ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ^^^^^^^^^^^^ РАБОТЫ
УДК 616.893-053.8+612.82-003.821+612.015.348
ОБОГАЩЕННЫЙ ПРОЛИНОМ ГИПОТАЛАМИЧЕСКИЙ ПЕПТИД -
МОДУЛЯТОР ФУНКЦИЙ НЕЙРОТРОФИНОВ И НЕЙРОНАЛЬНОЙ АКТИВНОСТИ ПРИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ, ИНДУЦИРОВАННОЙ АМИЛОИДОМ © 2014 г. М. И. Агаджанов1, К. Б. Енкоян1, *, В. А. Чавушян2, Д. С. Саркисян2
Ереванский государственный медицинский университет им. М. Гераци, Ереван, Армения 2Институт физиологии имени Л.А. Орбели НАН РА, Ереван, Армения
На модели нейродегенерации, индуцируемой нейротоксичным пептидным фрагментом (25—35) Р-ами-лоида (AP), исследовали изменения содержания нейротрофинов — инсулиноподобного фактора роста (insulin-like growth factor I, IGF-I) и фактора роста нервов (nerve growth factor, NGF) в различных отделах мозга, тимусе, печени и сыворотке крови крыс под влиянием обогащенного пролином ги-поталамического пептида (ПП-1). Исследовали также влияние ПП-1 на структурно-функциональное состояние нейронов. Показано, что внутримышечные инъекции синтетического препарата ПП-1 в дозе 10 мкг на 100 г массы животного в течение первых 9 дней после интрацеробровентри-кулярного (icv) введения AP в латеральные желудочки мозга крыс приводили к значительному увеличению концентраций IGF-1 во всех исследованных структурах головного мозга, главным образом, в коре, гиппокампе и гипоталамусе к 12-й неделе развития нейродегенеративного процесса. При введении ПП-1 на 30-е дни после icv инъекции AP (более поздние сроки) данный эффект сохранялся. Однако в результате действия ПП-1 на ранних этапах процесса выявлена тенденция к снижению содержания NGF в коре, гиппокампе и гипоталамусе. Результаты электрофизиологических и морфологических исследований нейронов гиппокампа показывают, что к 18-ой неделе после начала нейродегенеративного процесса действие ПП-1 приводит к выживанию и дальнейшему сохранению клеток, что свидетельствует о нейропротекторных свойствах ПП-1. Сделан вывод, что при нейродегенерации, индуцируемой AP, введение ПП-1 может обеспечить нормальное функционирование нейронов в течение достаточно длительного времени путем модулирования мозгового и периферического уровней нейротрофинов.
Ключевые слова: обогащенный пролином пептид, инсулиноподобный фактор роста-1, фактор роста нервов, амилоид, нейроны.
Б01: 10.7868/81027813314010038
ВВЕДЕНИЕ
Маркером болезни Альцгеймера (БА) является нейротоксический Р-амилоидный (АР) пептид, скопления которого выявлено в различных зонах головного мозга человека — коре, гиппокампе, базальных ганглиях. Токсический эффект различных пептидных фрагментов Ар (25—35, 1—40, 1—42 и 1—43) проявляется в нарушениях нейротранс-миссии, нейрональной атрофии и синаптической дисфункции, что отмечается на ранних стадиях развития БА. Олигомерные и протофибрилляр-ные формы Ар вызывают нарушения долговременной потенциации — одной из форм синаптиче-ской пластичности [1, 2], в то время как в нормальных физиологических условиях Ар участвует в
* Адресат для корреспонденции: 0025, Республика Армения, Ереван, ул. Корюна, 2, e-mail: enkoyan@yahoo.com.
функционировании механизмов синаптической пластичности. Различные эффекты AP во многом зависят от типа нейротрансмиттерных рецепторов и сигнальных путей [3].
Одним из потенциальных механизмов нейродегенерации считается нарушение трофической функции нейронов. При рассмотрении механизмов нейродегенерации и нейропротекции особая роль отводится нейротрофинам [4—6]. Особый интерес вызываeт инсулиноподобный фактор роста (insulin-like growth factor I, IGF-I) — полипептидный гормон, участвующий в реализации многих эффектов гормонов роста [7]. С участием как сывороточного, так и мозгового IGF-1 реализуется множество мозговых функций, в числе которых — нейропротекция [8], стимуляция нейро-нальной возбудимости и регуляция синаптиче-ской пластичности [9]. В качестве потенциальной
мишени для лечения БА особое место отводится фактору роста нервов (nerve growth factor, NGF), повышенный интерес к которому обусловлен данными, указывающими на избирательную дегенерацию переднего мозга, нейроны которого являются основным источником холинергиче-ской иннервации коры и гиппокампа, а также на зависимость выживаемости этих нейронов от NGF и его рецепторов.
Действие нейротрофинов осуществляется с участием нейрональных сигнальных путей. Например, активация NGF-зависимого PDK/Akt-киназного пути приводит к ингибированию активности белков SEK1 и ASK1, белка JNK и других стресс-ин-дуцируемых белков, а также к ингибированию проапоптотических белков семейства Bcl-2, активации транскрипционного фактора CREB и IkB киназы/NF-kB, способствуя выживанию нейронов и их защите от нейродегенерации, вызванной Р-амилоидом [10]. Действие NGF в соответствии с MAP-киназным механизмом приводит к блокированию образования активных форм кислорода. Группой Torres-Alemán и Carro было показано, что введение IGF-1 трансгенным животным со сверхэкспрессией мутантного Р-амилоида приводит к уменьшению содержания последнего в мозге, что свидетельствует о роли IGF-1 как одного из главных физиологических регуляторов, влияющих на клиренс Р-амилоида мозга. Кроме того, ростовые факторы с определенной долей специфичности являются основными индукторами нейро- и глиогенеза [11, 12].
При заболеваниях, имеющих клиническую картину, сходную с БА, выявлен как высокий, так и низкий уровень циркулирующего IGF-1, что может быть результатом ограниченного доступа IGF-1 к специфическим нейронам вследствие уменьшения его количественного уровня, либо снижения клеточной чувствительности к нему [13]. Предполагается, что при большинстве ней-родегенеративных заболеваний устанавливается "поддерживающий" уровень IGF-1, участвующего в патологическом каскаде дегенеративного процесса. Интересно, что при БА показана также вариабельность уровня NGF гиппокампа [14, 15].
Обзор экспериментальных данных, полученных в передовых лабораториях мира, в определенной степени подкрепляет идею о существовании нейроэндокринной системы мозга, сигнальные молекулы которой участвуют в механизмах иммунного ответа и нейронального выживания [16]. В эту систему входит открытое А. Галояном семейство обогащенных пролином коротких пептидов (ПП), которые синтезируются в нейросек-реторных ядрах гипоталамуса N. supraopticus и N. paraventricularis в виде С-концевых фрагментов нейрофизин-вазопресин-ассоциированных молекул [16—18]. Один из представителей этого се-
мейства — ПП-1, который состоит из 15 аминокислотных остатков, в числе которых 4 остатка пролина, обладает широким спектром биологической активности: он стимулирует иммуноком-петентные клетки, активирует образование IL-1, IL-6 и TNF-a в фибробластах, макрофагах и астро-цитах, подавляет активность фосфолипазы А2 [17, 18]. В экспериментах in vitro показано, что ПП-1 способен ингибировать активность проапо-птотических каспаз 3 и 9 и активировать каспазы 2 и 6 в клетках нейробластомы N2A [17, 18]. Нейро-протекторный эффект ПП-1 in vivo был показан на моделях нейродегенерации, индуцируемой AP (25—35) [19, 20], алюминиевого нейротоксикоза [21], в модельных экспериментах с применением перерезки спинного мозга и интоксикации змеиными ядами [22]. В этих работах, в основном, постулировался феномен нейронального выживания. Однако до сих пор нет четкого представления о том, с участием каких механизмов ПП-1 осуществляет нейропротекцию, какие дозы и режимы введения более эффективны.
В нашей предыдущей работе был использован новый подход к схеме дозировки ПП-1 — вместо ежедневного введения на протяжении всего периода амилоидной нейродегенеации ПП-1 вводился "дробно" [19]. Комплексный анализ изменений спектра нейроактивных аминокислот, морфологических и электрофизиологических показателей головного мозга, а также результатов поведенческих тестов позволил выявить механизмы нейропротекторного действия ПП-1 [19]. Следует отметить, что нами были обнаружены определенные изменения этих характеристик, главным образом, на ранних этапах развития нейродегенерации (12-ая неделя), в то время как на более поздних сроках изменения не наблюдались. Однако до сих пор не выявлено, сохраняется ли эффект нейропротекции на более поздних этапах дегенеративного процесса, или после определенного периода нейродегенерация начинает снова прогрессировать.
Целью данного исследования явилось выявление изменений в содержании IGF-1 и NGF, вызванных введением ПП-1, в различных отделах мозга крыс на модели AP (25-35)-индуцируемой нейродегенерации на ранних этапах ее развития и определение структурно-функционального состояния нейронов на более поздних этапах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Животные. Эксперименты выполнены на 56 половозрелых (12—14 мес.) белых крысах-самцах линии Sprague Dawley. Животные массой 230—290 г содержались в обычных условиях лабораторного вивария с 12-часовым световым режимом (08.00—20.00) в клетках по 4—5 особей в каждой на стандартной диете и свободном доступе к
воде при температуре помещения 22—24°C. Экспериментальный протокол составлен согласно требованиям European Communities Council Directive (86/609/EEC) и одобрен Этическим комитетом ЕГМУ им. М. Гераци.
Животные были разбиты на 4 группы: в каждой группе по 10 животных были использованы в биохимических и по 4 — в электрофизиологических экспериментах.
Условия проведения экспериментов. Первой группе животных под нембуталовым наркозом (40 мг/кг, в/б) вводили интрацеробровентрику-лярно (icv) бидистиллированную воду в латеральные желудочки мозга, по 3 мкл в каждый (контроль). Латеральные желудочки мозга находили по координатам стереотаксического атласа [23]; АР—1мм, L ± 1.5 мм, DV + 3.5-3.8 мм.
Второй группе животных icv вводили пептид Ар (25-35) в агрегированном состоянии в латеральные желудочки мозга в дозе 2 мкг на 100 г массы (0.5 мкл раствора со скоростью 1 мкл/мин) с использованием 10-мкл микрошприца "Гамильтон" с иглой 26G. Эта группа животных условно названа "амилоидной" группой.
Третьей группе животных непосредственно после icv инъекции агрегированного пептида Ар (25-35) внутримышечно вводили синтетический препарат ПП-1 в дозе 10 мкг на 100 г массы и каждый
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.