Инфекции и нейродегенеративные заболевания вызывают воспаление в мозге. Но по неизвестным причинам у пациентов с воспалением мозга часто развиваются проблемы с мышцами, которые, по-видимому, не зависят от центральной нервной системы. Теперь исследователи из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе выяснили, как воспаление мозга высвобождает определенный белок, который перемещается из мозга в мышцы и вызывает потерю мышечной функции.

Исследование, проведенное на плодовых мушках и мышах, также выявило способы блокирования этого процесса, что может иметь значение для лечения или профилактики мышечной атрофии, иногда связанной с воспалительными заболеваниями , включая бактериальные инфекции, болезнь Альцгеймера и длительную COVID.

Исследование опубликовано 12 июля в журнале Science Immunology.

«Мы заинтересованы в понимании очень глубокой мышечной усталости, связанной с некоторыми распространенными заболеваниями», — сказал старший автор Аарон Джонсон, доктор философии, доцент кафедры биологии развития.

«Наше исследование показывает, что когда мы заболеваем, белки-посредники из мозга перемещаются по кровотоку и снижают уровень энергии в скелетных мышцах. Это больше, чем отсутствие мотивации двигаться из-за плохого самочувствия. Эти процессы снижают уровень энергии в скелетных мышцах , уменьшая способность двигаться и нормально функционировать».

Чтобы изучить влияние воспаления мозга на мышечную функцию, исследователи смоделировали три различных типа заболеваний: бактериальную инфекцию E. coli , вирусную инфекцию SARS-CoV-2 и болезнь Альцгеймера.

Когда мозг подвергается воздействию воспалительных белков, характерных для этих заболеваний, накапливаются вредные химические вещества, называемые активными формами кислорода . Активные формы кислорода заставляют клетки мозга вырабатывать иммунологически связанную молекулу, называемую интерлейкином-6 (ИЛ-6), которая распространяется по всему организму через кровоток.

Исследователи обнаружили, что ИЛ-6 у мышей и соответствующий белок у плодовых мушек снижают выработку энергии в митохондриях мышц — энергетических фабриках клеток.

«У мух и мышей, в мозге которых были обнаружены белки, связанные с COVID, наблюдалось снижение двигательной функции: мухи не могли лазать так хорошо, как следовало бы, а мыши не могли бегать так хорошо или так много, как контрольные мыши», — сказал Джонсон.

«Мы наблюдали схожие эффекты на мышечную функцию, когда мозг подвергался воздействию белков, связанных с бактериями, и белка амилоида бета, вызывающего болезнь Альцгеймера. Мы также видим доказательства того, что этот эффект может стать хроническим. Даже если инфекция быстро излечивается, сниженная мышечная производительность сохраняется в течение многих дней в наших экспериментах».

Джонсон вместе с коллегами из Университета Флориды и первым автором Шуо Янгом, доктором философии, который выполнил эту работу в качестве постдокторанта в лаборатории Джонсона, утверждают, что те же самые процессы, вероятно, актуальны и для людей.

Известно, что бактериальный менингит мозга повышает уровень ИЛ-6 и может быть связан с проблемами мышц у некоторых пациентов, например. Среди пациентов с COVID-19 воспалительные белки SARS-CoV-2 были обнаружены в мозге во время вскрытия, и многие пациенты с длительным COVID сообщают о крайней усталости и мышечной слабости даже спустя долгое время после того, как первоначальная инфекция прошла.

У пациентов с болезнью Альцгеймера также наблюдается повышенный уровень ИЛ-6 в крови, а также мышечная слабость.

Исследование выявляет потенциальные цели для профилактики или лечения мышечной слабости, связанной с воспалением мозга . Исследователи обнаружили, что IL-6 активирует так называемый путь JAK-STAT в мышцах, и это то, что вызывает снижение выработки энергии митохондриями.

Несколько терапевтических средств, уже одобренных Управлением по контролю за продуктами и лекарствами для других заболеваний, могут блокировать этот путь. Ингибиторы JAK, а также несколько моноклональных антител против IL-6 одобрены для лечения различных типов артрита и других воспалительных состояний.

«Мы не уверены, почему мозг вырабатывает белковый сигнал, который так вреден для мышечной функции при стольких различных категориях заболеваний», — сказал Джонсон.

«Если мы хотим поразмышлять о возможных причинах, по которым этот процесс сохранился с нами в ходе эволюции человека, несмотря на наносимый им ущерб, то это может быть способом для мозга перераспределять ресурсы для себя, пока он борется с болезнями. Нам нужно больше исследований, чтобы лучше понять этот процесс и его последствия для всего организма.

«В то же время мы надеемся, что наше исследование послужит стимулом для проведения дополнительных клинических исследований этого пути и того, смогут ли существующие методы лечения, блокирующие различные его части, помочь многим пациентам, которые испытывают этот тип изнурительной мышечной усталости», — сказал он.