Нейрофибриллярные клубки - психиатрия позднего возраста
Видео: Понять. Простить. "Шапка" (2007)
Видео: Понять. Простить. "Третий раз замужем" (05.07.2007)
Вторым характерным нейроморфологическим патологическим образованием, описанным Альцгеймером, были нейрофибриллярные клубки, видимые в коре после ее импрегнации серебром. Нейрофибриллярные клубки — это волокнистые структуры, которые собираются внутри нейронов. Типичные клубки — звездчатой формы из-за того, что клубки аккумулируются внутри тела нейрона. Но встречаются и круглые, и глобулярные клубки. Аккумуляция клубков в клетке свидетельствует о неотвратимой близости исчезновения нейрона. После смерти клетки клубки-«привидения» или клубки-«надгробные камни» остаются в нейропиле. Тот факт, что эти экстрацеллюлярные клубки устойчивы к деградации, предполагает их относительную устойчивость к действию протеаз и нерастворимость. В течение многих лет именно эта нерастворимость препятствовала их биохимическому анализу.
Анализ ультраструктуры клубков свидетельствует о том, что их фибриллярная структура состоит из множественных парных спиральных нитей (филаментов). Эти парные спиральные филаменты (ПСФ) обнаруживают не только в клубках, но и в дегенерирующих нейронах, которые окружают сенильные бляшки и диффузно располагаются в коре и нитях нейропиля.
Результаты иммуноцитохимических исследований навели на мысль, что с клубками связаны цитоскелетные протеины. Но с таким подходом невозможно отличить существенные компоненты нейрогистологических патологических образований от периферически ассоциированных протеинов. В самом деле, с тем же подходом можно показать, что в клубках есть другие протеины, такие как убихитин и (i-амилоид (Tabaton et al., 1991, Yamagucci et al., 1992). Кроме ПСФ, в мозге страдающих болезнью Альцгеймера обнаруживают прямые и промежуточные нити (Crowter et al., 1991). На основании и морфометрических исследований создана модель, согласно которой в нейронах нормальные микротрубочки последовательно замещаются прямыми, промежуточными, а затем — ПСФ (Perry et al., 1991).
Прямой биохимический анализ ПСФ клубков оказался возможным после их экстракции с использованием детергентов для солюбилизации относительно резистентных препаратов, содержащих клубки. Данные этих исследований прямым секвенированием и иммунохимическими методами недвусмысленно свидетельствуют о том, что центральным компонентом ПСФ является ассоциированный с микротрубочками тау-протеин (Greenberg and Davies, 1990- Lee et al., 1991- Goedert et al., 1992a).
Микротрубочки — главные компоненты цитоскелета, которые есть во всех клетках, но принимают очень разное строение и функцию в высокоспециализированных нейронах. В ненейронах микротрубочки выглядят как спицы колеса, которые направляются из центральной «ступицы» — центросомы — к периферии клетки. Эти микротрубочки, состоящие из полимеров белка тубулина, тесно связаны с делением клеток и участвуют в устройстве органелл и хромосом во время митоза и мейоза. Нейрон — это постмитотическая неделящаяся клетка. Поэтому такая функция микротрубочек при делении клеток излишняя. Вместо этого в нейронах микротрубочки организованы параллельно нейрофиламентам по оси аксона и облегчают транспорт между телом клетки и синапсом. Изолированные препараты тубулина in vitro полимеризуются в структуры, подобные микротрубочкам, но в клетках этому процессу способствует группа протеинов, известных как ассоциированные с микротрубочками протеины (АМП). Многие их них общие для всех клеток, но некоторые специфичны для нейронов и отличаются некоторыми субклеточными анатомическими особенностями.
Таким образом, АМП2 преимущественно размещается в дендритах, а тау присутствует в аксонах. Из этого следует, что тау-протеин представляет значительный интерес для нейрональных исследователей как ассоциированный с микротрубочками протеин со специализированной ролью в мозге: поддерживать нейрональную, а точнее — аксональную специфическую структуру и функцию микротрубочек. Данные о том, что тау-протеин накапливается в нейрофибриллярных клубках при болезни Альцгеймера, позволили предположить, что цитоскелетная функция, как и структура, может быть повреждена. Это важно не только для поиска признаков смерти нейронов, но и для понимания снижения когнитивной функции страдающими БА.
Тау-протеин, накапливающийся в ПСФ при болезни Альцгеймера, высокофосфорилирован и может быть отдифференцирован от нормального зрелого тау-протеина антителами, специфичными к фосфорилированным эпитопам или по изменению истинного молекулярного веса при электрофорезе (Brion et al, Biemat et al, 1992, Goedert et al, 1992a). Первоначально предполагали, что это фосфорилирование не является нормальным и специфично для болезни Альцгеймера, но впоследствии обнаружили, что высоко- фосфорилированный тау-протеин присутствует в развивающемся (Bramblet et al, 1993- Goedert et al, 1993), а также в нормальном мозге взрослого человека (Garver et al, 1994- Matsuo et al, 1994). Осознание, что ПСФ-подобный тау-протеин не специфичен для мозга больного БА (до некоторого предела), отражает развитие исследований амилоида, описанных выше. Отложения Ар в бляшках и ПСФ-тау-протеина в клубках, как оказалось, представляют патологические отложения нормальных протеинов, в противоположность накоплениям патологических протеинов. В ретроспективе это можно было бы предсказать в случае такого поздно развивающегося расстройства, как БА: если патологические протеины продуцируются конституционально, то следует ожидать намного более раннего начала болезни. при болезни Альцгеймера малейшие изменения в относительных пропорциях Ар и тау-протеина способствуют началу нейродегенеративного процесса. С другой стороны, патогенетическим фактором может быть аномальный фибриллогенез как амилоида, так и тау-протеина.
Связывание ассоциированных с микротрубочками протеинов с тубулином и, следовательно, их способность поддерживать стабильность микротрубочек модифицируются изменениями в фосфорилировании (Brugg and Matus, 1991, Dreschel et al, 1992). Высокофосфорилированный ПСФ- подобный тау-протеин менее эффективен при полимеризации тубулина in vitro (Gustke et al., 1992, Del C. Alonso et al, 1994). Значит, по мере того, как доля высокофосфорилированного тау-протеина в нейронах возрастает, микротрубочки будут становиться менее стабильными. В результате изменение стабильности микротрубочек и последующее нарушение цитоскелета непременно приведет к изменению функции пораженных нейронов. Вполне возможно, что симптомы БА обусловлены этими повреждениями цитоскелета, равно как и действительным исчезновением нейронов. По одной из гипотез, БА возникает в результате реверсии фенотипа в сторону развития нейронов с сопутствующим повышением фосфорилирования тау-протеина и снижением стабильности цитоскелета. Наблюдение, что дендриты нейронов с клубками усиленно ветвятся, возможно, представляет некоторую морфологическую поддержку этой гипотезы (Gertz et al., 1991). Если динамичный и гибкий цитоскелет необходим для развивающегося нейрона, то для взрослого нейрона такие изменения могут быть вредными.
После установления факта, что ПСФ состоят из высокофосфорилированного тау-протеина, начался интенсивный поиск киназ и фосфатаз, ответственных за регуляцию фосфорилирования тау-протеина. Исследования in vitro велись исходя из предпосылки, что несколько пролин-управляемых киназ фосфорилируют тау-протеин по эпитопам ПСФ, в том числе митоген-активируемые протеинкиназы (МАПК: Drewes et al., 1992), циклинзависимые киназы (ЦЗК: Baumann et al, 1993), гликогенсинтазная киназа (ГСК: Hanger et al, 1992) и др. (Scott et al, 1993- Drewes et al, 1995- Singh et al., 1995). Однако данные исследований in vitro не обязательно отражают ситуацию in vivo. На интактных клетках млекопитающих было показано, что не МАПК, а ГСК фосфорилируют таупротеин по ПСФ-эпитопам (Lovestone et al, 1994- Latimer et al, 1995). Это не значит, что ГСК обязательно ответственны за изменения в фосфорилировании при болезни Альцгеймера. Возможно, что болезнь развивается вследствие относительно сниженной активности фосфатаз больше, чем повышенной активности киназ (Goedert et al., 1992b). Исследователи сосредоточиваются на попытках достичь большего понимания клеточного контроля фосфорилирования тау-протеина и на определении существования связи между отложением Ав и фосфорилированием тау-протеина.
Тау в ПСФ относительно стабильно фосфорилирован, но до сих пор не установлено, это фосфорилирование является первичным или вторичным событием. Некоторые исследователи предположили, что тау-протеин перераспределяется в ПСФ при болезни Альцгеймера первично. Вследствие этого снижается количество тау-протеина, участвующего в стабилизации микротрубочек (Mukaetova- Ladinska et al., 1993). Из-за такого перераспределения, вызванного другими посттрансляционными модификациями тау-протеина, возможны изменения в его фосфорилирования
