НЕЙРОХИМИЯ, 2004, том 21, № 4, с. 265-288
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 577
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТЕКТОРНОГО ДЕЙСТВИЯ НОВОГО ГИПОТАЛАМИЧЕСКОГО ОБОГАЩЕННОГО ПРОЛИНОМ ПЕПТИДА PRP-1 НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ГИППОКАМПЕ КРЫС НА МОДЕЛИ БОЛЕЗНИ АЛЬЦГЕЙМЕРА, ВЫЗЫВАЕМОЙ ИНТРАЦЕРЕБРОВЕНТРИКУЛЯРНЫМ ВВЕДЕНИЕМ БЕТА-АМИЛОИДНОГО ПЕПТИДА Aß(25-35)
© 2004 г. A. A. Галоян1*, Д. С. Саркисян12, В. А. Чавушян12, С. С. Абрамян1, 3. Э. Авакян2, А. Г. Ваградян3, М. В. Погосян2, Ю. X. Григорян2
1Институт биохимии им. Г. Бунятяна HAH РА, Ереван 2Институт физиологии им. Л.А. Орбели HAH РА, Ереван 3Государственный медицинский университет им. М. Гераци, Ереван
Представлены результаты морфофункционального исследования изменений в гиппокампе крыс в условиях двусторонней интрацеребровентрикулярной инъекции ß-амилоидного пептида Aß(25-35) и Aß(25-35) в сочетании с системным введением обогащенного пролином пептида PRP-1. В результате проведенного патоморфологического анализа срезов мозга животных, получавших инъекцию Aß(25-35), выявлена значительная нейродегенерация клеток почти всех областей гиппокампально-го комплекса и почти полное разрушение зубчатой фасции. Однократное введение PRP-1 крысам до инъекции Aß(25-35) не влияло на нейродегенеративные процессы. У крыс, регулярно получавших PRP-1 через день в течение 4 нед. после введения Aß(25-35), наблюдалось полное восстановление всех извилин гиппокампа и зубчатой фасции в сочетании с регенерацией клеток. Представлены результаты электрофизиологического исследования изменения частоты спайковой активности единичных нейронов гиппокампа при однократном и многократном раздражении энторинальной коры полушария мозга. Тетаническая стимуляция ипсилатеральной энторинальной коры мозга ин-тактных животных сопровождалась тетанической и посттетанической потенциацией спайковой активности нейронов гиппокампа, в ряде случаев сопровождаемой посттетанической депрессией различной выраженности и длительности. В условиях интоксикации Aß(25-35) выявлено явное отличие от нормы уровня и характера активности гиппокампальных нейронов, свидетельствующее об отсутствии как тетанической, так и посттетанической активности. В этой группе животных обнаружены очаговые поражения гиппокампа. Через 6 дней после однократного введения PRP-1 наблюдали относительное улучшение в формировании как тетанической, так и посттетанической активности нейронов гиппокампа, свидетельствующее о снятии интоксикации Aß(25-35). Иньекции PRP-1 через день в течение месяца сопровождались предотвращением интоксикации Aß(25-35) и фактическим возвратом к норме, что предусматривает возможность терапевтического использования PRP-1.
Ключевые слова: гиппокамп, энторинальная кора, амилоидный пептид Aß(25-35), пептид PRP-1, морфология, посттетаническая потенциация, депрессия.
В 1996 г. акад. A.A. Галояном с сотр. было показано наличие новых, обогащенных пролином пептидных гормонов (proline-rich peptides, PRP), продуцируемых нейросекреторными клетками гипоталамуса (N. Paraventricularis, NPV и N. Su-praopticus, NSO) [1, 2]. Четыре обогащенных пролином полипептида были выделены из нейросе-креторных гранул нейрогипофиза быка, их первичные структуры были полностью раскрыты. Открытие новых нейросекреторных гормонов стало возможным благодаря многолетним иссле-
*Адресат для корреспонденции: 375014 Ереван, ул. П. Севака, д. 5/1.
дованиям отдела биохимии нейрогормонов Института биохимии HAH PA, направленным на определение химического состава нейросекретор-ной субстанции гипоталамических ядер (NPV и NSO). PRP, как показали опыты, образуются теми же клетками, которые продуцируют наряду с вазопрессином и окситоцином кардиоактивные нейрогормоны, ранее открытые автором [3-5]. Вновь открытые PRP являются С-концевыми фрагментами предшественника Arg-вазопрессин-нейрофизин 2-копептина. Из четырех PRP наиболее полно был изучен пептид, который имеет С-концевой остаток тирозина: Ala-Gly-Ala-Pro-Glu-Pro-Ala-Glu-Pro-Ala-Glu-Pro-Ala-Gln-Pro-[Gly-
Уа1]-Туг (РИР-1) [1, 2]. В последнее время в гипоталамусе человека был идентифицирован полипептид со следующей первичной структурой: А1а-01у-А1а-Рго-01и-Рго-[РИе]-01и-Рго-А1а-01п-Рго-Азр-А1а-Туг (РЯР-5). Молекулярные массы РЯР-1 и РЯР-5 равны 1475.26 Да и 1560.5 Да соответственно. РЯР-1 отличается от РЯР-5 тремя аминокислотными остатками.
В настоящей статье приводятся данные о влиянии РКР-1 на нейродегенерацию, вызываемую Р-амилоидным фрагментом, АР(25-35). Данные о нейропротекторной роли РИР-1, обнаруженные ранее при исследовании различных поражений мозга, послужили основой последующих исследований Га-лояном и сотр. его биологических свойств.
РКР-1 - один из нейротрофических факторов мозга (подобно КвБ, ВБ№, N7^-4/3.5), который оказывает стимулирующее влияние на биосинтез глиального фибриллярного кислого белка в астро-цитах [6]. Каспазы, включая каспазу-3 и -9, являются эффекторными протеазами гибели клетки. Известно, что процессинг белка - предшественника амилоида приводит к образованию АР-полипептидного фрагмента, который является основной этиологической причиной гибели нейронов и патологическим фактором развития болезни Альцгеймера (БА). Накопление АР-пептида происходит и при других нейродегенеративных процессах. Было показано, что РКР-1 оказывает различное влияние на активность каспаз нейроблас-томы ША. РКР-1 ингибирует активность каспазы-3 и -9 (43%) и активирует каспазы-2 и -6 на 61 и 101% соответственно. РКР-1 не оказывает заметного влияния на активность каспазы-8 [7]. Полученные нами данные свидетельствуют о действии РКР-1 на выживание нейронов. Было установлен-но, что добавление 10-100 нМ иммуносупрессора БК506, а также РЯР-1 к культуре эмбриональных нейронов коры и гиппокампа, обработанных 50 мМ АР(25-35) в течение 48 ч, защищает клетки от дегенерации [8]. РЯР-1 в концентрации 10-510-6 М предотвращает апоптоз клеток 8-дневной культуры гиппокампа, вызванный стауроспори-ном (15 мкг) [Галоян и др., в печати]. РКР-1 обратимо увеличивает высоковольтно-активируемый Ь-тип Са-тока в ганглионарных клетках ретины аксолотля, не оказывая влияния на низковольт-но-активируемый Т-тип тока. РИР-1 увеличивает такие спайки после гиперполяризации и уменьшает частоту спайкового разряда, активируя Са-зависимый К+-ток. РЯР-1 не оказывал заметного влияния на спайковую активность, если в клетках были заблокированы Са-активируемые К+-токи преинкубацией с харибдотоксином. Наши данные позволяют предположить, что РИР-1 помимо иммуномодуляторного действия может служить в качестве нейрорегулятора выживания клеток (или нейронов), модулируя потенциал-зависимые Са-каналы [9]. РЯР-1 обладает антиок-
сидантными свойствами, ингибирует активность фосфолипазы А2 и снижает уровень образования продуктов перекисного окисления липидов. Предотвращение накопления Н202 уменьшает образование кислородных радикалов (02-, НО- и др.) и защищает мембраны нейронов и эритроцитов при различных патологических состояниях. А. Галоян полагает, что РИР-1 и РЯР-5 могут взаимодействовать с прионами, предотвращая их кон-формационные изменения. Проводятся исследования взаимодействия РИР-1 как с амилоидными белками и пептидами, так и с одним из прионовых белков, приводящего к торможению превращения белка в форму, устойчивую к действию про-теиназ. Эти и другие свойства позволяют считать РИР-1 иммуномодулятором и протектором широкого спектра действия [10, 11].
Несмотря на большие достижения в изучении ключевых патологических, этиологических и мо-лекулярно-генетических факторов при БА, анализ ведущих теорий о механизмах синаптической дисфункции и гибели нервной клетки позволяет заключить, что не выявлена фундаментальная причина дегенерации нейронов и синаптических связей, лежащих в основе деменции [12]. Представляет особую важность нарушение клеточного Са2+ гомеостаза (КСГ), которое ведет к повышенной выработке и накоплению Р-амилоидного пептида в результате изменений в молекуле его предшественника и тем самым повышает чувствительность нейронов к токсическим воздействиям и апоптозу [13]. АР стимулирует перекисное окисление липидов мембраны клеток и генерацию альдегид-4 гидроксиноненала, что нарушает ион-транспортную функцию АТРазы, функцию переносчиков глюкозы и глутаминовой кислоты и вызывает усиление притока Са2+ через потенциал- и лиганд-зависимые каналы [13]. Нарушение КСГ может приводить к снижению уровня секре-тируемых форм предшественника Ар, в норме регулирующих синаптическую пластичность и клеточную сохранность [13]. Представляют интерес некоторые случаи наследственной БА в результате мутаций в пресенилинах 1 и 2, нарушающих КСГ эндоплазматического ретикулума, что способствует высвобождению большого количества Са2+ [13]. Наконец, показано, что существенную роль в патогенезе БА играет нарушение КСГ в астроцитах, олигодендроцитах и микроглии [13]. По мнению Маттсона и Чана [13], нарушение КСГ играет ведущую роль в патогенезе БА, поэтому стабилизация Са2+ гомеостаза может обеспечить предотвращение развития БА и послужить стратегией в лечении БА. Актуально при БА изучение обратимых нарушений синаптических механизмов при ранней преклинической деменции, связанной с функцией медиальной височной доли (включающей гиппокамп) и предшествующей нейродегенеративным изменениям при
клинической деменции [14]. Для выявления механизмов раннего дефицита памяти при БА необходимо изучение синаптической пластичности, в особенности длительной потенциации. Исследование синаптической дисфункции в гиппокампе и энторинальной коре (ЭК) поможет раскрыть процессы, лежащие в основе преклинической стадии БА, а также наметить мишени раннего терапевтического вмешательства [14].
В настоящей работе проводилось морфологическое и электрофизиологическое изучение изменений в гиппокампе в условиях двусторонней интрацеребровентрикулярной (и.ц.в.) инъекции АР(25-35) и АР(25-35) в сочетании с системным введением РИР-1 в различных сериях экспериментов. Ранее нами было показано протекторное действие РИР-1 на нейроны спинного мозга (СМ), подверженные острой (в результате отравления змеиными ядами) и хронической несп
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.