При болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваниях нервные клетки постепенно утрачивают свои функции. В этом участвуют несколько взаимосвязанных процессов, включая окислительный стресс и нарушения работы белков. Ученые продолжают изучать их взаимодействие и вклад в развитие заболеваний. Поэтому исследователей интересуют вещества, способные влиять на эти процессы и потенциально ограничивать повреждение нервных клеток.
Одно из таких веществ — бактериоруберин, каротиноидный пигмент некоторых микроорганизмов, обладающий выраженными антиоксидантными свойствами. Его производные и богатые ими экстракты исследовали в разных лабораторных системах, в том числе на культуре нейронов. Разберем, что показали эти эксперименты и какие основания они дают для гипотез о защите нервной системы.
Что показал эксперимент на поврежденных нейронах
В передаче сигналов между нервными клетками участвует глутамат. Однако чрезмерная стимуляция соответствующих рецепторов может приводить к повреждению нейронов. Этот процесс называют эксайтотоксичностью. Его рассматривают как один из механизмов повреждения нейронов при нейродегенеративных заболеваниях, включая болезнь Альцгеймера. Поэтому воздействие глутамата используют для воспроизведения отдельных патологических процессов в лабораторных моделях.
В международной патентной заявке WO2022129407A1, опубликованной в 2022 году, Жан-Ноэль Торель и Мирослав Радман описали эксперимент с культурами корковых нейронов мышей. Заявителем выступила организация NAOS Institute of Life Science. Исследователи проверяли экстракт SBE из бактерии Arthrobacter agilis, содержащий бактериоруберин и его гликозилированные производные.
Важно учитывать, что Arthrobacter agilis относится к бактериям, а состав полученного из нее экстракта может отличаться от составов на основе галоархей, включая Halobacterium salinarum.
За час до воздействия глутамата нейроны обрабатывали экстрактом. Затем клетки подвергали 20-минутному воздействию глутамата, после чего продолжали обработку еще 48 часов. Для сравнения использовали нейротрофический фактор BDNF, известный способностью поддерживать жизнеспособность нервных клеток.
Сначала исследователи оценили состояние нейритной сети, образованной отростками нейронов, которые участвуют в формировании связей между клетками:
- После воздействия глутамата протяженность сети сократилась примерно на 60% относительно неповрежденного контроля.
- При использовании SBE она составляла 83% контрольного уровня, а при применении BDNF — 85%.
Таким образом, экстракт способствовал большей сохранности нейритов. Однако близость результатов с BDNF сама по себе еще не означает одинакового механизма действия.
Второй показатель был связан с белком тау, который участвует в стабилизации микротрубочек внутри нейронов. Для ряда нейродегенеративных процессов, включая болезнь Альцгеймера, характерна его патологическая гиперфосфориляция — избыточное присоединение фосфатных групп. После воздействия глутамата исследователи зарегистрировали значительное увеличение показателя гиперфосфорилирования тау. При применении экстракта SBE этот показатель статистически значимо снижался.
Таким образом, эксперимент показал, что экстракт SBE способен уменьшать некоторые признаки повреждения нейронов в условиях глутаматной эксайтотоксичности. Однако исследователи работали с изолированными клетками, а экстракт добавляли еще до повреждения. Кроме того, смесь содержала несколько каротиноидных соединений, поэтому вклад самого бактериоруберина пока неизвестен. Важно и то, что результаты представлены в патентной документации — следовательно, они требуют независимого подтверждения.
Защита белков: еще одно направление исследований
Обязательное условие для выживания и активности нейронов — сохранность белков, входящих в их состав. Для этого в клетках мозга существуют системы, которые поддерживают их правильную структуру и удаляют поврежденные молекулы. Нарушения этого равновесия, называемого протеостазом, участвуют в развитии нейродегенеративных процессов. Например, при болезни Паркинсона в нервной ткани накапливаются патологические формы белка альфа-синуклеина.
В октябре 2025 года Жюли Тиссеран и ее коллеги из французского Institut NAOS опубликовали исследование экстракта Arthrobacter agilis, богатого бактериоруберином и его производными. Ученые изучали возможность защиты белков кожи от повреждений. Первые испытания проводили на отдельных белках:
- При воздействии окислителей и нагревания фермент щелочная фосфатаза терял активность. Добавление экстракта уменьшало эти потери.
- В опыте с бычьим сывороточным альбумином экстракт повышал температуру изменения структуры белка на 1,4 °C.
- Кроме того, экстракт частично препятствовал агрегации эластина под действием высокой концентрации соли.
Результаты опытов с нагреванием и солью позволяют предположить, что защитное действие экстракта может выходить за рамки нейтрализации окислителей и затрагивать устойчивость белковой структуры. В частности, при тепловом воздействии антиоксидант Trolox подобной защиты не обеспечивал. Авторы предположили, что компоненты экстракта могут взаимодействовать с белками и стабилизировать их структуру. Такой эффект называют шапероноподобным, по аналогии с молекулярными шаперонами, которые помогают другим белкам сохранять правильную форму.
Эти результаты позволяют поставить вопрос, способны ли бактериоруберин и его производные влиять на устойчивость белков, участвующих в нейродегенерации. При болезни Альцгеймера объектом такого исследования мог бы стать тау, при болезни Паркинсона — альфа-синуклеин. Пока неизвестно, способны ли компоненты экстракта непосредственно препятствовать их патологической агрегации. Для проверки этой гипотезы потребуются отдельные эксперименты с соответствующими белками.
Митохондриальная функция: что показывают эксперименты на других клетках
При нейродегенеративных заболеваниях нарушается работа в том числе и митохондрий, которые обеспечивают клетки энергией и участвуют в регуляции клеточной гибели. Поэтому интерес представляют исследования биологически активных соединений, способных влиять на устойчивость митохондрий к повреждающим воздействиям.
В сентябре 2026 года Мигель Медина-Гарсия и коллеги из Университета Аликанте исследовали влияние богатого бактериоруберином экстракта галоархеи Haloferax mediterranei на состояние митохондрий при клеточном повреждении. В качестве материала для исследования использовали мононуклеарные клетки крови здоровых добровольцев, включая лимфоциты и моноциты. После суточной обработки экстрактом клетки облучали ультрафиолетом и измеряли показатели повреждения:
- При концентрации 2,7 мкг/мл экстракт способствовал более эффективному сохранению митохондриального мембранного потенциала по сравнению с облученными клетками без обработки. Этот показатель отражает состояние электрохимического градиента, необходимого для работы митохондрий.
- При низких концентрациях также снижалась активация каспазы-3, участвующей в программируемой клеточной гибели.
- Повышение же дозы не усиливало защиту — при самых высоких концентрациях митохондриальный потенциал резко снижался.
Поскольку нарушения митохондриальной функции и регуляции клеточной гибели участвуют в нейродегенерации, полученные результаты представляют интерес и для нейробиологии. Они позволяют предположить, что компоненты экстракта могут воздействовать на сходные процессы в нервных клетках. Однако для проверки этой гипотезы потребуются эксперименты непосредственно на нейронах, поскольку исследователи работали с иммунными клетками и использовали ультрафиолетовое повреждение.
Что необходимо проверить для медицинского применения
Лабораторные результаты дают основания изучать возможное нейропротекторное действие бактериоруберина. Однако для оценки его медицинского потенциала необходимо ответить на несколько вопросов.
Прежде всего нужно установить, какие именно компоненты обеспечивают обнаруженные защитные эффекты. Поскольку в экспериментах преимущественно использовали многокомпонентные экстракты, необходимо отдельно сравнить действие очищенного бактериоруберина, его производных и смесей стандартизированного состава.
Следующая задача состоит в изучении биодоступности бактериоруберина и его производных. Необходимо выяснить, как они всасываются, распределяются по тканям и выводятся из организма. Если предполагается непосредственное действие на нейроны головного мозга, потребуется установить, достигают ли эти соединения нервной ткани в достаточной концентрации. При системном введении одним из ключевых вопросов станет способность вещества преодолевать гематоэнцефалический барьер, ограничивающий поступление многих соединений из крови в мозг. Рассмотренные исследования пока не дают однозначного ответа, сможет ли бактериоруберин проходить через этот барьер.
Затем потребуются испытания на животных моделях нейродегенеративных заболеваний. Наряду с клеточными показателями исследователям предстоит оценить сохранность нейронов и функциональные изменения, например нарушения памяти или двигательной активности. А для изучения профилактического потенциала необходимо достоверно определить, влияет ли применение вещества на развитие патологических изменений во времени.
Отдельная задача — определить эффективные и безопасные дозы при длительном применении. Если доклинические исследования подтвердят защитные свойства и приемлемый профиль безопасности, появятся основания для перехода к испытаниям с участием людей. При этом профилактическое применение потребует доказательств снижения риска развития заболевания, а лечебное — подтверждения влияния на его течение.
Перспективы нейропротекции
Перспективы бактериоруберина в нейробиологии связаны с возможностью воздействия на механизмы, которые постепенно приводят к повреждению и гибели нервных клеток. Если дальнейшие исследования подтвердят защитные свойства самого соединения и его производных в живом организме, они могут стать основой для разработки новых подходов к профилактике и лечению нейродегенеративных заболеваний.
Наиболее интересный вопрос для дальнейших исследований заключается в том, можно ли с помощью этих соединений замедлить накопление повреждений еще до выраженной утраты функций нейронов. Положительные результаты в моделях хронической нейродегенерации позволили бы предметно оценить их потенциал для раннего вмешательства в развитие заболевания.
