Предполагаемые связи между патологией нейронов и нарушением метаболизма белков - психиатрия позднего возраста
Нейробиологическими исследованиями были выделены два основных признака БА — отложение амилоида (примером может служить образование сенильных бляшек) и образование клубков в субпопуляции пирамидных нейронов коры или сокращение субпопуляции этих клеток. Непосредственной связи между этими отдельными признаками установлено не было (см. Neary et al., 1986- Braak and Braak, 1991). Вместе с тем распределение патологических изменений подтверждает мнение о распространении заболевания вдоль анатомически хорошо определяющихся кортикальных нервных путей (Pearson et al, 1985- Pearson and Powell, 1989- Esiri et al, 1990). Результаты последних исследований дают основания предполагать, что одним из эффектов снижения глутаматергической активности является ускорение формирования сенильных бляшек (см. Bowen et al.f 1994а).
Тау
Патологическая трансформация тау-протеина в парные спиралевидные филаменты (ПСФ), очевидно, является следствием гиперфосфорилирования. Эти образования — ключевые составляющие клубков, однако механизм их образования подробно не описан. Вызвать образование тау-ПСФ и таким образом способствовать формированию клубков может активация протеинкиназы (Yang et al,
- . В патологических механизмах, приводящих к гиперфосфорилированию тау, принимает участие также снижение активности глутаматергических нейронов. Когда первичные культуры кортикальных нейронов крысиных зародышей обрабатывались глутаматом в высокой (1шМ) концентрации, в них с помощью антитела АТ8 определялось гораздо меньшее содержание похожего на ПСФ тау (Brion et al, 1993- Davis et al, 1994). Возможно, что агенты, увеличивающие активность пирамидных клеток (например, посредством стимуляции Mi-рецепторов), могут приводить к образованию клубков. Однако признаков того, что все обстоит именно так, на самом деле немного: было показано, что под действием протеинкиназы С происходит фосфорилирование тау, однако это не приводит к изменению электрофоретической подвижности, характерному для тау-ПСФ. Более того, другая киназа, участвующая в образовании тау-ПСФ (Brion et al, 1993), может быть регулируемой «снизу» и инактивироваться при активации протеинкиназы С (Goode et al, 1992). Интересно, что протеин- киназа С также участвует в образовании другого важного нейроморфологического признака БА — отложении амилоида, что будет описано далее.
Протеин — предшественник амилоида
Основным компонентом экстрацеллюлярного амилоида при болезни Альцгеймера является 4 KDa Р-амилоидный протеин (РА4). Он включен в состав значительно более крупного протеина — предшественника амилоида (ППА). ППА включает в себя целое семейство гликопротеидов, которые характеризуются ингибиторным действием на серинпротеазу или ИПК. Все они образуются вследствие альтернативного сплайсинга. Было описано по крайней мере два пути выработки ППА — зависящий от протеинкиназы С секреторный путь и лизосомальный/эндосомальный путь. При функционировании секреторного пути происходит фосфорилирование и включение ППА в клеточные мембраны с последующим отщеплением крупного N-терминального фрагмента (Esch et al, 1990- Sambamurti et al, 1992). Очевидно, что этот путь не приводит к образованию целых молекул |}А4, поскольку место отщепления находится в середине его последовательности (Esch et al, 1990- Sambamurti et al, 1992). Лизосомальный/эндосомальный путь приводит к образованию мелких С-терминальных фрагментов, некоторые из них содержат последовательность рА4 (Golde et al, 1992). Таким образом, предполагается, что именно этот лизосомальный/эндосомальный путь образования ППА приводит к секреции рА4, который обнаруживается в спинномозговой жидкости и искусственной культуральной среде (Haass et al, 1992- Seubert et al, 1992). Однако до сих пор неясно, могут ли изменения внешней, экстрацеллюлярной среды вызывать образование из секретированного рА4 характерных р-складчатых пластинок амилоида, обнаруживаемых в сенильных бляшках (Barrow and Zagorski, 1991), либо это происходит вследствие аномального внутриклеточного использования или катаболизма ППА (Golde et al 1992). Хотя различные исследовательские группы высказывали предположение о том, что нарушенный метаболизм ППА и отложение РА4 являются первоначальным патогенетическим моментом при болезни Альцгеймера (Hardy and Higgins, 1992), не было обнаружено взаимосвязи между интенсивностью образования сенильных бляшек и выраженностью деменции (Neary et al, 1986- Terry et al, 1991).
Было продемонстрировано, что ППА может секретировать культура глиальных клеток, однако непохоже, чтобы она могла секретировать большие количества его растворимой формы (как это показано в обзоре Haass et al, 1992). Вместе с тем и у крыс, и у человека пирамидные нейроны являются, очевидно, основным источником ППА, который локализуется в гранулярных структурах, а именно (по данным электронной микроскопии) в аппарате Гольджи, лизосомах или других секреторных гранулах (по обзору Shigematsu et al., 1992).
Были определены концентрации основных видов ППА и видов белка, предположительно определяемого в качестве гомологичного протеину — предшественнику амилоида ПППА2 (Webster et al, 1994). Определение проводилось в двух мембранных и одной растворимой фракции ткани мозга, полученной от пациентов с деменцией- для сбора материалов применялись техники, предназначенные минимизировать аутолиз (Procter et al, 1994). Определялись соответствие этих показателей с морфометрической оценкой интегрированности пирамидных нейронов и астроцитов, биохимические признаки промежуточных нейронов (ГАМК: Lowe et al, 1988), пирамидных нейронов (ASP-захват: Procter et al, 1988), а также активность холинацетилтрансферазы (ХАТ). Учесть влияние факторов, потенциально способных вызвать искажения — например, возраста, времени, прошедшего от момента смерти до вскрытия, длительности терминальной комы, можно с помощью анализа множественной регрессии.
Основной находкой (Procter et al, 1994) явилось установление того, что количеству обнаруживаемого ППА в гораздо большей степени соответствует показатель интегрированности нейронов, а не астроцитов. Корреляция между числом астроцитов и количеством ППА отсутствовала. Не было также обнаружено корреляции и с маркерами промежуточных нейронов- концентрация ГАМК коррелировала лишь с количеством ППАб95. Вместе с тем концентрации основных видов ППА коррелировали с количеством маркеров пирамидных клеток. В височной коре определялась значимая корреляция между активностью ХАТ и концентрацией ППАб95 как в растворимой фракции, так и в мембранах низкой плотности.
По всей видимости, выделение ППА пирамидными клетками регулируется нейрональной активностью и, в частности, механизмами трансмиттерной передачи. Это касается М1 и других рецепторов, в которых в качестве второго медиатора используются продукты гидролиза фосфати-дилинозинол-бифосфата (ФИФ2) и чья активация усиливает секрецию ППА. В то же время для человеческого мозга такой процесс пока однозначно не подтвержден. На сегодняшний день в широкой клинической практике нет препаратов, которые могли бы повышать секрецию ППА, а такие препараты, как литий или антидепрессанты, по-видимому, вмешиваются в обмен ФИФ2 либо подавляют нейрональную активность другими, возможно похожими, способами. При лечении этими препаратами можно ожидать снижения концентрации ППА в желудочковом ликворе- предположение подтверждается в тех случаях, когда этот показатель может быть исследован (Clarke et al.t 1993).
Концентрация ППА751 и ППА770 в растворимой фракции тканей мозга была высокой в случаях, когда наблюдалось снижение числа пирамидных нейронов. Уменьшение количества этих клеток, очевидно, сопровождается снижением возбуждающего действия на сохраняющиеся нейроны, как следствие, почти наверняка уменьшается секреция ППА, поскольку этот процесс связан с деполяризацией нейронов по принципу положительной обратной связи (Nitsch et al, 1992). Этот процесс дополняется снижением активности связанного с рецепторами фосфорилирования ППА, что обусловлено снижением холинергической активности (Bowen et al, 1992- Buxbaum et al, 1992- Nisch et al, 1992- Webster et al, 1993), наблюдающейся при болезни Альцгеймера. Обнаружение высоких концентраций ППА695 в растворимой фракции при низкой активности ХАТ сочетается с этой гипотезой.
У лиц с тяжелой патологией, проявляющейся значительным снижением числа пирамидных нейронов или низким показателем маркеров промежуточных нейронов, также отмечалось снижение концентрации ППА695 в мембранных фракциях (Webster et al, 1994), что соответствует гипотезе, по которой повышение концентраций ППА751 и ППА770 в растворимых фракциях у субъектов с тяжелой патологией может наступать вследствие функциональных изменений секреции ППА, что и имеет место несмотря на очевидное снижение этих показателей.
Пока точная природа нейротоксического процесса при болезни Альцгеймера остается не установленной, необходимы дальнейшие исследования, чтобы дать ответ на вопрос, токсичны ли внутриклеточные скопления растворимого ППА, либо недостаточное содержание одной или обеих секретируемых форм (Seubert et al, 1993) настолько нарушает нормальную интегрированность нейронов, что становится патогенетическим агентом. Каким бы ни был этот гипотетический патологический процесс, при его определении необходимо учитывать распределение повреждений и очевидную подверженность повреждениям некоторых субпопуляций нейронов.
