Удлиненная изоформа аквапорина 4 очищает мозг мышей от β-амилоида

При болезни Альцгеймера (БА) происходит накопление β-амилоида в клетках мозга, что оказывает токсический эффект. Исследователи из Медицинской школы Университета Вашингтона в Сент-Луисе (США) предложили очищать ткани мозга от амилоида, усиливая функцию одной из форм аквапорина 4.

Аквапорин 4 (AQP4) — это белок, который образует специфичный для молекул воды канал в мембране астроцитов и участвует в выведении β-амилоида. Интересно, что в концевых ножках, через которые астроциты контактируют с клетками сосудов, но не с нейронами, трансляция AQP4 не завершается на стоп-кодоне, а продолжается после его считывания. Это приводит к синтезу удлиненного варианта аквапорина 4 (AQP4X), содержание которого снижается при БА. Однако его роль в удалении β-амилоида до сих пор оставалась неизвестной.

В новой работе при помощи CRISPR–Cas9 ученые создали мышей со специфичным нокаутом AQP4X в ножках астроцитов, соприкасающихся со стенками сосудов мозга, но с сохранной экспрессией AQP4 в остальных частях клеток. Мутантных грызунов скрестили с линией APP/PS1 — мышиной моделью БА, для которой характерны синтез человеческого белка APP и вызванное его распадом накопление β-амилоида, а также дефицит памяти. Уровень β-амилоида в мозге мышей-нокаутов и их потомков был высок, а показатели выведения, наоборот, снижены, что подтвердило участие изоформы AQP4X в очистке тканей мозга от токсичного белка.

Затем in vitro исследователи провели скрининг 2 560 соединений на предмет их способности усиливать считывание стоп-кодона гена AQP4, способствуя накоплению изоформы AQP4X и, как следствие, удалению β-амилоида. Первоначально двойной люциферазный анализ, позволяющий количетвенно оценить процесс считывания, выявил 28 веществ. Однако дальнейшая валидация с использованием подходов, не зависящих от люциферазы, подтвердила искомые свойства у двух веществ: у апигенина — флавоноида, содержащегося в ромашке, петрушке и луке, и сульфахиноксалина — антибиотика, используемого в животноводстве.

Эти вещества вводили в гиппокамп мышей APP/PS1. Контрольные группы получали инертный тиабендазол и плацебо. Уровень β-амилоида в мозге мышей измеряли в течение 7,5 часов до и 20 часов после введения препаратов. В результате зафиксировали устойчивое снижение уровня β-амилоида у мышей, получавших апигенин и сульфахиноксалин, по сравнению с получавшими тиабендазол и плацебо. При этом апигенин и сульфахиноксалин не влияли на содержание β-амилоида в мозге мышей, полученных от скрещивания с нокаутами AQP4X, что подтвердило связь их эффекта со считыванием стоп-кодона AQP4 in vivo.

По словам авторов работы, эти результаты подтверждают перспективность нового подхода к снижению β-амилоида в мозге. Он может стать основой для лечения не только БА, но и других нейродегенеративных заболеваний, связанных с накоплением токсичных белков. Однако исследователи предостерегают от применения сульфахиноксалина, поскольку он небезопасен для людей, а также от избыточного потребления апигенина, который доступен в качестве БАД, так как неизвестны количества, в которых он проникает в мозг. Сейчас авторы ищут лекарства, которые влияют на выработку удлиненной изоформы аквапорина 4, но не оказывают вреда здоровью человека.

Подробнее о роли β-амилоида в БА и разработке препаратов, нацеленных на него, — на PCR.NEWS.