Нейрохимия и гистохимия глутаматергических нейронов - психиатрия позднего возраста
Хотя существуют определенные сложности в различении той глутаминовой кислоты (ГЛУ), которая выполняет функцию нейротрансмиттера в крупных метаболических пулах, комбинация техник, включающих гистохимические методы обнаружения ГЛУ и предполагаемого ответственного за ее синтез фермента, а также исследование ретроградного транспорта меченной радионуклидами ГЛУ предоставили убедительные доказательства нейротрансмиттерной роли ГЛУ для целого ряда нервных путей, наиболее убедительно она продемонстрирована для кортикофугального пути (Ottersen, 1991).
Пирамидные нейроны V слоя, обычно формирующие кортикофугальные пути, подвержены образованию нейрофибриллярных клубков, отмечается также снижение их количества при болезни Альцгеймера (Neary et al, 1986- Hof et al., 1990). Другим доказательством наличия дегенерации в кортикостриарных путях при болезни Альцгеймера явилось повышение связывания [3Н] ГЛУ в полосатом теле с ростом числа нейрофибриллярных клубков в височной коре (Rearce et al). Это было расценено как показатель денервационной гиперчувствительности.
Менее убедительны доказательства нейротрансмиттерной роли ГЛУ для других пирамидных нейронов коры, в частности, участвующих в кортико-кортикальных связях и волокнах, проходящих через мозолистое тело (обычно локализующихся во II и III слоях коры). Тем не менее результаты, полученные с помощью различных методик, согласуются с предположением о том, что для этих групп нейронов основным нейротрансмиттером является именно ГЛУ.
У пациентов с болезнью Альцгеймера височные и теменные доли могут быть местами, где патологические изменения появляются раньше всего и выражены в наибольшей степени, поскольку именно в этих областях с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) — методики прижизненного исследования мозга, чувствительной в определении атрофии, обнаруживается снижение уровня метаболизма глюкозы (Chawluk et al., 1987). Показатели нейро- психологических тестов коррелируют как с результатами ПЭТ (Cutler et al., 1987- Miller et al., 1986- см. также Gustafson et al, 1987- Neary et al, 1987), так и с числом пирамидных клеток в слое III коры мозга (Neary et al., 1986) и числом синапсов в слое III (DeKosky and Scheff, 1990). Таким образом, возможно, что клинически значимое сокращение и утрата ассоциативных волокон происходят в ограниченных (а именно, теменно-височных) областях, что и влияет на общее снижение метаболизма глюкозы, обнаруживаемое при ПЭТ-сканировании. Эта точка зрения подтверждается выраженной потерей клеток и образованием клубков в III слое по данным посмертного исследования препаратов ассоциативной коры, в то же время таких изменений в первичных сенсорных областях не обнаруживается (Braak and Braak, 1985- Pearson et al., 1985- Hof et al, 1990).
В качестве маркера относительной плотности глутаматергических нервных окончаний использовался показатель синаптосомального Na-зависимого Б-[3Н]-захвата аспартата (ASP-захват).
AS-захват может быть вполне достоверно оценен в ткани, полученной при быстро проведенной аутопсии. В полученных таким образом препаратах височной коры пациентов, страдавших болезнью Альцгеймера, было обнаружено снижение этого показателя до 50% (Procter et al, 1988), что отражает уменьшение числа ГЛУ-синапсов. Наиболее вероятным объяснением этого будет то, что данное явление отражает уменьшение количества синапсов в кортико-кортикальных волокнах, поскольку уменьшение количества клеток, образующих эти волокна, является основным патологическим проявлением. Впрочем, это может быть и чрезмерным упрощением, так как К+-стимулированное высвобождение ГЛУ из препаратов ткани мозга, полученных в ходе нейрохирургических вмешательств у пациентов с ранними стадиями заболевания, не было сниженным (Smith et al, 1983) На более поздних этапах заболевания тканевая атрофия может затруднять интерпретацию биохимических данных, выраженных относительно массы препарата без принятия во внимание снижения объема структур мозга. Таким образом, результаты исследований высвобождения нейротрансмиттеров при болезни Альцгеймера вполне совместимы с данными о снижении активности ASP-захвата на нейрональном уровне.
В мозге были обнаружены системы захвата ГЛУ и других дикарбоновых аминокислот как с высокой, так и с низкой связывающей способностью. Предполагается, что механизмы высокой связывающей способности в большей степени относятся к синаптической функции, являются температурнозависимыми, распределены в определенных областях соответственно синаптосомальным фракциям и приводятся в действие трансмембранным градиентом натрия. Однако системы захвата ГЛУ представлены как в нейронах, так и в клетках глии. В настоящее время возможно дать молекулярную характеристику этих белков — переносчиков возбуждающих аминокислот (ПВАК) (Danbolt et al, 1990- Arriza et al, 1994). У крыс были определены клеточные ДНК, кодирующие структурно сходные ПВАК, причем обнаруженные в клетках глии имели явные отличия от обнаруженных в нейронах (Shashidham and Plaitakis, 1993- Arriza et al, 1994- Shashidharan et al, 1994a, b). У людей последовательности аминокислот, аналогичные обнаруженным в нейронах животных, возможно, являются признаком тел глутаматергических нейронов, а не глиальных клеток. Изучение белков — ПВАК и их матричных РНК может прояснить ситуацию с патологическими состояниями у человека.
Исследования гиппокампа у людей и животных обнаружили, что во всех основных входящих и выходящих путях (кроме септогиппокампального- серотонинергического) функцию трансмиттера выполняет ГЛУ (Ottersen, 1991). В посмертных исследованиях у пациентов с болезнью Альцгеймера было также обнаружено снижение числа клеток и образование нейрофибриллярных клубков в коре обонятельного мозга. Действительно, недавно полученные in vivo изображения гиппокампа дают основания предполагать, что атрофия этой области имеет место уже к середине течения болезни (Kesslak et al). Hyman с коллегами (1987) измерил концентрацию ГЛУ в терминальном отделе перфорантного нервного пути и установил ее 80% снижение в препаратах мозга людей, страдавших болезнью Альцгеймера. Сочетающееся с этими данными сниженное содержание ГЛУ наблюдалось в молекулярном слое зубчатой извилины (Kowall and Beal, 1991). И хотя в последней работе кора обонятельного мозга не исследовалась, было отмечено снижение числа иммунореактивных в отношении ГЛУ и глутаминазы пирамидных нейронов в СА-полях, а в сохранившихся нейронах наблюдались неравномерное укорочение и дезорганизация дендритических полей. Во многих из них также обнаруживались и нейро- фибриллярные клубки. Эти данные дают основание предположить, что если, как считают, глута- матергические нервные пути имеют отношение к функции памяти (см. Hyman et al, 1990), то, следовательно, снижение глутаматергической функции может играть роль в нарушении памяти при болезни Альцгеймера. Однако необходимо снова подчеркнуть, что поскольку БА представляет собой медленно прогрессирующее расстройство, все патологические изменения, обнаруживаемые на аутопсии, являются проявлениями финальных стадий заболевания (см. также Braak and Braak, 1991).
Подытоживая вышеизложенное, можно сказать, что в настоящее время накоплено достаточно подтверждений тому, что ГЛУ является основным нейротрансмиттером в ассоциативных кортикокортикальных волокнах и в основных гиппокампальных нервных путях. В гистологических и некоторых нейрохимических исследованиях было установлено, что при болезни Альцгеймера дегенерация в этих путях наступает достаточно рано.
