ФАКТОР РОСТА НЕРВОВ (NGF)

NGF был открыт и впервые исследован в 1951 году (Rita Levi-Montalchini). Позднее фактор был идентифицирован в других тканях и у других видов, включая человека. В 1986 году Леви- Монтальчини получила совместно с С.

Структура. Химические аспекты. NGF содержит 118 аминокислотных остатков, структурированных в две полипептидные цепи, с МВ 13 кД каждая:

NH₂-ser-ser-thr-his-pro-val-phe-his-met-gly [10]-

-glu-phe-ser-val-cys-asp-ser-val-ser-val [20]-

-trp-val-gly-asp-lys-thr-thr-ala-thr-asn [30]-

-ile-lys-gly-lys-glu-val-thr-val-leu-ala [40]-

-glu-val-asn-ile-asn-asn-ser-val-phe-arg [50]-

-gln-tyr-phe-phe-glu-thr-lys-cys-arg-ala [60]-

-ser-asn-pro-val-val-ser-gly-cys-arg-gly [70]-

-ile-asp-ser-lys-his-trp-asn-ser-tyr [80]-

-cys-thr-thr-thr-his-thr-phe-val-lys-leu [90]-

-thr-thr-asp-glu-lys-gln-ala-ala-trp-arg [100]-

-phe-ile-arg-ile-asn-thr-ala-cys-val-cys [110]-

-val-leu-ser-arg-lys-ala-thr-arg-COOH (118)

Последовательности Cys [15]-Cys[81], Cys[58]-Cys[112] , Cys[68]-Cys[110]

соединены S-S-мостиками.

Биологически активный фактор синтезируется при процессинге предшественника с МВ

33 кД. Аминокислотная последовательность и сравнительная гомология NGF для мыши и цыпленка были установлены Meier et al. (1986) и Cit Thoenen et al. (1987). Клонированы гены NGF и его рецептора, которые соответственно локализуются у человека в коротком участке хромосомы 1 и длинном участке хромосомы 17 (Logan, 1990). Фрагмент структуры предшественника NGF выглядит как:

Препро-NGF[99-115], Prepro Nerve Growth Factor[99-115]

H-Pro-Glu-Ala-His-Trp-Thr-Lys-Leu-Gln-His-Ser-Leu-Asp-Thr-Ala-Leu-Arg-OH

Общая характеристика. Многие ненейрональные клетки, включая эпителиальные клетки, фибробласты, лимфоциты и макрофаги, синтезируют NGF.

Клинические аспекты. NGF оказывает протективное действие, выявленное на возрастных крысах с дефектом памяти; установлена защитная функция фактора в холинергических структурах при транссекции бахромки переднего мозга обезьян; показаны изменения уровня мРНК NGF и самого фактора у пациентов с болезнью Альцгеймера. Icv инъекции NGF крысам предотвращали дегенерацию холинергических нейронов при болезни Альцгеймера. Эти наблюдения послужили основанием для разработки стратегии нейро- трофической терапии нейродегенеративных заболеваний (подробнее см. разделы IY и Y).

NGF исследовался в связи с трансплантацией в мозг генетически модифицированных клеток и с повышением их выживаемости. Проблема рассматривается в ключе новых терапевтических подходов к коррекции болезни Паркинсона (Date I. et al. 1997).

Интерферон-бета является сильным промотером синтеза NGF в астроцитах. Фактор имеет отношение к патологии рассеянного склероза и использованию интерферона-бета для лечения болезни Альцгеймера (Boutros T. et al.1997).

Уровень NGF в структурах мозга и в крови увеличивался под воздействием стрессогенных стимулов.

Новая информация о биологических и медицинских аспектах NGF

· Одним из важнейших эффектов NGF служит ретроградный транспорт молекулы по аксону – от синаптической мишени-рецептора до ядра соответствующего нейрона. Экспериментальное снижение уровня NGF (введение анти-NGF антител или прерывание ретроградного транспорта по аксону) приводит к дегенерации соответствующих симпатических и сенсорных нейронов. Эта процедура, весьма легко воспроизводимая в развивающихся нейронных популяциях, выглядит по-иному в дифференцированных клетках, и нейрональная

дегенерация может быть достигнута применением длительной депривации NGF, например, путем аутоиммунизации.

Открытый более 25 лет назад этот феномен остается предметом новых исследований применительно к новым аспектам нейротрофической активности NGF. Механизм, характерный и для других представителей семейства нейротрофинов, предполагает (а) взаимодействие Фактора с фосфорилированным TrkA нейротрофическим рецептором и (б) наличие в нервной клетке специализированных сигнальных эндосом (Campenot, MacInnis, 2004). Связывающийся с TrkA нейротрофическим рецептором NGF интернализуется в сигнальных эндосомах, которые как в контейнере транспортируют его в к телу нейрона. Гипотеза «сигнальных эндосом» постулирует индукцию каскада сигнальных пептидов (Ras/pErk1/2). Блокирование ретроградной сигнализации у мышей с моделью патологии Дауна является следствием нарушения транспорта “сигнальных эндосом” (Delcroix et al. 2004).

· NGF способствует активации изоэнзимов синтазы оксида азота (NOS); ингибиторы синтазы ослабляют влияние NGF на рост холинергических нейронов. В этот механизм оказывается вовлеченной активация Ras, ведущая к фосфорилированию МАР-киназного пути, существенного для нуклеарной транслокации сигнального белка и реализации эффектов NGF в нейроне (Kalisch et al. 2003).

· Воспалительные процессы в нервной ткани регулируются соотношением провоспалительных и нейропротективных компонентов.

· Нейротрофические факторы NGF, BDNF, NF-3, NF-4/5 увеличивают жизнеспособность и экспрессию изолированных эозинофилов из бронхиального лаважа (но не из периферической крови) пациентов с бронхиальной астмой. Очевидно, нейротрофины могут играть роль в регуляции связанных с эозинофилами воспалительных реакций при аллергической астме у человека (Nassenstein et al. 2003).

· Нейротрофины играют важную роль в патофизиологических механизмах невропатий человека. NGF является трофической молекулой для сенсорных волокон периферической нервной системы и участвует в регуляции ноцицептивных реакций. Рассмотрение роли NGF в сенсорных дисфункциях: (а) генетически обусловленных невропатий, (б) кожных (лепрозойных) невропатиях, (в) диабетических невропатиях, (г) травматических и болевых невропатиях свидетельствует о сниженной функции (экспрессии в локальных тканевых регионах) NGF и/или мутации высокоаффинного TrkA рецептора. В качестве новой терапевтической концепции

рассматривается возможность “гомеостатической терапии” нейротрофическими факторами и использование генного трансферта модифицированных молекул NGF (Anand, 2004).

· В рамках новой терапевтической стратегии рассматриваются способы увеличения уровня нейротрофинов и доставки их к местам локального повреждения нейрональной ткани. Генная терапия предоставляет возможности, которые используются для лечения нейродеструктивных заболеваний различного генеза.

· Идея генетического рецептор-опосредованного трансферта NGF рассматривается Ma et al. (2004). Разработанный вектор генной доставки рекомбинантного NGF в 9-14 раз увеличивал экспрессию TrkA рецептора клеток корешков дорзального ганглия крысы. В культуре РС12 пептид обнаруживал NGF-подобную активность в промотировании роста нейронов и их сохранения в условиях обедненной сывороточной среды.

· С информацией о противовоспалительной нейрогенной активности NGF связаны данные о роли фактора в терапии язвенных повреждений кожи и роговицы и его использования в качестве терапевтического агента (Kawamoto, Matsuda, 2004).

· NGF регулирует функцию и жизнеспособность не только нейрональных клеток. Эндотелиальные клетки аорты мыши продуцируют NGF, и этот процесс потенцируется интерлейкином-1 бета. В этих клетках также экспрессируются низкоаффинные p75(NGFR) рецепторы. Нейтрализация активности Фактора анти-NGF антителами приводит к увеличению гиподиплоидных эндотелиальных клеток, как маркера провоспалительного процесса в ткани (Tanaka et al. 2004).

· Исследование иммунореактивного NGF и p75NGFR в стенке коронарных сосудов (биопсийный материал пациентов с коронарным атеросклерозом) выявило сниженное содержание NGF, но увеличенное в окружающей субперикардиальной жировой ткани; экспрессия рецепторов и число тучных клеток в тканях было значительно увеличенным. Данные свидетельствуют о вероятной роли нейротрофических факторов в патогенезе атеросклероза и метаболического синдрома (Chaldakov et al. 2004).

· NGF очевидно оказывается причастным к развитию фатальных осложнений, связанных с синдромом Ретта. Это неврологическое нарушение, характеризующееся, в первую очередь, нарушенным соотношением интенсивного развития мозга и синаптического обеспечения (см. Riikonen, 2003), имеет высокий уровень внезапной смерти, которая развивается вследствие измененной реполяризации желудочков сердца.

· Исследование кортикальных нейронов эмбрионов крыс, подвергнутых ишемическому воздействию, выявило различную роль NGF и других нейротрофинов (BDNF, NF-3) в явлениях некротической или апоптической гибели клеток (Kim et al. 2004).

· Эти данные служат дополнением к полученным ранее, где было показано, что NT-3 и BDNF, вовлеченные в процессы нейродеструкции, поначалу промотируют некроз, защищая затем оставшиеся клетки от развивающегося апоптоза. NGF, наоборот, препятствует обеим формам гибели клеток. Исследование роли NGF в аутокринной регуляции апоптоза показало его способность предупреждать гибель гранулярных нейронов мозжечка на ранней стадии дифференцировки. Использование антител подтвердило, что p75(NTR) рецептор, активно экспрессируемый в постмитотических гранулах нейронов, вовлечен в регуляцию апоптоза в ЦНС (Muller et al.1997). Апоптоз, вызываемый в культуре PC12 клеток 1-метил-4-фенил-1,2,3,6- тетрагидропиридином (модель болезни Паркинсона in vitro), предупреждался введением NGF; при этом отмечалось торможение активации каспазы-3. Протекторное действие NGF не было связано с изменениями активности MAP-киназного пути (Chimoke & Chiba, 2001). Новый взгляд на эти процессы предлагают Fahnestock et al. (2004), которые свидетельствуют о проапоптической активности предшественника NGF в противоположность нейротрофической функции зрелой постпроцессированной молекулы.