האם ידעת את אותו חלבון שנותן לדם את צבעו האדום ונושא חמצן בכל הגוף קיים גם בתוך תאי מוח? ההמוגלובין, שנחגג מזמן למאבק חמצן בתאי דם אדומים, נחשף כעת כמנגן תפקיד נוגד חמצון שעשוי להשתנות במשחקים במוח.
במחלות נוירו -ניווניות כמו טרשת רוחבית אמיוטרופית (ALS), פרקינסון, אלצהיימר, ותאי מוח, תאי מוח סובלים נזק בלתי נלאה של מינים חמצן תגובתי סוטה (או מוגזם) (ROS). במשך עשרות שנים, מדענים ניסו לנטרל ROS עם תרופות נוגדות חמצון, אך הרוב נכשלו: הם לא יכלו לחדור למוח ביעילות, לא יציבה או תאים בריאים פגעו ללא הבחנה.
מחקר חדש זה, בהובלתו של הבמאי סי ג'סטין לי מהמרכז לקוגניציה וחברותיות במכון למדע בסיסי (IBS) בדאג'ון, דרום קוריאה, התכוון לזהות את ההגנות של המוח כנגד סוג מזיק במיוחד של ROS – מי חמצן (H₂O₂). באמצעות הדמיה מתקדמת וניתוח מולקולרי, הצוות גילה כי המוגלובין קיים בגרעין של אסטרוציטים – תאי מוח בצורת כוכב קריטיים לתמיכה עצבית – שם הוא פועל כ"פסאודופרוקסידאז ", פירוק H₂O₂ למים לא מזיקים.
המפתח היה לחשוף את הפוטנציאל הנוגדי החמצון של המוגלובין במוח ולעצב תרכובת 'ראשונה בכיתה' שיכולה לשפר אותו באופן סלקטיבי. על ידי הגברת מנגנון הגנה טבעי במקום להציג נוגד חמצון חיצוני, השגנו הגנה חזקה ומתמשכת על פני מודלים של מחלות מרובות הקשורים ללחץ חמצוני. "
ד"ר ווווג'ין, המחבר הראשון
הצוות פיתח את KDS12025, מולקולה קטנה ומסיסה במים המסוגלת לחצות את מחסום הדם-מוח. KDS12025 נקשר למרכז ההם של המוגלובין ומגביר את יכולתו לפרק את H2O.2 כמעט פי 100, מבלי לשבש את פונקציית נשיאת החמצן הרגילה שלה. במצבים דמויי מחלות באסטרוציטים, KDS12025 הפחית בחדות את H2O.2 רמות. במודלים של עכברים, מתן דרך הפה באמצעות נוירונים מוגנים על ידי מי שתייה, רגעים אסטרוציטים תגוביים ושישוב תפקוד המוח.
במודלים של בעלי חיים, מתן דרך הפה באמצעות שתיית מי שתייה דיכאו מוות עצבי, אסטרוציטים תגוביים מנורמלים ותפקוד מוחי ושוחזר. עכברי מודל ALS הראו הופעת מחלה מאוחרת וחיו יותר מארבעה שבועות יותר מבקרות שלא טופלו. בדגמים של פרקינסון, KDS12025 שיחזר את פונקציית המנוע, ואילו בדגמי אלצהיימר, הוא השיב את ביצועי הזיכרון. בעכברים מזדקנים, הטיפול הרחיב את אורך החיים החציוני מהשנתיים הטיפוסיות לשלוש שנים. התרופה הקלה גם על דלקת ונזק למפרקים במודל דלקת מפרקים שגרונית.
המחקר חשף גם לולאת משוב מזיקה: עודף H2O.2 מדלל את המוגלובין האסטרוציטי, מחליש את ההגנות הטבעיות של המוח נוגדי חמצון ומאצת ניוון. על ידי הגברת הרמות והפעילות של המוגלובין, KDS12025 הפכה מגמה זו, הפחתת לחץ חמצוני, שמירה על נוירונים ושמירה על תפקוד מוחי בריא.
אף טיפול קודם לא פנה לאסטרוציטים המוגלובין כמערכת נוגדת חמצון, ולא הדגים השפעות מגן כה רחבות.
"זהו צעד גדול קדימה במאבק נגד מחלות ניווניות. על ידי שיפור ההמוגלובין של המוח עצמו כדי להילחם בלחץ חמצוני, אנו פותחים שדרה טיפולית חדשה לחלוטין", אמר הבמאי לי.
הצוות מתכנן כעת ללמוד עוד יותר את התפקידים המובחנים של α- ו- β- גלובין במוח, לשפר את נגזרות KDS12025 לשימוש אנושי פוטנציאלי, ולחקור את יישומיו בהפרעות אחרות מונעות לחץ.
עבודה זו הופכת את המוגלובין ממסע חמצן מוכר למערכת הגנה נוגדת חמצון מדויקת עבור המוח. זה מסמן שינוי פרדיגמה פוטנציאלי באופן האופן בו מדענים ניגשים למחלות ניווניות, ירידה הקשורה לגיל ותנאים אוטואימוניים.
