Среда с низким содержанием кислорода может защитить мозг и восстановить подвижность у мышей с болезнью Паркинсона

Болезнь Паркинсона (БП) — прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, при котором в дофаминергических нейронах черной субстанции (SNpc) накапливаются агрегаты α-синуклеина (α-syn) и развиваются нарушения митохондрий, особенно комплекса I дыхательной цепи. Эти изменения приводят к гибели нейронов и двигательным расстройствам. Ранее исследователи отметили, что у некоторых пациентов происходит улучшение симптомов БП на высокогорье, где снижен уровень кислорода. Также было показано, что длительная гипоксия защищает мышей от нейродегенерации при митохондриальных патологиях. Группа ученых из США выдвинула гипотезу, что хроническая умеренная гипоксия может предотвратить дегенерацию дофаминовых нейронов в SNpc и двигательные нарушения при БП.

Для моделирования БП мышам вводили в полосатое тело мозга фибриллы α-syn (PFF), вызывающие образование агрегатов белка (телец Леви) и гибель дофаминергических нейронов. Животных содержали в обычных условиях (21% O₂) или при гипоксии (11% O₂, эффект эквивалентен вдыханию нормального воздуха на высоте 4500–4999 м над уровнем моря). Спустя 12 недель в условиях нормоксии мыши демонстрировали выраженную нейродегенерацию и двигательные нарушения. Однако у мышей, дышавших воздухом с пониженным содержанием кислорода, несмотря на наличие телец Леви, гибель нейронов не происходила, а проблемы с движением не развились.

Гипоксия предотвращала развитие гипероксии ткани мозга, а также уменьшала уровень малондиальдегида — маркера перекисного окисления липидов. Транскриптомный анализ показал, экспрессия генов значительно изменялась при гипоксии у всех мышей, так что эффект агрегатов α-syn был не таким выраженным. Также у животных, находившихся в условиях гипоксии, активировались гены, контролируемые фактором HIF и обладающие нейропротективным действием.

Благоприятный эффект гипоксии сохранялся и через 10 месяцев после введения PFF. Такая длительная гипоксия хорошо переносилась всеми мышами. У нематод снижение содержание кислорода до 1% наполовину уменьшило повреждение нейронов, вызванное экспрессией α-syn.

Исследователи вводили PFF в мозг другой группы мышей и в течение 6 недель содержали их при 21% O₂, а затем часть мышей перевели на 11% O₂ еще на 6 недель. Шести недель при нормоксии было достаточно, чтобы развились повреждение нейронов и двигательные нарушения. Однако гипоксия позволила нормализовать двигательную активность и предотвратить дальнейшую гибель дофаминергических нейронах.

Авторы подчеркивают, что хотя гипоксия не устраняет сами α-синуклеиновые агрегаты, она создает условия, при которых они перестают быть токсичными. Это делает подход потенциально более безопасным, так как он не требует прямого вмешательства в физиологические функции α-синуклеина.

Таким образом, хроническая умеренная гипоксия (11% O₂) у мышей, моделирующих БП, предотвращает нейродегенерацию и двигательные расстройства, вызванные агрегатами α-syn, без уменьшения количества самих агрегатов. Защитный эффект, вероятно, связан с уменьшением гипероксии мозговой ткани, снижением перекисного окисления липидов и активацией HIF-зависимых путей. Исследователи предупреждают, что пока рано переносить эти результаты непосредственно на новые методы лечения пациентов. Они подчеркивают, что дышать воздухом с низким содержанием кислорода периодически, например, только ночью, может быть опасно и даже усугубить течение заболевания. Однако они оптимистично настроены и надеются, что их результаты могут способствовать разработке новых препаратов, имитирующих эффекты дефицита кислорода.

Факторы внешней среды могут определять, какие симптомы болезни Паркинсона проявятся первыми