30 ноября 2015г.
Болезнь Паркинсона (БП) занимает второе место по распространенности нейродегенеративных заболеваний в мире после болезни Альцгеймера. (K. L. Tyler et al.,2011, C. R.Freed et al., 2002). Все случаи БП характеризуются прогрессирующей дегенерацией и гибелью нейронов ЦНС, что приводит к разрыву связей между отделами мозга и дисбалансу в синтезе и выделении соответствующих нейромедиаторов и, как следствие, вызывает у человека нарушения памяти, координации движений и когнитивных способностей.
Анатомической структурой, подвергающейся нейродегенерации при БП, является Черная субстанция (ЧС) среднего мозга(M. Goedertetal., 2013), в которой у больных отмечается массированная потеря дофаминергических (ДА) нейронов, приводящая к патологии всей нигростриатной системы, соединяющей ЧС и вентральную область покрышки (VTA) среднего мозга с полосатым телом, где лежат синапсы нейронов ЧС (SpillantiniMGetal., 1998).
Для БП характерны патогистологические включения – тельца Леви, основным компонентом которых является агрегированный белок альфа-синуклеин (M.Goedertetal., 2013). Нарушение метаболизма и агрегация данного белка может лежать в основе патологического каскада, заканчивающегося гибелью ДА нейронов (Т.А. Шелковникова и др., 2012).
Альфа-синуклеин – пресинаптический белок, состоящий из 140 аминокислотных остатков. Физиологическая роль альфа-синуклеина до сих пор не понятна, известно, что он связывается с липидными мембранами и может быть вовлечен в SNARE-опосредованный экзоцитоз и транспорт синаптических везикул (SChandraetal., 2005J. Burreetal., 2010).
В данной работена линии генетически модифицированных мышей был выполнен сравнительный патогистологический анализ ДА нейронов в чѐрной субстанции и вентральной области покрышки. В эксперименте использовали линию трансгенных мышей с генетической делецией гена α-синуклеина – конститутивный нокаут (α-KO); контрольной группой выступали мыши дикого типа (WT) линии C57Bl6J, не содержащие модификаций генома. α-KO мыши развивают моторный фенотип, связанный с фибриллярными и гранулярными включениями альфа-синуклеина в ЧС, в сочетании с сокращением уровня дофамина в полосатом теле и нарушением его высвобождения.
Нейроны окрашивали антителами против тиразингидроксилазы, которая содержится только в ДА нейронах. Количество позитивно окрашиваемых антителами против тирозингидроксилазы ДА нейронов определяли в период активного нейрогенеза на эмбриональных стадиях развития: Е11.5, Е12.5 и Е13.5 и в период синаптогенеза в раннем постнатальном периоде P7.
На 11,5 день эмбрионального развития в ЧС нокаутных животных почти в 3 раза больше ДА нейронов, чем в норме (Рисунок 1). То есть при конститутивной инактивации альфа-синуклеина начало нейрогенеза в ЧС характеризуется усиленной пролиферацией ДА нейронов. Затем к 12,5 дню их количества сравниваются. Что может быть объяснено комбинацией модуляции скорости пролиферации этой группы нейронов, с одной стороны, и скоростью онтогенетической гибели «лишних» предшественников ДА нейронов, с другой стороны. Однако к моменту завершения созревания ДА нейронов на 13,5 день в данной структуре их число существенно снижалось и было почти вдвое ниже, чем у контрольных животных дикого типа на той же стадии (Рисунок 2).Полученные результаты оказались статистически значимы для двух возрастных групп – 13, 5 и 11, 5 дней.
Рис.1. Сравнение группы нокаутных животных и группы контроля на 11,5 деньэмбрионального развития. При анализе в обеих группах использовалось по 5 животных. Количество нейронов у нокаутных животных существенно больше, чем у мышей дикого типа.
Рис.2. Сравнение группы нокаутных животных и группы контроля на 13,5 день эмбрионального развития. При анализе в группе α-КО было исследовано 6 животных, а в группе дикого типа - 5. Количество нейронов на данном этапе развития у нокаутных животных ниже, чем у мышей дикого типа.
Далее была исследована другая анатомическая структура, содержащая ДА нейроны, но она гораздо меньше поражается у пациентов с БП, чем ЧС – вентральная область покрышки. Из данных патогистологического анализа VTA следует, что нет изменения количества нейронов в данных временных рамках эмбриогенеза. Это согласуется с данными патологоанатомических исследований аутопсийного материала больных БП, выявляющих поражения преимущественно в ЧС, при этом VTA у больных практически не страдает( DavieC. A, 2008).
Ранний постнатальный синаптогенез– второй важный период в развитии и становлении нигростриарной системы. Он продолжается примерно в первые 2 недели после рождения. В это время устанавливаются
долговременные связи между нейронами ЧС, они определяют в последующей жизни все, что связано с работой нигростриарной системы. Этот период характеризуется высокой степенью пластичности и активностью компенсаторных механизмов продолжающегося активно развиваться мозга. Нами было установлено, что на данном этапе число ДА нейронов в ЧС уже компенсировано.
Список литературы
1. Шелковникова Т.А., Куликова А.А., Цветков Ф.О., Петерс О., Бачурин С.О., Бухман В.Л., Нинкина Н.Н. Протеинопатии – формы нейродегенеративных заболеваний, в основе которых лежит патологическая агрегация белков. Молекулярная биология.2012.46(3): 402-415.
2. Burre J, Sharma M, Tsetsenis T, Buchman V, Etherton MR, Sudhof TC. Alpha-synucleinpromotesSNARE- complex assembly in vivo and in vitro. Science. 2010.329:1663–1667.
3. Davie C.A. A review of Parkinson‘s disease. Br Med Bull. 2008. Т. 86. С. 109—127. PMID 18398010
4. Chandra S, Gallardo G, Fernandez-Chacon R, Schluter OM, Sudhof TC. Alpha-synuclein cooperates with CSPalpha in preventing neurodegeneration. Cell. 2005;123:383–396.
5. Freed R. C. Will embryonic stem cells b a useful source of dopamine neurons for transplant into patients with Parkinson`s disease?ProcNatiAcadSci, 2002. Vol. 99(4). P.1755-7.
6. Michel Goedert, Maria GraziaSpillantini, Kelly Del Tredici and HeikoBraak, 100 years of Lewy pathology.Nature 2013. Vol. 9. P. 13-24
7. Spillantini MG, Crowther RA, Jakes R, Hasegawa M, Goedert M. alpha-Synuclein in filamentous inclusions of Lewy bodies from Parkinson‘s disease and dementia with Lewy bodies. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998.95:6469–6473.
8. Taylor T.N., Caudle W.M., Miller G.W., VMAT2-Deficient Mice Display Nigral and Extranigral Pathology and Motor and Nonmotor Symptoms of Parkinson's Disease. Parkinsons Dis., 2011.doi: 10.4061/2011/124165.
