Нейрохимия

Газообразные трансмиттеры (газомедиаторы), такие как оксид азота (NO), сероводород (H₂S) и монооксид углерода (CO), являются перспективной для изучения группой эндогенных сигнальных молекул. Физиологические эффекты газотрансмиттеров могут вносить вклад в генерацию ноцицептивного сигнала при различных болевых синдромах, в том числе и при мигрени. Основой возникновения болевого ощущения при мигрени является активация тройнично-сосудистой системы (TVS), состоящей из афферентов нейронов тройничного ганглия (TG), сосудов и тучных клеток, лежащих в твердой мозговой оболочке. Участие NO в ноцицептивном сигнальном процессе при головных болях описано в многочисленных исследованиях, а инъекции донора NO, нитроглицерина, являются широко известным методом моделирования мигрени у людей и лабораторных животных. В TVS, NO взаимодействует с различными молекулярными мишенями, такими как TRP-каналы (каналы с транзиторным рецепторным потенциалом), а также с ключевыми медиаторами мигрени – PACAP (пептид, активирующий аденилатциклазу гипофиза) и CGRP (пептид, связанный с геном кальцитонина). H₂S оказывает собственное активирующее влияние на активность тройничного нерва, а также способен модулировать активность TRPA1, TRPV1 каналов и P2X рецепторов, проявляя как про-, так и антиноцицептивные эффекты. Результат взаимодействия NO и H₂S – нитроксил-ион (HNO-) способен активировать TRPA1-каналы. CO является наименее изученным газотрансмиттером в контексте молекулярных механизмов мигрени, но описано вовлечение продуцирующего его фермента, гемоксигеназы, в про- и антиноцицептивные эффекты в моделях воспалительной и нейропатической боли. Молекулярные мишени действия CO остаются не выявленными в TVS. В данном обзоре представлены сведения о роли эндогенных и экзогенных газотрансмиттеров в TVS, где возбудимость периферических афферентов определяет возникновение потенциалов действия, передающих ноцицептивный сигнал в центральные структуры, а сенситизация является фактором развития хронической мигрени. Углубленное изучение сигнальной роли газотрансмиттеров в патофизиологии болевого синдрома при мигрени может способствовать разработке более эффективных средств терапии для данного заболевания.

В зрелых моторных синапсах мыши нами ранее было обнаружено участие кальцитонин-ген-родственного пептида (КГРП) в увеличении размера кванта ацетилхолина (АХ) и описан сложный триггерный механизм, приводящий к выбросу эндогенного КГРП и последующему увеличению амплитуды миниатюрных потенциалов концевой пластинки (МПКП) после долговременной активности синапсов (то есть, в посттетанический период). В функционально незрелых, регенерирующих после моделирования травмы нерва моторных синапсах механизмы, способствующие облегчению синаптической передачи, представляют собой отдельный интерес как потенциальный рычаг воздействия на процессы реиннервации скелетной мышцы. В связи с этим, в данной работе нами было проверено влияние экзогенного КГРП на спонтанную и вызванную активность регенерирующих моторных синапсов. Также, используя режим стимуляции, отработанный для моделирования тетанической активности (30 Гц, 2 мин), исследовали наличие посттетанического прироста амплитуды МПКП, обусловленного выбросом эндогенного КГРП в таких синапсах. В результате проведенных экспериментов нами впервые было показаны острое, рецептор-специфичное, потенцирующее синаптическую передачу действие экзогенного КГРП, а также возможность выделения эндогенного КГРП и последующего запуска молекулярного каскада с участием депонированного кальция и протеинкиназ А и С, приводящего к увеличению размера квантов АХ в регенерирующих моторных синапсах мыши.

В ходе исследования предложена новая схема синтеза Ac-DMet-PRG-NH₂ (аналога С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина) методом конденсации пептидных блоков. Изучено влияние субхронического интраназального введения данного тетрапептида на зоосоциальное поведение белых крыс Wistar обоих полов в тесте “Социальное поведение”. В результате проведенного эксперимента выявлен сложный дозозависимый характер действия Ac-DMet-PRG-NH₂ на крыс разных возрастов. Установлено достоверное влияние тетрапептида на зоосоциальное поведение грызунов в дозе 0.01 и 10 мкг/кг с выраженными половыми различиями в характере поведенческих изменений.

Применяемые в настоящее время средства лечения большого депрессивного расстройства (депрессии) обладают существенными ограничениями, и очевидна острая необходимость в разработке новых путей антидепрессантной терапии. Стрессовые события и гиперактивность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГН) оси играют важную роль в патогенезе депрессии. Активность ГГН оси саморегулируется отрицательными обратными связями на нескольких уровнях, в том числе, осуществляется адренокортикотропным гормоном (АКТГ). Необходимой для активации рецепторов АКТГ аминокислотной последовательностью является АКТГ(6-9). В модели депрессии, вызванной хроническим непредсказуемым стрессом (ХНС), исследовали эффекты синтетического PGP-содержащего аналога АКТГ(6-9), пептида АКТГ(6-9)-PGP. Взрослые самцы крыс Sprague-Dawley в течение процедуры ХНС получали ежедневные внутри-брюшинные инъекции физиологического раствора или АКТГ(6-9)-PGP (60 нмоль/кг массы тела). Введение АКТГ(6-9)-PGP существенно ослабило вызванное ХНС снижение набора массы тела, предотвратило снижение предпочтения раствора сахарозы и снижение уровня BDNF в гиппокампе. Полученные результаты показывают, что в модели ХНС системно вводимый АКТГ(6-9)-PGP оказывает антидепрессантоподобное действие и снижает метаболический маркер хронической стрессовой нагрузки. Пептид АКТГ(6-9)-PGP может рассматриваться как один из перспективных кандидатов при разработке новых фармакологических средств для лечения и профилактики депрессии и других связанных со стрессом патологий.

Диабет 2 типа связан с формированием признаков болезни Альцгеймера (БА). Общим механизмом, по-видимому, является ослабление аутофагии, что делает ее стимуляцию потенциальной мишенью для лечения БА. Хорошие возможности для изучения коррекции диабета и нейродегенерации предоставляют мыши линии db/db, являющиеся моделью диабета и ожирения, у которых с возрастом формируются признаки БА. В своей предыдущей работе мы нашли, что мыши поддаются лечению с помощью дисахарида трегалозы, активирующей аутофагию по mTOR-независимому пути. У 3-месячных мышей трегалоза уменьшала ожирение, ослабляла гипергликемию, существенно активировала аутофагию в мозге, ослабляла нейровоспаление и окислительный стресс, восстанавливала когнитивную недостаточность. Остается неясным, в какой мере терапевтический эффект трегалозы зависит от возраста мышей и от активации транскрипции генов аутофагии и ультраструктурных изменений в нейронах и клетках глии. На 5-месячных мышах db/db исследовали терапевтический эффект лечения 3% трегалозой в питье. Трегалоза не вызывала значимого снижения веса тела мышей, уровня глюкозы и холестерина в крови, снижала экспрессию гена рецептора инсулина Insr. Отмечали визуальный рост уровня липофусцина в кортикальных нейронах и клетках глии, при этом трегалоза не ослабляла накопление маркера. Таким образом, для 5-месячных мышей db/db получен дифференциальный эффект трегалозы, состоящий в отсутствии активации транскрипции генов аутофагии и ослабления накопления липофусцина. По-видимому, терапевтический эффект трегалозы на нарушения у мышей линии db/db снижается с возрастом и становится слабоэффективным в 5-месячном возрасте.

Периодическая гипоксия – это эпизодическое возникновение гипоксии, которая чередуется с периодами реоксигенации и нормоксии. В зависимости от тяжести и длительности воздействия периодическая гипоксия может приводить к активации как защитных, так и патологических механизмов. Целью исследования явилась оценка зависимости эффектов периодической гипоксии от возраста крыс. В работе использовали самцов крыс Wistar в возрасте 2-х и 4-х месяцев. Половину животных каждого возраста подвергали воздействию нормобарической гипоксии (8% О₂, 2 часа) ежедневно в течение 5-и дней. В дальнейшем у крыс оценивали изменение массы тела, уровень тревожности, способность к обучению и активность и содержание ферментов антиоксидантной системы в плазме крови. Было показано, что ежедневное воздействие гипоксии приводит к снижению массы тела и увеличению уровня тревожности у самцов крыс в возрасте 2-х и 4-х месяцев, а также нарушению способности к обучению у 4-месячных крыс. У крыс, подвергавшихся воздействию гипоксии, отмечены зависимые от возраста изменения активности ферментов глутатионовой антиоксидантной системы в крови.

Глиальный нейротрофический фактор (glial cell line-derived neurotrophic factor - GDNF) - это белок, принадлежащий к большой группе белков, называемых нейротрофическими факторами. GDNF обеспечивает развитие нервной системы в ходе эмбриогенеза, поддерживает процесс нейрональной дифференцировки во взрослом организме и способствует выживаемости нейронов на протяжении их жизни. Ранние эксперименты, а также клинические испытания показали возможность применения GDNF в качестве терапевтического фактора для вспомогательной терапии ряда заболеваний нервной системы: болезни Паркинсона, ишемического инсульта, нарушений работы спинного мозга. Неудачи в ходе клинических испытаний стали причиной поиска возможных альтернативных вариантов, позволивших бы эффективно использовать GDNF в терапии. Одним из таких вариантов стал поиск изоформ GDNF и изучение их возможного нейропротективного и нейроиндукторного потенциала. Был обнаружен новый сплайс-вариант GDNF, который получил название djGDNF47. В данной работе мы показываем локализацию новой изоформы GDNF - djGDNF47 в норме в мозгу здоровых крыс 10-ти дней от рождения, а также у взрослых особей. Показано, что djGDNF47 преимущественно экспрессируется в молодых нейронах субвентрикулярной зоны (SVZ). Также оценена экспрессия djGDNF47 в клетках патологии (клеточная культура глиобластомы человека), где его экспрессия обнаруживается CD133⁺ клетках условной стволовости.