Ингибирование фосфорилирования белка – ключ к регенерации зрительного нерва после травмы

Исследование профессора Тосио Охсимы из Университета Васэда показало, что ингибирование фосфорилирования белка-медиатора коллапсинового ответа 2 (CRMP2), –белка, связывающего микротрубочки, подавляет дегенерацию нервных волокон и способствует его регенерации после повреждения зрительного нерва.

Результаты этого исследования, опубликованные в журнале Scientific Reports, могут быть использованы при разработке новых методов лечения пациентов с оптическими невропатиями, такими как травматические повреждения и глаукома.

При диагнозе глаукома в поле зрения образуются слепые пятна, которые могут привести к слепоте из-за повреждения зрительного нерва. Такое ухудшение и потеря функции нервных волокон, или дегенерация аксонов, также происходят при травматическом повреждении нерва и неврологических заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера и боковой амиотрофический склероз (БАС). В настоящее время способов полного восстановления сетчатки, спинного мозга и других частей центральной нервной системы после травмы или дегенерации не существует, поскольку регенерация аксонов ограничена ингибирующими факторами.

В прошлых исследованиях были обнаружены потенциальные механизмы, которые ингибируют регенерацию аксонов, и считалось, что устранение этих механизмов приблизит ученых на шаг к разработке новых методов лечения повреждений центральной нервной системы.

Белок-медиатор коллапсинового ответа 2 (CRMP2) функционирует для стабилизации микротрубочек, которые обеспечивают структурную поддержку центральной нервной системы на клеточном уровне нейронов и способствуют полимеризации путем связывания с димерами тубулина. Однако эти функции предотвращаются различными киназами посредством фосфорилирования, механизма, регулирующего нейронные белки.

Ученые сравнили дегенерацию и регенерацию зрительного нерва между мышами «дикого» типа и мышами с нокаутом CRMP2 после повреждения зрительного нерва, вызванного раздавливанием зрительного нерва, процедурой, при которой левый зрительный нерв обнажался и раздавливался в течение 5 секунд пинцетом на участке примерно в 1 мм позади глазного яблока. Они обнаружили, что дестабилизация и деполимеризация микротрубочек после повреждения зрительного нерва была подавлена у мышей с нокаутом CRMP2, а также была уменьшена потеря ганглиозных клеток сетчатки, проекционного нейрона глаза.

Исследовательская группа также заметила, что уровень белка GAP43, молекулярного маркера регенерации аксонов, был выше в зрительном нерве у мышей с нокаутом CRMP2, чем у мышей дикого типа через 4 недели после повреждения зрительного нерва. Кроме того, количество аксонов увеличилось в зрительном нерве после раздавливания зрительного нерва у мышей с нокаутом CRMP2.

Некоторые исследования предполагают, что фосфорилирование CRMP2 играет роль в формировании миелина, важного вещества для достаточного функционального восстановления регенерированных аксонов. Для функционального восстановления после повреждения зрительного нерва потребуется дополнительное лечение, способствующее миелинизации.

Источник: Shunsuke Kondo et al, Genetic inhibition of CRMP2 phosphorylation at serine 522 promotes axonal regeneration after optic nerve injury, Scientific Reports (2019). DOI: 10.1038/s41598-019-43658-w