WWW.PDF.KNIGI-X.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Разные материалы
 

«Новые представления о патогенезе, диагностике и лечении болезни Паркинсона М.В. Угрюмов Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН; Институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН ...»

Болезнь Паркинсона и расстройства движений

Новые представления о патогенезе, диагностике

и лечении болезни Паркинсона

М.В. Угрюмов

Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН;

Институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН (Москва)

Миллионы больных в мире страдают хроническими нейродегенеративными заболеваниями (болезни Паркинсона и Альцгеймера, хорея Гентингтона, гиперопролактинемия и др.), которые, несмотря на лечение, заканчиваются инвалидизацией и летальным исходом. Ключевым звеном патогенеза этих заболеваний является дегенерация специфических нейронов, что со временем приводит к нарушению функций, в регуляции которых они участвуют. Так, при болезни Паркинсона (БП) дегенерируют дофаминергические (ДА-ергические) нейроны нигростриатной системы, что сопровождается нарушением двигательной функции.

Этиология. Вопрос об этиологии нейродегенеративных заболеваний до сих пор остается нерешенным, хотя считается, что важным фактором риска является генетическая предрасположенность, обусловленная мутациями генов.

В конечном итоге это приводит либо к утрате белков, необходимых для нормального функционирования нейронов, либо к появлению и накоплению агрегированных белков, оказывающих токсическое влияние на нейроны. Так, мутации в генах -синуклеина, паркина и убиквитин карбоксил-терминальной гидролазы могут приводить к развитию БП [2, 46]. При БП нейродегенеративный процесс в мозге запускается эндогенными токсическими факторами, причем одни из них неспецифичны и оказывают токсическое влияние на многие популяции нейронов, а другие – специфичны, т.е. обладают высоким сродством к ДА-ергическим нейронам. К неспецифическим факторам относится агрегированный фибриллярный белок – -синуклеин, накапливающийся в тельцах Леви [38, 44].



К специфичным эндогенным нейротоксическим факторам относится N-метил(R)салсолинол, образующийся с помощью фермента N-метилтрансферазы из (R)салсолинола, а тот, в свою очередь, из ДА и ацетальдегида [36].

Обладая структурным сходством с ДА, N-метил(R)салсолинол захватывается в ДА-ергические нейроны с помощью мембранного переносчика ДА и вызывает разобщение окислительного фосфорилирования, что приводит к гибели нейронов [37, 48]. Одним из доказательств участия этого токсина в дегенерации нигростриатных ДА-ергических нейронов является его высокое содержание в ликворе и в нигростриатной системе у больных при БП [40].

Патогенез. Характерной особенностью БП является то, что она развивается в течение длительного времени – до двадцати-тридцати лет – без проявления симптомов, т.е. в доклинической стадии. Только после гибели «порогового» числа ДА-ергических нейронов начинают появляться характерные моторные симптомы и заболевание переходит в клиническую стадию. Пороговой является дегенерация 50–60% нейронов в черной субстанции и 70–80% аксонов этих нейронов в стриатуме [11]. Однако нейродегенеративный процесс при БП затрагивает и другие отделы мозга. Так, оказалось, что наряду с нигростриатными ДА-ергическими нейронами, дегенерируют и ДА-ергические нейроны в других отделах мозга, в частности в тубероинфундибулярной системе [47]. Дегенерации также подвержены нейроны, вырабатывающие и другие классические нейротрансмиттеры – норадренергические нейроны в голубом пятне ствола мозга [32] и серотонинергические нейроны в ядре шва [30, 44]. При этом обнаружен определенный временной градиент распространения нейродегенеративного процесса – он сначала охватывает дорсальное моторное ядро вагуса и переднее обонятельное ядро, затем распространяется последовательно на голубое пятно, черную субстанцию и базальные отделы переднего мозга и только в поздней клинической стадии захватывает неокортекс, особенно лимбическую кору и мультимодальную ассоциативную кору лобной и височной долей [16]. В нейродегенерацию вовлечен также латеральный промежуточный столб спинного мозга, занимающий по времени вовлечения в патологический процесс промежуточное положение между началом нейродегенеративного процесса в дорсальном моторном ядре вагуса и продолжением в черной субстанции [33]. Нейродегенеративный процесс не ограничивается мозгом, а распространяется на периферическую нервную систему. Так, при БП отмечена дегенерация нейронов, иннервирующих сердце, желудочно-кишечный тракт, слюнные железы, надпочечники и ряд других периферических органов [17, 27, 29, 43].

Пластичность мозга. Данные, полученные при изучении нейродегенеративного процесса, не позволяют ответить на ключевой вопрос, почему нарушение моторной функции при БП проявляется только после гибели большей 158 Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ Секция 1. Болезнь Паркинсона части ДА-ергических нейронов. Тем не менее это можно попробовать объяснить тем, что по мере их дегенерации включаются механизмы пластичности мозга, способствующие компенсации функциональной недостаточности утраченных нейронов [10, 13, 14, 53, 58]. В этом случае появление первых симптомов может рассматриваться как показатель почти полной деградации нигростриатных ДА-ергических нейронов и «истощения» компенсаторных резервов мозга. Не удивительно, что все попытки лечения в этой поздней – клинической – стадии не приводят к излечению больных.

Исследования механизмов пластичности мозга при БП показали, что, несмотря на прогрессирующую дегенерацию ДА-ергических нейронов, еще долгое время сохраняется нормальный дофаминергический ингибиторный контроль холинергических нейронов и ГАМК-продуцирующих-нейронов в стриатуме, опосредованный постсинаптическими Д2 рецепторами [58], что обеспечивается включением двух последовательных каскадов компенсаторных процессов. Первый каскад включает усиление синтеза ДА в сохранившихся нейронах, снижение экспрессии мембранного переносчика ДА, снижение активности и экспрессии ферментов деградации ДА, усиление выделения ДА и др. [13, 14, 58]. Кроме того, нами было впервые показано, что по мере дегенерации ДА-ергических нейронов, недофаминергические, в основном пептидергические нейроны, начинают экспрессировать по одному из ферментов синтеза ДА – тирозингидроксилазу или декарбоксилазу ароматических аминокислот. Эти нейроны совместно синтезируют ДА из L-тирозина – аминокислоты-предшественницы – по конвейерному принципу. Так, L-тирозин в нейронах, содержащих тирозингидроксилазу, превращается в L-ДОФА, который выделяется в межклеточную среду и захватывается с помощью мембранного переносчика крупных нейтральных аминокислот в нейроны, содержащие только декарбоксилазу ароматических L-аминокислот, где и осуществляется синтез ДА [54, 56]. По мере дегенерации ДА-ергических нейронов наступает момент, когда, несмотря на компенсаторные процессы, концентрация ДА в межклеточной среде снижается до уровня, при котором он уже не в состоянии оказывать физиологическое влияние на нейроны-мишени. В этом случае включается второй каскад компенсаторных процессов – повышается чувствительность нейронов-мишеней стриатума к ДА за счет увеличения экспрессии Д2 рецепторов («up regulation») [13, 14].

Идеология разработки доклинической диагностики. Исходя из представлений о важной роли в патогенезе БП механизмов пластичности мозга, позволяющих в течение длительного времени компенсировать функциональную недостаточность дегенерирующих ДА-ергических нейронов, следует, что: (а) первые симптомы проявляются только после почти полной деградации нигростриатной ДА-ергической системы и истощения компенсаторных резервов мозга; (б) лечение больных начинается в то время, когда уже практически отсутствуют мишени мозга (ДА-ергические нейроны), на которые оно направлено, причем сам нейродегенеративный процесс приобретает лавинообразный характер, вовлекая вторично все новые отделы мозга, связанные уже с регуляцией немоторных функций; (в) необходимо разработать доклиническую диагностику, что позволило бы уже на начальной стадии нейродегенеративного процесса проводить превентивную терапию, направленную если не на остановку, то хотя бы на его замедление. Если период гибели нейронов до порогового уровня, после которого проявляется моторные симптомы, удастся продлить на многие годы, то значительная часть больных не будет испытывать дискомфорта практически до естественного конца жизни.

Два неинвазивных метода, позитронно-эмиссионная томография и однофотонная эмиссионная компьютерная томография, могли бы уже сегодня позволить ставить диагноз БП в доклинической стадии путем оценки функционального состояния ДА-ергических нейронов нигростриатной системы с помощью радиоактивно меченных молекулярных маркеров – предшественника синтеза ДА (L-ДОФА), лигандов рецепторов или мембранных переносчиков нейротрансмиттеров [20, 23].





Прогрессирующее снижение функциональной активности нейронов по этим показателям может рассматриваться как косвенное, но убедительное доказательство их дегенерации. Характерной особенностью патогенеза БП, которая повышает достоверность диагностики с помощью нейровизуализационных методов, является асимметрия в развитии нейродегенеративного процесса – степень денервации стриатума с одной стороны выше, чем с другой. Учитывая необходимость больших финансовых затрат на приобретение упомянутых томографов и их эксплуатацию, становится очевидным, что неинвазивные нейровизуализационные методы не могут быть использованы для диспансеризации здорового населения, а доступны для обследования лишь ограниченного числа людей. Поэтому необходимым условием разработки доклинической диагностики БП является поиск ранних эндогенных биомаркеров, легко доступных для анализа в процессе диспансеризации здорового населения. При обнаружении таких маркеров может быть создана группа риска для окончательной постановки диагноза в доклинической стадии с помощью неинвазивных нейровизуализационных методов. Возможность использования этих методов для доклинической диагностики была продемонстрирована на обезьянах при моделировании у них паркинсонизма с помощью нейротоксина ДА-ергических нейронов. Действительно, у этих животных в отсутствие нарушений моторного поведения в стриатуме было обнаружено снижение функциональной активности ДА-ергической системы [45].

Маркеры доклинической стадии болезни Паркинсона. Можно выделить две группы маркеров доклинической стадии БП – клинические и биохимические. К клиническим маркерам относятся ранние изменения немоторных функций, которые могут проявляться задолго до нарушения моторики, что, вероятно, обусловлено временным и пространственным градиентами распространения нейродегенеративного процесса в пределах мозга или даже всей нервной системы. Так, более чем за десять лет до появления нарушений моторики у потенциальных больных наблюдались клинические предвестники: замедленная походка, сгорбленность, тихая речь, бедная мимика, ухудшеЧасть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ 159 Болезнь Паркинсона и расстройства движений ние почерка, депрессия, чувство тревоги, утомляемость, запоры, нарушения сна, обоняния и терморегуляции, ортостатическая гипотония, ослабление потенции и, наконец, болевая симптоматика, которая ошибочно принимается за дисфункционально-болевой мышечно-лицевой синдром, радикулопатии или периферические нейропатии [5, 17, 21, 27, 28, 31, 35, 43, 51]. Поскольку патологические процессы, предшествующие или сопровождающие развитие БП, охватывают многие отделы нервной системы, далеко не все патогенетические механизмы пока изучены.

Тем не менее, некоторые из них можно объяснить; например, нарушения движений в фазе быстрого сна – маркер доклинической стадии БП [49] – обусловлены патологией ядер нижнего отдела ствола мозга [15].

Перспективность использования клинических маркеров подтверждается уже существующими примерами постановки с их помощью диагноза БП в доклинической стадии. Так, у испытуемых с нарушением обоняния и отсутствием моторных нарушений с помощью позитронно-эмиссионной томографии была обнаружена функциональная недостаточность нигростриатной ДА-ергической системы и поставлен диагноз БП в доклинической стадии [9]. Однако не должно быть иллюзий в отношении существования специфических клинических предвестников БП, обнаружение которых достаточно для включения испытуемых в группу риска. В действительности клинические маркеры БП являются лишь относительно специфичными [15, 20], т.е. каждый из них может проявиться при различных неврологических заболеваниях. Поэтому группы риска могут создаваться только на основе совокупности нескольких относительно специфических маркеров.

Наиболее перспективным направлением разработки доклинической диагностики БП является поиск маркеров в гуморальных средах – в ликворе и в крови [6, 20, 22, 25, 40], поскольку в них как в кривом зеркале отражаются патологические процессы, происходящие в нервной системе. Наиболее информативным является анализ содержания маркеров БП в ликворе, куда свободно поступают метаболиты из мозга. Однако взятие ликвора при диспансеризации здорового населения ограничено ввиду возможности осложнений, хотя вероятность этого крайне мала. Гораздо легче получить для анализа кровь; следует иметь в виду, что поступлению нейротрансмиттеров из мозга в кровь в норме препятствует гемато-энцефалический барьер, хотя при БП проницаемость его, возможно, увеличивается [59].

Выделяют пять типов маркеров доклинической стадии БП, содержащихся в ликворе и/или в крови: (1) характерные патологические белки; (2) нейротрансмиттеры, продуцирующиеся дегенерирующими нейронами, и их метаболиты; (3) гормоны гипофиза и периферических эндокринных желез; (4) клетки крови, частично или полностью экспрессирующие химический фенотип ДА-ергических нейронов мозга – лимфоциты; (5) маркеры оксидативного стресса.

Так, в ликворе при БП повышено содержание -синуклеина [22, 52] и обнаружено высокое содержание N-метил(R)салсолинола – эндогенного токсина ДА-ергических нейронов [40]. Следует подчеркнуть, что генетические маркеры нейродегенеративных заболеваний вообще и БП в частности могут быть полезны при определении степени риска заболевания и формирования «группы риска», но не позволяют определить, развивается ли заболевание, а, следовательно, они не могут быть использованы для прямой диагностики [20].

Ко второму типу маркеров относятся нейротрансмиттеры и их метаболиты, содержащиеся в ликворе и в крови.

Метаболиты нейротрансмиттеров свободно проникают из мозга в ликвор и в кровь, в то время как поступление нейротрансмиттеров в кровь проблематично из-за гемато-энцефалического барьера [59]. Тем не менее, при БП обнаружено снижение уровня ДА и метаболитов в обеих гуморальных средах [26]. К третьему типу маркеров относятся гормоны гипофиза и периферических эндокринных желез, в регуляции секреции которых участвуют серотонинергическая и катехоламинергические системы среднего мозга и ствола мозга, включая эндокринный гипоталамус, т.е.

тех отделов мозга, которые вовлечены в патологический процесс при БП. Так, дегенерация ДА-ергических нейронов тубероинфундибулярной системы гипоталамуса при БП в ряде случаев приводит к развитию гиперпролактинемии [24, 47], а дегенерация норадренергических нейронов ствола мозга, участвующих в регуляции нейроэндокринной оси кортиколиберин гипоталамуса – АКТГ гипофиза – гормоны коры надпочечников, приводит к нарушению секреции гормонов коры надпочечников, в частности кортизола [8]. К четвертому типу маркеров относятся клетки крови, частично или полностью обладающие химическим фенотипом специфических нейронов мозга, дегенерирующих при БП. Примером такого рода клеток крови являются лимфоциты, обладающие химическим фенотипом ДА-ергического нейрона – в них содержатся оба фермента синтеза ДА, мембранный переносчик ДА и экспрессируется ряд рецепторов к ДА [7, 19, 41, 57]. Пока в единичных работах показано, что в лимфоцитах при БП увеличивается экспрессия Д1 и Д2 рецепторов, снижается экспрессия Д3 рецепторов, а экспрессия Д5 рецепторов не изменяется [7, 41]. Кроме того, при БП снижается уровень экспрессии мембранного переносчика ДА [57]. Особый интерес представляют данные о том, что в лимфоцитах у нелеченных больных при БП отмечена высокая активность N-метилтрансферазы – фермента, с помощью которого образуется N-метил(R)салсолинол –нейротоксин ДА-ергических нейронов [39]. И, наконец, к пятому типу относятся маркеры оксидативного стресса. При БП в крови и в ликворе повышен уровень окисления липопротеинов, в плазме увеличен уровень белков, обогащенных сульфгидрильными группами, а в ликворе снижен уровень -токоферола [18, 42].

Следует иметь в виду, что, как и в случае клинических маркеров – нарушений немоторных функций, маркеры крови относительно специфичны, поскольку могут проявляться не только при БП, но и при других неврологических заболеваниях [20]. Так, гиперопролактинемия может развиваться как в результате дегенерации ДА-ергических нейронов тубероинфундибулярной системы гипоталамуса при БП, так и при первичной патологии гипофиза – нарушении экспрессии рецепторов к ДА на лактотрофах, нарушении секреции пролактина и др. [50]. Поэтому только на основании выявления совокупности маркеров обследуемого можно включить в группу риска и рекомендовать дифференциальную диагностику с помощью неинвазивных нейровизуализационных методов.

160 Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ Секция 1. Болезнь Паркинсона Перспективы разработки доклинической диагностики. Несмотря на то, что идея разработки доклинической диагностики БП возникла довольно давно, исследования в этом направлении до сих пор носят фрагментарный характер. При этом отсутствуют попытки объединить относительно специфичные, легко определяемые эндогенные маркеры в диагностические наборы (киты) для использования их при диспансеризации здорового населения и выделении группы риска по подозрению в развитии БП в доклинической стадии. Настало время для систематического скрининга маркеров доклинической стадии БП и их использования при профилактическом обследовании здорового населения, что и является уже несколько лет одной из важнейших задач комплексных междисциплинарных исследований в рамках проекта «Мозг – фундаментальные и прикладные проблемы» (координатор М.В.

Угрюмов) программы Президиума РАН «Фундаментальные науки – медицине» (координатор – А.И. Григорьев) с участием коллективов 25 институтов РАН, РАМН и Минздравсоцразвития.

Разработка доклинической диагностики предполагает проведение как клинических, так и экспериментальных исследований с целью направленного поиска эндогенных маркеров. Очевидно, что поиск маркеров у больных в доклинической стадии, т.е. до появления симптомов и постановки диагноза, невозможен. Поэтому осуществляют поиск маркеров в ранней клинической стадии – сразу же после появления симптомов, но до начала лечения. Предполагается, что, по крайней мере, часть маркеров, обнаруженных в ранней клинической стадии, характерна и для доклинической стадии, что можно будет в будущем проверить с помощью неинвазивных нейровизуализационных методов. В рамках программы «Фундаментальные науки – медицине» РАН сделаны первые шаги на пути идентификации в качестве маркеров доклинической стадии БП гормонов гипофиза и периферических эндокринных желез, изменений моторного поведения, регистрируемых с помощью высокочувствительных методов, изменений электрической активности мозга (электроэнцефалография) и мышц конечностей (миография) [3].

Для выявления эндогенных маркеров доклинической стадии БП параллельно клиническим исследованиям следует проводить исследования на экспериментальных моделях, однако с учетом их относительного соответствия патогенезу БП у человека. Действительно, в большинстве случае в эксперименте моделируется лишь один из аспектов патогенеза – либо синтез патологических белков, например -синуклеина, либо дегенерация нигростриатных ДА-ергических нейронов. В первом случае на клеточных моделях и трансгенных животных воспроизводятся в основном неспецифичные морфологические характеристики патологического процесса, а во втором на животных с помощью специфических токсинов воспроизводятся функциональные характеристики, что существенно повышает ценность модели [36, 48].

Моделирование паркинсонизма чаще всего осуществляется на крысах путем введения в мозг 6-гидроксидофамина – нейротоксина для ДА-ергических нейронов, а также на мышах и приматах путем введения 1-метил-4фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП), который в глиальных клетках превращается в 1-метил-4-фенилпиридин (МФП) – нейротоксин [48]. Вторая модель представляется более адекватной, поскольку МФТП, в отличие от 6-гидроксидофамина, (а) проникает через гематоэнцефалический барьер, оказывая при системном введении токсическое влияние как на мозг, так и на периферию; (б) вызывает нарушение моторного поведения, сходное с симптомами у больных. В подавляющем большинстве работ по моделированию БП использовались высокие полулетальные дозы токсина, что приводило к быстрому развитию «клинической» стадии, фактически минуя «доклиническую». При пересчёте на продолжительность жизни человека и животных «доклиническая» стадия у животных в этих экспериментах была в 50–100 раз короче, чем у человека.

В рамках программы «Фундаментальные науки – медицине» впервые разработаны экспериментальные модели паркинсонизма, не только приближающиеся по продолжительности к доклинической стадии у больных, но и воспроизводящие её различные фазы [55]. При этом удалось воспроизвести раннюю досимптомную (доклиническую) стадию, позднюю досимптомную стадию, раннюю симптомную (клиническую) стадию и позднюю симптомную стадию путем подкожного введения МФТП в дозе 12 мг/кг, соответственно однократно, двукратно и четырехкратно, и однократно в дозе 40 мг/кг (табл. 1) [55]. Повторные инъекции производились с интервалом в два часа, что соответствует времени полужизни МФТП в крови и позволяет пролонгировать его действие на нейроны-мишени.

Раннюю симптомную стадию идентифицировали по первым проявлениям нарушения моторного поведения, причем только по наиболее чувствительному тесту – длине шага. В ранней фазе досимптомной стадии в стриатуме дегенерирует примерно 50% аксонов и на 48% снижается концентрация ДА (табл. 1). При этом в черной субстанции количество нейронов и содержание ДА не изменяются. В поздней фазе досимптомной стадии число ДА-ергических нейронов в черной субстанции снижается на 29%, а содержание ДА не изменяется. У этих же животных в стриатуме число ДА-ергических аксонов и ДА снижается соответственно на 59% и 56% по отношению к контролю (табл. 1).

При переходе от досимптомной стадии к симптомной число нейронов в черной субстанции уменьшается на 43% по отношению к контролю, а содержание ДА остается на уровне контроля, в то время как в стриатуме число ДАергических аксонов и концентрация ДА снижаются соответственно на 68% и 75% (табл. 1) [1, 4]. И, наконец, в поздней симптомной стадии количество нейронов в черной субстанции уменьшается на 72%, а содержание ДА – на 42%, тогда как концентрация ДА в стриатуме снижается на 79% (табл. 1) [55].

Особое внимание в нашей работе было уделено оценке тирозингидроксилазы – экспрессии гена, синтеза и активности в выживших дофаминергических нейронах – в телах нейронов в черной субстанции и в аксонах в стриатуме, в поздней фазе досимптомной стадии и в ранней симптомной стадии [34]. В черной субстанции в досимптомной стадии отсутствовали изменения в экспрессии гена и активности тирозингидроксилазы, что с учетом уменьшения числа нейронов свидетельствует о компенсаторном увеличении обоих показателей в выживших

–  –  –

нейронах (табл. 1). В стриатуме на этой же стадии содержание и активность тирозингидроксилазы уменьшаются, тогда как в отдельных аксонах первый показатель уменьшается, а второй – увеличивается. Переход из досимптомной стадии в симптомную сопровождается снижением уровня экспрессии гена тирозингидроксилазы в черной субстанции на фоне отсутствия изменений содержания и активности этого фермента в черной субстанции и в стриатуме. Это, вероятно, объясняется компенсаторным увеличением активности тирозингидроксилазы в отдельных телах нейронов и аксонах и увеличением содержания этого фермента в телах нейронов (табл. 1). Если о синтезе ДА судить только по состоянию тирозингидроксилазы, то по полученным данным он не должен меняться при переходе из досимптомной стадии паркинсонизма в симптомную. Это, в свою очередь, может означать, что нарушение моторики не является следствием нарушения синтеза ДА, как это предполагалось в большинстве предыдущих исследований [34].

Не так давно модель досимптомной стадии паркинсонизма была также получена с помощью МФТП и на обезьянах [12].

Использование моделей досимптомной и ранней симптомной стадий паркинсонизма открывает принципиально новые возможности для: (а) изучения механизмов ранней дегенерации ДА-ергических нейронов; (б) изучения компенсаторных процессов, включающихся при дегенерации ДА-ергических нейронов; (в) поиска триггера, способствующего переходу досимптомной стадии паркинсонизма в симптомную; (г) поиска эндогенных маркеров досимптомной стадии паркинсонизма; (д) разработки превентивной терапии, с одной стороны, останавливающей или, по крайней мере, замедляющей нейродегенерацию, а с другой – стимулирующей компенсаторные процессы.

Таким образом, стратегическим направлением борьбы с БП является исследование механизмов пластичности мозга, а также разработка доклинической диагностики и превентивного лечения.

Литература

1. Козина Е.А., Хаиндрава В.Г., Кудрин В.С. и др. Экспериментальное моделирование функциональной недостаточности нигростриатной дофаминергической системы у мышей.

Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова 2010; 3: 270-282.

2. Сломинский П.А., Милосердова О.В., Попова С.Н. и др. Анализ делеций мутаций в гене PARK2 при идиопатической формой болезни Паркинсона. Генетика 2003; 2: 223-228.

3. Угрюмов М.В. (ред.) Нейродегенеративные заболевания: фундаментальные и прикладные аспекты. М.: Наука, 2010.

4. Хаиндрава В.Г., Козина Е.А., Кучеряну В.Г. и др. Моделирование преклинической и ранней клинической стадий болезни Паркинсона. Журн. неврол. и психиатрии им.

И.М.Сеченова 2010; 7: 41-47.

5. Abbott R.D., Petrovich H., White L.R. et al. Frequency of bowel movements and the future risk of Parkinson’s disease. Neurology 2001; 3: 456-462.

6. Bailey P. Biological markers in Alzheimer's disease. Can. J. Neurol. Sci. 2007; 34 (Suppl. 1): S72-76.

7. Barbanti P., Fabbrini G., Ricci A. et al. Increased expression of dopamine receptors on lymphocytes in Parkinson’s disease. Mov. Disord. 1999; 14: 764-771.

8. Bellomo G., Santambrogio L., Fiacconi M. et al. Plasma profiles of adrenocorticotropic hormone, cortisol, growth hormone and prolactin in patients with untreated Parkinson’s disease. J.

Neurol. 1991; 238: 19-22.

9. Berendse H.W., Booij J., Francot C.M. et al. Subclinical dopaminergic dysfunction in asymptomatic Parkinson’s disease patients’ relatives with a decreased sense of smell. Ann. Neurol. 2001;

1: 34-41.

10. Bergstrom B.P., Garris P.A. “Passive stabilization” of striatal extracellular dopamine across the lesion spectrum encompassing the presymptomatic phase of Parkinson’s disease: a voltammetric study in the 6-OHDA-lesioned rat. J. Neurochem. 2003; 87: 1224-1236.

11. Bernheimer H., Birkmayer W., Hornykiewicz O. et al. Brain dopamine and the syndromes of Parkinson and Hundington. Clinical, morphological and neurochemical correlations. J. Neurol.

Sci. 1973; 20: 415-455.

12. Bezard E. Neuroprotection for Parkinson’s disease: clinically driven experimental design in non-human primates. In: R. Nass, S. Przedborski (eds.) Parkinson’s disease: molecular and therapeutic insights from model systems. Amsterdam: Elsevier, 2008: 65-75.

13. Bezard E., Gross C.E. Compensatory mechanisms in experimental and human parkinsonism: towards a dynamic approach. Prog. Neurobiol. 1998; 55: 93-116.

14. Bezard E., Gross C., Brotchie J.M. Presymptomatic compensation in Parkinson’s disease is not dopamine-mediated. Trends Neurosci. 2003; 26: 215-221.

15. Boeve B.F., Silber M.H., Saper C.B. et al. Pathophysiology of REM sleep behavioiur disorder and relevance to neurodegenerative disease. Brain Pt. 2007; 11: 2770-2788.

16. Braak H., Ghebremedhin E., Rub U. et al. Stages in the development of Parkinson’s disease-related pathology. Cell Tiss. Res. 2004; 318: 121-134.

17. Braak H., de Vos R.A., Bohl J., Del Tredici K. Gastric alpha-synuclein immunoreactive inclusions in Meissner’s and Aurbach’s plexuses in cases staged for Parkinson’s disease-related brain pathology. Neurosci. Lett. 2006; 396: 67-72.

18. Buhmann C, Arlt S, Kontush A, Mller-Bertram T. et al. Plasma and CSF markers of oxidative stress are increased in Parkinson's disease and influenced by antiparkinsonian medication.

Neurobiol Dis. 2004; 15: 160-170.

19. Buttarelli F.R., Capriotti G., Pellicano C. et al. Central and peripheral dopamine transporter reduction in Parkinson's disease. Neurol. Res. 2009; 31: 687-691.

20. DeKosky S.T., Marek K. Looking backward to move forward: early detection of neurodegenerative disorders. Science 2003; 302: 830-834.

21. Doty R.L., Bromley S.M., Stern M.B. Olfactory testing as an aid in the diagnosis of Parkinson's disease: development of optimal discrimination criteria. Neurodegeneration 1995; 4: 93-97.

22. Eller M., Williams D.R. Biological fluid biomarkers in neurodegenerative parkinsonism. Nat. Rev. Neurol. 2009; 5: 561-70.

23. Fahn S. Clinical aspects of Parkinson’s disease. In: R. Nass, S. Przedborski (eds.) Parkinson’s disease: molecular and therapeutic insights from model systems. Amsterdam: Elsevier, 2008: 3-8.

24. Ferrari C., Rampini P., Benco R. et al. Functional characterization of hypothalamic hyperprolactinemia. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1982; 55: 897-901.

25. Formichi P., Battisti C., Radi E., Federico A. Cerebrospinal fluid tau, A beta, and phosphorylated tau protein for the diagnosis of Alzheimer's disease. J. Cell. Physiol. 2006; 208: 39-46.

26. Goldstein D.S., Holmes C., Bentho O. et al. Biomarkers to detect central dopamine deficiency and distinguish Parkinson disease from multiple system atrophy. Parkinsonism Relat. Disord.

2008; 14; 600-607.

27. Goldstein D.S., Holmes C., Li S.-T. et al. Cardiac sympathetic denervation in Parkinson disease. Ann. Intern. Med. 2000; 133: 338-347.

28. Goldstein D.S., Sewell L. Olfactory dysfunction in pure autonomic failure: Implications for the pathogenesis of Lewy body diseases. Parkinsonism Relat. Disord. 2009; 15: 516-520.

29. Hague K., Lento P., Morgello S. et al. The distribution of Lewy bodies in pure autonomic failure: autopsy findings and review of the literature. Acta Neuropathol. 1997; 94: 192-196.

30. Halliday G.M., Blumbergs P.C., Cotton R.G. et al. Loss of brain stem serotonin- and substance P-containing neurons in Parkinson’s disease. Brain Res. 1990; 510: 104-107.

31. Hawkes C.H., Shephard B.C., Daniel S.E. Olfactory dysfunction in Parkinson’s disease. J. Neurol. Neurosurg. Psychiatry 1997; 62: 436-446.

32. Jellinger K.A. Pathology of Parkinson’s disease. Changes other than nigrostriatal pathway. Mol. Chem. Neuropathol. 1991; 14: 153-197.

33. Klos K.J., Ahlsog J.E., Josephs K.A. et al. Alpha-synuclein pathology in the spinal cords of neurologically asymptomatic aged individuals. Neurology 2006; 66: 1100-1102.

34. Kozina E.A., Khakimova G.R., Khaindrava V.G. et al., Presymptomatic and symptomatic stages of parkinsonism in MPTP-treated mice: tyrosine hydroxylase in survived nigrostriatal dopaminergic neurons. J. Neurochemistry (submitted).

35. Langston J.W. The Parkinson’s complex: Parkinsonism is just the tip of the iceberg. Ann. Neurol. 2006; 4: 591-596.

36. Levine M.S., Cepeda C., Hickey M.A. et al. Genetic mouse models of Huntington’s and Parkinson’s diseases: illuminating but imperfect. Trends Neurosci. 2004; 27: 691-697.

37. Maruyama W., Nakahara D., Ota M. et al. N-methylation of dopamine-derived 6,7-dihydroxy-1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline, (R)-salsolinol, in rat brains: in vivo microdialysis study // J.

Neurochem. 1992; 59: 395-400.

38. McKeith I., Mintzer J., Aarsland D. et al. Dementia with Lewy bodies. Lancet Neurol. 2004; 1: 19-28.

39. Mizuno Y., Hattori N., Mochizuki H. Etiology of Parkinson’s disease. In: R.L. Watts, W.C. Koller (eds.) Movement Disorders. Neurological Principals & Practice. New York: McGraw-Hill, 2004: 209-231.

40. Naoi M., Maruyama W., Dostert P., Hashizume Y. N-methyl-(R)salsolinol as a dopaminergic neurotoxin: from an animal model to an early marker of Parkinson's disease. J. Neural. Transm.

1997 (Suppl. 50): 89-105.

41. Nagai Y., Ueno S., Saeki Y. et al. Decrease of the D3 dopamine receptor mRNA expression in lymphocytes from patients with Parkinson’s disease. Neurology 1996; 46: 791-795.

–  –  –

42. Parker W.D. Jr. Preclinical detection of Parkinson's disease: biochemical approaches. Neurology 1991; 41 (Suppl. 2): 34-36.

43. Perkin G.D. Autonomic Function. In: F.C. Rose, R. Capildeo (eds.). Research Progress in Parkinson’s disease. Kent: Pitman Medical, 1981: 111-125.

44. Petrucelli L., Dickson D.W. Neuropathology of Parkinson’s disease. In: R. Nass, S. Przedborski (eds.) Parkinson’s disease: molecular and therapeutic insights from model systems. Amsterdam:

Elsevier, 2008: 35-48.

45. Prunier C., Bzard E., Montharu J. et al. Presymptomatic diagnosis of experimental Parkinsonism with 123I-PE2I SPECT. Neuroimage 2003; 19: 810-816.

46. Ross O.A., Braithwhaite A.T., Farrer M.J. Genetics of Parkinson’s disease. In: R. Nass, S. Przedborski (eds.) Parkinson’s disease: molecular and therapeutic insights from model systems.

Amsterdam: Elsevier, 2008: 9-33.

47. Sandyk R., Iacono R.P., Bamford C.R. The hypothalamus in Parkinson disease. Ital. J. Neurol. 1987; 8: 227-234.

48. Scheider J.S., Anderson D.W., Decamp E. 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-induced mammalian models of Parkinson’s disease: potential uses and misuses of acute, and chronic models. In: R. Nass, S. Przedborski (eds.) Parkinson’s disease: molecular and therapeutic insights from model systems. Amsterdam: Elsevier, 2008: 87-103.

49. Schenk C.H., Bundlie S.R., Mahowald M.W. Delayed emergence of a parkinsonian disorder in 38% of 29 older men initially diagnosed with idiopathic rapid eye movement sleep behaviour disorder. Neurology 1996; 46: 388-393.

50. Serri O., Chik C.L., Ur E., Ezzat S. Diagnosis and management of hyperprolactinemia. CMAJ 2003; 169: 575-581.

51. Tetrud J.W. Preclinical Parkinson’s disease: detection of motor and nonmotor manifestation. Neurology 1991 ; 41 (Suppl. 2): 69-71.

52. Tuszynski M.H. Growth-factor gene therapy for neurodegenerative disorders. Lancet Neurol. 2002; 1: 51-57.

53. Ugrumov M.V. Brain neurons partly expressing monoaminergic phenotype: distribution, development, and functional significance in norm and pathology. In: Handbook of Neurochemistry and Molecular Neurobiology (A. Lajtha, ed.), Neurotransmitter Systems (S. Vizi, ed.). Heidelberg: Springer, 2008: 21-73.

54. Ugrumov M.V. Non-dopaminergic neurons partly expressing dopaminergic phenotype: Distribution in the brain, development and functional significance. J. Chem. Neuroanatomy 2009; 38:

241-256.

55. Ugrumov M. V., Khaindrava V. G., Kozina E.A. et al., Modeling of presymptomatic and symptomatic stage of parkinsonism in mouse. Neuroscience 2011; 181: 175-188.

56. Ugrumov M.V., Melnikova V.I., Lavrentyeva A.V. et al. Dopamine synthesis by non-dopaminergic neurons expressing individual complementary enzymes of the dopamine synthetic pathway in the arcuate nucleus of fetal rats. Neuroscience 2004; 124: 629-635.

57. Zaffaroni M., Marino F., Bombelli R. et al. Therapy with interferon-beta modulates endogenous catecholamines in lymphocytes of patients with multiple sclerosis. Exp. Neurol. 2008; 214:

315-321.

58. Zigmond M.J. Do compensatory processes underlie the preclinical phase of neurodegenerative disease? Insights from animal model of parkinsonism. Neurobiol. Dis. 1997; 4: 247-253.

59. Zlokovic B.V. Neurovascular vechanisms of Alzheimer’s neurodegeneration. Trends Neurosci. 2005; 28: 202-208.

Особенности морфохимических изменений нейронов и глии при моделировании гипофункции дофаминовой системы Р.М. Худоерков, Д.Н. Воронков, Н.П. Шугалев Отдел исследований мозга Научного центра неврологии РАМН (Москва) Нейроны, вырабатывающие дофамин в центральной нервной системе, сосредоточены в основном в компактной части черной субстанции и вентральном поле покрышки и составляют около 1% всех нейронов головного мозга [5], но их влияние на деятельность головного мозга и всего организма огромно [4]. Система обмена дофамина является одной из основных медиаторных систем мозга. Она участвует в выполнении различных моторных функций и сложных актов высшей нервной деятельности. С её дисфункцией связывают и многие неврологические заболевания человека [1].

В связи с этим исследование морфологических и нейрохимических закономерностей, лежащих в основе нейродегенерации, протекающей в нигростриарных образованиях мозга и вызывающей нарушение метаболизма дофамина (в результате чего развивается болезнь Паркинсона), является актуальной задачей современной неврологии. В развитии нейродегенеративных процессов большое значение уделяется нарушению взаимоотношений между клеточными элементами, входящими в состав нигростриарных образований мозга [12]. В тоже время, судя по данным литературы [7], механизмы клеточных взаимодействий в этих образованиях мозга, осуществляемые на структурно-функциональном и нейрохимическом уровнях, остаются изученными явно недостаточно.

Цель настоящей работы: на модели гипофункции обмена дофамина, создаваемой путем воспроизведения нейродегенерации компактной части черной субстанции, исследовать морфохимические изменения нейронов и нейроглии в нигростриарных образованиях мозга.

Материал и методы

Модель гипофункции обмена дофамина воспроизводили у крыс Вистар (самцы, вес 200–250 г, n = 4) путем одностороннего разрушения ядра компактной части черной субстанции с помощью нейротоксина 6-гидроксидофамина (6-OHDA) [11]. Нейротоксин в дозе 6 мкг, растворенный в 3 мкл 0,05% аскорбиновой кислоты, стереотаксически вводили в компактную часть черной субстанции правого полушария, а в аналогичное ядро левого полушария мозга вводили только 3 мкл 0,05% аскорбиновой кислоты, и оно служило активным контролем. Стереотаксические введения проводили под общей анестезией животных, применяя внутрибрюшинные инъекции кетамина (50 мг/кг) и бензодиазепина (5 мг/кг). Координаты стереотаксического введения: AP=4,2; V=1,9; L=7,0 [13]. Крысы Вистар (самцы, вес 200–250 г, n = 4), которых не подвергали экспериментальным воздействиям, слуЧасть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ Секция 1. Болезнь Паркинсона жили интактным контролем. Двигательную активность подопытных и интактных крыс исследовали в «открытом поле», тестируя каждое животное на протяжении 5 минут, а выраженность стереотипных реакций изучали под действием агониста дофаминовых рецепторов препарата апоморфина, который животным инъецировали подкожно, в дозе 0,8 мг/кг и наблюдали его влияние на их поведение на протяжении 1 часа.

По окончании эксперимента, через 4 недели после введения крысам нейротоксина 6-OHDA, подопытных и контрольных животных декапитировали под легким эфирным наркозом, их мозг фиксировали в растворе Карнуа и заключали в парафин; образцы мозга, на уровне дорсомедиальной области хвостатого ядра и компактной части черной субстанции, раскладывали на срезы толщиной 7 мкм.

Для выявления нейронов и нейроглии применяли методы нейроморфологии и иммуногистохимии. В первом случае срезы мозга окрашивали по Нисслю. Во втором – для локализации дофаминсодержащих структур, тел нейронов и их отростков использовали иммуногистохимическую реакцию на тирозингидроксилазу [2] и для выявления астроцитов – реакцию на кислый глиофибриллярный белок (GFAP), которую сочетали с подкрашиванием срезов крезиловым фиолетовым, чтобы выявить клетки глии, не содержащие GFAP. Иммуногистохимические реакции проводили авидин-пероксидазным методом (согласно протоколу фирмы Sigma), используя первичные антитела кролика (Sigma), вторичные, биотинилированные антитела козы (Sigma, EXTRA-3 Kit) к иммуноглобулинам кролика и 3,3-диаминобензидин – в качестве хромогена. Иммуногистохимические и морфологические препараты количественно оценивали на микроскопе Leica DMLB (объектив x 40), оснащенном программой видеоанализа Leica Qwin [3]. У подопытных и контрольных крыс исследовали по 100 полей зрения в области хвостатого ядра и по 80 – в области черной субстанции. Определяли плотность расположения нейронов и общей популяции нейроглии и, исходя из этих результатов, вычисляли глио-нейрональный показатель – отношение числа клеток нейроглии к нейронам. Подсчитывали астроциты, выявляющие GFAP, и глиальные клетки, не выявляющие GFAP. Измеряли площадь тел нейронов и их ядер и площадь ядер нейроглии.

Полученные данные обрабатывали статистически, используя U критерий Манна-Уитни, в программе StatSoft Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

При моделировании гипофункции дофаминовой системы, воспроизводимой путем односторонней нейродегенерации черной субстанции у крыс Вистар, обнаружили, что под действием нейротоксина 6-OHDA, вводимого в компактную часть черной субстанции правого полушария мозга, двигательная активность крыс при тестировании в «открытом поле» снижалась. К концу третьей-четвертой недели эксперимента она уменьшалась в 13 раз по сравнению с контрольной группой, в результате чего у подопытных животных развивалась выраженная гиподинамия (см. рис.1). Функциональная проба с апоморфином, указывающая на повреждение дофаминовых нейронов, позволяла наблюдать вращение подопытных животных в левую сторону со скоростью свыше 30 оборотов в минуту, что говорило о повреждении у них дофаминсодержащих нейронов в правом полушарии мозга.

Рисунок 1. Изменение горизонтальной двигательной активности крыс Вистар, регистрируемой в «открытом поле» по числу пересеченных квадратов, под влиянием нейротоксина 6-гидроксидофамина (6-OHDA), который вводили животным стереотаксически, в количестве 6 мкг, в компактную часть черной субстанции правого полушария мозга.

0 – интактный контроль: группа крыс, не подвергавшихся экспериментальным воздействиям; 1, 2, 3, 4 – недели, прошедшие после введения крысам нейротоксина 6-OHDA.

По оси ординат – число квадратов, пересекаемых крысами в «открытом поле» на протяжении трех минут.

Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ 165 Болезнь Паркинсона и расстройства движений Тирозингидроксилаза, выявляемая иммуногистохимическим методом, в мозге контрольных (интактных) крыс локализовалась в цитоплазме тел и отростках нейронов компактной части черной субстанции, а в цитоплазме тел нейронов хвостатого ядра она практически не выявлялась, но обнаруживалась в структурах, окружающих тела нейронов этого ядра. Локализация тирозингидроксилазы в нейронах черной субстанции отличалась гетерогенностью, выявляя клетки со слабой, средней и интенсивной степенью иммунореактивности, последних было преобладающее большинство.

Под влиянием введения нейротоксина, как показали исследования на микроанатомическом уровне, локализация данного фермента значительно менялась: в микроструктурах компактной части черной субстанции правого полушария мозга (место введения нейротоксина) иммунореактивность на тирозингидроксилазу практически не выявлялась, в аналогичном ядре левого полушария этих животных она не претерпевала изменений (не отличалась от интактного контроля), а в микроструктурах хвостатого ядра правого полушария (на стороне введения 6-OHDA) иммунореактивность исследуемого фермента существенно снижалась.

Методами компьютерной морфометрии на клеточном уровне обнаружили (рис. 2), что в правом полушарии мозга нейротоксин в компактной части черной субстанции разрушал 77% нейронов, а площадь оставшихся нервных клеток, выявляющих тирозингидроксилазу, уменьшалась на 75% по сравнению с интактным контролем. В аналогичном ядре левого полушария мозга этих животных, служившего активным контролем, ни число, ни размеры дофаминсодержащих нейронов значимо не менялись по сравнению с интактными структурами.

Число глиальных клеток в компактной части черной субстанции правого полушария (на стороне поражения) увеличивалось вдвое по сравнению с интактным контролем, а в аналогичном ядре левого полушария мозга число клеток нейроглии значимо не менялось, но выявлялась тенденция к его увеличению. В результате того, что в черной субстанции правого полушария число нейронов сокращалось почти на две трети, а число клеток нейроглии возрастало вдвое, глио-нейрональный показатель повышался в 9 раз. В черной субстанции левого полушария, в силу отсутствия значимых изменений со стороны нейронов и нейроглии, этот показатель не отличался от интактного контроля.

В хвостатых ядрах правого и левого полушария подопытных крыс число нейронов и их размеры достоверно не менялись. Однако было отмечено, что в хвостатом ядре правого полушария, на стороне введения 6-OHDA, площадь нейронов по сравнению с интактными животными уменьшалась на 15% (устойчивая тенденция). Число клеток общей нейроглии в хвостатом ядре правого полушария увеличивалось на 33% и оно не менялось в аналогичном ядре левого полушария. В результате глио-нейрональный показатель по сравнению с интактным контролем увеличивался на 32% в правом полушарии и оставался без изменений в хвостатом ядре левого полушария.

Ответ разных типов нейроглии на одностороннее разрушение нейротоксином компактной части черной субстанции был неоднозначным в хвостатых ядрах правого и левого полушария (рис. 3). Наиболее активный ответ наблюдали со стороны астроцитов, выявляемых иммуногистохимической реакцией на GFAP. Их число по сравнению с интактным контролем в хвостатом ядре правого полушария увеличивалось на 50%, а в аналогичном ядре Рисунок 2. Изменения плотности и размеров нейронов и нейроглии в нигростриарных образованиях мозга крыс при одностороннем введении нейротоксина 6-OHDA в черную субстанцию.

A – плотность нейронов и общей нейроглии в черной субстанции (ЧС) и хвостатом ядре (ХЯ) в процентах от интактного контроля (100%); Б – размеры нейронов на стороне введения нейротоксина в черной субстанции (ЧС) и хвостатом ядре (ХЯ) в процентах от интактного контроля (100%). Н – нейроны, Гл – глия. I – сторона введения нейротоксина, II – противоположная сторона (активный контроль).

166 Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ Секция 1. Болезнь Паркинсона Рисунок 3. Изменения разных типов нейроглии в нигростриарных образованиях мозга крыс при одностороннем введении нейротоксина 6-OHDA в черную субстанцию.

А – изменение плотности астроцитарной (Ас) и прочей глии (О) в хвостатом ядре на стороне введения нейротоксина (I) и на противоположной стороне (II) в процентах от интактного контроля (100%); Б – изменение размеров ядер астроцитарной (Ас) и прочей глии (О) в хвостатом ядре на стороне введения нейротоксина (I) и на противоположной стороне (II) в процентах от интактного контроля (100%); В – изменение глио-нейронального показателя на показателя на стороне введения нейротоксина в черной субстанции (ЧС) и хвостатом ядре (ХЯ) в процентах от интактного контроля (100%).

левого полушария – на 20%. Росло не только число астроцитов, но достоверно увеличивались, по сравнению с интактным контролем, и размеры их ядер – на 22-23%, как в правом, так и левом полушариях мозга. Клетки нейроглии, не дающие иммуноположительной реакции на GFAP, были менее активны. По сравнению с интактным контролем их число увеличивалось на 25% лишь в правом полушарии мозга, но размеры клеточных ядер достоверно не менялись.

Проведенное исследование показало, что при моделировании гипофункции дофаминовой системы путем воспроизведения нейродегенерации черной субстанции, двигательная активность подопытных крыс снижалась в 13 раз по сравнению с контрольной группой, что приводило к их резкой гиподинамии. Несмотря на то, что разрушению подвергалась только компактная часть черной субстанции правого полушария мозга – о чем свидетельствовала и функциональная проба с апоморфином и данные иммуногистохимии – двигательная активность подопытных крыс резко подавлялась, а это, судя по данным литературы [8, 9, 17], указывало на значительные структурно-функциональные изменения во всей системе нигростриарных образований мозга.

Методами иммуногистохимии удалось показать, что подобное состояние животных было связано со значительным разрушением дофаминсодержащих нейронов в компактной части черной субстанции правого полушария мозга (место введения нейротоксина). В то время как в аналогичном ядре левого полушария этих животных изменения дофаминсодержащих нейронов не обнаружили. Нейротоксин, вводимый в правое полушарие, разрушал две трети нейронов черной субстанции и подвергал частичной деструкции оставшиеся нервные клетки. На фоне разрушения дофаминсодержащих нейронов резко увеличивалось количество глиальных клеток – число элементов общей нейроглии в черной субстанции правого полушария возрастало в два раза по сравнению с контрольной величиной. При этом в черной субстанции левого полушария не наблюдали значимых изменений ни со стороны нейронов, ни – нейроглии. Резкую активацию нейроглии в черной субстанции на стороне введения нейротоксина можно расценить как реакцию структур мозга на нейродегенеративный процесс [6].

В связи с тем, что существует тесная структурно-функциональная взаимосвязь между черной субстанцией мозга и хвостатыми ядрами, для нас важно было выяснить: как в последних реагируют нейроны и нейроглия на нейродегенеративный процесс. Что касается нейронов, числа клеток и их размеров, то достоверных изменений в результате проведенного эксперимента в хвостатых ядрах правого и левого полушария мозга мы не выявили, но в правом полушарии площадь нейронов этого ядра уменьшалась на 15%, что демонстрировало устойчивую тенденцию изменений по сравнению с интактным контролем. Это можно объяснить снижением функциональной активности нейронов хвостатого ядра на стороне введения нейротоксина, которая возникает в ответ на разрушение дофаминергических нейронов черной субстанции, посылающих свои отростки в хвостатое ядро [8]. Процессами денервации, видимо, можно объяснить и увеличение на одну треть по сравнению с интактным контролем общей популяции нейроглии в хвостатом ядре на стороне поражения.

Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ 167 Болезнь Паркинсона и расстройства движений Дифференцированный подход к исследованию разных типов глии в хвостатых ядрах показал, что на моделируемую нейродегенерацию черной субстанции наиболее активно отвечают астроциты, выявляемые иммуногистохимическим методом на GFAP. Их число по сравнению с интактным контролем возрастало на 50% в правом и на 20% – в левом полушарии. Примечательно, что размеры ядер астроцитов как в правом, так и левом полушариях мозга увеличивались примерно, в равной степени – на 22-23%, а размеры ядер нейроглии, не дающей иммуноположительную реакцию на GFAP, не менялись и число этих клеток увеличивалось лишь на 25% по сравнению с интактным контролем, и притом только на стороне поражения. Если учесть, что ядро клетки является центральным звеном клеточного обмена, то можно заключить, что на моделируемую нейродегенерацию черной субстанции наиболее активно отвечают астроциты хвостатого ядра не только потому, что увеличивается их количество, но и в связи с тем, что увеличиваются размеры их ядер. О важной роли астроцитов в патофизиологии нейродегенеративных процессов свидетельствуют и данные литературы [10, 14-16].

Таким образом, воспроизведение гипофункции обмена дофамина путем моделирования односторонней (в правом полушарии мозга) нейродегенерации компактной части черной субстанции у крыс Вистар, приводит к резкой гиподинамии животных, что на структурном уровне проявляется практически полной деструкцией дофамин-содержащих нейронов компактной части черной субстанции правого полушария и резкой активацией нейроглии на месте разрушения нейронов. В структурах хвостатых ядер – втором компоненте нигростриарной системы – нейроны не выявляют значимых изменений, но активируется нейроглия, особенно на стороне разрушенного ядра, а среди нейроглии наибольшей активностью отличаются астроциты. Активацию нейроглии в хвостатых ядрах можно рассматривать как следствие непосредственной дегенерации нейронов черной субстанции, посылающих свои окончания в хвостатые ядра, но не исключено, что эта активация может быть проявлением компенсаторно-восстановительных процессов, особенно со стороны астроцитов.

Литература

1. Ещенко Н.Д. Биохимия психических и нервных болезней. СПб.: Изд-во С-Петерб. Ун–та, 2004.

2. Коржевский Д.Э., Григорьев И.П., Отеллин В.А. Иммуноцитохимическое выявление катехоламинергических структур в парафиновых срезах головного мозга крысы после различных способов фиксации. Морфология 2005; 1: 63–64.

3. Худоерков Р.М., Воронков Д.Н. Количественная оценка нейронов и нейроглии с помощью компьютерной морфометрии. Бюл. эксп. биол. и мед. 2010; 1: 109–113.

4. Arias-Carrion O, Stamelou M, Murillo-Rodrguez E et al..Dopaminergic reward system: a short integrative review. // Int Arch Med. 2010. N 3:24

5. Arias-Carrion O., Poppel E. Dopamine, learning, and reward-seeking behavior. Acta neurobiologiae experimentalis 2007; 67: 481-488.

6. Berry M., Butt A., Logan A. Cellular responses to CNS Injury. In: CNS injuries: cellular responses and pharmacological strategies (eds: Berry M., Logan A.). CRC Press, 1998: 1–18.

7. David H.N. Towards a reconceptualization of striatal interactions between glutamatergic and dopaminergic neurotransmission and their contribution to the production of movements. Curr.

Neuropharmacol. 2009; 7: 32–41.

8. Henning J., Strauss U., Wree A., et al. Differential astroglial activation in 6-hydroxydopamine models of Parkinson's disease. Neurosci. Res. 2008; Vol. 62: 246–253.

9. Hirsch E.C., Hunot S., Hartmann A. Neuroinflammatory processes in Parkinson's disease. Parkinsonism Relat. Disord. 2005; 11 (Suppl.1): S9–S15.

10. Holley J.E., Gveric D., Newcombe J. et al. Astrocyte characterization in the multiple sclerosis glial scar. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 2003; 29: 434–444.

11. Jeon B.S., Jackson-Lewis V., Burke R.E. 6-Hydroxydopamine lesion of the rat substantia nigra: time course and morphology of cell death. Neurodegeneration 1995; 4: 131–137.

12. Magistretti P.J. Neuron-glia metabolic coupling and plasticity. Exp. Physiol. 2011; 96: 407-410.

13. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 7-th edition. Elsevier. Academic Press, 2007.

14. Teismann P., Schultz J.B. Cellular pathology of Parkinson's disease: astrocytes, microglia and inflammation. Cell Tissue Res. 2004; 318: 149–161.

15. Tuppo E.E., Arias H.R. The role of inflammation in Alzheimer's disease. Int. J. Biochem. Cell Biol. 2005; 37: 289–305.

16. Volterra A., Meldolesi J. Astrocytes, from brain glue to communication elements: the revolution continues. Nat. Rev. Neurosci. 2005; 6: 626–640.

17. Yang J., Sadler T.R., Givrad T.K. et al. Changes in brain functional activation during resting and locomotor states after unilateral nigrostriatal damage in rats. Neuroimage 2007; 36: 755–773.

168 Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ Секция 1. Болезнь Паркинсона Генетически модифицированные мононуклеарные клетки пуповинной крови для терапии нейродегенеративных заболеваний Р.Р. Исламов, А.А. Ризванов, А.П. Киясов Казанский государственный медицинский университет (Казань) Поддержание жизни нейронов, вступивших в патологический процесс, и восстановление утраченных межклеточных связей в нейронных сетях с помощью нейротрофических факторов, факторов роста и молекул адгезии может существенно повысить качество и продолжительность жизни больных после нейротравм, ишемических инсультов, при нейродегенеративных заболеваниях. Одним из перспективных методов стимулирования нейрорегенрации считается генная терапия или сочетание генной и клеточной терапии — трансплантация генетически модифицированных клеток, сверхэкспрессирующих факторы выживания нейронов. Интенсивные научные поиски выявили наиболее значимые нейротрофические факторы, которые могут быть применены в качестве лекарственных препаратов. К ним относятся мозговой нейротрофический фактор (BDNF), глиальный нейротрофический фактор (GDNF), инсулиноподобный фактор роста (IGF) и сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF) [Hester et al., 2009; Lunn et al., 2009]. Нейропротекторное действие этих факторов доказано в эксперименте in vitro и in vivo. При этом установлено, что комбинации нескольких нейротрофических факторов может иметь более выраженный эффект на выживание нервных клеток. Однако экспериментальные исследования и клинические испытания, проводимые с данными факторами, не выявили эффективный лекарственный препарат для стимулирования нейрорегенерации. Одна из главных причин заключается в способе доставки лекарственного средства в нервную ткань. В настоящее время исследуют доставку биологически активных молекул в организм больного путём инъекции рекомбинантного белка, с помощью экспрессионного вектора (плазмидного или вирусного) или методом трансплантации генетически модифицированных клеток, экспрессирующих ростовые и трофические факторы.

Терапевтические молекулы, транзитно сверхэкспрессируемые генетически модифицированными клетками, могут влиять на клетки-мишени по аутокринному, паракринному или эндокринному механизму. По аутокринному механизму в отношении трансплантированных клеток с помощью терапевтических генов можно повысить их жизнеспособность, контролировать адресный хоминг, миграцию и направленную дифференцировку. По паракринному и эндокринному механизму терапевтические молекулы, секретируемые трансплантированными клетками, могут оказывать трофический и нейропротекторный эффект на клетки в местах нейродегенерации [Rizvanov et al., 2011].

Последние достижения в биотехнологии позволяют создавать и применять комбинированную генно-клеточную терапию для стимулирования регенерации в ЦНС при нейротравмах, инсультах головного мозга, нейродегенеративных заболеваниях. При прямой генной терапии микроорганизмы (плазмиды и вирусы), экспрессирующие терапевтические гены, путём инъекции вводят в организм. При этом ожидается, что микроорганизмы инфицируют разные клетки реципиента и начнут продуцировать полезные белковые молекулы. При генно-клеточной терапии в организм больного вводят клетки, предварительно генетически модифицированные с помощью экспрессирующего вирусного или плазмидного вектора. Клетки для генетической модификации могут быть получены от больного (аутотрансплантация) или здорового человека (аллотрансплантация). Трансплантацию стволовых, прогениторных и дифференцированных клеток активно исследуют как способ доставки в поврежденную нервную ткань нейротрофических факторов, поддерживающих у реципиента выживание нейронов и рост аксонов. В этом смысле наиболее перспективны мононуклеарные клетки крови пуповины. Основанием для применения этих клеток является их пригодность как для алло-, так и для аутотрансплантации у человека, низкая иммуногенность, доступность, простота получения и хранения. Немаловажным фактором является отсутствие законодательных, этических и религиозных запретов, связанных с трансплантацией эмбриональных стволовых клеток. Также в крови пуповины присутствуют стволовые клетки, являющиеся источником многочисленных ростовых и трофических факторов и способные давать начало специализированным клеткам разных тканей. Кроме удовлетворения общим критериям клеточных носителей молекул-стимуляторов нейрорегенерации, трансплантируемые в ЦНС клетки должны обладать повышенной способностью к выживанию и миграции.

Ранее нами была выдвинута гипотеза о том, что генетически модифицированные мононуклеарные клетки крови пуповины человека, трансфецированные плазмидным вектором, одновременно экспрессирующим клонированные молекулу адгезии нейронов L1и сосудистый эндотелиальный фактор роста (VEGF), значительно усилят терапевтический эффект мононуклеарных клеток крови пуповины у трансгенных мышей G93A с фенотипом бокового амиотрофического склероза [Исламов Р.Р. и др., 2007; Ризванов А.А. и др., 2010). Такая генетическая модификация мононуклеарных клеток крови пуповины может быть полезна в трёх аспектах. Во-первых, для повышения жизнеспособности трансплантированных клеток в тканях реципиента. Во-вторых, для доставки Часть I АННОТИРОВАННЫЕ ДОКЛАДЫ 169 Болезнь Паркинсона и расстройства движений специфических ростовых и трофических факторов в область нейродегенерации. В-третьих, для направленной дифференцировки трансплантированных клеток в разные клеточные типы ЦНС (астроциты, макрофаги, эндотелиальные клетки). Важно заметить, что мононуклеарные клетки крови пуповины способны проникать через гематоэнцефалический барьер, а сигнальные молекулы, секретируемые погибающими нервными клетками, могут усиливать хоминг мононуклеаров в ЦНС.

Полученные нами результаты по трансплантации генетически модифицированных монононуклеарных клеток крови пуповины мышам с мутацией G93A в гене SOD1 (трансгенная модель болезни мотонейрона) свидетельствуют о том, что трансплантированные клетки, в зависимости от типа экспрессионного вектора в спинном мозге мышей, могут дифференцироваться в макрофаги, эндотелиальные клетки или астроциты. Так, EGFP-трансфецированные клетки, экспрессирующие репортёрный ген, могут дифференцироваться в клетки микроглии (Iba1-позитивные) или эндотелиальные клетки (CD34-позитивные). Другими словами, мононуклеарные клетки крови пуповины реализуют свой эндогенный потенциал, т.е. мононоциты дифференцируются в макрофаги, а прогениторные эндотелиальные клетки в эндотелий. При этом после трансфекции плазмидным вектором pBud-VEGFL1CAM пуповинные клетки также дифференцируются в эндотелий (CD34-позитивные клетки). Сверхэкспрессия VEGF и L1CAM в монононуклеарных клетках крови пуповины человека стимулирует дифференцировку, пролиферацию и выживание прогениторных эндотелиальных клеток в спинном мозге мышей G93A-SOD1. Схожие результаты получены при трансплантации клеток крови пуповины, трансфецированных геном VEGF, для стимулирования ангиогенеза в тканях при моделировании хронической ишемии конечностей у крысы [Ikeda et al.

2004] и инфаркта миокарда у мышей [Chen et al. 2005]. Целесообразность генетической модификации мононуклеарных клеток крови пуповины человека гном нейронной молекулы адгезии L1 подтверждается повышенной жизнеспособностью трансплантированных клеток [Rizvanov et al., 2008], а гном сосудистого эндотелиального фактора роста vegf — поддержанием дифференцировки эндотелиальных клеток и его нейропротекторным действием на мотонейроны. Интересно, что после трансфекции плазмидным вектором pBud-VEGF-FGF2 мононуклеарные клетки крови пуповины дифференцируются в астроциты (S-100-позитивные клетки) [Rizvanov et al., 2011].

В отношении терапии бокового амиотрофического склероза известно, что астроциты оказывают нейротрофическое действие на мотонейроны, но их функция также нарушена при данном заболевании [Lepore et al., 2008]. Следовательно, появление в спинном мозге «здоровых» астроцитов будет иметь терапевтический эффект, повышающий устойчивость мотонейронов к апоптозу. Кроме того, увеличение в зоне нейродегенерации концентрации VEGF и FGF2, также будет сдерживать вступление мотонейронов в апоптоз.

Согласно нашей гипотезе, эффективность доставки терапевтического гена в нервную ткань можно увеличить путём трансфекции мононуклеарных клеток пуповинной крови двухкассетными плазмидными векторами, экспрессирующими нейротрофический фактор и молекулу адгезии нейронов. Предположительно одновременная сверхэкспрессия генов нейротрофического фактора и молекулы адгезии нейронов в генетически модифицированных клетках усилит их адресную миграцию, выживаемость и продолжительность действия нейротрофического фактора на клетки мишени. В условиях применения такой генно-клеточной конструкции можно рассчитывать на более выраженный нейропротекторный эффект трансплантированных клеток.

Литература

1. Bouchez G., Sensebe L. et al. Partial recovery of dopaminergic pathway after graft of adult mesenchymal stem cells in a rat model of Parkinson's disease. Neurochem. Int. 2008; 52: 1332-1342.

2. Chen H.K., Hung H.F. et al. Combined cord blood stem cells and gene therapy enhances angiogenesis and improves cardiac performance in mouse after acute myocardial infarction. Eur. J.

Clin. Invest. 2005; 35: 677-686.

3. Hester M.E., Foust K.D. AAV as a gene transfer vector for the treatment of neurological disorders: novel treatment thoughts for ALS. Curr. Gene Ther. 2009; 9: 428-433.

4. Ikeda Y., Fukuda N. et al. Development of angiogenic cell and gene therapy by transplantation of umbilical cord blood with vascular endothelial growth factor gene. Hypertens. Res. 2004; 27:

119-128.

5. Lepore A.C., Rauck B. et al. Focal transplantation-based astrocyte replacement is neuroprotective in a model of motor neuron disease. Nat. Neurosci. 2008; 11: 1294-1301.

6. Liew C.G., Draper J.S. et al. Transient and stable transgene expression in human embryonic stem cells. Stem Cells 2007; 25: 1521-1528.

7. Lunn J.S., Hefferan M.P. et al. Stem cells: comprehensive treatments for amyotrophic lateral sclerosis in conjunction with growth factor delivery." Growth Factors 2009; 27: 133-140.

8. Rizvanov A.A., Guseva D.S. et al. Genetically modified human umbilical cord blood cells expressing vascular endothelial growth factor and fibroblast growth factor 2 differentiate into glial cells after transplantation into amyotrophic lateral sclerosis transgenic mice." Exp. Biol. Med. (Maywood) 2011; 236: 91-98.

9. Rizvanov A.A., Kiyasov A.P. et al. Human umbilical cord blood cells transfected with VEGF and L(1)CAM do not differentiate into neurons but transform into vascular endothelial cells and secrete neuro-trophic factors to support neuro-genesis-a novel approach in stem cell therapy. Neurochem. Int. 2008; 53: 389-394.

10. Исламов Р.Р., Ризванов А.А. Генная и клеточная терапия нейродегенеративных заболеваний. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2007; 3: 21-37.

11. Ризванов А.А., Гусева Д.С. и др. Генно-клеточная терапия бокового амиотрофического склероза мононуклеарными клетками пуповинной крови человека, трансфицированными генами нейронной молекулы адгезии L1CAM и сосудистого эндотелиального фактора роста VEGF." Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2010; 4: 55-65.

–  –  –





Похожие работы:

«УДК 630*162.5+547.45(470) ДИНАМИКА БЮДЖЕТА УГЛЕРОДА ЛЕСОВ РОССИИ ЗА ДВА ПОСЛЕДНИХ ДЕСЯТИЛЕТИЯ © 2011 г. Д.Г. Замолодчиков, В.И. Грабовский, Г.Н. Краев Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН 117810 Москва, ул. Профсоюзная, 84/32 E-mail: dzamolod@cepl.rssi.ru Поступила в редакцию....»

«Психологический институт РАО Международный независимый экологополитологический университет Центральное региональное отделение РАО Российское психологическое общество 3-ая Российская конференция по экологической психологии (Москва, 15-17 сентября 2003 г.)...»

«29 декабря 2004 года N 188-ФЗ ЖИЛИЩНЫЙ КОДЕКС РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Принят Государственной Думой 22 декабря 2004 года Одобрен Советом Федерации 24 декабря 2004 года (в ред. Федеральных законов от 31.1...»

«1. Вводный курс Биология – система наук о живой природе. Место биологии среди других наук, ее значение для медицины, фармации, сельского хозяйства. Основные признаки живого. Уровни организации живой природы. Клетка как основная структ...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский (Приволжский) федеральный университет» МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к самостоятельной работе по курсу ГЕНЕТИЧЕС...»

«ХАРЧЕНКО Марианна Викторовна РЕОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ МИКРОТРУБОЧЕК В ХОДЕ ЭНДОЦИТОЗА ЭФР-РЕЦЕПТОРНЫХ КОМПЛЕКСОВ В ИНТЕРФАЗНЫХ КЛЕТКАХ 03.00.25 – гистология, цитология, клеточная биология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандида...»

«НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ ИЗДАЕТСЯ ПРИ СОДЕЙСТВИИ РОССИЙСКОЙ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ АКАДЕМИИ (РЭА) РОССИЙСКОГО ФИЛОСОФСКОГО ОБЩЕСТВА (РФО) ФАКУЛЬТЕТА ГЛОБАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ МГУ имени М. В. Ломоносова Выходит 2 раза в год Издается с 2008 г. Шеф-редактор Л. Е. Гринин Главн...»

«Соктоев Булат Ринчинович ГЕОХИМИЯ КАРБОНАТНОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ПРИРОДНЫХ ПРЕСНЫХ ВОД И ЕЕ ИНДИКАТОРНОЕ ЗНАЧЕНИЕ В ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИХ И ПРОГНОЗНОМЕТАЛЛОГЕНИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ (НА ПРИМЕРЕ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА) Специальность – 25.00.09 Геохимия, геохимические методы поисков полезных ископаемых Диссертация...»

«= Розділ 5 Екологічний маркетинг та менеджмент УДК 005.521:330.341.1:[620.9+502.11] JEL Classification: O31, O32 Мельник Леонид Григорьевич, д-р экон. наук, профессор, заведующий кафедрой экономики и бизнес-администрирования, Сумский государственный университет (...»

«Ветеринарная Патология Международный научно-практический журнал по фундаментральным и прикладным вопросам ветеринарии #2 (44) 2013 УДК 637.5.072:519.2. Кочуев М.М., Федюк Е.И. (Донской ГАУ) МЯСНЫЕ КАЧЕСТВА СВ...»

«Обзорная статья УДК 577.112.017 АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ КАРКАСНЫЕ БЕЛКИ © 2011 г. Л. Е. Петровская*, Л. Н. Шингарова*, Д. А. Долгих*, М. П. Кирпичников*,** *Учреждение РАН Институт биоорганической химии им. акад. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 117997 ГСП, Москва, В-437, ул. Миклухо-Макла...»

«ПРОЕКТ УТВЕРЖДЕНА распоряжением Правительства Российской Федерации от _2009 г. №_ Государственная программа энергосбережения и повышения энергетической эффективности на период до 2020 года СПИСОК ОРГАНИЗАЦИЙ УЧАСТНИКОВ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ: ЗАО «АПБЭ»: Генеральный директор ЗАО «Агентство по прогнозированию балансов в И.С....»








 
2017 www.pdf.knigi-x.ru - «Бесплатная электронная библиотека - разные матриалы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.