Zhou et al. / Science Advances, 2019
Китайские ученые нашли механизм связи между инфекцией вирусом Зика и микроцефалией. Оказалось, что вирус Зика уничтожает белок, который отвечает за транспорт жирных кислот в ткани мозга. А вот если подкормить зараженных мышей омега-3 жирной кислотой, то микроцефалии можно избежать. Исследование опубликованов журнале Science Advances.
Вирус Зика коварен тем, что вызывает ничем не примечательные симптомы, одинаковые для множества лихорадок. Поэтому многие его носители даже не замечают болезни и не обращаются к врачам. О том, что в их организме поселился именно Зика, узнают, как правило, беременные женщины — когда у их плода обнаруживают микроцефалию. Это недоразвитие головного мозга, которое сопровождается уменьшением его объемов и умственной отсталостью.
Цзя Чжоу (Jia Zhou) с коллегами из Медицинского колледжа китайской академии медицинских наук проследили связь между заражением вирусом Зика и поражением мозга. Они оттолкнулись от статьи своих предшественников, которые обнаружили, что некоторая мутация вызывает у мышей летальную микроцефалию — то есть животные гибнут еще до рождения. Эта мутация затрагивала ген Mfsd2a. Он кодирует белок-транспортер, который отвечает за перенос жирных кислот из крови внутрь клеток стенки сосуда. Поэтому Чжоу и коллеги предположили, что течение инфекции Зика тоже может быть связано с работой этого белка.
Для начала ученые работали с культурой клеток эндотелия мозговых микрокапилляров. Они измерили количество белка Mfsd2a: его было много в здоровых клетках, но после того, как их заразили вирусом Зика, в течение трех дней он полностью исчез. Другие вирусы, которые исследователи использовали в качестве контроля — вирус гепатита С и вирус лихорадки Западного Нила — такого эффекта не оказали.
Затем исследователи решили выяснить, какой именно из вирусных белков ответственен за уничтожение Mfsd2a. Они взяли другую культуру — клеток почки — и вводили в нее одновременно Mfsd2a и один из белков Зика, а затем измеряли количество Mfsd2a. Оказалось, что виновником разрушения белка стал белок оболочки ZIKV E. Тогда ученые ввели в клетки блокаторы разных путей расщепления белков, и обнаружили, что остановить разрушение Mfsd2a может только блокатор протеасом. Таким образом они выяснили, что белок оболочки вируса Зика помечает белок Mfsd2a для разрушения в протеасоме.
Mfsd2a работает переносчиком жирных кислот внутрь клетки. Поэтому его разрушение должно привести к изменению липидного состава клетки. Исследователи измерили в мозге здоровых и зараженных мышей концентрацию докозагексаеновой кислоты (омега-3) — незаменимой жирной кислоты, которую клетки не способны синтезировать самостоятельно. Оказалось, что инфекция Зика снижает захват жирной кислоты из крови, а также содержание ее в составе фосфолипидов внутри клетки.
Тогда ученые решили проверить, что будет, если восполнить уровень омега-3 кислоты в мозге. Они заражали вирусом Зика новорожденных мышат, а затем вводили им в брюшную полость жирную кислоту. Через несколько дней они обнаружили, что жирная кислота не только спасает мышей от микроцефалии, но и восстанавливает количество Mfsd2a в клетках мозга.
Из этого открытия есть два противоположных следствия. С одной стороны, на его основе можно разработать профилактику развития микроцефалии у людей. С другой стороны, оно дает инструмент для регуляции кровотока. Другая исследовательская группа недавно выяснила, что блокада Mfsd2a позволяет увеличить проницаемость гематоэнцефалического барьера. Вероятно, с помощью вируса Зика можно будет точечно «разбирать» барьер между кровью и мозгом, чтобы вводить туда, например, лекарства от нейродегенеративных болезней.
Раньше ученые выяснили, что вирус Зика атакует нервные клетки человека еще на самых ранних стадиях — до имплантации, когда собственно нервной ткани еще нет. И уже звучали предложения использовать вирус Зика в терапевтических целях — например, для борьбы с раком мозга.
Полина Лосева