, что в их хромосомах активировались древние вирусные гены, остатки инфекций, которые проникли в человеческий геном миллионы лет назад. Дальнейшие исследования показали, что один из таких ретротранспозонов, HERV-K, особенно активно работает в мозге больных БАС. Когда ученые искусственно ввели его в мышей, у животных начались дегенеративные изменения в нейронах и симптомы, подобные БАС.

Ретротранспозоны обычно блокируются клеткой, поскольку локализуются в плотно свернутых участках ДНК. Однако с возрастом или под влиянием патологий этот контроль ослабляется. Большую роль в сдерживании "скачкообразных генов" играют белки TDP-43. В нормальных условиях TDP-43 работает в ядре клетки, подавляя активность ретротранспозонов. Но при БАС и лобно-височной деменции он выходит из ядра и формирует токсичные скопления в цитоплазме, что запускает массовую активацию ретротранспозонов.

Подобный механизм наблюдается при болезни Альцгеймера, где ключевую роль играет тау-белок (Microtubule associated protein tau, МАРТ). Его дисфункция влияет на структуру хромосом и также высвобождает ретротранспозоны. В результате формируется замкнутый круг: активация "скачкообразных генов" вызывает еще большие нарушения в работе TDP-43 и МАРТ, что усиливает нейродегенеративные процессы.

Исследователи описывают это явление как "шторм ретротранспозонов". Массовое копирование вирусоподобных РНК и белков клетка воспринимает как инфекцию, поэтому отвечает защитным воспалительным реакциям. Такие процессы приводят к повреждению нейронов и прогрессирующей нейродегенерации.

Этот эффект подтвержден на человеческих тканях, а также в лабораторных моделях - плодовых мушках и мышах. В частности, у мух активация ретротранспозонов вызывала гибель клеток мозга, а у мышей приводила к уменьшению отростков нейронов и нарушению поведения.

Учитывая, что ретротранспозоны действуют подобно вирусам, ученые начали испытывать противовирусные препараты. Применили антиретровирусные лекарства, которые широко используются для лечения ВИЧ-инфекции. В 2019 году группа пациентов с БАС в количестве 40 человек прошла 24-недельный курс таких средств. Результаты оказались обнадеживающими: активность ретровирусных генов HERV-K в крови снизилась, а прогрессирование симптомов заболевания замедлилось.

Несмотря на это, исследователи отмечают, что ретротранспозоны не могут объяснить все случаи нейродегенерации, а лишь определенную их часть. Однако накопленные доказательства свидетельствуют об их участии в развитии БАС и болезни Альцгеймера. Теория о роли "прыгающих генов" в нейродегенеративных процессах находится на стадии проверки, но первые результаты клинических исследований уже демонстрируют потенциал противовирусных препаратов в терапии этих тяжелых заболеваний.

С возрастом в мозге пожилых кошек, так же как и у людей с болезнью Альцгеймера, накапливается токсичный белок бета-амилоид. Это приводит к разрушению нейронных связей и развитию деменции.