Как стареет мозг: учёные выявили молекулярный переключатель, превращающий триптофан в токсин
Исследование из Израиля раскрывает новую мишень для борьбы с нейродегенерацией. Команда молекулярных биологов из Университета имени Бен-Гуриона в Негеве (Ben-Gurion University of the Negev, Израиль) обнаружила ключевой механизм, объясняющий, почему с возрастом жизненно важная аминокислота триптофан перестаёт поддерживать здоровье мозга и начинает участвовать в процессах, связанных с его деградацией. Открытие может стать основой для новых методов профилактики и лечения возрастных нейродегенеративных заболеваний, включая болезнь Альцгеймера.
Исследование под руководством профессора Дебры Тойбер (Debra Toiber) опубликовано в журнале Nature Communications и освещено изданием SciTechDaily.
Триптофан: из нейроподдержки в метаболическую угрозу
Триптофан — незаменимая аминокислота, предшественник нейромедиаторов серотонина и мелатонина. Она также участвует в синтезе NAD+, молекулы, обеспечивающей клеточную энергетику. Однако с возрастом или при повреждениях мозга метаболизм триптофана смещается в сторону кинуренинового пути — процесса, продуцирующего нейротоксичные соединения.
Учёные обнаружили, что снижение активности белка Sirtuin 6 (SIRT6) ведёт к нарушению баланса: триптофан всё чаще перерабатывается в токсичные метаболиты, что сопровождается снижением уровня защитных нейромедиаторов и усилением нейродегенеративных процессов.
В экспериментах на клеточных культурах, мухах-дрозофилах и мышах с выключенным геном SIRT6 были зафиксированы:
- нарушения регуляции генов метаболизма триптофана (TDO2, AANAT);
- активация кинуренинового пути и накопление токсичных метаболитов;
- уменьшение синтеза нейромедиаторов;
- ухудшение когнитивных и моторных функций;
- структурные изменения в мозге.
Возможность обратного вмешательства
Особенно важным открытием стало то, что этот процесс не является необратимым. При блокировке фермента TDO2 — ключевого элемента токсичного метаболического пути — учёные наблюдали частичное восстановление нейромоторных функций и снижение повреждений мозга у моделей без SIRT6.
«SIRT6 играет решающую роль в поддержании метаболического баланса триптофана. Его дефицит делает мозг уязвимым, но вмешательство возможно», — подчеркнула профессор Тойбер.
Это открывает перспективу для разработки новых препаратов, направленных на сохранение или восстановление здорового метаболизма триптофана у пожилых людей, а также снижения риска когнитивных нарушений.
Ключевые выводы исследования
- Триптофан с возрастом перерабатывается в токсичные метаболиты, ускоряя старение мозга.
- Белок SIRT6 регулирует выбор метаболического пути триптофана — защитного или нейротоксичного.
- Снижение SIRT6 активирует кинурениновый путь, увеличивая риск нейродегенерации.
- Блокада фермента TDO2 частично восстанавливает нейронную функцию и даёт надежду на терапию.
Научное значение и перспективы
Исследование демонстрирует, как молекулярные нарушения в обмене веществ могут вызывать широкие последствия для когнитивного здоровья. Понимание роли SIRT6 и триптофана в старении открывает путь к новым стратегиям лечения заболеваний, связанных с возрастной дегенерацией мозга.
В будущем команда планирует изучать влияние модуляции SIRT6 в более приближенных к человеку моделях и оценить эффективность потенциальных лекарств в доклинических и клинических испытаниях.
