Czy infekcja wirusowa może zapoczątkować proces prowadzący do rozwoju choroby Parkinsona? To pytanie od dziesięcioleci pozostaje przedmiotem badań naukowców zajmujących się chorobami neurodegeneracyjnymi. Nowe badanie przeprowadzone przez zespół z Texas A&M University dostarcza jednych z najmocniejszych dotychczas dowodów na poparcie tej hipotezy. Badacze opracowali nowy model myszy, w którym objawy przypominające chorobę Parkinsona pojawiły się po zakażeniu naturalnym wirusem mysim, bez konieczności stosowania toksyn lub modyfikacji genetycznych. Wyniki mogą otworzyć nowe kierunki badań nad przyczynami oraz wczesnym wykrywaniem tej wyniszczającej choroby.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Jak nowy model myszy potwierdził, że infekcja wirusowa może prowadzić do zmian charakterystycznych dla choroby Parkinsona,
- Dlaczego badacze wykorzystali wirus TMEV zamiast toksyn lub modyfikacji genetycznych do odtworzenia przebiegu choroby,
- Jakie zmiany w neuronach dopaminowych oraz sprawności ruchowej zaobserwowano u zakażonych myszy,
- W jaki sposób nowy model może przyspieszyć poszukiwanie biomarkerów i nowych metod leczenia choroby Parkinsona.
Choroba Parkinsona nadal skrywa swoje tajemnice
Choroba Parkinsona jest drugą – po demencji – najczęściej występującą chorobą neurodegeneracyjną na świecie. Szacuje się, że żyje z nią ponad 10 milionów osób. Schorzenie prowadzi do stopniowego obumierania neuronów produkujących dopaminę – neuroprzekaźnik odpowiadający za prawidłową kontrolę ruchów. Konsekwencją utraty tych komórek są charakterystyczne objawy, takie jak:
- drżenie kończyn,
- spowolnienie ruchowe,
- sztywność mięśni,
- zaburzenia równowagi i chodu,
- trudności z wykonywaniem codziennych czynności.
Mimo intensywnych badań dokładne przyczyny choroby Parkinsona nadal nie zostały jednoznacznie wyjaśnione. Coraz częściej wskazuje się jednak, że za rozwój schorzenia mogą odpowiadać nie tylko predyspozycje genetyczne i czynniki środowiskowe, ale również przebyte wiele lat wcześniej infekcje wirusowe.
Nowy model badawczy eliminuje ograniczenia dotychczasowych metod
Większość obecnie wykorzystywanych modeli zwierzęcych opiera się na dwóch rozwiązaniach:
- sztucznej modyfikacji genów zwierząt,
- wywoływaniu uszkodzeń mózgu za pomocą substancji toksycznych.
Choć takie modele pozwoliły lepiej poznać mechanizmy choroby Parkinsona, nie odzwierciedlają w pełni naturalnego przebiegu choroby u ludzi. Zespół z Texas A&M University postanowił zastosować zupełnie inne podejście. Naukowcy wykorzystali wirusa mysiego zapalenia mózgu i rdzenia Theilera (Theiler’s murine encephalomyelitis virus, TMEV), będącego naturalnym patogenem występującym u myszy.
Po raz pierwszy udało się wykazać, że sama infekcja wirusowa może doprowadzić do zmian neurologicznych bardzo podobnych do obserwowanych u pacjentów z chorobą Parkinsona. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie „Brain, Behavior, & Immunity – Health”.
Wirusy od dawna znajdują się na liście podejrzanych
Hipoteza o udziale wirusów w rozwoju choroby Parkinsona nie jest nowa. Już od wielu dekad naukowcy przypuszczali, że przebyte zapalenie mózgu wywołane infekcją może uruchamiać procesy prowadzące do neurodegeneracji nawet wiele lat po zakażeniu. Jak podkreślają autorzy badania, obecne modele oparte na toksynach nie są w stanie wyjaśnić całej złożoności rozwoju choroby.
Modele narażenia na działanie toksyn są przydatne w badaniu choroby Parkinsona, ale nie u wszystkich osób narażonych na działanie substancji chemicznych rozwija się choroba Parkinsona, dlatego modele te nie są w stanie pokazać wszystkich sposobów, w jakie tak złożona choroba jak choroba Parkinsona faktycznie się zaczyna lub rozwija z czasem u ludzi – powiedziała Candice Brinkmeyer-Langford, specjalistka ds. chorób neurodegeneracyjnych z Texas A&M University School of Public Health w Texas A&M Health.
Jeden wirus może prowadzić do wielu różnych chorób
Zdaniem badaczy wpływ wirusów na organizm zależy od wielu czynników, przede wszystkim od predyspozycji genetycznych gospodarza. Jak wyjaśnia Brinkmeyer-Langford:
Wiadomo, że wirusy wywołują zupełnie inne choroby w zależności od uwarunkowań genetycznych danej osoby.
Ekspertka przypomina również znane przykłady takich zależności:
Na przykład wirus Epsteina-Barr wywołuje mononukleozę, ale może również przyczyniać się do rozwoju raka lub stwardnienia rozsianego, a SARS-CoV-2 może atakować serce i mózg, a także płuca.
Co istotne, ten sam zespół badawczy wcześniej wykazał podobny mechanizm w przypadku stwardnienia zanikowego bocznego (ALS), wzmacniając hipotezę o znaczeniu infekcji wirusowych w rozwoju chorób neurodegeneracyjnych.
Jak przebiegało badanie?
Badanie miało charakter pilotażowy i obejmowało kilka etapów pozwalających ocenić wpływ zakażenia TMEV na funkcjonowanie mózgu oraz sprawność ruchową myszy.
Wirus niszczył neurony produkujące dopaminę
Już tydzień po zakażeniu naukowcy potwierdzili obecność wirusa w komórkach produkujących dopaminę. Po miesiącu od infekcji obserwowano wyraźne zniszczenie tych neuronów w miejscu zakażenia. Aby potwierdzić funkcjonalne konsekwencje utraty dopaminy, porównano zachowanie:
- 13 zakażonych myszy,
- 14 zdrowych zwierząt kontrolnych.
Po podaniu leku naśladującego działanie dopaminy u zakażonych zwierząt wystąpił charakterystyczny wzorzec ruchowy świadczący o znacznej utracie neuronów dopaminergicznych.
Pogorszenie sprawności ruchowej utrzymywało się przez wiele miesięcy
Kolejnym etapem była ocena funkcji motorycznych z wykorzystaniem standardowego testu słupa (pole test). Badacze wykazali, że zakażone myszy potrzebowały znacznie więcej czasu na wykonanie zadania niż zdrowe zwierzęta. Co szczególnie ważne, różnice utrzymywały się przez cały okres obserwacji, który zakończył się po 20 tygodniach od zakażenia. Tak długotrwałe zaburzenia przypominają postępujący charakter choroby Parkinsona u ludzi.
Zaburzenia chodu przypominały objawy obserwowane u pacjentów
Naukowcy wykorzystali również specjalistyczną bieżnię analizującą ponad 100 parametrów związanych z chodem, równowagą i koordynacją ruchową. Analiza wykazała, że zakażenie wirusem TMEV prowadziło do:
- pogorszenia jakości chodu,
- osłabienia sprawności fizycznej,
- zaburzeń równowagi,
- utraty zdolności motorycznych wynikających z uszkodzenia neuronów dopaminowych.
Autorzy podkreślają, że obraz zmian był bardzo zbliżony do obserwowanego u osób z chorobą Parkinsona.
Dlaczego nowe odkrycie jest tak istotne?
Nowy model może znacząco zmienić sposób prowadzenia badań nad chorobą Parkinsona. W przeciwieństwie do klasycznych modeli opartych na toksynach lub manipulacjach genetycznych odzwierciedla on naturalny proces chorobowy zapoczątkowany przez infekcję. Dzięki temu naukowcy będą mogli dokładniej analizować:
- najwcześniejsze etapy rozwoju choroby,
- mechanizmy uszkadzania neuronów przez układ odpornościowy,
- wpływ przewlekłego stanu zapalnego na mózg,
- potencjalne biomarkery umożliwiające wcześniejsze rozpoznanie choroby.
Może to przyczynić się do opracowania skuteczniejszych metod diagnostycznych oraz nowych strategii terapeutycznych.
Kolejne etapy badań
Autorzy planują teraz porównać model TMEV z klasycznymi modelami choroby Parkinsona wykorzystywanymi obecnie w laboratoriach na całym świecie. Badania będą koncentrować się również na:
- identyfikacji najwcześniejszych markerów biologicznych choroby,
- analizie odpowiedzi immunologicznej organizmu po zakażeniu,
- określeniu mechanizmów prowadzących do uszkodzenia neuronów dopaminowych.
Jak podkreśla Brinkmeyer-Langford, potrzeba takich badań staje się coraz pilniejsza.
Czas ucieka, bo szybko starzejące się społeczeństwo na świecie oznacza, że liczba osób chorych na chorobę Parkinsona prawdopodobnie znacząco wzrośnie – powiedziała.
Główne wnioski
- Naukowcy z Texas A&M University wykazali, że zakażenie wirusem mysiego zapalenia mózgu i rdzenia Theilera (TMEV) może prowadzić do utraty neuronów dopaminowych oraz objawów przypominających chorobę Parkinsona.
- W badaniu porównano 13 zakażonych i 14 zdrowych myszy, potwierdzając pogorszenie funkcji ruchowych, zaburzenia chodu oraz utrzymujące się do 20. tygodnia deficyty motoryczne.
- Nowy model nie wymaga stosowania toksyn ani modyfikacji genetycznych, dzięki czemu może lepiej odzwierciedlać naturalne mechanizmy rozwoju choroby Parkinsona.
- Autorzy planują wykorzystać model TMEV do poszukiwania wczesnych biomarkerów choroby oraz zbadania wpływu odpowiedzi immunologicznej na rozwój neurodegeneracji.
Źródło:
- https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666354626000633
- Texas A&M University
