Диссертация (1144700), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Остаѐтся неясным, счемсвязанонакоплениеAßвстареющеммозге.Некоторыеданныесвидетельствуют о том, что агрегация A может быть не первопричинойзаболевания, а лишь одним из его проявлений. В частности, у большинства линийтрансгенныхмышей,сверхпродуцирующихчеловеческийAPP,отмеченонакопление в головном мозге межклеточных амилоидных агрегатов, однако у нихпрактически отсутствуют такие характеристики БА как агрегация tau, дисфункциясинапсов и гибель нейронов [Irizarry et al., 1997]. Кроме того, в экспериментах странсгенными животными показано, что нейродегенерация может быть связана нетолько с агрегацией пептида A, но и с изменением уровня продукцииполноразмерного белка APP [Sarantseva et al., 2009].Инфекционные свойства амилоидных конформеров A исследуют натрансгенных мышах или крысах, сверхпродуцирующих A и предрасположенныхк амилоидогенезу этого пептида.
Инъекция фибрилл, полученных in vitro, илигомогената из мозга больных животных, приводит к ускорению амилоидогенеза[Meyer-Luehmann et al., 2006]. Наибольший интерес представляет эксперимент странсгенными линиями крыс, у которых сверхподуция A не приводит кформированиюамилоидныхагрегатов,детектируемыхспомощьюгистологических методов. Инъекция белкового гомогената из мозга человека,35поражѐнного БА, провоцировала формирование агрегатов A в мозге этих крыс[Morales et al., 2012].
Это серьезный аргумент в пользу гипотезы, постулирующейприонные свойства A, однако авторы работы не показали, что в мозгеисследуемых трансгенных крыс нет предсуществующих олигомеров пептида A.Этиология БА по-прежнему остаѐтся загадкой. Очевидно, что в случаенаследственных форм заболевания, вызванных мутациями, повышающимиуровень экспрессии APP или секреции A, первопричиной БА является агрегацияпептида A. В случае спонтанных форм заболевания, возникающих у людейпреклонного возраста, причинно-следственные связи нейродегенерации пока неясны.
На наш взгляд, агрегация A в ряде случаев может быть следствиемнарушения регуляции физиологических процессов, опосредованной, в частности,изменением уровня гормонов. В рамках нашей гипотезы рассмотрим два напервый взгляд далѐких от БА примера. Гормональный сигнал провоцирует ходтихоокеанского лосося на нерест и сопутствующую этому перестройку идегенерацию различных тканей.
Дегенерация мозга сопровождается увеличениемэкспрессии APP и образованием нейротоксичных агрегатов пептида A у лосося[Maldonado et al., 2000; 2002a; 2002b]. Очевидно, что в этом случае агрегация Aявляется не первопричиной, а лишь одной из ступеней каскада событий, которыезапущены в результате изменения гормональной регуляции. Другим примером,иллюстрирующим возможную гормональную регуляцию амилоидогенеза A,является преэклампсия – патология беременности, являющаяся основнойпричиной выкидышей и смерти беременных женщин. Совсем недавно сталоизвестно, что в моче беременных женщин, страдающих этой патологией,выявляются амилоидные депозиты, включающие пептид A [Buhimschi et al.,2014].
Вполне вероятно, что первопричиной патологии и амилоидогенеза Aявляется изменение уровня гормонов в организме беременных женщин. В рядеработ показано, что снижение уровня инсулина (диабет первого типа) инарушение чувствительности тканей к действию инсулина (диабет второго типа)резко стимулируют агрегацию A [Ohno et al., 2006; 2007; Oakley et al., 2006; Devi36et al., 2012]. Важно отметить, что у беременных женщин, страдающихпреэклампсией, снижается чувствительность тканей к инсулину.
Известно, чтоуровень инсулина и чувствительность к нему меняются также в процессестарения.Такимрассматриватькакобразом,одинизмененияизметаболизмаважнейшихинсулинафакторов,следуетпровоцирующихцитотоксическую агрегацию A в случае БА и преэклампсии. С этой точки зренияинтересно оценить возможную взаимосвязь возрастных изменений уровнягормонов с развитием других амилоидозов.1.3.2.4. Болезнь ХангтингтонаБолезнь Хангтингтона, которая также имеет название "Пляска святогоВитта" является наследственным нейродегенеративным заболеванием, котороевстречается у европейцев с частотой около 1х10-4 [Costa and Scorrano, 2012].Причиной заболевания является экспансия тринуклеотидных повторов ЦАГ, вгене хантгтингтин (HTT).
В норме количество повторяющихся триплетов ЦАГ,кодирующих глутамин, в этом гене у разных людей варьирует, но не превышает34 аминокислотных остатка глутамина [по: Lee et al., 2013]. В случае увеличениячисла повторов, полиглутаминовые последовательности отщепляются от белка иформируют нейротоксические амилоидные агрегаты, которые накапливаются какв ядре, так и в цитоплазме моторных нейронов базальных ганглиев и другихотделов головного мозга [Schilling et al., 1999].
Чем длиннее полиглутаминовыетракты, тем раньше проявляются первые симптомы заболевания. Сначала болезньпроявляется в нарушении моторики, судорожных непроизвольных движениях, вдальнейшем развивается танцующая (хореическая) походка и в конечном итогеболезнь приводит к летальным последствиям, что связано с атрофией стриатума икоры головного мозга [Vonsattel and DiFiglia, 1998].Последовательности, содержащие аномально большое количество остатковглутамина (например, 103 аминокислотных остатка - «Q103»), формируют37агрегаты, в которые включается и нормальный белок Htt [по: Lee et al., 2013],однако об инфекционности речь не идѐт. Инъекция агрегатов полиглутаминовыхпоследовательностей не вызывает развития патологии у модельных животных«дикого типа».
Формирование цитотоксичных агрегатов «Q103» показано и припродукции этого белка в дрожжах S. cerevisiae [Meriin et al., 2002; Duennwald etal., 2006; Kochneva-Pervukhova et al., 2012].1.4.Прионы1.4.1.Прионы млекопитающих1.4.1.1.Прионный белок PrPАмилоидные агрегаты белка, получившего название Prion Protein (PrP) былиидентифицированы Стенли Прусинером с коллегами в качестве инфекционногоагента, вызывающего болезнь «Скрепи» у овец.
В отличие от нормальнойклеточной изоформы, обозначенной PrPC (от «cellular»), изоформа PrPSc (от“Scrapie”) имеет повышенное содержание бета структур и характеризуетсяудивительнойустойчивостьюкобработкепротеиназойКиионнымидетергентами [Prusiner, 1989]. С. Прусинер постулировал, что инфекционнымагентом является исключительно высокомолекулярные агрегаты белка PrP ваномальнойконформациииэтаконформацияможетподдерживатьсяавтокаталитически. Прионная конверсия этого белка является причинойнейродегенерации в случае болезни Кройцфельда-Якоба, синдрома Герстмана Штраусслера - Шейнкера, фатальной семейной бессонницы у людей ианалогичных заболеваний млекопитающих – скрепи овец, коз, мышей, хомяков,норок и т.д.
[по: Prusiner and Scot, 1997]. Аномальная изоформа PrPSc являетсятакже инфекционным агентом при болезни «Куру», распространенной средиаборигенов Папуа-Новой Гвинеи и связанной с ритуальным каннибализмом[Gajdusek, 1991; Cohen et al., 2006]. К этой же группе заболеваний относится“коровье бешенство”, или губчатая энцефалопатия коров (BSE от Bovine38SpongiformEncephalopathy)[по:Prusiner,2001].Известныспонтанные(спорадические), инфекционные и наследственные формы прионных болезней. Вслучае «наследственных» форм речь идѐт о том, что определѐнные мутациивызывают предрасположенность к развитию прионной патологии обычно взрелом возрасте.
Отмечены случаи межвидовой передачи - белковый гомогенат,выделенный из мозга животных одного вида, может вызывать инфекцию уживотных другого вида, причѐм инфекция передаѐтся как в случае инъекции вмозг или кровь подопытных животных, так и при оральной передаче [Gajdusek etal., 1966; Gibbs et al., 1968; Nathanson et al., 1997]. В частности установлено, чтоинфекция передаѐтся от овец коровам, от коровы человеку, но не можетпередаваться от овцы или от мыши человеку. Таким образом, существуютмежвидовыебарьерыприонныхинфекций,связанныесразличиямиваминокислотной последовательности белка PrP у различных видов позвоночных[по: Prusiner, 2001].Важно отметить, что конформация PrPSc характерна лишь для белка,представленного в агрегатах.
Эта конформация поддерживается за счѐтформированиямежмолекулярныхбетаслоѐв,которыестабилизированыводородными связями между аминокислотными остатками взаимодействующихмономеров. У мыши, протеазоустойчивый фрагмент, формирующий бета слои,соответствует С-терминальной последовательности с 90-й по 231-ю аминокислоту[Ma and Lindquist, 1999]. Спектральный анализ показал, что PrPC содержит 42% αспиралей и 3% β-структур, тогда как PrPSc содержит 30% α-спиралей и 43% βструктур [Pan et al, 1993].Эксперименты на мышах подтвердили, что частицы PrPSc устойчивы ккипячению и к некоторым режимам автоклавирования, при попадании вкишечник их не расщепляют ферменты желудочно-кишечного тракта [по:Nicotera, 2001].
Агрегаты PrPSc попадают через кровь в лимфатические органы инакапливаются в фолликулярных дендритных клетках. Именно в этих клеткахчужеродный агрегат PrPSc конвертирует собственный белок PrPC в аномальную39изоформу PrPSc. На следующем этапе олигомеры PrPSc организма-хозяина изфолликулярных дендритных клеток транспортируются в клетки периферической,а затем и центральной нервной системы [Heikenwalder et al., 2007]. У мышей сделецией гена, кодирующего белок PrP, инфекционная передача прионныхзаболеваний не происходит. Это закономерно, поскольку частицы PrPSc, попавшиев организм извне, вызывают заболевание лишь в том случае, когда они запускаютцикл прионной конверсии белка PrP организма-хозяина. В отличие отбольшинства других амилоидозов, для передачи прионных заболеваний нетнеобходимости искусственно повышать уровень продукции PrP в организмереципиента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
