Автореферат (Эффекты гиперэкспрессии гена белка предшественника амилоида в нервных клетках дрозофилы и поиск антиамилоидогенных соединений), страница 4

Согласноработам Yerbury с соавт., в агрегировании олигомеров Аβ и стабилизацииагрегатов существенную роль играют белки-шапероны. Например, одним изучастниковпатологическогопроцессаявляетсябелоккластерин,обнаруживаемый в существенном количестве в амилоидных бляшках. Этот белокшаперон, связываясь с Аβ, усиливает аггрегационный потенциал пептида.Любопытно, что подобный негативный эффект кластерина наблюдается толькопри аномально высоком образовании Аβ. Нарушение связи кластерина с Аβзамедляет дальнейшее отложение амилоида.

Возможно, наблюдаемый намипозитивный эффект содержания трансгенных мух на «красных дрожжах»объясняется именно нарушением связи кластерина с Аβ за счет конкурентногосвязывания красного пигмента с Аβ, что было описано ранее в работеNevzglyadova с соавт.На следующем этапе мы оценили нейропротекторный эффект кормлениятрансгенных мух штаммом-продуцентом красного пигмента.Нейродегенерация, вызываемая Аβ42, проявляется в виде хаотичнорасположенных вакуолей округлой формы в нейропиле и в районе клетокКеньона. Оценка уровня нейродегенерации проводилась на 30-й день жизнитрансгенных особей (рис.

12).Рис. 12. Эффект содержания трансгенных особей Drosophila на среде с краснымштаммом дрожжей на нейродегенерацию:А – уровень нейродегенерации; Б – срезы мозга: 1 – контроль elav («белые» дрожжи),2 – контроль elav («красные» дрожжи), 3 –elav;Аβ42 («белые» дрожжи), 4 – elav;Аβ42(«красные» дрожжи). Стрелками указаны места вакуолизацииНейродегенерация – нормальный процесс старения мозга, что объясняетналичие вакуолей в мозге мух контрольных линий.Из приведенных выше данных видно, что потребление трансгеннымиособями «красных» дрожжей эффективно снижало нейродегенеративные19процессы, вызываемые экспрессией последовательности, кодирующей Аβ42, вмозге мух.Оценка выживаемости проводилась на трансгенных мухах, в мозге которыхпроисходит образование Аβ42.

Исследуемые мухи употребляли в пищу как«белые», так и «красные» дрожжи (рис. 13).Рис. 13. Эффект потребления красных дрожжей трансгенными особямиDrosophila на выживаемость: 1 –elav;Аβ42 («белые» дрожжи),2 –elav;Аβ42 («красные» дрожжи)Как видно из рис. 13, потребление красного штамма дрожжей не оказываловлияния на продолжительность жизни исследуемых трансгенных особейDrosophila.Оценка локомоторной активности была проведена для взрослых мух, вклетках мозга которых образовывался Аβ42. Линию трансгенных особейDrosophila содержали на среде или с «белыми», или с «красными» дрожжами.В качестве контроля были использованы мухи генотипа elav/+.

Полученныеданные приведены в табл. 2.Таблица 2Локомоторная активность мух различных генотиповна 10-й и 20-й день после вылупленияГенотип«Белые» дрожжи«Красные» дрожжиelav (контроль)10 дней, %78,8 ± 2,820 дней, %56,5 ± 4,210 дней, %81,4 ± 2,720 дней, %60,2 ± 5,3elav; Aβ4241,2 ± 3,11,3 ± 0,182,5 ± 2,2*5,5 ± 1,4** – процентное количество мух, обладающих нормальной локомоторнойактивностью, % (согласно методу измерения локомоторной активности плодовыхмушек); статистически достоверное отличие p ≤ 0,05.20Как видно из табл.

2, трансгенные животные с экспрессиейпоследовательности, кодирующей Аβ42, демонстрировали по сравнению сконтролем значительное падение локомоторной активности уже на 10-й деньжизни. В то же время наблюдаемое падение было частично компенсировано умух, потреблявших «красные» дрожжи в пищу. Особенно ярко улучшениелокомоторной активности проявлялось на 10-й день.

Статистически значимогоизменения локомоторной активности мух контрольной линии, потреблявших«красные» дрожжи, обнаружено не было.Для анализа влияния когнитивного состояния исследуемых мух былиоценены их память и способность к обучению на 10-й и 20-й день жизни.Полученные результаты приведены в табл. 3.Таблица 3Память и способность к обучению трансгенных мух с экспрессией Аβ42,содержавшихся на «красных» или «белых» дрожжахВозраст животныхГенотипelav(контроль)elav;Aβ42Штаммдрожжей«белые»дрожжи«красные»дрожжи«белые»дрожжи«красные»дрожжи10 днейиндексиндексобучаемости,памяти,%%20 днейиндексиндексобучаемости,памяти,%%44,5 ± 3,655,1 ± 4,237,7 ± 2,625,8 ± 1,153,1 ± 5,361,1 ± 3,725,7 ± 3,332,6 ± 2,614,5 ± 2,113,2 ± 2,33,6 ± 1,22,4 ± 0,828,3 ± 3,2*24,7 ± 2,1*25,1 ± 5,4*22,1 ± 4,6** – статистически достоверное отличие p ≤ 0,05.«Красные» дрожжи не привели к статистически значимым измененияминдекса обучаемости и памяти у мух контрольной линии elav/+ ни на 10-й, ни на20-й день жизни.

Иная картина наблюдалась у мух с экспрессиейпоследовательности, кодирующей Аβ42. Был обнаружен значительный рост обоихиндексов у трансгенных мух, потреблявших «красные» дрожжи.Как видно из приведенных данных, эффект от содержания трансгенных мухна красном штамме дрожжей возрастал по мере старения мух. Наблюдаемоеулучшение когнитивных функций трансгенных мух согласуется со значительнымпадением уровня Аβ в мозге и снижением нейродегенерации.

Максимальныйэффект наблюдался на 20-й день жизни трансгенных мух.Принимая во внимание антиамилоидогенные свойства красного пигмента,показанные как in vivo на дрожжах, так и in vitro на инсулиновых и амилоидныхфибриллах, мы пришли к выводу, что именно красный пигмент ответственен западение уровня Аβ42 в мозге Drosophila, а также за сопровождающее егоулучшение когнитивного состояния трансгенных мух. Мы полагаем, что красныйпигмент – интересное соединение, требующее более пристального изучения в21контексте его способности подавлять образование или агрегацию Аβ идеградацию когнитивных функций.ЗАКЛЮЧЕНИЕНа текущий момент очевидно, что простого ответа на вопрос о причинахвозникновения БА не существует. Многофакторность заболевания требуетпонимания роли всех участников нейродегенеративных процессов. Насегодняшний день изучение таких белков, как APP, PSEN-1, APOE и др.

и анализих функций – одно из важных направлений в исследовании БА. Для этих целейшироко используются разнообразные трансгенные линии Drosophila.Относительная простота манипуляции с геномом Drosophila, короткийжизненный цикл, небольшие размеры и стоимость содержания позволяет вкороткие сроки оценить влияние интересующих объектов исследования набиохимические процессы, происходящие в организме. Используя разнообразныетрансгенные линии Drosophila, мы показали важную роль APP в онтогенезе мух, вактивации воспалительного ответа, а также в развитии нейродегенерации.

Спомощью Drosophila мы продемонстрировали антиамилоидогенный эффектсодержания мух на среде с дрожжами-продуцентами красного пигмента. Мытакже показали, что трансгенные мухи, содержавшиеся на среде с «красными»дрожжами, имели более высокие когнитивные показатели, что объясняетсяпадением уровня нейродегенерации мозга. Полученные данные представляютинтерес для разработки нового метода лекарственной терапии БА.ВЫВОДЫ1. Экспрессия гена APP человека в нервных клетках Dr.

melanogasterприводит к увеличению гибели куколок и морфологическим дефектамимаго дрозофилы, что говорит о влиянии АРР как на жизнеспособностьособей, так и на процессы развития и морфогенеза.2. Уровень мРНК генов пресинаптических белков синаптотагмина-1 инейронального синаптобревина снижается при экспрессии АРР и его формуже на ранних этапах жизни имаго Dr. melanogaster, что предполагаетучастие АРР или его фрагментов в регуляции транскрипции определенныхгенов.3. Наблюдаемыеморфологическиеаномалиигиперэкспрессией АРР, а не образованием Аβ.обусловленыименно4.

При содержании мух на среде с мутантными по гену ADE-2 дрожжамипроисходит подавление процесса нейродегенерации, улучшаютсялокомоторные функции, обучаемость и память трансгенных особейDr. melanogaster,воспроизводящихосновныепризнакиболезниАльцгеймера, а также снижается содержание как растворимой, так инерастворимой фракций Аβ42 в мозге трансгенных мух. Полученные данныепредставляют интерес при разработке новых методов антиамилоидогеннойтерапии.22СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИПубликации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ1. Sarantseva S., Timoshenko S., Bolshakova O., Karaseva E., Rodin D.,Schwarzman A., Vitek M. Apolipoprotein E-Mimetics Inhibit Neurodegenerationand Restore Cognitive Functions in a Transgenic Drosophila Model ofAlzheimer’s Disease // PLoS ONE.