Диссертация (Эффекты и механизмы ишемического прекондиционирования и посткондиционирования головного мозга), страница 11

В исследовании Zhao H. с соавт. (2006) было показано, что ослаблениедисфункции Akt-пути способствует выживаемости нейронов после инсульта.Введение блокатора PI3 киназы вортманнина за 10 минут до моделированияишемии подавляет нейропротективный эффект ИПостК у мышей (Rehni A.K.,Singh N., 2007). Также в ряде исследований с другим ингибитором PI3 киназы LY294002 было показано, что ИПостК уменьшает повреждение головного мозгапри ишемии-реперфузии путем активации PI3 киназы и Akt киназы (Gao X. et al.,2008; Pignataro G.

et al., 2008; Tang Y. et al., 2011).Na+/Ca2+- обменник (Na+/Ca2+ exchanger (NCX) – это мембранныйтранспортер, существующий в виде трех изоформ (NCX1, NCX2, NCX3), широкопредставленный в головном мозге и вовлечен в контроль Na+ и Ca2+ гомеостаза ив прогрессирование повреждения при ишемии-реперфузии. В исследовании накрысах было показано, что в коре мозга применение ИПостК способствуетувеличению экспрессии белка NCX3 и мРНК гена ncx3, которое опосредуетсячерез PI3K/Akt путь, так как введение ингибитора PI3K подавляло экспрессиюNCX3 (Pignataro G. et al., 2011).Протон-чувствительные ионные каналы (Acid-sensing ion channels, ASICs)широко представлены в сенсорных периферических нейронах, в нейронахцентральнойнервнойсистемыииграютважнуюрольвразличныхфизиологических и патологических процессах. В исследовании на крысах былопоказано, что экспрессия мРНК и экспрессия белка ASIC1a в височно-теменнойобласти коры головного мозга у крыс существенно уменьшается при применении52ИПостК и эти изменения в экспрессии опосредуются через PI3K/Akt путь, так какприменениеингибитораPI3киназыLY294002предотвращалоизмененияэкспрессии ASIC1a (Pignataro G.

et al., 2011).Митоген-активируемые протеинкиназы, МАПК (mitogen-activated proteinkinases,MAPK)–сигнальнаясистема,включающаявсебягруппумультифункциональных сигнальных путей, содержащих одну из МАПК,опосредующих клеточный рост, развитие, деление, дифференцировку и другиефизиологические и патологические процессы. К наиболее важным МАПКотносят: ERK киназа (extracellular signal regulated kinase), ERK1/2, тирозинкиназа,p38киназа (МАПК с молекулярным весом в 38 кДа) и JNK киназа (от cJun Nterminal kinase).

МАПК сигнальная система играет двоякую роль в выживаниинейронов после ишемического повреждения. Активность ERK1/2 генерируетцитокины и свободные радикалы и другие воспалительные факторы послеишемии, которые могут усугубить степень повреждения, в то же время,активность ERK1/2 продуцирует эстрогены (Sawe N. et al., 2008). На моделифокальной ишемии головного мозга у крыс было показано, что ИПостКингибирует увеличение экспрессии p-JNK и ERK1/2 в МАПК системе (Gao X. etal., 2008). В исследовании на спинном мозге кроликов было установлено, чтонейропротективный эффект ИПостК сопровождается увеличением экспрессииERK1/2 и подавляется применением ингибитора ERK PD-98059 (Jiang X.

et al.,2009). Еще в одном исследовании на крысах было показано, что в коре головногомозга применение ИПостК способствует увеличению экспрессии ERK1/2 и p38киназы, при этом нейропротективный эффект ИПостК не ингибировалсяблокаторами ERK1/2 и p38 киназы - U0126 или SB203580. Авторы исследованияпредположили, что МАПК сигнальная система не вовлечена в механизмыреализации нейропротективного эффекта ИПостК (Pignataro G. et al., 2011). Такимобразом, результаты исследований о вовлеченности МАПК сигнальной системы вреализациюнейропротективногопротиворечивы.эффектаИПостКнемногочисленныи53Протеин киназа С (Protein kinase C РКС) сигнальный путь.

РКСпредставляет собой многосубъединичный белок, состоящий, как минимум из 12изоэнзимов, при этом изоформы δPKC и εPKC играют существенную роль вразвитии повреждения головного мозга при ишемии и определяют выживаемостьнейронов. В исследованиях на модели фокальной ишемии мозга у крыс былоустановлено, что изоформа δPKC может стимулировать апоптоз, а εPKCответственна за выживаемость нейронов (Shimohata T. et al., 2007; Shimohata T. etal., 2007). В другом исследовании на модели фокальной ишемии головного мозгабыло установлено, что нейропротективный эффект ИПостК выражался вуменьшении объема некроза, и в зоне пенумбры было обнаружено подавлениеэкспрессии белка δPKC и ослабление в степени уменьшения фосфорилированияεPKC по сравнению с контролем (Gao X.

et al., 2008).Гипоксия и связанный с ней клеточный энергодефицит являются главнымзвеном патогенеза необратимого ишемического повреждения клетки (ПокровскийВ.М., Коротько Г.Ф., 2003). Хорошо известно, что индуцируемый гипоксиейфактор-1(HIF-1)являетсяважнейшимтранскрипционнымфактором,отвечающим за регуляцию экспрессии генов при гипоксии и ишемии. Посколькууменьшение реперфузионного повреждения при ИПостК происходит за счетвыполнения коротких ишемических стимулов, можно предполагать участие HIF-1в реализации протективного эффекта ИПостК.

К настоящему моменту существуетнесколько исследований, в которых изучалось изменение экспрессии гена илибелка HIF-1 при посткондиционировании на различных экспериментальныхмоделях.Транскрипционный фактор HIF-1 – это фактор, регулирующий экспрессиюболее чем 200 генов, играющих важную роль в формировании устойчивости кишемии и гипоксии (Loor G., Schumacker P.T., 2008).

Предполагается, чтопосткондиционирующие ишемические стимулы, выполненные в реперфузионныйпериод, способствуют изменению экспрессии генов, в результате чегоуменьшаетсястепеньповрежденияпридействииишемии-реперфузии.Применение эпизодов нормобарической гипоксии (9% кислорода, 91% азота)54длительностью90минутвтечение3-хднейпослемоделированияэкспериментальной эпилепсии у крыс приводило к достоверному увеличениюэкспрессии белка HIF-1α в поле СА3 гиппокампа при выраженном уменьшенииморфологического повреждения нейронов поля СА3 гиппокампа и улучшениифизиологических функций (Yang Y.

et al., 2013). На клеточной культуре нейроновв качестве тестового повреждающего воздействия применяли депривациюкислорода/глюкозы, а в качестве посткондиционирующего стимула - часовуюгипоксиюразличнойстепени(0,1%,1%,2%O2).Припроведениииммуноферментного анализа было обнаружено увеличение уровня белка HIF-1α вядрах нейронов после применения ПостК 0,1% O2, в то время как в контроле ненаблюдалось увеличения экспрессии белка HIF-1α. Был сделан вывод о том, что,несмотря на повреждающее действие депривации, нейроны еще сохраняютдостаточный потенциал, чтобы изменить паттерн экспрессии HIF-1α в ответ надействие гипоксии (Leconte C.

et al., 2009). В исследовании умеренная гипоксия,выступающая в качестве посткондиционирующего фактора, стимулироваланейропротективный ответ.Таким образом, к настоящему времени существуют исследования,показывающие вовлеченность различных сигнальных систем в реализациюконечных эффектов ИПостК, однако эти исследования немногочисленны, арезультатыихзачастуюпротиворечивы.Вомногомэтообъясняетсяиспользование различных экспериментальных методик и протоколов ИПостК,также до сих пор остается непонятным, что именно явилось ключевым моментом,приведшим к активации звеньев сигнальных цепей при выполнении ишемическихпосткондиционирующих стимулов.1.2.2 Протективные эффекты ишемического посткондиционированияголовного мозгаВосстановление перфузии в головном мозге, подвергшемся ишемии,является противоречивой необходимостью.

С одной стороны, реперфузия играет55важную роль после ишемии головного мозга, с другой стороны, генерируетбольшое количество АФК, которые вызывают сильный окислительный стресс. Внемногочисленных исследованиях показано, что ИПостК может снизитьгенерацию АФК после ишемии-реперфузии, путем повышения эндогеннойактивности антиоксидантных ферментов, также редуцируется окисление белков илипидов и ослабляется оксидативный стресс, в результате чего и проявляетсянейропротективный эффект (Zhao H.

et al., 2006; Abas F. et al., 2010). На моделифокальной ишемии головного мозга у крыс in situ было показано, что ИПостКослабляет продукцию супероксидного радикала в периоде ранней реперфузиипосле инсульта, а также уменьшает объем инфаркта (Zhao H. et al., 2006). Вдругом исследовании, на модели 4-сосудистой глобальной ишемии мозга у крысбыло показано, что ИПостК приводило к увеличению числа жизнеспособныхнейронов в поле СА1 гиппокампа, а также к повышению активности СОД встриатуме, гиппокампе и коре мозга (Danielisova V. et al., 2006).На модели фокальной ишемии головного мозга у крыс было показано, чтоприменение ИПостК понижало уровень концентрации внеклеточного глутамата(Lu W.