Основные принципы моделирования стадий болезни Паркинсона на основе дисфункции протеасом нигростриатной системы
Одна из причин «неизлечимости» БП - поздняя постановка диагноза - через 10-30 лет от начала болезни, когда погибают более половины ДА-ергических нейронов черной субстанции и их аксонов в стриатуме и проявляются моторные симптомы.
Важнейшей задачей является разработка адекватных моделей БП у животных, особенно моделей доклинической стадии, которые направлены на вмешательство в ключевые механизмы патогенеза, воспроизводят стадии нейродегенеративного процесса и позволяют ускорить поиск ранних симптомов БП и выяснение компенсаторных и нейропротективных механизмов, необходимых для обоснования стратегии превентивной терапии (Угрюмов, 2010а,б; Ugrumov et al., 2011; Пастухов, 2013).В настоящее время широко известны модели БП у животных с применением нейротоксинов (6-гидроксидофамина, ротенона, параквата, манеба) (Betarbet et al., 2006; McNaught et al., 2010 и др.). К сожалению, в большинстве моделей воспроизводятся симптомы «неизличимой» клинической стадии БП с глубокой деградацией нигростриатной системы. Адекватные модели доклинической стадии паркинсонизма созданы на мышах линии С57BL/6 на основе пролонгированного действия специфического токсина ДА-ергических нейронов МФТИ (1-метил-4-фенил-1,2,3,6- тетрагидропиридина) (Хаиндрава и др., 2010; Хакимова и др., 2011; Ugrumov et al., 2011 и др.). Детально изучены характеристики компенсаторных процессов, указывающие на активацию резервов нейропластичности нигростриатной ДА-ергичес- кой системы, разработаны методы диагностики доклинической стадии на основе химической провокации моторных симптомов, получен ряд других важных фактов. Разработка моделей доклинической стадии БП на основе дисфункции протеасом- ной системы не проводилась. В ряде работ (Fornai et al., 2003; Ahn, Jeon, 2006; Niu et al., 2009) изучались лишь показатели модели моторной, или клинической стадии, не поддающейся излечению. В обзоре, специально посвященном описанию моделей БП у животных (Tieu, 2011), модели на основе угнетения протеасомной активности вообще не представлены.
При создании моделей паркинсонизма у крыс Вистар на основе дисфункции протеасом нами использован специфический ингибитор ферментативной активности протеасом лактацистин (Пастухов и др., 2009, 2010а, 2011). Лактацистин синтезируется почвенными микроорганизмами (Streptomyces lactacystinaeus и другими) и рассматривается как природный нейротоксин; предполагается, что в течение многих лет он может поступать с пищей и водой и накапливаться в организме человека (McNaught et al., 2004). При сопоставлении различных методических схем определены оптимальные дозы и временные режимы применения ингибитора. Микроинъекции лактацистина и контрольного раствора выполнялись билатерально в компактную часть черной субстанции через заранее имплантированные проводящие канюли.
Разработке режима пролонгирования мы уделили особое внимание: оно достигалось за счет а) повторного двустороннего введения лактацистина в черную субстанцию в дозе 0,4 мкг (в модели доклинической стадии) и в дозе 4 мкг (в модели клинической стадии) с интервалом 7 суток и путем продления его действия после второго введения до 14 суток (до 21-28 дней от первой микроинъекции нейротоксина) (Пастухов и др., 2009; Пастухов, 2013). Это в некоторой мере приближает животную модель к длительным срокам развития болезни у человека, уменьшает острые проявления токсических эффектов нейротоксина и дает возможность судить о динамике процесса нейродегенерации, состоянии компенсаторных и ней- ропротективных резервов и возможности их активации как мишеней для поиска лекарственных средств, способных предотвратить или остановить развитие нейродегенерации (Угрюмов, 20106; Ugrumov, 2011; Пастухов и др., 2010а, 2011; Пастухов, 2013).
Выбор черной субстанции в качестве основной мишени при создании модели паркинсонизма имеет несколько веских причин. Во-первых, нигростриатная ДА- ергическая система, включающая нейроны черной субстанциии, их терминали в ст- риатуме, является ключевым звеном центральной регуляции моторного поведения и его нарушений при БП (Boeve, 2011; Braak et al., 2004 и др.).
Дегенерация ДА-ер- гических нейронов черной субстанции протекает достаточно длительно в течение 3-ей стадии (у человека это может продолжаться многие годы). Моторные симптомы появляются при потере около половины или более нейронов черной субстанции и их терминалей в стриатуме (Bernheimer et al., 1973; Угрюмов, 2010а), что дает возможность на такой микромодели точнее идентифицировать стадии до и после появления моторных симптомов. Во-вторых, черная субстанция отличается от других структур мозга высокой уязвимостью нейронов при старении и действии нейротоксинов, что обусловлено исходно низкой активностью в ней ферментов проте- асом (Zeng et al., 2005). В-третьих, подобное отличие черной субстанции от других структур мозга подтверждено при изучении секционного материала, полученного post mortem у пациентов с БП. Установлено более выраженное снижение в черной субстанции основных ферментов протеасом (в среднем на 50%), а-субъединиц про- теасом, ответственных за их сборку и функционирование (на 40%), и экспрессии протеасомных активаторов РА700 и РА28 (в среднем на 33%) (Furukawa et al., 2002; McNaught et al., 2002, 2010). Важно, что значительное уменьшение химотрипсин- и трипсиноподобной активностей протеасом отмечено в черной субстанции у пациентов с БП по сравнению с черной субстанцией лиц соответствующего возраста из контрольной группы. В то же время, отсутствие дефицита протеасомной активности или даже ее увеличение были зафиксированы в других отделах головного мозга (Cook, Petrucelli, 2009; Ebrahimi-Fakhari et al., 2012; McNaught et al., 2010).Таким образом, в основу создания наших моделей БП у крыс положен путь специфического пролонгированного ослабления функции протеасом, ведущий к нарушению укладки белка а-синуклеина и дегенерации ДА-ергических нейронов черной субстанции, наиболее уязвимых к этим процессам, характеризующим старение и БП у человека.
2.3.
Еще по теме Основные принципы моделирования стадий болезни Паркинсона на основе дисфункции протеасом нигростриатной системы:
- Молекулярные механизмы патогенеза болезни Паркинсона и перспективы превентивной терапии
- Основные принципы моделирования стадий болезни Паркинсона на основе дисфункции протеасом нигростриатной системы