Название «амиотрофический» состоит из трех греческих слов. «А» — отрицание, «мио» — относящийся к мышцам, «трофика» — питание. Таким образом, мышцы у больных БАС испытывают дефицит питательных веществ, а потому атрофируются. Слово «боковой» указывает на область спинного мозга, в которой располагаются погибшие участки нервных клеток. С дегенерацией данной области происходит ее уплотнение («склероз» как раз и означает «затвердевание»). Возможно, самой ужасной особенностью заболевания является то, что больной не утрачивает умственных способностей и осознает все, что с ним происходит.

Наследственная форма БАС встречается лишь у 5—10% больных. Ранние проявления заболевания у разных пациентов могут быть неодинаковы, но обычно все начинается со слабости в руках и ногах, речевых расстройств, мышечных судорог, ограниченности движений. Как только затрагиваются дыхательные мышцы, больного помещают в стационар и переводят на искусственную вентиляцию легких.

При БАС поражаются только двигательные нейроны, но мотонейроны, ответственные за произвольные движения глаз и мочеиспускание, по неизвестным причинам долгое время остаются интактными. Администрация по контролю над пищевыми продуктами и лекарственными средствами США (РАО) одобрила применение лишь одного препарата для лечения БАС. Это рилузол, вещество, продлевающее жизнь на несколько месяцев; скорее всего его действие состоит в подавлении образования вредных химических соединений, повреждающих двигательные нейроны.

В 1993 г. обнаружен ген, ассоциированный с одной из форм наследственного БАС. Он кодирует фермент супероксид-дисмутазу (8SOD1), защищающий клетки от свободных радикалов (высоко реакционноспособных веществ, образующихся, в частности, в ходе нормальных метаболических процессов. Затем было идентифицировано более 100 мутаций в гене фермента, приводящих к развитию БАС. В последнее время появился целый ряд свидетельств в пользу того, что мутации в гене SOD1 обусловливают появление у кодируемого им фермента деструктивных свойств.

Становится все более очевидно, что дегенерация двигательных нейронов протекает по особому механизму. У этих нервных клеток необычайно длинный аксон. Его связь с мышцами устанавливается с помощью высвобождаемых в синаптическую щель веществ — нейромедиаторов. В случае БАС отмирание нервных клеток начинается в области синапсов, поэтому все усилия ученых направлены на поиски средств, которые могли бы защитить от разрушения именно эти структуры, а не только тела клеток.

Есть ли надежда, что когда-нибудь будут найдены эффективные способы лечения больных боковым амиотрофическим склерозом? В настоящее время уже идентифицирован ряд веществ, способных защищать от повреждений аксоны двигательных нейронов. Среди них — белок под названием цилиарный нейронный фактор, который поддерживает в жизнеспособном состоянии как двигательные, так и сенсорные нейроны. Далее, показано, что глиальные клетки вырабатывают нейротропное вещество, предотвращающее саморазрушение тел нейронов, но не влияющее на жизнеспособность аксонов.

В поисках молекул, защищающих аксоны, выявлено слияние двух разных генов,совместно кодирующих химерный белок, один из фрагментов которого необходим для эффективной работы клеточной системы выведения шлаков и функционирования фермента, который ускоряет синтез никотинамидаденин динуклеотида (НАД), участвующего во многих метаболических процессах в клетке. У мышей NES8 аксоны поврежденных нервных клеток выходят из строя гораздо медленнее, чем у обычных животных.

ПРОНИКНУТЬ В БОЛЬНОЙ МОЗГ Не дожидаясь, пока будут найдены эффективные способы лечения БАС, исследователи и инженеры занимаются разработкой электронных устройств, способных регистрировать сигналы, которые посылает мозг парализованного больного. Такие устройства позволяют пациентам общаться с окружающими и управлять вспомогательными приспособлениями. Одни из так называемых интерфейсов мозг-компьютер (brain-computer interface, BCI) предполагают хирургическую имплантацию электродов, которые улавливают сигналы, исходящие от небольших групп нейтронов в двигательной области коры головного мозга. Другие используют электроды, фиксируемые на черепе, которые регистрируют волны электрической активности от миллионов нервных клеток. Нейрофизиологи Джонатан Вулпо (Jonathan Wolpaw), Тереза Вон (Theresa Vaughan) и Эрик Селлерз (Eric Sellers) из Центра Уодсуорта при Департаменте здравоохранения штата Нью-Йорк в Олбани создали BCI специально для страдающих БАС, который улавливает сигналы, возникающие в тот момент, когда больной сосредоточивает внимание на каком-либо объекте. Пациенту предъявляют таблицу из 72 букв, чисел, знаков пунктуации и других символов на экране компьютера. Как только высвечивается тот символ, на который направлено внимание больного, его мозг посылает специфические сигналы, а компьютер обрабатывает их и определяет, что именно он хочет «сказать» Ингрид Уикелгрен, штатный редактор Scientific American

Исследуя поведение нейронов грызунов в культуре, Милбрант показал, что валлерова мутация приводит к повышению активности фермента, участвующего в синтезе НАД; концентрация последнего увеличивается и защита аксона становится более эффективной. В ходе дальнейших экспериментов ученый продемонстрировал, что при повышении уровня НАД происходит ускорение биохимических реакций, по-видимому связанных с продолжительностью жизни. Более того, на эти процессы влияют такие низкомолекулярные вещества, как резвератрол, содержащийся в кожице красного винограда, и эти же вещества замедляют разрушение поврежденных нейронов. Сегодня несколько фармацевтических компаний занимаются поисками соединений, которые могли бы останавливать развитие БАС и других нейродегенеративных заболеваний, ускоряя образование НАД.

Были получены трансгенные мыши, не способные вырабатывать фактор роста сосудистого эндотелия (ФРСЭ), белка, который участвует в регуляции роста кровеносных сосудов. Использовали для доставки целевого белка вырабатывающий его вирус. Вирусный препарат инъецировали в различные мышцы мышей, страдающих дефицитом ФРСЭ, откуда вирус проникал в нервные окончания двигательных нейронов, а затем — в тела клеток в спинном мозге (рис. вверху). Здесь он немедленно начинал синтезировать ФРСЭ в количествах, достаточных для того, чтобы прогрессирование БАС замедлилось. Более того было показано, что у людей, страдающих БАС, уровень ФРСЭ в крови существенно ниже, чем в норме. Сейчас Кармелит вместе со шведской фармацевтической компанией Neuro/Nova готовится к проведению клинических испытаний препарата на основе ФРСЭ.

Еще один белок с протективными свойствами, на который возлагаются большие надежды, — инсулино-подобный фактор роста 1 (ИФР-1). Многообещающие результаты в отношении него получены в опытах с использованием вируса, вырабатывающего ИФР-1. От места инъекции в мышцах вирус переместился в окончания двигательных нейронов, а затем в тела клеток, где начался синтез ИФР-1. Продолжительность жизни животных увеличилась на 30% по сравнению с теми, кому вирус не вводили. В настоящее время идет подготовка к клиническим испытаниям, цель которых — проверить эффективность упомянутого метода доставки ИФР-1 на людях, больных БАС.

Одно из самых удивительных открытий последних лет состоит в том, что регулярные физические упражнения стимулируют рост новых нейронов, облегчают обучение, способствуют повышению уровня факторов роста в клетках нервной системы, а кроме того, защищают нейроны от посттравматических нарушений (последнее показано в опытах на животных). Возможно, такие занятия способствуют выработке ИФР-1, который повышает двигательную активность животных и даже восстанавливает поврежденные нейроны. Было решено попробовать совместить физические упражнения с введением в организм ИФР-1. Оказалось, что синергическое действие обоих факторов увеличивает продолжительность жизни грызунов примерно на 200 дней. Новые возможности лечения БАС появились и в связи с успехами,

ВОЗМОЖНЫЕ ПОДХОДЫ К ЛЕЧЕНИЮ Исследователи рассматривают несколько стратегий борьбы с боковым амиотрофическим склерозом, которые могли бы замедлить прогрессирование болезни НЕЙРОТРОПНЫЕ ФАКТОРЫ По имеющимся данным, белками-протекторами могут служить такие вещества, как фактор роста сосудистого эндотелия и инсули-ноподобный фактор роста. Однако таким крупным молекулам трудно попасть из кровотока в центральную нервную систему, поэтому клиницисты рассматривают другой способ их доставки -с помощью вирусов, инъецируемых в мышечную ткань. НЕБОЛЬШИЕ МОЛЕКУЛЫ В кожице красного винограда содержится вещество под названием резвератрол. Он и сходные с ним соединения могут предотвращать дегенерацию нейронов, ускоряя синтез никотинамидаде-ниндинуклеотида (НАД), который участвует во многих клеточных метаболических процессах. Резвератрол без труда проходит через стенки кровеносных сосудов и попадает в ЦНС СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ Трансплантированные стволовые клетки могут служить биологическим насосом, обеспечивающим поврежденные нейроны факторами роста. Как показали опыты на грызунах, стволовые клетки мигрируют к тем областям, где находятся поврежденные нейроны РНК-ИНТЕРФЕРЕНЦИЯ Синтетические фрагменты РНК связываются с комплементарными матричными РНК и блокируют синтез кодируемых ими токсичных белков в нейронах и глиаль-ных клетках ФИЗИЧЕСКИЕ УПРАЖНЕНИЯ Как показывают опыты на животных, больных БАС, у тех из них, кто имеет возможность «упражняться» на вращающемся колесе, прогрессирование заболевания замедляется. Особенно четко выражен этот эффект, если сопровождать упражнения введением инсулиноподоб-ного фактора роста

достигнутыми в последнее время в изучении стволовых клеток. Надежды возлагались на то, что в процессе дифференцировки они дадут начало новым нейронам, которые заменят поврежденные нервные клетки. Но последние исследования натолкнули на мысль, что пересаженные стволовые клетки могут играть роль насоса, снабжающего поврежденные нейроны факторами роста. Эксперименты на грызунах показали, что эти клетки на самом деле перемещаются от места введения к пораженным нейронам в ответ на сигналы, посылаемые последними. К дегенерации двигательных нейронов причастно также их окружение, поэтому лучше использовать трансплантанты, способные давать начало клеткам разного типа, а не только двигательным нейронам.

Новые перспективы открываются и в связи с обнаружением такого важного явления, как РНК-интерференция. В его основе лежит связывание коротких сегментов РНК со специфическими матричными РНК (мРНК), вследствие чего прекращается синтез кодируемых ими белков. Один из авторов статьи (Абишер) и сотрудники фирмы Oxford Biomedica использовали это явление для блокирования синтеза токсичного белка, введя в клетки-мишени SOD1-мышей вирус, кодирующий соответствующую РНКi. После данной процедуры прогрессирование БАС у животных замедлилось.

Результаты экспериментов подтолкнули исследователей к проведению клинических испытаний нового метода на больных наследственной формой БАС, несущих мутантный SOD1 ген. На начальных этапах предполагается введение синтетической РНКi непосредственно в спинномозговую жидкость пациентов. РНК сконструирована таким образом, чтобы ее связывание с молекулами мРНК произошло до того, как начнется синтез токсичного SOD1-белка в нейронах и глиальных клетках.

Клиническое использование любого из описанных выше подходов к лечению БАС сопряжено с большими трудностями. Прежде чем решиться на введение в организм человека факторов роста или РНКi с помощью вируса, необходимо убедиться в полной безопасности этой процедуры. Нужно оценить, насколько масштабным должно быть инъецирование, чтобы добиться успеха. Лучше всего вводить одновременно и факторы роста, и РНКi. Между тем некоммерческая организация ALS Association уже проводит клинические испытания комбинации препаратов, увеличивающих продолжительность жизни животных: целекоксиба (противовоспалительного средства, предотвращающее разрушение нервных клеток, обусловленное гиперактивностью глиальных клеток) и креатина.

Конечно, оптимальным выходом было бы предупреждение, а не лечение болезни. Путь к достижению этой цели мог бы включать, помимо всего прочего, физические упражнения и диету. Может быть, изменение образа жизни и кулинарных пристрастий поможет хотя бы снизить риск развития такого ужасного заболевания, как боковой амиотрофический склероз.

Перевод: Н.Н. Шафрановская

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Unraveling the Mechanisms Involved in Motor Neuron Degeneration in ALS. Lucie Bruijn et al. in Annual Review of Neurosci-ence, Vol. 27, pages 723-749; July 2004. Lentiviral-Mediated Silencing of SOD1 through RNA Interference Retards Disease Onset and Progression in a Mouse Model of ALS. Cedric Raoul et al. in Nature Medicine, Vol. 11, No. 4, pages 423-428; April 2005. Silencing Mutant SOD1 Using RNAi Protects against Neuro degeneration and Extends Survival in an ALS Model. G. Scott Ralph et al. in Nature Medicine, Vol. 11, No. 4, pages 429-433; April 2005. Axon Degeneration Mechnisms: Commonality amid Diversity Michael Coleman in Nature Reviews Neuroscience, Vol. 6, No. 11, pages 889-898; November 2005.

Институт разработки терапии амиотрофического бокового склероза. ALS Therapy Development Institute

ALS TDI институт и его ученые активно разрабатывают лечение для ALS. Это один из крупнейших некоммерческих биотехнологических институтов, сконцентрировавшийся на исследованиях ALS. Поддерживаемое ALS пациентами и их семьями, это благотворительное учреждение понимает насущные нужды по замедлению и остановке этой ужасной болезни. Базирующийся в Cambridge, MA, Институт является одним из лидеров по сбору данных и информации от академических и ALS исследовательских организаций и от пациентов и их семей (www.alstdi.org).

На рисунке представлены направления исследований Института

Оксидативный стресс Ученые ALS Therapy Development Institute тестируют указанные малые молекулы в попытке понять роль оксидативного стресса в клетках с ALS.

SOD1 Misfolding Superoxide Dismutase 1 (SOD1) участвует в очистке и превращении повреждающих супероксид свободных радикалов в менее вредные соединения. SOD1 преимущественно обнаруживается в цитоплазме, но также выявляется в митохондриях и клеточных ядрах. Обычно SOD1 образует гомодимер в 32 kd, образующий 8 ключевых beta цилиндров (barrel), которые связывают каталитический ион меди и структурный ион цинка. SOD1 является повсеместно встречающимся белком, но его клеточная концентрация существенно выше с метаболических тканях и ЦНС. Период полу-жизни белка SOD1 дикого типа большой, особенно в двигательных нейронах. Это увеличивает вероятность того, что белок SOD1 может быть подвержен пост-трансляционным модификациям в виде окисления. Полученные от человека моноклональные антитела, нацелены на неправильно упакованный SOD1, Neurimmune's NI-204 имеет целью снизить накопление неправильно упакованного SOD1 внутри двигательных нейронах при ALS.

Миелинирование Тщательные исследования показали, что миелиновая оболочка аксонов двигательных нейронов нарушается. Исследовано несколько разных подходов по замедлению, остановке и устранении этих нарушений у пациентов ALS.