Naukowcy z Broad Institute i Mass General Brigham (USA) wykazali, że środowisko o niskiej zawartości tlenu – odpowiadające mniej więcej rozrzedzonemu powietrzu w obozie bazowym pod Mount Everest (5364 m n.p.m.) – może chronić mózg i przywracać ruchomość u myszy z chorobą podobną do ludzkiej choroby Parkinsona.

Jak sugerują nowe badania, dysfunkcja komórek w chorobie Parkinsona prowadzi do gromadzenia się w mózgu nadmiaru cząsteczek tlenu, co pobudza neurodegenerację. Natomiast ograniczenie dostępu tlenu może pomóc w zapobieganiu objawom choroby Parkinsona, a nawet je cofnąć.

- Fakt, że faktycznie zaobserwowaliśmy pewne odwrócenie uszkodzeń neurologicznych, jest naprawdę ekscytujący – powiedział współautor, prof. Vamsi Mootha, z Harvard Medical School. - To mówi nam, że istnieje okno czasowe, w którym niektóre neurony są dysfunkcyjne, ale jeszcze nie obumarłe – i że możemy przywrócić ich funkcję, jeśli zainterweniujemy wystarczająco wcześnie.

- Wyniki te stwarzają możliwość zupełnie nowego paradygmatu leczenia choroby Parkinsona – dodał współautor Fumito Ichinose, profesor anestezjologii w Harvard Medical School i MGH.

Naukowcy ostrzegają, że jest za wcześnie, aby przełożyć te wyniki bezpośrednio na nowe metody leczenia pacjentów. Podkreślają, że nienadzorowane oddychanie powietrzem o niskiej zawartości tlenu, zwłaszcza sporadycznie, np. tylko w nocy, może być niebezpieczne, a nawet pogorszyć przebieg choroby. Są jednak optymistami i wierzą, że ich odkrycia mogą przyczynić się do rozwoju nowych leków, które naśladują skutki niedotlenienia.

Badanie opiera się na dekadzie badań Moothy i innych naukowców nad niedotlenieniem – stanem, w którym poziom tlenu w organizmie lub tkankach jest niższy niż normalnie – i jego nieoczekiwaną zdolnością do ochrony przed chorobami mitochondrialnymi.

- Po raz pierwszy zaobserwowaliśmy, że niedotlenienie może łagodzić objawy mózgowe w niektórych rzadkich chorobach, w których zaangażowane są mitochondria, takich jak zespół Leigha i ataksja Friedreicha – wskazał Mootha. - To nasuwa pytanie: czy to samo może dotyczyć częstszych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Parkinsona?.

Choroba Parkinsona, która dotyka ponad 10 milionów ludzi na całym świecie, powoduje postępującą utratę neuronów w mózgu, prowadzącą do drżenia i spowolnienia ruchów. Neurony dotknięte chorobą Parkinsona stopniowo gromadzą również toksyczne skupiska białek zwane ciałami Lewy'ego. Niektóre dowody biochemiczne sugerują, że te skupiska zakłócają funkcjonowanie mitochondriów – maleńkich centrów energetycznych komórki. Mootha wiedział, że mitochondria ulegają zmianom w innych chorobach, które można leczyć niedotlenieniem.

Jak sugerują anegdotyczne doniesienia, osoby z chorobą Parkinsona wydają się lepiej radzić sobie na dużych wysokościach. Również długotrwali palacze – u których występuje podwyższony poziom tlenku węgla, prowadzący do zmniejszenia ilości tlenu w tkankach - wydają się mieć mniejsze ryzyko rozwoju choroby Parkinsona.

- W oparciu o te dowody bardzo zainteresował nas wpływ niedotlenienia na chorobę Parkinsona – podkreślił Ichinose.

Mootha i Ichinose wykorzystali dobrze znany mysi model choroby Parkinsona, w którym zwierzętom wstrzykuje się skupiska białek α-synukleiny, inicjujące powstawanie ciałek Lewy'ego. Następnie podzielono myszy na dwie grupy: jedną oddychającą normalnym powietrzem (21 proc. tlenu), a drugą stale przetrzymywaną w komorach z 11 proc. tlenu – porównywalnie do życia na wysokości około 4800 metrów.

Trzy miesiące po otrzymaniu zastrzyków α-synukleiny, myszy oddychające normalnym powietrzem miały wysoki poziom ciał Lewy'ego, liczne martwe neurony i poważne problemy z poruszaniem się. Myszy, które od początku oddychały powietrzem o niskiej zawartości tlenu, nie utraciły żadnych neuronów i nie wykazywały oznak problemów z poruszaniem się, pomimo rozwoju licznych ciałek Lewy'ego.

Jak wskazują wyniki, niedotlenienie nie hamowało powstawania ciał Lewy'ego, ale chroniło neurony przed szkodliwym działaniem tych skupisk białek. Zdaniem Ichinose potencjalnie sugeruje to nowy sposób leczenia choroby Parkinsona bez ukierunkowania na α-synukleinę lub ciała Lewy'ego.

Nawet gdy niedotlenienie zastosowano sześć tygodni po zastrzyku, gdy pojawiały się już objawy, nadal działało. Zdolności motoryczne myszy uległy poprawie, ich zachowania lękowe zanikły, a utrata neuronów w mózgu ustała.

Aby dokładniej zbadać mechanizm leżący u podstaw tego zjawiska, zespół przeanalizował komórki mózgowe myszy i odkrył, że myszy z objawami choroby Parkinsona miały znacznie wyższy poziom tlenu w niektórych częściach mózgu niż myszy kontrolne i te, które oddychały powietrzem o niskiej zawartości tlenu. Ten nadmiar tlenu, jak stwierdzili naukowcy, prawdopodobnie wynika z dysfunkcji mitochondriów. Uszkodzone mitochondria nie mogą efektywnie wykorzystywać tlenu, więc kumuluje się on do szkodliwych poziomów.

- Zbyt dużo tlenu w mózgu okazuje się toksyczne – wskazał Mootha. - Zmniejszając całkowity dopływ tlenu, odcinamy paliwo dla tych uszkodzeń.

Zanim wyniki będą mogły zostać bezpośrednio wykorzystane w leczeniu choroby Parkinsona, potrzebne są dalsze badania. Mootha i jego zespół pracują nad lekami które naśladując skutki niedotlenienia zapewniałyby „hipoksję w pigułce”, aby potencjalnie leczyć choroby mitochondrialne. Uważają, że podobne podejście może sprawdzić się w przypadku niektórych postaci neurodegeneracji. Na razie hipoksja okazała się skuteczna w mysich modelach choroby Parkinsona, zespołu Leigha, ataksji Friedreicha i przyspieszonego starzenia.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ agt/