<<
>>

IY-1.5. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЕ И РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ МОЗГА. ЦИТОКИНЫ.

Нейротрофические и ростовые факторы. Логично начать этот раздел с изложения данных, посвященных группе сосудистых эндотелиальных ростовых факторов (VEGF). Ряд данных свидетельствует о том, что основная функция этих биорегуляторов связана с селективным воздействием на сосудистый эндотелий и периваскулярные клетки.

Исследования, выполненные с мутантными мышами и полученными рекомбинантным способом белками, подтвердили, что VEGF не только опосредует пролиферацию эндотелиальных клеток, но также регулирует сосудистую дифференцировку, регрессию и проницаемость. При острой церебральной ишемии в микрососудах мозга нарушается проницаемость и стабильная функция гемато-энцефалического барьера. Через несколько дней после ишемического инсульта выявляются пролиферативные явления в эндотелиальных клетках, стимулируется ангиогенез. Исследования подтверждают ключевую роль VEGF в этих процессах, которая реализуется комплексным и согласованным действием. При этом каждый из компонентов семейства VEGF обнаруживает при церебральной ишемии свою уникальную функцию как в начальный период сосудистой дестабилизации, так и на последующих этапах ангиогенеза. Эти обобщения, а также информация о роли VEGF в регуляции гемато-энцефалического барьера при ишемии мозга представлены в обзорах Croll et al. (2001); Zhang, Chopp (2002).

Терапевтическое использование рекомбинантных препаратов VEGF направлено на стимуляцию коллатеральной микроциркуляции и, соответственно, церебральной реваскуляризации. Инфузия rVEGF(165) в латеральный желудочек мозга крыс в течение 7 дней увеличивала плотность микрососудов при минимальном проявлении отечных признаков; явления вентрикуломегалии также отсутствовали (Harrigan et al, 2002). Исследование соотношения VEGF и NO-синтаз при церебральной ишемии, вызванной артериальной окклюзией у крыс, выявило, что экспрессия VEGF была выражена в течение 7 дней в цитоплазме и в мембране краевой повреждению зоне вместе с активированной eNOS.

Экспрессия нейрональной синтазы (nNOS), имевшая пик через 24-48 часов, исчезала на 3-и сутки (Leker et al, 2001).

Нейротрофический фактор мозга (BDNF) широко представлен в структурах ЦНС. Его мРНК идентифицирована в гиппокампе, амигдале, таламусе, пирамидных клетках неокортекса и в мозжечке. BDNF контролирует баланс глутаматергической и ГАМК-ергической систем.

Изменения уровня BDNF в различных частях переднего мозга после окклюзии средней артерии показали значительные вариации. Содержание фактора в гиппокампе и фронтальной коре

ишемизированной стороны мозга было выше в сравнении с контралатеральной областью (Zhao et al, 2001). Определение уровня BDNF мРНК при умеренной (олигомической) ишемии мозга в отсутствие очевидных признаков нейронального нарушения показало его значительную (более 80%) экспрессию в гранулярных клетках гиппокампа уже через 6 часов окклюзии. Сниженный на 70% церебральный кровоток сохранялся таковым в течение целой недели. В последующие 1-14 суток уровень BDNF мРНК оставался на контрольном уровне (Schmidt-Kastner et al, 2001).

Эти данные указывают на вероятное участие BDNF в ишемической патологии мозга, однако его конкретизация и специфичность остаются неизученными. Нейропротективное действие BDNF было выявлено с помощью конъюгированной формы BDNF с моноклональными антителами рецептора трансферрина. В этой форме BDNF, введенный внутривенно, проникал через ГЭБ и оказывал защитное действие на ишемизированный мозг крысы. Эффект выражался в существенном (до 70%) снижении объема кортикального инсульта при наблюдении от 24 часов до 7 суток. Эти позитивные явления не относились к субкортикальным клеткам ишемизированного мозга (Zhang & Pardridge, 2001).

Структурный «родственник» BDNF – нейротрофин-3 (NT-3), на три четверти совпадающий с ним по структуре, а также с Фактором роста нервов (NGF), имеет отношение к развитию мозга, участвует в регуляции функций допамин- и адренергических структур мезэнцефалона и участвует в репарации поврежденных нервных клеток.

10-минутная ишемия переднего мозга вызывала снижение уровня NT-3 мРНК в гиппокампе. Кислородная гипербарическая терапия приводила не только к снижению ишемических нарушений структур мозга, но и к увеличению уровня NT-3 мРНК (Yang, Chang, Lee et al, 2001).

Получены также данные противоположного значения. У мутантных мышей с генетически обусловленным дефицитом нейротрофина-3 (однако сохранявших способность к экспрессии BDNF, рецептора NT-3, тирозинкиназы C и низкоаффинного рецептора нейротрофина p75NTR), окклюзионная ишемия вызывала значительно меньшие поражения структур мозга (данные через 23 часа). Добавление NT-3 к первичной культуре клеток коры, подверженных кислородно/глюкозной депривации, усиливало признаки нейрональной смерти и образование свободных радикалов. Вероятно, потенцирующее ишемию действие NT-3 связано с его включением в каскад апоптических реакций (Bates et al, 2002).

Инсулиноподобные ростовые факторы (IGF’s) имеют широкое представительство и разнообразный спектр контролируемых процессов в организме. Ряд данных свидетельствует о протективном действии IGF-I при церебральной ишемии. Интрацистернальное, интраназальное введение препарата или локальная аппликация приводили к существенному уменьшению ишемических повреждений мозга крыс, вызываемых окклюзией церебральной артерии (Liu et al, 2001; Schabitz et al, 2001). Эффект наблюдался в первые сутки после предварительного введения IGF-I. Иммуногистохимическое исследование подтвердило, что терапия Фактором снижала также содержание каспазы-3 в поврежденной зоне, но не влияла на уровень белка теплового шока 72-

kDa (Wang et al, 2001). Поскольку IGF-I плохо проходит через гемато-энцефалический барьер, рекомендовано его применение в виде интраназальной апликации, более удобной для клинической терапии ишемического инсульта (Liu et al, 2001).

Трансформирующий ростовой фактор (TGF-alpha) имеет также широкое распространение в тканях организма. В структурах ЦНС идентифицирована TGF-alpha мРНК на всех стадиях развития мозга.

Исследования на бабуинах показали, что кратковременная ишемия (окклюзия церебральной артерии) приводила к экспрессии TGF-alpha мРНК в тех регионах мозга, где отмечалось снижение кислородного метаболизма. Гистологические исследования подтвердили, что наибольшая экспрессия TGF-alpha отмечена в зоне, пограничной инфаркту, и соответствует индексу сохраненных зон мозга. В этой связи авторами формулируется вопрос о TGF-alpha как “эндогенном маркере неврологического стресса” (Ali et al, 2001).

Внутрижелудочковое введение TGF-alpha крысам, подверженным окклюзионной ишемии мозга, значительно снижало поражения структур, которые более выражены в коре, нежели в стриатуме. В равной степени эффективной была аппликация TGF-alpha как до, так и через 30 минут после воспроизведения ишемической процедуры, и протективный эффект сохранялся до 4-х суток наблюдения. Существенно, что, в отличие от ранее описываемого сосудистого эндотелиального фактора (VEGF), TGF-alpha не влиял на микроциркуляцию сосудов коры и тонусную реактивность артерий мозга (Justicia et al, 2001). В другом исследовании (Zhu, Culmsee et al, 2001) введение крысам кленбутерола, агониста бета(2)-адренорецепторов, на фоне цереброваскулярной ишемии приводило к экспрессии TGF-beta1 в СА1 пирамидных нейронах. Увеличение уровня TGF-beta1, начинавшееся к 3-му часу ишемии, сохранялось в течение 2 суток.

В большом семействе факторов роста фибробластов (FGF), насчитывающем более 20 разновидностей, наиболее изученными представляются основной (basic) FGF и FGF-alpha. Оба фактора выполняют важные функции в нейрональных структурах (гипо-таламус, сетчатка глаз и др.), в секретирующих органах (гипофиз, тимус, кора надпочечников), обладают хемотаксической активностью и стимулируют рост новых капилляров in vivo и in vitro. bFGF приписывается важная роль в репарации нервных клеток после травмы мозга. В экспериментах на культуре клеток РС12 было установлено, что механизм нейропротективной активности bFGF связан с экспрессией трансдукторного фактора Ras-фосфатидилинозитол 3-киназы, максимально выраженной в первые сутки (Kawamata et al, 2001).

Окклюзионная ишемия мышей приводила к инфаркту мозга, неврологическому дефициту, а также к быстрой экспрессии активности каспазы-3 в ишемизированной области. Icv введение bFGF (>10 нг, в течение 30 минут после окклюзии), помимо улучшения показателей ишемического повреждения мозга, снижало потенцированую ишемией активацию каспазы-3. Совместное введение подпороговых концентраций bFGF и ингибиторов каспаз (z-VAD.FMK или z-DEVD.FMK) еще более уменьшало размеры инфаркта и величины неврологического дефицита. По мнению авторов, эффективное использование очень низких доз bFGF и ингибиторов каспаз открывает возможности новых терапевтических приемов лечения ишемического инсульта (Ma et al, 2001).

Изучение другого фактора этого семейства - FGF-alpha, исследованное в эпендиме и хороидном сплетении желудочков мозга, выявило значительные изменения уровня Фактора в

условиях глобальной ишемии переднего мозга крыс. Одновременно менялась цитогистоло- гическая картина этих зон. Icv инфузия FGF-alpha (осмотический насос) приводила к сохранению уровня Фактора в эпендиме и хороидном сплетении. Постулируется идея, что эти ткани мозга играют ведущую роль в синтезе ростовых факторов, включая FGF-alpha, и их секреции в цереброспинальную жидкость (Hayamizu et al, 2001).

Нейропротективный механизм Нейротрофического фактора глиальных клеток (GDNF) осуществляется за счет модуляции активности NMDA рецепторов (Nicole et al, 2001). В экспериментах на молодых и возрастных крысах показано, что GDNF препятствует гибели нигральных допаминовых нейронов, вызываемой 6-гидрокситриптамином (Fox et al, 2001). У крыс с окклюзионной ишемией мозга выявлялись повреждения, преимущественно локализованные в стриатуме, а также в теменной коре. Исследования обнаружили одновременное увеличение уровня GDNF мРНК в слое гранулярных клеток зубчатого ядра (Arvidsson et al, 2001). На мышах с генетическим дефицитом глиального фибриллярного кислого белка (GRAF) ишемия мозга приводила к более выраженной в сравнении с контрольными животными депрессии электро- физиологических реакций нейронов гиппокампа.

Гистологический анализ выявил существенные изменения в структурах СА1 и СА3 пирамидных клеток у GRAF-нокаутных мышей (Tanaka et al, 2002).

Наконец, представлена информация относительно Фактора роста гепатоцитов (Hepatocyte growth factor, HGF), который в эксперименте с цереброваскулярной ишемией предупреждал развитие апоптоза в нервных клетках. Интравентрикулярное введение рекомбинантного препарата HGF предотвращало смерть нейронов за счет влияния на уровень проапоптического белка Bcl-2. HGF также стимулировал ангиогенез в структурах мозга (Tsuzuki et al, 2001).

Кратко суммируя приведенные данные, следует характеризовать участие цитокинов и нейротрофических факторов как весьма еще далекое от полного понимания их роли. Можно полагать, что применительно к ишемической патологии мозга, нейротрофические факторы или оказываются вовлеченными неспецифично (как отголосок общей картины ишемического “шторма” в структурах мозга) или – например, для VEGF – отражают его основную функцию как регулятора сосудисто-эндотелиального гомеостаза. Следует также констатировать, что, согласно приведенной информации, эти регуляторы могут играть роль протективных факторов, или, наоборот, соучастников картины патогенеза.

Интерлейкины. Ишемические и реперфузионные нарушения мозга сопровождаются развитием воспалительных реакций поврежденной ткани и изменениями микроглии и активности лейкоцитов. Цитокины, осуществляющие регуляцию провоспалительных процессов, активируют хемотаксис и «организуют» репарацию поврежденной ткани. Имеется значительная информация о том, что цитокины активно участвуют в начальной стадии постишемических изменений мозга.

В клинических исследованиях была установлена увеличенная продукция цитокинов (типа IL- 1, IL-6 и TNF), способствующих инфильтрации лейкоцитов в первые часы после возникновения ишемического инсульта. Выявлена положительная корреляция между изменением уровня интерлейкина-6 (IL-6) в плазме крови и функциональной динамикой состояния пациентов (см. обзор Clark, Lutser, 2001). Увеличение IL-8 в крови больных на 1-, 3-, 7-е сутки ишемического

инсульта соотносилось с изменениями других биохимических показателей (неоптерина, ионов супероксида, гена транскрипции тканевого фактора и прокоагулянтной активности). У большинства пациентов повышенное содержания IL-8 сохранялось в течение этих семи дней, тогда как другие показатели обнаруживали разнородную динамику. Очевидно активность цитокина не сопряжена с экспрессией противосвертывающей системы крови и скорее влияет на активацию полиморфоядерных лейкоцитов на ранних этапах патогенеза ишемического инсульта (Grau et al, 2001). У пациентов, перенесших кардиоэмболический инсульт, установлена корреляция между увеличением уровня IL-6 и активностью матриксных металлопротеиназ в первые 48 часов заболевания (Montaner et al, 2001). Изменения уровня цитокинов и С-реактивного белка выявлены в цереброспинальной жидкости у больных в острый период ишемического инсульта. На этом основании предложены иммунологические критерии прогноза развития инсульта и возможности восстановления нарушенных неврологических функций (Скворцова и др, 1999).

Экспериментальные исследования позволяют проанализировать клеточные и молекулярные механизмы активности цитокинов при ишемических нарушениях непосредственно в ткани мозга. В экспериментах на крысах, подверженных окклюзионному воздействию с последующей реперфузией, обнаружена увеличенная экспрессия IL-8 и TNF-alpha в ишемизированных регионах. Ингибитор цитокинов широкого спектра (препарат NR58-3.14.3) снижал число инфильтрированных гранулоцитов и макрофагов в прилежащих областях, однако не влиял на их количество в непосредственно ишемизированной зоне (Beech et al, 2001).

На мышах с нокаутным дефектом IL-1 выявлены значительно меньшие размеры ишемического инфаркта мозга в сравнении с контрольными животными. Интрацеребральная инъекция антагониста рецептора IL-1 также уменьшала размеры повреждения как у контрольных, так и у IL-1 нокаутных мышей. Констатируя несомненное участие IL-1 в патогенезе окклюзионной ишемии мозга, авторы подчеркивают различия вклада этого цитокина и его изоформы IL-1alpha (Boutin et al, 2001). В работе Touzani et al. (2002) было установлено, что блокатор рецепторов IL- 1beta существенно снижал объем ишемического повреждения мозга мышей после окклюзии средней церебральной артерии, тогда как icv инъекция этого цитокина вдвое увеличивала повреждение. Однако у трансгенных животных с дефицитом рецептора IL-1beta ишемические нарушения в мозге не отличались от контрольных. Делая вывод о том, что IL-1beta, очевидно, способствует ухудшению патогенеза постишемических повреждений, авторы не связывают это влияние с функцией рецептора цитокина. В другом исследовании (Togashi et al, 2001) рассмотрена связь между активностью IL-1beta и NO при ишемическом повреждении мозга крыс. Интрацистернальное введение антагониста IL-1beta нивелировало ухудшение электрофизио- логических показателей поврежденных синапсов зубчатой извилины и снижало синтез NO в ишемизированной ткани мозга. Центральная аппликация IL-1beta имитировала ишемические изменения синаптической активности клеток dentate gyrus и увеличенную продукцию NO в гиппокампе у контрольных, неишемизированных мышей.

Сравнительные исследования интерлейкина-18 (IL-18), структурно сходного с IL-1beta, выявили значительную разницу их участия в церебральной ишемической патологии. На моделях окклюзионной или фототромботической ишемии у крыс обнаружена “отставленная” экспрессия

мРНК IL-18 (через 48 часов после начала ишемии), достигавшая пика в период 7-14 суток. Экспрессия IL-1beta, напротив, достигала максимума через 16 часов, постепенно снижаясь в последующие сроки. Существенно, что параллельно увеличению уровня IL-18 (но не IL-1beta!) шла экспрессия мРНК каспазы-1. Иммуноцитохимический анализ показал преимущественную локализацию IL-18 в ED1-некротических зонах с инфильтрованными в микроглии фагоцитами в период 3-6 дней ишемии. Локализация IL-1beta была выражена в разветвленной микроглии пограничной инфаркту зоне и в ипсилатеральном кортексе в первые 16 часов ишемического поражения. Данное исследование существенно в акцентировании функций различных цитокинов в мозге, а также впервые конкретизируемой связи IL-18 с апоптическим процессом деструктивных нарушений мозга (Jander et al, 2002).

Важные результаты были получены на клеточных моделях. На культуре срезов гиппокампа исследовано влияние различных концентраций интерлейкина. IL-1beta в низких концентрациях потенцировал вызванную гипоксией нейродегенерацию, тогда как высокие дозы не имели такого эффекта. Наоборот, эти высокие дозы обладали нейропротективным действием на комбинированной модели NMDA-нейротоксичности и кислородно/глюкозной депривации. Оба эффекта, и нейротоксический, и протективный блокировались антагонистами рецепторов IL-1beta (Pringle et al, 2001). Данные свидетельствуют о сложной парадигме про- или анти- ишемических эффектов цитокинов, зависящих, в частности, от типа вещества и от уровня его экспрессии (т.е. действующей концентрации).

Логически с этой работой связаны эксперименты, проведенные с IL-1 на культуре нейронов стриатума. Аппликация интерлейкина приводила к быстрой активации фосфорилирования р38 МАР- киназы. Ингибитор рецепторов IL-1 блокировал этот эффект. Одновременно IL-1 дозозависимо активировал транслокацию транскрипционного фактора NF-kB. Иммунохимический анализ установил, что стимуляция как фосфорилирования р38, так и транслокации NF-kB имеют место только в астроцитах. Поскольку ингибитор р38 МАP-киназы (SB203580) не влиял ни на эффекты IL-1, ни на транслокацию NF-kB, именно цитокину принадлежит ведущая роль в регуляции сигнальных процессов с участием перечисленных факторов (Dunn et al, 2002).

<< | >>
Источник: ГОМАЗКОВ О. А.. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ МОЗГА. 2004

Еще по теме IY-1.5. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЕ И РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ МОЗГА. ЦИТОКИНЫ.:

  1. ГОМАЗКОВ О. А.. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ МОЗГА, 2004
  2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ИЗДАНИЯ
  3. Р А З Д Е Л I. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЕ И РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ. ЦИТОКИНЫ
  4. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЙ ФАКТОР МОЗГА (BDNF)
  5. РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ
  6. ПОДСЕМЕЙСТВО ЭПИДЕРМАЛЬНОГО РОСТОВОГО ФАКТОРА (Epidermal Growth Factor, EGF)
  7. ЭПИДЕРМАЛЬНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР (Epidermal Growth Factor, EGF)
  8. ПОДСЕМЕЙСТВО ИНСУЛИНОПОДОБНОГО РОСТОВОГО ФАКТОРА (Insulin-like Growth Factors, IGFs)
  9. 9. ТРОМБОЦИТАРНЫЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР (Platelet-Derived Growth Factor, PDGF)
  10. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЕ РОСТОВЫЕ ФАКТОРЫ
  11. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР-альфа (Transforming Growth Factor-alpha)
  12. ТРАНСФОРМИРУЮЩИЙ РОСТОВОЙ ФАКТОР-бета (Transforming Growth Factor-beta)
  13. НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЙ ПЕПТИД ИЗ ПОВРЕЖДЕННОГО МОЗГА
  14. ОКСИТОЦИН (Oxytocin)
- Акушерство и гинекология - Анатомия - Андрология - Биология - Болезни уха, горла и носа - Валеология - Ветеринария - Внутренние болезни - Военно-полевая медицина - Восстановительная медицина - Гастроэнтерология и гепатология - Гематология - Геронтология, гериатрия - Гигиена и санэпидконтроль - Дерматология - Диетология - Здравоохранение - Иммунология и аллергология - Интенсивная терапия, анестезиология и реанимация - Инфекционные заболевания - Информационные технологии в медицине - История медицины - Кардиология - Клинические методы диагностики - Кожные и венерические болезни - Комплементарная медицина - Лучевая диагностика, лучевая терапия - Маммология - Медицина катастроф - Медицинская паразитология - Медицинская этика - Медицинские приборы - Медицинское право - Наследственные болезни - Неврология и нейрохирургия - Нефрология - Онкология - Организация системы здравоохранения - Оториноларингология - Офтальмология - Патофизиология - Педиатрия - Приборы медицинского назначения - Психиатрия - Психология - Пульмонология - Стоматология - Судебная медицина - Токсикология - Травматология - Фармакология и фармацевтика - Физиология - Фтизиатрия - Хирургия - Эмбриология и гистология - Эпидемиология -