Диссертация (1151316), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Глиоциты, экспрессирующие широкийспектр нейротропных факторов и цитокинов, защищают нейроны оттоксического воздействия свободных радикалов, так как обладают болееактивнымиантиоксидантнымирассматриваютсявсистемами,качествеглавныхпоэтомуименнопротекторовнейроновониотокислительных повреждений [234, 255]. Существенная роль в процессахрепарации молекулярных повреждений отводится способности глиальныхклеток, и в первую очередь астроцитов, синтезировать разнообразныенейротрофические соединения, стимулирующие клетки нервной ткани, вчастности, клетки недифференцированных предшественников и стволовыеклетки мозга. Выявленное в ходе проведенных исследований значительноеповышениеметаболическойактивностиастроцитов,которыехарактеризуются большей, чем у нейронов антиоксидантной способностью,позволяющей им реализовать свои нейропротекторные эффекты, указываетна обусловленный действием различных по природе неблагоприятныхфакторов реактивный глиальный ответ.Этоподтверждаютосвещающиерольпоявляющиесяглиальныхклетокввпоследнеевремяобеспеченииработы,стабильногофункционирования нейронов, хотя подавляющее большинство публикаций овлиянии неблагоприятных факторов на структуру и функции ЦНСпосвящено исследованию нервных клеток.
В настоящее время известно, чтогибель взрослых дифференцированных нейронов при их поврежденииотнюдь не столь неизбежна, как это представлялось ранее. В поврежденномнейронемогутпроисходитькардинальныеперестройкицитоскелета,261модулироваться или прекращаться экспрессия характерных нейромедиаторови мембранных специфических маркеров, но в большинстве случаев это лишьвременные реакции, сопровождающиеся, как правило, разветвлениемотростков, направленные на восстановление функций и увеличениевозможности выживания клетки [203, 212, 218].Имеющиеся в настоящее время данные позволяют говорить осуществовании тесного взаимодействия между нейронами и глиальнымиклетками, определяющего общие механизмы высшей нервной деятельности,процессывосстановления,атакжепластическиемолекулярныеиморфологические перестройки в нервной ткани. Показано, что именно клеткиглиальногоокружения,главнымобразомастроциты,обеспечиваютнормальное развитие и функционирование нейронов.
В то же время, нейроныспособны к относительно быстрым пластическим изменениям лишь вусловияхадекватногоглиальногоответанадействиевнешнихраздражителей. Через соответствующие рецепторы глиальные клеткинепрерывно получают информацию о состоянии нейронов, принимаютучастие в синтезе и инактивации нейромедиаторов, продуцируют цитокины.Нейрон-глиальное взаимодействие обусловлено как непосредственнымиконтактами мембранных адгезивных молекул, так действием растворимыхнейротрофических факторов, таких как нейроростовой фактор (NGF),мозговой нейрональный фактор (BDNF), нейрональный фактор глии (GDNF),основной фактор роста фибробластов (BFGF), которые обеспечиваютвыживание нейронов и защищают нервные клетки от гибели.
Стабильностьтакихконтактоввзонесинапсовподдерживаетсяастроцитарнымокружением. Отростки этих глиальных клеток буквально «обволакивают»синаптическиемногочисленныхобразованияотростков[580,581].астроцитовПоддержкуобеспечиваютморфологиипромежуточныефиламенты цитоскелета астроцитов, что чрезвычайно значимо для контакта снейронами, формирования гематоэнцефалического барьера, нормальноймиелинизации т.д. Цитоскелет выполняет не только поддерживающую262скелетную функцию, наряду с формообразованием цитоскелетные белки иструктуры, собранные из них, принимают участие в модуляции многихвнутриклеточных событий.
Например, в регуляции каскадных процессов,сигнализациииконтролеинтенсивностиклеточногоответа[37].Цитоскелетные структуры, состоящие, в основном, из нейрофиламентов имикротрубочек играют решающую роль в аксональном транспорте. Этоподтверждаютданные,показывающие,чтонарушенияпроцессаполимеризации-деполимеризации нейрофиламентов под влиянием внешнихфакторов могут приводить к обратимому блокированию аксональноготранспорта [530].Глиальныеклеткиисключительночувствительныкдействиюповреждающих факторов и их способность к пластическим изменениямявляется критической для реконструкции нейрональной сети, как в процессеразвития, так и в зрелом мозге [307, 337, 582]. Реактивный астроглиоз –реакция астроцитов на действие различных повреждающих факторов, такихкак физический и химический инсульт [36], некоторые патологическиесостояния [312, 313], характеризуется интенсивным фибриллогенезом иповышением экспрессии глиального фибриллярного кислого белка.
ГФКБявляетсясоставнойчастьюпромежуточныхфиламентовастроцитов,экспрессируется только в этих клетках, поэтому используется в качествемаркерадляихидентификациивобразцахикультурахтканей.Многочисленные данные о функционировании астроцитов получены вработах с чистыми культурами клеток, которые идентифицировали поприсутствию этого протеина [8, 15, 270, 374].Иммунохимическое выявление ГФКБ с применением антисыворотокявляется признанным в мировой практике способом количественногоопределения его содержания. Использование поликлональной антисывороткипротивГФКБ,иммуноглобулиныкоторойраспознаютэпитопыкакинтактной субъединицы белка молекулярной массой 49 кДа, так и болеенизкомолекулярные полипептиды, позволило установить, что влияние263неблагоприятных факторов различной природы вызывает не толькоповышение содержания этого протеина, но и сопровождается перестройкойсети промежуточных филаментов астроцитов.
Интенсивность иммунногоокрашивания коррелирует как с изменением уровня ГФКБ, так и сповышением генной активности [301, 319, 367]. Окислительный стресс,индуцированныйразличнымипоприродеповреждениямимозга,непосредственно влияет на транскрипцию глиального фибриллярногокислого белка, что позволяет повышение его экспрессии рассматривать вкачестве биомаркера, отражающего интенсивность реактивного астроглиозаи перестройки цитоскелета глиоцитов [325, 328, 333].Полученные в результате проведенных исследований данные указываютна то, что увеличение генерации ГФКБ и его дериватов является адекватнымответом астроцитов на окислительный стресс.
Вероятно, протеолитическаядеградацияГФКБвусловияхдействияразличныхпоприроденеблагоприятных факторов индуцируется активными формами кислорода.Высокие значения коэффициентов корреляции между изменениями этогоастроглиального маркера и перекисным окислением липидов в тканях мозгаживотных разных таксонов, свидетельствует о тесной связи междумолекулярными повреждениями и клеточным ответом, вызванным действиемнеблагоприятныхфакторов.Выявленныеизменениясодержанияиполипептидного состава белка глиальных промежуточных филаментов вусловиях воздействия неблагоприятных факторов указывают на реактивныйастроглиальный ответ и активное участие астроцитов в репаративныхпроцессах.
Изменения содержания глиального фибриллярного кислого белкаи его дериватов в мозге рыб ранее не использовалось в качестве биомаркерасостояния животных в условиях загрязнения водной среды.Установлено, что рассматриваемые в работе различные по природеповреждающиефакторы(Al3+,Pb2+,Cd2+,ПАГ,хлорбензол,фенантрен/антрацен, мазут, органические растворители) индуцируют внервнойтканиживотныхразныхтаксоновсходныенарушения264окислительно-восстановительного баланса и астроглиальный реактивныйответ [583–585].Полученные сведения о позитивной корреляции между развитиемоксидативного стресса и реактивным астроглиозом позволяют предположитьналичиеобщихструктурно-функциональныхмеханизмоврегуляцииклеточного ответа, возникающего при действии повреждающих факторов.Связьмеждухарактернымимолекулярнымиифункциональнымиизменениями может быть опосредована, в первую очередь, нарушениямиглиальной поддержки нейронов и пластичности синаптических контактов,принципиально важных как для нейрон-нейронального, так и для нейронглиального взаимодействия.
Существование такого общего механизмадействия токсических загрязнителей и ксенобиотиков, приводящего кугнетению функциональных возможностей нервной системы, и, какследствие,снижениюжизнеспособностиживотных,подтверждаетпредположение о том, что процессы пластичности в нервной тканимодулируются с помощью универсальных путей метаболизма, которыереализуются в мозге всех позвоночных.Данные,представленныевработе,показывают,чторазвитиефункционального ответа астроцитов под действием экзогенных стрессфакторовсопровождаетсяизменениямипромежуточныхфиламентовцитоскелета, развитием оксидативного стресса и значительной реактивациейастроцитов.
Следует отметить, что особенности полипептидного состава иизменение уровня деградированных фрагментов цитоскелетного ГФКБ вкомплексе с изменениями активности основных компонентов ферментнойсистемы антиоксидантной защиты в мозге рыб изучены впервые.В формировании клеточного ответа и поддержании жизнеспособностиклеток нервной ткани не менее важную роль играют механизмы кальциевойрегуляции.Именноастроцитызащищаютнейроныотглутаматнойэксцитотоксичности, компенсируя выброс Са2+ [250, 255, 269, 349]. Следуетподчеркнуть, что миграция ГФКБ-положительных клеток во многом зависит265не только от присутствия определенных адгезивных молекул, в частностиизоформ NCAM, но и от поступлений в клетку Са2+, совместно реализующиходин из возможных механизмов нейрональной пластичности. Поток ионовСа2+ в клетку, опосредованный активацией NMDA рецепторов, модулируетклеточный ответ в виде повышения экспрессии комплекса полисиаловаякислота-NCAM [272, 366].Повышением внутриклеточной концентрации кальция астроциты, какправило, отвечают на рост активности нейронов, что приводит квысвобождению из клеток глии медиаторов, вызывающих дополнительнуюрегуляцию активности нейронов [327, 358, 394].
Кроме того, в соответствии сперекисно-кальциевой теорией гибели клеток, повреждения биомембран ивнутриклеточногогенетическогоаппаратаподдействиемсвободныхрадикалов сопровождаются резким повышением в цитозоле и ядерномматриксе концентрации свободного Са2+, что способствует последующемуразвитию клеточной патологии [385, 421]. Изменение внутриклеточнойконцентрации кальция осуществляется с помощью универсальных для всехтипов клеток кальций-связывающих белков, одним из представителейкоторых является нейроспецифический белок S100β, синтезирующийсяпреимущественно клетками нейроглии.
Известно, что этот белок выступаеткаквнутриклеточныйрегуляторприфосфорилированиипротеиновэнергетического обмена, цитоскелетной динамики, кальциевого гомеостаза,пролиферации и дифференциации клеток [380, 388, 391, 402].Особенности генерации астроцит-специфических протеинов S100β иГФКБ в головном мозге животных разных таксонов, изученные впредставленной работе, дают основания утверждать, что интоксикацияпромышленнымиполютантамивызываетответныемолекулярныеперестройки клеток астроглии, в ходе которых увеличение синтезацитоскелетногоГФКБсопровождаетсядостовернымувеличениемсодержания цитозольного кальций-связывающего протеина S100β и егодериватов. Учитывая то, что исследованные промышленные загрязнители2662+индуцируют нарушение Са -гомеостаза, а также вызывают существенныеизменения содержания и структуры цитоскелетного астроглиального маркераГФКБ,можнопредположить,чтоодновременносреконструкциейморфологии астроцитов изменяются не только их адгезивные свойства, но испособность к миграции, которая является важной составляющей процессавосстановления повреждений нервной ткани [173, 174, 179, 192].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
