Диссертация (Изменения цитоархитектоники, метаболической активности нейронов и экспрессии эстрогеновых рецепторов в ядрах гипоталамуса и передне-базального комплекса мозга человека при старении, болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии)

НИДЕРЛАНДСКИЙ ИНСТИТУТ НЕЙРОНАУКНа правах рукописиИШУНИНА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНАИЗМЕНЕНИЯ ЦИТОАРХИТЕКТОНИКИ, МЕТАБОЛИЧЕСКОЙАКТИВНОСТИ НЕЙРОНОВ И ЭКСПРЕССИИ ЭСТРОГЕНОВЫХРЕЦЕПТОРОВ В ЯДРАХ ГИПОТАЛАМУСА И ПЕРЕДНЕ-БАЗАЛЬНОГОКОМПЛЕКСА МОЗГА ЧЕЛОВЕКА ПРИ СТАРЕНИИ, БОЛЕЗНИАЛЬЦГЕЙМЕРА И СОСУДИСТОМ СЛАБОУМИИДИССЕРТАЦИЯна соискание учёной степенидоктора медицинских наук03.03.04 - клеточная биология, цитология, гистологияНаучный консультантпрофессор Д.Ф.

Свааб (D.F. Swaab)20172ОГЛАВЛЕНИЕОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ………………………………………….. 4Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................ .......101.1. Болезнь Альцгеймера и сосудистое слабоумие в сравнительномаспекте…………………………………………………………………………….…101.2. Структуры передне-базального мозга и гипоталамуса человека…….221.3. Влияние половых стероидных гормонов на когнитивные функции исостояние мозга……………………………………………………………………... 341.4. Эстрогеновые рецепторы α и β………………………………………....361.5. Ароматаза………………………………………………………………..

381.6. Методы оценки метаболической активности нейронов……………... 39Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ……………………………………………. . 472.1.Общаяхарактеристикаматериалаирутинныхметодовисследования……………………………………………………………………….. 472.2. Иммуноцитохимия……………………………………………………... 552.3. Молекулярно-биологическое исследование мамиллярных тел……... 682.4. Гибридизация in situ мРНК вазопрессина…………………………..….732.5.

Компьютерный анализ…………………………………………………. 74Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ И ССЛЕДОВАНИЙ………………....773.1. Цитоархитектоника ядер передне-базального мозга и гипоталамусапри старении и болезни Альцгеймера……………………………………………. 773.2.нейроновИзмененияцитоархитектоникипередне-базальногомозгаииметаболической активностигипоталамусаприсосудистойдеменции…………………………………………………………………………….993.3. Нейроглиальный индекс в ядрах передне-базального мозга игипоталамуса при болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии…………....1103.4. Иммуноцитохимическое исследование эстрогеновых рецепторов α и βв ядрах передне-базального мозга и гипоталамуса при болезни Альцгеймера исосудистом слабоумии………………………………………………………….…11933.5.

Сплайсинговые варианты мРНК эстрогенового рецептора α вмедиальном мамиллярном ядре…………………………………………………. 1433.6. Иммуноцитохимическое исследование ароматазы ………………… 1623.7. Иммуноцитохимическое исследование мутантного белка УБВ+1 –маркера нарушения протеасомы…………………………………………………178Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ …………………...1804.1.

Изменения метаболической активности нейронов при старении иболезни Альцгеймера……………………………………………………………...1804.2. Метаболические изменения в ядрах гипоталамуса и переднебазального мозга при сосудистом слабоумии…………………………………...1884.3. Нейроглиальный индекс в ядрах передне-базального мозга игипоталамуса при болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии………....... 1954.4. Эстрогеновые рецепторы α и β в ядрах передне-базального мозга игипоталамуса при болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии…………... 1984.5.

Сплайсинговые варианты мРНК эстрогенового рецептора α вмедиальном мамиллярном ядре…………………………………………………. 207ВЫВОДЫ…………………………………………………………………………. 222ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ……………………………………… …. 226СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ…………………………………………………….… 228СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………………….. 2294ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность исследованияСлабоумие поражает около 5% людей старше 65 лет. Каждыепоследующие 4 года этот процент удваивается, достигая 30% в возрасте 80 лети 50% в 85 лет. После постановки диагноза «слабоумие» средняяпродолжительность жизни больных составляет 8 лет.

К наиболее частымпроявлениям слабоумия относят нарушение памяти, афазию, апраксию,агнозию, расстройство абстрактного мышления, затруднённую адаптацию кизменяющимся ситуациям (Гаврилова и соавт., 2007; Dugue et al., 2003; Ritchieand Lovestone, 2002). В незначительной степени указанные нарушенияпознавательных функций наблюдаются и при нормальном старении (Дума,2007; Фёдорова, 2006; Фокин и соавт., 1997). В связи с этим актуальностьнастоящей работы продиктована необходимостью изучения возрастныхизменений и нейропатологии слабоумия в структурах мозга, отвечающих запознавательные процессы. Рассматриваются две наиболее частые формыдеменции: болезнь Альцгеймера (БоАл) и сосудистое слабоумие (СС).Предметом настоящего исследования стали основные холинергическиеструктуры передне-базального мозга: базальное ядро Мейнерта (БЯМ) ивертикальноеядродиагональногополяБрока(ВЯДБ),атакжегипоталамические ядра: туберомамиллярное (ТМЯ), медиальное мамиллярное(ММЯ), супраоптическое (СОЯ), вентромедиальное (ВМЯ) и инфундибулярное(ИНФ).

БЯМ является основным источником холинергических проекций вновую кору, а нервные волокна ВЯДБ направляются в гиппокамп (Mesulam etal., 1983). Холинергический дефицит, возникающий на фоне поражения БЯМ,ВЯДБ и их проекций, развивается одним из первых при болезни Альцгеймера исчитается ведущим в патогенезе этого заболевания (Ritchie and Lovestone,2002). Туберомамиллярное ядро гипоталамуса человека – основной источникгистамин-эргических проекций в мозге (Airaksinen et al., 1991). При болезниАльцгеймера в туберомамиллярном ядре наблюдается гибель крупных5нейронов, приводящая к гистаминергическому дефициту (Airaksinen et al.,1991). Медиальное мамиллярное ядро гипоталамуса человека участвует врегуляции памяти, обучения и эмоций и связано с гиппокампом посредствоммамиллоталамическоготракта(Swaab,2003).Характерныенейропатологические проявления болезни Альцгеймера - амилоидные бляшки инейрофибриллярные клубки, были обнаружены в значительном количестве вБЯМ, ТМЯ и ММЯ (Swaab, 1997).Эстрогены оказывают влияние на формирование и функциональнуюактивность нейронов, обеспечивают нейропротективные эффекты (GarciaSegura et al., 2001).

Принимая во внимание появившиеся в литературе сведенияо превентивной роли эстрогенов в развитии нейродегенеративных заболеванийв случае раннего начала заместительной терапии, следующим этапом работыстало изучение эстрогеновых рецепторов в указанных структурах при старении,БоАл и СС.Цель и задачи исследованияЦельюнастоящегоисследованиясталоизучениеособенностейцитоархитектоники, метаболической активности, экспрессии классических имутантных эстрогеновых рецепторов в ядрах гипоталамуса и переднебазального мозга человека при старении, болезни Альцгеймера и сосудистомслабоумии.Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:1. Изучить возрастные изменения цитоархитектоники и метаболическойактивности нейронов в ядрах передне-базального мозга и гипоталамусачеловека, участвующих в регуляции памяти и других познавательныхфункций, используя в качестве параметров размеры аппарата Гольджи,ядер и перикарионов нейронов.2.

Оценить метаболическую активность нейронов указанных структур мозгапри наиболее частых формах слабоумия: болезни Альцгеймера исосудистой деменции.63. Исследовать экспрессию эстрогеновых рецепторов в передне-базальноммозге и гипоталамусе человека при старении, болезни Альцгеймера исосудистой деменции.4. Выявить уровень локального синтеза эстрогенов в мозге при названныхсостояниях,определивинтенсивностьиммуноцитохимическойэкспрессии ароматазы.5.

Определить основные изоформы эстрогеновых рецепторов в мозге,используя цепную реакцию полимеразы.Научная новизна полученных результатовВпервые с помощью иммуноцитохимических и морфометрическихметодов описаны изменения цитоархитектоники и метаболической активностинейронов при старении и болезни Альцгеймера в вертикальном ядредиагональногополяБрока,медиальноммамиллярномядреитуберомамиллярном ядре.Впервые установлены изменения метаболической активности нейроновгипоталамуса и передне-базального мозга человека при сосудистом слабоумиис использованием в качестве параметров размеров перикарионов, аппаратаГольджи и уровня экспрессии гена вазопрессина.Впервые изучена иммуноцитохимическая экспрессия эстрогеновыхрецепторов в ядрах гипоталамуса и передне-базального мозга человека пристарении, болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии.Впервые в мозге человека (медиальном мамиллярном ядре) выявленысплайсинговые варианты эстрогенового рецептора  с помощью цепнойреакции полимеразы.Впервые изолирован новый сплайсинговый вариант эстрогеновогорецептора  МВ1 и изучены особенности его экспрессии, связанные с полом,возрастом и менопаузой.Впервые определены изменения иммуноцитохимической экспрессииключевого фермента биосинтеза эстрогенов – ароматазы в ядрах гипоталамуса7и передне-базального мозга человека при старении, болезни Альцгеймера исосудистом слабоумии.Теоретическая и практическая значимость работыПолученныеданныедемонстрируютструктурно-функциональныеизменения ядер гипоталамуса и передне-базального мозга человека пристарении, болезни Альцгеймера и сосудистом слабоумии.

При старенииметаболическая активность нейронов гипоталамуса и передне-базального мозгалибо увеличивается, либо существенно не изменяется. Причём увеличениеметаболическойактивностициркулирующихэстрогеновассоциируетсяиандрогенов.соПриснижениемболезниуровняАльцгеймераизменения метаболической активности нейронов носят гетерогенный характер.В БЯМ и ТМЯ синтетическая активность нейронов снижается, в ММЯ и СОЯне изменяется, а в ВЯДБ наблюдается даже её увеличение. При другойраспространённой форме деменции, сосудистом слабоумии, в гипоталамусе ипередне-базальном мозге наблюдается тенденция к снижению метаболическойактивности нейронов.Установленное повышение экспрессии ядерных эстрогеновых рецепторов в нейронах ядер гипоталамуса и передне-базального мозга может бытьрекомендовано в качестве одного из диагностических критериев болезниАльцгеймера в патогистологической практике.Впервые в ММЯ человека обнаружены мутантные формы эстрогеновогорецептора  и впервые продемонстрирована экспрессия сплайсинговоговарианта МВ1 в головном мозге на уровне белка, что свидетельствует ореальном функционировании сплайсинговых форм ЭР в мозге человека вкачестве медиаторов эффектов эстрогенов.

Повышение экспрессии МВ1 вгипоталамическом ТМЯ у женщин в пери- и постменопаузе указывает нанеобходимость принятия во внимание роли мутантных форм эстрогеновыхрецепторовприназначенииклимактерическом периоде.эстрогеновсзаместительнойцельюв8Результаты иммуноцитохимического исследования ароматазы, ключевогофермента биосинтеза эстрогенов, указывают на локальный дефицит эстрогеновв гипоталамусе при болезни Альцгеймера. В то же время при старении внекоторых крупноклеточных структурах (БЯМ и СОЯ) отмечено увеличениесодержание этого фермента, что говорит о компенсаторном повышениилокального биосинтеза эстрогенов в ответ на снижение уровня циркулирующихэстрогенов.Основные положения диссертации, выносимые на защиту1. Изменения метаболической активности структур гипоталамуса и переднебазальногомозгаприцитоархитектоническихстарении,показателей,оцениваемойсхарактеризуютсяпомощьюгендернымиособенностями, ассоциирующимися с падением уровня циркулирующихэстрогенов и андрогенов.