Сигнальные и транскрипторные факторы и церебральная ишемия.

Два хорошо изученных сигнальных каскада, включающих митоген-активированные протеинкиназы MAPK/ERK и p38/SAPK2, активируются факторами, причастными обычно к индукции ишемической патологии мозга – глутаматом, IL-1 и TNF. Изучение изменений активации и клеточного распределения фосфорилированных ERK1/2, -p38 и транскрипторного фактора CREB было изучено на модели окклюзионной церебральной ишемии. Уровень определяемого иммунохимически ERK1/2 был заметно увеличен в цитоплазме нейронального перикария, а p38 - в астроцитах пенумбральных регионов. При этом, если иммунореактивность p38 была преимущественной в субкортикальных зонах, то характерная для фосфорилированных CREB и ERK1/2 окраска проявлялась в олигодендроцитах. Повышенный уровень факторов сохранялся в течение первых суток после воспроизведения 90-минутной окклюзии. Таким образом, существенной оказывается не только экспрессия сигнальных молекул, вызываемая ишемией мозга, но и особенное региональное распределение в нейронах и олигодендроцитах (Irving, Barone et al, 2000).

С помощью сканирующей конфокальной микроскопии и блотт-анализа исследовали сигнальные пути, связанные с экстрацеллюлярно регулируемой киназой (ERK) и c-Jun-NH2-киназой при 15-минутной ишемии переднего мозга с последующей реперфузией. Активация ERK выявлялась через 30 минут и 4 часа эксперимента в сохранен-ных клетках dentate gyrus, но не в погибших нейронах CA1. В этих же клетках выявлены увеличенное фосфорилирование и активация транскрипционного фактора-2(ATF-2) и c-Jun в поздний период реперфузии. По мнению авторов, экспрессия Trk-ERK сигнального пути отражает нейропротективную роль гранулярных клеток зубчатой извилины; активация ATF-2- и c-Jun- сопряженных путей связана с деструктивным развитием процессов в этих нейронах (Hu еа, 2000).

На модели кратковременной ишемии мозга мышей было изучено действие селективного ингибитора МАР-киназы/ERK-киназы (МЕК1/2), препарата SL327, на размеры инфарктной зоны мозга и экспрессию цитокинов. Установлено, что вводимый за 15 минут до окклюзионной ишемии ингибитор на 64% снижал величину поражения мозга и уменьшал пик экспрессии IL-1beta mRNA (но не TNF-alpha mRNA). Таким образом, нейропротективный эффект ингибитора MEK1/2 опосредован супрессией интерлейкина; данные также впервые свидетельствуют о различной регуляции экспрессированной киназы сигнальных путей, сопряженных с IL-1beta или TNF-alpha (Wang et al, 2001).

Тирозинкиназные рецепторы Tie-1, -2, играющие важную роль в эндотелии микрососудов мозга, исследованы на модели церебральной ишемии/реперфузии; установлена связь этих рецепторов с функцией Основного фактора роста фибробластов (bFGF) и Васкулярного фактора роста эндотелия (VEGF) в регуляции ангиогенеза и ремоделирования сосудов после ишемии мозга (Lin et al, 2001). См. также обзорные публикации о митоген-активированных протеинкиназах (Noxaki et al, 2001) и терапевтическом потенциале ингибиторов аденозинкиназы (Kowaluk & Jarvis, 2000).

Исследования активности аденилатциклазы в начальной фазе острой ишемии мозга выявили ее снижение через 2-6 часов после ишемического воздействия. Места сниженной активности фермента строго соответствовали инфарктной зоне. Связывающая активность РКА по отношению к цАМФ, которая отражает функциональную «полноценность» фермента, резко

падала в начальный период ишемии, особенно в уязвимых регионах (СА1 зона гиппокампа); в периишемической зоне связывающая активность РКА, соответственно, оставалась повышенной.

В этой связи информация о факторе CREB (c-AMP-Response Binding Protein) представляет новые грани интереса. Недавно были опубликованы данные о том, что CREB - связанный с ДНК транскрипторный фактор, который оказывается конвергирующим белком нескольких сигнальных каскадов, - играет важную роль в контроле физиологических и патологических состояний, включая синаптическую пластичность и защиту нервных клеток при инсульте (Hedergen et al, 1998; Tanaka, Novaga et al, 2000; Tanaka, 2001).

Фосфорилирование CREB, которое отражает его транскрипционную функцию в ядре клетки, оказывается повышенным в периишемической зоне; и, наоборот, эта реакция быстро замедлялась в зоне ишемии до того, как гистологические признаки поражения становились очевидными. Расстройство цАМФ-сопряженной межклеточной сигнальной трансдукции следует параллельно ишемическому поражению нейронов, и устойчивое сохранение этих процессов оказывается важным фактором выживания нейронов при острой церебральной ишемии. Этот вывод подтверждается также при изучении изменений фосфорилирования CREB в ишемизированном стриатуме крыс. Взаимосвязь увеличенного фосфорилирования CREB в острой

стадии ишемии мозга и обусловленного им повышения концентрации внутриклеточного Са++(как

результат активации ионных каналов нейрона) была доказана с помощью фенилпиримидинового препарата NS-7, блокатора voltage-sensitive Ca++- и Na+ -каналов. Нейропротективный эффект этого блокатора сопровождался увеличением фосфорилирования CREB в краевой зоне ишемии (Tanaka, Nogawa, Nagata et al, 2000; Tanaka, 2001).

Усиление экспрессии ранних генов является первичной реакцией генетического аппарата нейрона на экстраклеточные стимулы. Эта экспрессия обеспечивает активацию и рациональное использование ядерной информации согласно потребностям клеток и меняющихся условий жизнедеятельности. В физиологических исследованиях было показано, что индукция гена c-fos наблюдается в ситуациях, которые отличаются высокой степенью новизны и несут элементы обучения (см. Умрюхин, 2000). Усиление экспрессии гена c-fos связано с увеличением тока ионов

по Са++ -чувствительным (voltage sensitive) каналам и, как было многократно продемонстрировано

выше, активация этих потоков стимулируется многими экстраклеточными стимулами, включая те, которые провоцирует ишемия нейрональной клетки.

Роль c-fos в процессах нейродегенерации и нейропротекции служит предметом ряда публикаций, нередко противоречащих друг другу. При исследовании динамики экспрессии c-fos при 10-минутной ишемии переднего мозга крыс было обнаружено снижение иммуно-реактивности фактора во всех пораженных зонах гиппокампа, наиболее выраженное через 6 часов реперфузии. Препарат N-acetyl-O-methyldopamine (NAMDA), защищающий СА1 нейроны от ишемии, увеличивал содержание c-fos в этих клетках.

Таким образом, эти исследования, а также эксперименты in vitro показали, что ишемия ведет к подавлению экспрессии генов c-fos в пораженных нейронах, и нейропротекция с помощью фармакологических воздействий обеспечивает защиту транскрипторной работы генного аппарата (Cho et al, 2001). В исследовании Kinoshita et al. (2001) при использовании гибридизации in situ для

анализа экспрессии c-fos, белка теплового шока HSP70, нейротрофина BDNF и активности циклооксигеназы-2, было подтверждено снижение уровня этих компонентов при развитии ишемического поражения мозга. Выявлена также разнонаправленная динамика содержания мРНК этих белков, свидетельствующая о вовлечении несопряженных механизмов экспрессии системы c-fos/ BDNF/ COX-2 и белка теплового шока 70.

Исследовано участие транскрипторного фактора NF-kB (Nuclear Factor kappa B) в ишемическом поражении клеток мозга. Известно, что NF-kB экспрессируется во многих клетках организма; его функции в мозге предположительно связаны с регуляцией пластичности синаптической связи. При посредстве NF-kB осущест-вляется индукция синтеза ряда ключевых белков, играющих роль в процессах воспаления, иммунном ответе, адгезивных реакциях, среди которых – цитокины, ростовые факторы, металлопротеиназы и другие молекулы, регулирующие продуцирование лейкотриенов, простагландинов и NO в различных клетках организма (см. обзоры: Рожнова и Алесенко, 1999; Carroll et al, 2000). По-видимому, в нейрональной ткани NF-kB может действовать в качестве редокс-контролирующего транскрипционного активатора, что может быть использовано в терапии нейродегенеративных патологий. NF-kB участвует в регуляции экспрессии NO-синтазы, стимулируемой Фактором роста опухоли (TNF) в астроцитах мышей и опосредует экспрессию альфа1-химотрипсина, протеазного ингибитора, активность которого определяется в спинномозговой жидкости пациентов с болезнью Альцгеймера.

Активные формы кислорода (АФК) могут влиять на экспрессию генов и способствовать индукции факторов, ведущих к апоптозу. При глобальной ишемии мозга NF-kB, как правило, экспрессируется в нейронах, “предназначенных” к гибели; активация NF-kB может быть заблокирована антиоксидантами (Clements, 2000). Активация NF-kB может быть спровоцирована многими факторами, причастными к патогенезу церебральной ишемии - глутаматом, интерлейкином-1, TNF. Иммуногистохимическая блотт- техника выявляет увеличение NF-kB- связывающей активности в ишемизированном кортексе; в последующие 6-48 часов реперфузии транслокация в ядре NF-kB возвращается к исходному уровню. Авторы связывают повышенную активность NF-kB с ухудшением провоцируемого ишемией состояния нейронов и их последующей гибелью (Irving et al, 2000). Данные подобного смысла были получены на моделях сублетальной ишемии, вызываемых каинатом или линоленовой кислотой; предобработка животных ингибитором NF-kB диэтилдитиокарбаматом или “ловушкой” NF-kB ДНК блокировали его транслокацию в ядерный материал (Blondeau et al, 2001).

Ослабление нейрональных повреждений в ишемизированном мозге можно получить с помощью трансфекции олигодеоксинуклеотидной “ловушки” NF-kB. Данный подход может оказаться принципиально новым в разработке терапевтической стратегии ослабления нейрональных патологий и защиты ишемизированного мозга (Ueno et al, 2001). Активация NF-kB и транслокация в ядро нейрона связаны с его отделением от ингибиторного белка I kappaB-alpha. Исследования Aronowski et al. (2000) показали, что содержание этой ингибирующей субъединицы заметно снижено в ишемизированной зоне мозга после воспроизведения окклюзионной ишемии крыс. Напротив, в пенумбральной зоне выявлено увеличение иммунореактивности I kappaB-alpha.

Эти данные проясняют новые детали регуляции активности транскрипторного фактора NF-kB,

играющего роль патогенетического агента при ишемии нейронов.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: