Новое исследование показало, что воспаление может пробудить спящие вирусы в мозге, что может помочь объяснить, почему сотрясения мозга часто предшествуют слабоумию.
Травмы головного мозга, такие как сотрясения, повышают риск слабоумия, и чем больше ударов по голове получает человек, тем выше становится этот риск, свидетельствуют данные. Ученые изучают, что происходит в мозге после травмы, которая может привести к изменениям, связанным с слабоумием, например, накоплению аномальных белков, нарушению работы и гибели клеток мозга. Такие изменения наблюдаются при болезни Альцгеймера и хронической травматической энцефалопатии (ХТЭ), расстройстве, которое недавно получило признание в видах спорта с высокой ударной нагрузкой.
Некоторые ученые полагают, что эти изменения могут быть связаны с распространенным вирусом: вирусом простого герпеса 1 (ВПГ-1), возбудителем герпеса на губах.
Герпесвирусы — более широкая группа, которая также включает вирусы, вызывающие ветряную оспу и мононуклеоз — обладают способностью оставаться в состоянии покоя в организме, а затем снова активироваться. «Они могут оставаться в латентном состоянии в вашем организме навсегда», — сказала ведущий автор исследования Дана Кейрнс из Университета Тафтса. Есть доказательства того, что HSV-1 может каким-то образом пробраться в мозг, а затем поджидать его там, считает Кейрнс.
Новым здесь является то, что исследователи продемонстрировали, что физическая травма может активировать латентные вирусы в мозге, сказал Горазд Стокин, который возглавляет лабораторию нейронауки в Институте молекулярной и трансляционной медицины в Чешской Республике и не принимал участия в новом исследовании.
Новое исследование опиралось на миниатюрные лабораторные модели мозга, поэтому потребуется больше работы, чтобы показать, что результаты актуальны для людей. «Но это хороший первый шаг, чтобы показать что-то интересное», — сказал Стокин.
Идея о том, что вирусы вызывают деменцию, не нова; Рут Ицхаки , соавтор новой статьи, выдвинула эту идею в 1991 году. Ицхаки и коллеги обнаружили вирус в мозге пожилых людей, умерших от болезни Альцгеймера. Позже они обнаружили, что люди, которые являются носителями как вируса, так и ApoE4 — варианта гена, который повышает риск болезни Альцгеймера — имеют более высокий риск заболевания, чем те, у кого есть только ApoE4. Они также обнаружили, что латентный HSV-1 может быть пробужден стрессом или иммуносупрессией.
«В те дни она получила много отпора», — сказал Кэрнс о ранней работе Ицхаки. Эта вирусная теория слабоумия оставалась нишевой в течение десятилетий, но в последние годы интерес к ней возрос. В настоящее время у ученых также есть лучшие инструменты для проверки теории, включая выращенные в лабораторных условиях модели человеческого мозга.
Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, использовало модели мозга размером всего 0,2 дюйма в поперечнике. Губчатые, напоминающие пончики структуры сделаны из шелка и пропитаны стволовыми клетками. С помощью определенных химических веществ стволовые клетки заставляют созревать в различные клетки мозга, которые несут одну копию ApoE4. Эта генетическая черта «относительно распространена» среди людей с болезнью Альцгеймера, отметил Стокин, поэтому ее уместно включить в модель мозга.
Исследователи заразили эти модели вирусом HSV-1, а затем перевели вирус в состояние покоя с помощью противовирусного препарата. В предыдущих исследованиях они показали, что воспаление может «разбудить» вирус и что это запускает изменения клеток мозга, также наблюдаемые при деменции. В той предыдущей работе исследователи запускали воспаление с помощью вируса ветряной оспы, вируса, вызывающего ветряную оспу и опоясывающий лишай.
Но «есть и другие вещи, помимо инфекции, которые вызывают воспаление, например, травма», — сказал Кейрнс. «Мы хотели понять, может ли травма делать что-то подобное».
В новом исследовании команда подвергла минимозги моделям двух типов травм: тяжелой травме, как будто череп был сломан, и сотрясениям, при которых мозг перемещается или скручивается в черепе. В экспериментах с сотрясениями минимозги помещали в 3D-печатные контейнеры, заполненные жидкостью, похожей на жидкость, которая смягчает мозг внутри черепа. Затем заключенные в оболочку минимозги помещали на платформу, по которой ударяли поршнем.
В обоих экспериментах модели мозга воспалились, и HSV-1 в них реактивировался. Изменения, связанные с деменцией, такие как накопление белков, проявились в этих инфицированных моделях мозга, но не в травмированных, но не инфицированных моделях, которые использовались для сравнения.
Эксперимент с тяжелыми травмами повредил клетки настолько сильно, что они вскоре погибли, но клетки в эксперименте с сотрясением мозга выжили, и, таким образом, эксперимент можно было повторить. Чем больше раз его повторяли, тем хуже становилась патология, похожая на деменцию, у инфицированных моделей.
«Люди, которые со временем подвергаются большему количеству хронических травм, часто клинически имеют худшие проявления нейродегенерации», — отметил Кейрнс. «Он [эксперимент] действительно очень хорошо коррелировал с этой концепцией».
Дополнительные эксперименты команды намекнули, что блокирование воспаления после травмы может помочь остановить реактивацию HSV-1 и, таким образом, предотвратить появление признаков слабоумия. Это открытие усилило общие результаты команды, сказал Стокин. Однако, поскольку результаты были показаны только на мини-мозгах, «было бы полезно попытаться сделать то же самое на животных моделях», добавил он.
Исследователи планируют продолжить эксперименты с моделями мозга, чтобы выяснить, что может остановить повторное пробуждение вируса HSV-1 — например, могут помочь противовоспалительные или противовирусные препараты.
«Если бы вы могли блокировать реактивацию или каким-то образом контролировать вирусную нагрузку… это было бы полезно», — сказал Стокин, предположив, что герпес действительно является недостающим звеном между повреждением головного мозга и деменцией.
