Рассеянный склероз (РС) — это хроническое воспалительное заболевание, характеризующееся демиелинизацией, которое поражает около 2,5 миллионов человек во всем мире. У большинства пациентов с диагнозом РС наблюдается рецидивирующе-ремиттирующее (RR) течение заболевания. Во время фазы рецидива острое воспаление приводит к неизбежной потере миелина и аксонов. И наоборот, во время ремиссии демиелинизированные поражения могут быть восстановлены путем ремиелинизации, обеспечивая трофическую поддержку аксонам и предотвращая прогрессирующую потерю аксонов1. Сбой ремиелинизации возникает на хронических стадиях РС и приводит к прогрессирующей аксональной дегенерации2.
Процесс ремиелинизации критически коррелирует с клетками-предшественниками олигодендроцитов (ОПК), включая пролиферацию и миграцию ОПК для дифференцировки в зрелые олигодендроциты (ОЛ), которые являются миелинобразующими клетками в центральной нервной системе (ЦНС)3. На начальных стадиях заболевания количество новых ОЛ, генерируемых OPC вокруг демиелинизированных поражений, относительно сохраняется и может успешно способствовать ремиелинизации4. Однако на поздних стадиях РС недостаточная миграция и дифференцировка ОПЦ приводят к снижению новых ОЛ и нарушению ремиелинизации5, что приводит к нервной дегенерации и накоплению инвалидности.
Были предложены две гипотезы для объяснения нейродегенерации при рассеянном склерозе. Внешняя гипотеза предполагает, что иммунный ответ, инициируемый активированными Т-клетками, вызывает демиелинизацию, а такженейродегенерацию. Однако внутренняя модель предполагает, что внутренние аномалии в OPCs7, OLs8 и других клетках ЦНС могут способствовать нейродегенерации. Ранее считалось, что внутренняя модель применима только на более поздних стадиях РС, таких как первичный или вторичный прогрессирующий РС (PPMS и SPMS). Тем не менее, нейродегенерация, не зависящая от воспаления или рецидива, недавно наблюдалась при RRMS 9,10, что позволяет предположить, что внутренние клеточные аномалии могут быть вовлечены на всех стадиях заболевания, включая RRMS.
Кроме того, ферроптоз, особый путь гибели клеток, связанный с железо-опосредованными нарушениями метаболизма липидов, играет ключевую роль в нейродегенерации. Этот путь включает в себя дисбаланс внутриклеточных окислительно-восстановительных состояний, вызванный избытком железа, что приводит к накоплению перекиси липидов и производству активных форм кислорода (АФК), что в конечном итоге приводитк окислительной гибели клеток. Нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и болезнь Хантингтона, часто возникают из-за окислительного повреждения нейрональных клеток, которое часто вызывается необычно высокими концентрациями железа в поражениях. При РС повышенная уязвимость к окислительному повреждению в сочетании с митохондриальной дисфункцией из-за высокого содержания липидов и потребления кислорода клетками ЦНС способствует перекисному окислению липидов, что является критическим фактором ферроптоза. ОЛ чувствительны к перекисному окислению липидов, что является существенным признаком ферроптоза12. Отложение железа вблизи воспалительных поражений позвоночника13 и уязвимость ОЛ к перекисному окислению липидов14 и свободным радикалам15 подчеркивают восприимчивость МС к ферроптозу.
Гипоксия является еще одним критическим фактором патогенеза РС, способствующим потере олигодендроцитов. Данные о гипоксииподобном повреждении и образовании АФК и оксида азота (NO) при острых поражениях РС указывают на то, что такие стрессоры могут ускорять митохондриальную дисфункцию и последующий дефицитэнергии. Этот метаболический стресс не только влияет на ОЛ, но и ухудшает работу соседних аксонов из-за нарушения передачиэнергии17, поскольку миелиновые каналы передают энергию между миелиновой оболочкой и периаксональными пространствами.
Первичные человеческие OPC и OLs ЦНС чрезвычайно труднодоступны у пациентов с РС. Таким образом, индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), полученные из человеческих ОПЦ и ОЛ, стали многообещающими инструментами для изучения внутренних нарушений РС. В свете решающей роли ферроптоза и гипоксии в патогенезе РС и их влияния на линию олигодендроцитов, в данном исследовании был использован взвешенный анализ сети коэкспрессии генов (WGCNA) для извлечения информации о модуле18 и выяснения паттернов экспрессии генов, связанных с этими явлениями при РС. Проводя скрининг коэффициентов корреляции между генами, мы можем идентифицировать одинаковые или похожие сети или модули коэкспрессии, проливая свет на новые биомаркеры или потенциальные терапевтические мишени для РС. Кроме того, сосредоточившись на факторах транскрипции (ТФ), которые регулируют критические гены, это исследование обеспечивает основу для дальнейшего изучения механизмов и потенциальных стратегий вмешательства при РС.