Более 10 000 человек в Соединенных Штатах живут с потерей памяти и другими стойкими неврологическими проблемами, которые возникают после того, как вирус Западного Нила заражает мозг.
Теперь новое исследование на мышах предполагает, что такой продолжающийся неврологический дефицит может быть связан с нерешенным воспалением, которое препятствует способности мозга восстанавливать поврежденные нейроны и выращивать новые. Когда воспаление было уменьшено с помощью лечения артритом, способность животных к обучению и запоминанию оставалась высокой после болезни Западного Нила.
«Эти нарушения памяти мешают людям удерживать работу, водить машину, выполнять все обязанности в повседневной жизни», - говорит старший автор Робин Кляйн, доктор медицинских наук, профессор медицины в Медицинская школа Вашингтонского университета в Сент-Луисе. «Мы обнаружили, что устранение воспаления с помощью лекарства от артрита может предотвратить некоторые из этих проблем с памятью».
Результаты доступны в Интернете в журнале Nature Immunology.
Вирус Западного Нила, распространяемый через укус комара, может вызывать лихорадку, а иногда и опасные для жизни инфекции головного мозга, известные как энцефалит Западного Нила. Около половины людей, переживших энцефалит, остаются с постоянными неврологическими проблемами, такими как инвалидизирующая усталость, слабость, трудности при ходьбе и потеря памяти. Эти проблемы не только сохраняются, но и часто усугубляются со временем.
Кляйн и его коллеги ранее показали, что во время энцефалита Западного Нила собственная иммунная система пациента разрушает части нейронов, что приводит к проблемам с памятью.
«Мы начали задаваться вопросом, почему повреждение не устраняется после того, как вирус удаляется из мозга», - сказал Кляйн, вице-проректор и заместитель декана по последипломному образованию Отделения биологии и биомедицинских наук. «Мы знаем, что нейроны образуются в той части мозга, которая отвечает за обучение и память, так почему же после инфекции Западного Нила не образовались новые нейроны?»
Чтобы узнать, Клейн; соавторы Майкл Васек, доктор философии, научный сотрудник и аспирант Чариз Гарбер; и коллеги вводили мышам вирус Западного Нила или соленую воду. Во время острой инфекции мыши получали несколько доз химического соединения, которое помечает нервные клетки по мере их формирования. Через 45 дней после заражения исследователи выделили меченые клетки из мозга мышей и оценили, сколько и каких типов клеток образовалось в течение первой недели заражения.
Мыши, больные болезнью Западного Нила, продуцировали меньше нейронов и больше астроцитов - нервных клеток в форме звезды - чем неинфицированные мыши. Астроциты обычно обеспечивают питание нейронов, но те, которые образовались во время инфекции Западного Нила, вели себя как иммунные клетки, вырабатывая воспалительный белок, известный как IL-1.
ИЛ-1 является незаменимой частью иммунной системы организма. Он вырабатывается иммунными клетками, которые проникают в мозг для борьбы с вторгающимися вирусами. Как только битва выиграна, иммунные клетки уходят, и уровень IL-1 в мозге падает.
Но у мышей, выздоравливающих от инфекции Западного Нила, астроциты продолжают вырабатывать IL-1 даже после исчезновения вируса. Поскольку ИЛ-1 направляет клетки-предшественники по пути превращения в астроциты и уводит их от развития в нейроны, возникает порочный круг: астроциты вырабатывают ИЛ-1, что приводит к увеличению количества астроцитов, а также препятствует возникновению новых нейронов.
Из-за неспособности выращивать новые нейроны мозг не может восстановить неврологические повреждения, полученные во время инфекции, говорят исследователи.
«Это похоже на то, как если бы мозг попал в петлю, которая поддерживает высокий уровень IL-1 и препятствует его самовосстановлению», - сказал Кляйн, который также является профессором неврологии, патологии и иммунологии.
Чтобы увидеть, можно ли разорвать цикл, Кляйн и его коллеги заразили мышей либо вирусом Западного Нила, либо соленой водой в качестве имитации инфекции. Десять дней спустя они лечили обе группы мышей плацебо или анакинрой, одобренным Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов препаратом против артрита, который препятствует выработке ИЛ-1..
Дав мышам месяц на восстановление, они проверили способность животных к обучению и запоминанию, поместив их в лабиринт. Мышам, инфицированным вирусом Западного Нила и получавшим плацебо, потребовалось больше времени, чтобы изучить лабиринт, чем ложно инфицированным мышам. Мыши, инфицированные и получавшие блокатор ИЛ-1, обучались так же быстро, как и ложно инфицированные мыши, что указывает на то, что блокирование ИЛ-1 защищало мышей от проблем с памятью.
«Когда мы лечили мышей во время острой фазы препаратом, который блокирует передачу сигналов IL-1, мы предотвращали нарушение памяти», - сказал Клейн. «Цикл возвращается вспять: они перестают производить астроциты, они начинают создавать новые нейроны и восстанавливают поврежденные связи между нейронами."
Но, предупреждает Кляйн, IL-1 сам по себе не может быть хорошей лекарственной мишенью для людей из-за важной роли, которую он играет в борьбе с вирусами. Подавление ИЛ-1, пока вирус все еще находится в мозге, может усугубить энцефалит, который уже является потенциально смертельным состоянием.
«Это доказательство того, что лекарство может предотвратить когнитивные нарушения, вызванные вирусным энцефалитом», - сказал Кляйн. «Это исследование проливает свет не только на поствирусные нарушения памяти, но и на другие типы нарушений памяти. Может оказаться, что IL-1 не является возможной мишенью при вирусных инфекциях, но эти результаты могут привести к новым терапевтическим мишеням, которые менее проблематична для очистки от вирусов или для лечения неврологических заболеваний, связанных с ухудшением памяти, которые не вызваны вирусами».