БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕМБРАНЫ, 2012, том 29, № 4, с. 253-258
УДК 577.171.6:611.81
ЭСТРОГЕНОВЫЙ РЕЦЕПТОР а И ВАРИАНТЫ ЕГО СПЛАЙСИНГА
В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ ЧЕЛОВЕКА © 2012 г. Т. А. Ишунина
Кафедра гистологии, эмбриологии, цитологии, Курский государственный медицинский университет,
305041, Курск, ул. Карла Маркса, 3 электронная почта: ishunina@gmail.com Поступила в редакцию 10.05.2011 г.
После доработки 01.09.2011 г.
Снижение уровня эстрогенов (в частности, в период менопаузы) считается одним из патогенетических факторов болезни Альцгеймера (БА). Нейропротективные эффекты эстрогенов опосредуются главным образом через классические эстрогеновые рецепторы (ЭР). Настоящий обзор суммирует результаты собственных исследований эстрогенового рецептора а в мозге человека при старении и болезни Альцгеймера. Цель этих исследований состояла в изучении экспрессии эстрогеновых рецепторов в структурах мозга человека, участвующих в регуляции когнитивных функций: гиппокам-пе, холинергических ядрах передне-базального мозга, туберомамиллярном и медиальном мамил-лярном ядрах гипоталамуса. Работа проводилась на посмертном материале мужчин и женщин с БА и соответствующих им по возрасту и полу контрольных случаев. Иммуноцитохимическая экспрессия ядерных ЭРа в ядрах передне-базального мозга и гипоталамуса оказалась значительно выше в случаях БА. Напротив, в гиппокампе содержание ЭРа при этой форме деменции достоверно снижается. Исследование мРНК ЭРа с помощью полимеразной цепной реакции в различных анатомических структурах мозга пожилых людей позволило выявить 62 сплайсинговых варианта, 50 из которых были выделены впервые. Наиболее часто встречалась делеция экзона 7 — доминантно-негативная изоформа, подавляющая сигнализацию эстрогенов посредством классических рецепторов. Количество сплайсинговых вариантов ЭРа, определяемых в каждой структуре мозга, у женщин с БА оказалось ниже, чем у женщин контрольной группы. Более того, уровень экспрессии мРНК основных изоформ ЭРа в медиальной височной коре и гиппокампе был значительно снижен у женщин с БА. Два новых сплайсинговых варианта ЭРа — МВ1 и ТАДДИ — изучались на уровне белка с помощью поликлональных антител. Иммуноцитохимическая экспрессия ТАДДИ была значительно повышена в базальном ядре Мейнерта, туберомамиллярном ядре гипоталамуса и гиппокампе женщин после менопаузы. В этих же структурах мозга содержание ТАДДИ достоверно снижалось у женщин с БА по сравнению с контрольными случаями. Таким образом, у женщин в климактерическом периоде наблюдается отчетливая тенденция к накоплению в мозге мутантных форм ЭРа, а у женщин с БА, напротив, происходит подавление альтернативного сплайсинга мРНК ЭРа.
Ключевые слова: рецептор эстрогенов а, варианты сплайсинга, головной мозг, болезнь Альцгеймера.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕЦЕПТОРА ЭСТРОГЕНОВ а
Рецептор эстрогенов а (ЭРа) представляет собой лиганд-зависимый фактор транскрипции, опосредующий эффекты эстрогенов на пролиферацию и дифференцировку клеток, а также на клеточный гомеостаз. ЭРа находится преимущественно в клеточных ядрах, однако небольшая часть этих рецепторов сосредоточена на мембранах клеток или рядом с ними независимо от наличия эстрогенов. Эстрогены не только непосредственно влияют на экспрессию генов (прямые геномные эффекты), но и регулируют внутриклеточные каскады с участием аденилатциклазы, митоген-зави-симых протеинкиназ, фосфатидилинозитол-3-киназ, а также каскады, связанные с повышением
концентрации внутриклеточного кальция (негеномные, неклассические эффекты) [1—4]. Во всех названных эффектах эстрогенов участвует и ЭРа. мРНК ЭРа содержит восемь экзонов. Первый эк-зон и часть второго кодируют локализованный на М-конце рецептора домен А/В, вовлеченный в транскрипционную активацию ЛБ1. Второй и третий экзоны кодируют ДНК-связывающий домен С. Экзоны 4—8 кодируют лиганд-связываю-щий домен, содержащий сайты связывания белков теплового шока, а также участки, определяющие лиганд-зависимую димеризацию рецептора и функцию активизации ЛБ2, обеспечивающую транскрипцию генов посредством коактиваторов (домен Е) (рис. 1). Домен Э — гибкий участок между доменами С и Е, содержащий сигнал внутриклеточной локализации. На С-конце ЭРа на-
254 ИШУНИНА
Экзоны 1-2 Экзоны 2-3 Экзоны 4-8
Домен Домен для
Л/В связывания Б связывания с Б
с ДНК лигандами
ЛБ 1 ЛБ2
Рис. 1. Схема организации эстрогенового рецептора а. Объяснения в тексте.
ходится домен Б, модулирующий активность рецептора [1, 5—7].
ЭР изучались главным образом при заболеваниях женской половой системы [8, 9]. Однако эстрогены влияют и на другие органы и ткани, например, регулируют формирование и функциональную активность нейронов, обеспечивают нейропротективные эффекты [10]. В случае раннего начала заместительной терапии эстрогены предохраняют от развития нейродегенеративных заболеваний [11]. В настоящем мини-обзоре приведены собственные данные, полученные при изучении ЭРа в головном мозге человека при старении, болезни Альцгеймера (БА) и сосудистом слабоумии.
ИММУНОЦИТОХИМИЧЕСКОЕ ИЗУЧЕНИЕ ЭРа В СТРУКТУРАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА
ЧЕЛОВЕКА ПРИ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА И СОСУДИСТОМ СЛАБОУМИИ
Иммуноцитохимическое окрашивание полик-лональными антителами проводилось на срезах гиппокампа, холинергических ядер передне-ба-зального мозга (базального ядра Мейнерта) и вертикального ядра диагонального поля Брока, тубе-ромамиллярного и медиального мамиллярного ядер гипоталамуса. Эти структуры головного мозга активно участвуют в регуляции когнитивных функций. Гиппокамп играет главную роль в консолидации длительной памяти, обеспечивает декларативную память и участвует в обработке информации, касающейся временно-пространственной ориентации [12, 13]. Гиппокамп получает холинер-гические проекции от вертикального ядра диагонального поля Брока. Помимо этого, гиппокамп связан с медиальным мамиллярным ядром гипоталамуса посредством мамиллоталамического тракта, имеющего важное значение для формирования памяти на недавние события [14, 15]. Ба-зальное ядро Мейнерта является основным источником холинергических проекций для новой коры. Поэтому нарушение синтеза ацетилхолина в базальном ядре Мейнерта по праву считается одним из важнейших патогенетических механизмов деменции [14, 16]. Гистаминергические про-
екции крупных нейронов туберомамиллярного ядра направляются в кору больших полушарий, передне-базальный мозг, миндалину, таламус, мост, средний мозг и мозжечок. Им принадлежит важная роль в регуляции нейроэндокринных и нейроиммунных функций, обучения и памяти, возбуждения и волнения, циклов сна и бодрствования, пищевого поведения и температуры тела [17, 18]. При БА во всех названных структурах накапливаются нейрофибриллярные клубки и амилоидные бляшки. Помимо этого, в гиппокампе наблюдается гибель нейронов в поле СА1, а в ба-зальном ядре Мейнерта происходит сморщивание нейронов и снижение их метаболической активности [14]. Примечательно, что расположенное совсем рядом с базальным ядром Мейнерта супраоптическое ядро гипоталамуса не изменяется при БА. Здесь практически отсутствуют се-нильные бляшки и скопления гиперфосфорили-рованного т-белка в виде нейрофибриллярных клубков, а количество нейронов и их метаболическая активность не изменяются [14, 18]. В связи с этими особенностями супраоптическое ядро было включено в число изучаемых структур мозга.
В холинергических ядрах передне-базального мозга, гипоталамусе и гиппокампе ЭРа локализуется в основном в ядрах нейронов и в меньшей степени в их цитоплазме [19—21]. Иммуногисто-химическими методами выявлено повышение экспрессии ЭРа в гиппокампе и супраоптиче-ском ядре женщин в постменопаузе [19]. Принимая во внимание повышение содержания в этих структурах мозга ароматазы, ключевого фермента биосинтеза эстрогенов, можно предположить, что увеличение уровня "местных" эстрогенов приводит к повышению экспрессии ЭРа по механизму пара/ауто/интракринной связи [19, 21]. В то же время, нельзя полностью исключить механизм отрицательной обратной связи, согласно которому повышение содержания ЭРа в ядре может быть связано с общим снижением уровня эстрогенов в период менопаузы. Отмечено существенное повышение содержания ядерных ЭРа в базальном ядре Мейнерта, вертикальном ядре диагонального поля Брока и медиальном мам-миллярном ядре при БА. Увеличение интенсив-
ЭСТРОГЕНОВЫЙ РЕЦЕПТОР а И ВАРИАНТЫ ЕГО СПЛАЙСИНГА 255
экзон 1 экзон 2 экзон 3 экзон 4
¡^ю
цтццацаццааагц... агтгцаццаттга...
-663 нуклеотида
1 3 4
Рис. 2. Схема структурной организации сплайсингового варианта ЭРа А1*-3*/663. Вследствие ошибочного распознавания 5'- и 3'-сайтов сплайсинга происходит делеция 663 нуклеотидов.
ности окраски ядерных ЭРа наблюдалось в су-праоптическом и туберомамиллярном ядрах гипоталамуса при БА [20].
Специфичен ли феномен увеличения экспрессии ядерных ЭРа для БА? Чтобы ответить на этот вопрос проведено сравнительное иммуноцитохи-мическое изучение этого рецептора в ядрах гипоталамуса и передне-базального мозга при БА, сосудистом слабоумии и в контроле. Статистически значимых различий в интенсивности окрашивания ядерных ЭРа между контрольной группой и группой больных с сосудистым слабоумием не обнаружено [21]. Тем не менее стоит отметить высокую вариабельность этих данных, а также возможность изменения уровня экспрессии ЭРа в зонах ишемических или геморрагических инфарктов. Показано также, что экспрессия ядерных ЭРа более значительно увеличена при БА, чем при сосудистом слабоумии. Результаты собственных исследований показывают, что увеличение экспрессии ядерных ЭРа специфично скорее для БА, но не имеет связи с нейропатологиче-скими проявлениями БА [21]. Более того, не установлено корреляции между изменениями экспрессии ЭРа и содержанием ароматазы в изученных структурах. Итак, повышение содержания ядерных ЭРа в базальном ядре Мейнерта, в вертикальном ядре диагонального поля Брока и в медиальном мамиллярном ядре, участвующих в контроле памяти и других познавательных функций, предполагает наличие ЭР в указанных областях мозга, что делает их потенциальными мишенями для заместительной терапии эстрогенами. Од
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.