Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
29
Добавлен:
15.09.2017
Размер:
276.92 Кб
Скачать

Моделирование преклинической и ранней клинической стадий болезни Паркинсона

В.Г. ХАИНДРАВА1, Е.А. КОЗИНА2, В.Г. КУЧЕРЯНУ3, Г.Н. КРЫЖАНОВСКИЙ3, В.С. КУДРИН4, П.Д. КЛОДТ4, Е.В. БОЧАРОВ4, К.С. РАЕВСКИЙ1,4, М.В. УГРЮМОВ1,2

Modeling of preclinical and early clinical stages of Parkinson’s disease

V.G. KHAINDRAVA, E.A. KOZINA, V.G. KUCHERYANU, G.N. KRYZHANOVSKY, V.S. KUDRIN, P.D. KLODT, E.V. BOCHAROV, K.S. RAEVSKY, M.V. UGRIUMOV

1Институт нормальной физиологии им. П.К. Анохина РАМН; 2Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН; 3Институт общей

патологии и патофизиологии РАМН; 4Институт фармакологии им. В.В. Закусова РАМН, Москва

Первые симптомы болезни Паркинсона появляются через 20—30 лет после начала заболевания при дегенерации большей части дофаминергических нейронов. Возникает необходимость разработки преклинической диагностики и превентивного лечения данного заболевания. Моделирование преклинической и ранней стадий болезни Паркинсона осуществляли на мышах с помощью 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП). Через 14 дней после двухкратного введения МФТП в дозе 12 мг/кг с интервалом 2 ч у мышей не наблюдалось изменений моторного поведения. В стриатуме — в области проекции дофаминергических аксонов — происходило снижение содержания дофамина на 57% и количества дофаминергических аксонов на 59%, т.е. содержание дофамина в отдельных аксонах не изменялось. В черной субстанции

— в области локализации тел дофаминергических нейронов — содержание дофамина не изменилось, хотя общее число нейронов уменьшилось на 28%. При этом содержание дофамина в сохранившихся нейронах оказалось выше, чем в контроле, на 77%, что является косвенным показателем компенсаторного усиления синтеза дофамина. После введения МФТП в дозе 4×12 мг/кг у мышей произошло изменение моторного поведения по наиболее чувствительным тестам. При этом в стриатуме концентрация дофамина снизилась на 75%, а количество дофаминергических аксонов — на 68%. В черной субстанции уровень дофамина не изменился, а количество дофаминергических нейронов снизилось на 43%. При этом внутринейрональное содержание дофамина возросло более чем на 70%. Путем двухкратного введения МФТП в дозе 12 мг/кг смоделирована преклиническая стадия болезни Паркинсона, а при четырехкратном — переходная фаза от пресимптомной стадии к симптомной.

Ключевые слова: дофамин, черная субстанция, стриатум, нейротоксин, МФТП, болезнь Паркинсона.

The first symptoms of Parkinson’s disease manifest 20—30 years after the disease onset when the most dopaminergic neurons degenerated. Therefore, it is necessary to work out preclinical diagnostics and preventive treatment of this disease. Modeling of preclinical and early stages of Parkinson’s disease was conducted in mice using 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropiridine (MPTP). The changes in motor behavior were not observed in mice by 14 day after MPTP injections in dose 12 mg/ kg two times with interval of two hours. In the striatum, the region of dopaminergic axon projection, the content of dopamine and number of dopaminergic axons decreased by 57% and 59%, respectively, i.e. there were no changes in dopamine in single axons. In the substantia nigra, the region of dopamine neuron localization, the content of dopamine did not change though the total number of neurons decreased by 28%. However the dopamine content in remained neurons was higher by 77% compared to the control that indirectly indicated the compensatory enhancement of dopamine synthesis. After the MPTP injections in dose 4×12 mg/kg, there were changes in motor behavior of mice in the most sensitive tests. In the striatum, the dopamine content and number of dopaminergic axons decreased by 75% and 68%, respectively. In the substantia nigra, there were no changes in dopamine content but the number of dopaminergic neurons decreased by 43%. The intraneuronal dopamine content increased by more than 70%. In conclusion, we constructed the models of preclinical stage (two-time MPTP injections) and transition phase from presymptomatic to symptomatic stage (four times of MPTP injections) of Parkinson’s disease.

Key words: dopamine, substantia nigra, striatum, neurotoxin.

Болезнь Паркинсона (БП) — хроническое нейродегенеративное заболевание, характеризующееся нарушениями двигательной активности — тремором, ригидностью, брадикинезией, а на поздней стадии и когнитивными расстройствами [2]. Высокая распространенность этого заболевания и большие финансовые затраты на реабилитацию и лечение больных делают это заболевание социально

значимым [13, 15, 19]. Дегенерация дофаминергических нейронов черной субстанции (ЧС) приводит к деафферентации стриатума, что является ключевым звеном патогенеза БП [4, 14]. Этот процесс протекает у больных в течение десятилетий без клинических проявлений, что, вероятно, объясняется включением компенсаторных механизмов [42]. Действительно, первые симптомы появляют-

© Коллектив авторов, 2010

1e-mail: mugrumov@mail.ru

Zh Nevrol Psikhiatr Im SS Korsakova 2010;110:7:41

 

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

41

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

ся у больных БП только после дегенерации 50—60% дофаминергических нейронов в ЧС и снижения уровня дофамина в стриатуме на 70—80%, т.е. на поздней стадии развития заболевания [6, 23, 24, 32]. Поскольку лечение больного начинается только в это время, оно не настолько эффективно, как могло бы быть на ранних этапах развития болезни. Поэтому необходима разработка преклинической диагностики и превентивного лечения БП, чему должно предшествовать экспериментальное моделирование этого заболевания в преклинической (досимптомной) стадии. Создание такой модели позволит исследовать компенсаторные процессы, включающиеся в нигростриатной системе, а также идентифицировать эндогенные маркеры паркинсонизма и разработать методы его превентивной терапии.

Целью данной работы явилось моделирование преклинической и ранней клинической стадии БП (сразу же после появления изменений моторного поведения) на мышах путем системного введения 1-метил-4-фенил- 1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП) — специфического нейротоксина дофаминергических нейронов — и ее комплексный анализ.

Материал и методы

В работе использовано 80 мышей-самцов линии C57BL/6 в возрасте 2,5—3 мес, с массой тела 22—26 г. У всех животных за день до введения и на 14-й день после введения МФТП оценивали моторное поведение в тесте «открытое поле» в автоматизированном режиме с помощью системы Opto-Varimex-3 («Columbus instruments», США), измеряя в течение 3 мин пройденный путь, время без движений, число вертикальных стоек [22]. Дополнительно определяли длину шага, когда животное двигалось по прямой линии [39].

Животным подкожно вводили МФТП в дозе 12 мг/кг в 1-м эксперименте двухкратно (2×12 мг/кг), во 2-м — четырехкратно (4×12 мг/кг) с 2-часовым интервалом. В контроле вводили физраствор (0,9% NaCl). Все манипуляции с животными были проведены в соответствии с протоколом, утвержденным комитетом по охране животных Института биологии развития РАН, находящимся в соответствии с национальными и международными требованиями.

ранее [41]. В окончательном виде представлены изменения содержания этих веществ в ЧС и их концентраций в стриатуме в опыте по отношению к контролю, принятому за 100%.

Часть материала была использована для двойного иммунофлюоресцентного мечения нервных волокон стриатума, в которых выявляли тирозингидроксилазу (ТГ) и декарбоксилазу ароматических аминокислот (ДАА) на «плавающих» срезах (30 мкм) замороженного мозга. Иммуногистохимическую реакцию проводили в соответствии с методикой, описанной ранее [1].

Вторая часть материала была использована для пероксидазного моно-иммуномечения ТГ, первого скорость-лимитирующего фермента синтеза дофамина, в нейронах компактной части ЧС. На криостате Leica (Германия) приготавливали фронтальные серийные срезы в области ЧС толщиной 20 мкм и монтировали их на предметные стекла. На одно стекло монтировали срезы от контрольного и опытного животных. Далее иммуногистохимическое выявление ТГ проводили в соответствии с методикой, описанной ранее [5].

Срезы стриатума с двойным флюоресцентным иммуногистохимическим мечением ТГ и ДАА исследовали в конфокальном микроскопе Leica TCS 4D (Германия). На «оптических» срезах толщиной 0,12 мкм с помощью программы ImageJ подсчитывали количество биферментных терминалей ТГ(+)/ДАА(+) в 4 условно обозначенных областях дорсального стриатума, а именно в их центральной зоне площадью 900 мкм2. Срезы ЧС после пероксидазного моноиммуномечения ТГ исследовали в световом микроскопе Olympus BX51 (Япония), оснащенном цифровой камерой Olympus DP70 (Япония) при увеличении объектива ×10. Анализ изображений срезов осуществляли с помощью программы АnalySIS 5.0. (Olympus, Япония). На каждом срезе обводили область «компактной части» ЧС, содержащей тела дофаминергических нейронов, в соответствие с атласом [30] и рекомендациями [28]. После этого подсчитывали количество нейронов, причем только с видимым ядром.

Полученные данные обрабатывали статистически с помощью F-теста для определения однородности выборки и теста Стьюдента для определения достоверности различий.

Через 2 нед после введения МФТП животных декапи-

Результаты

тировали, извлекали мозг, разрезали его по среднесагит-

 

тальной плоскости. Из правой половины мозга выделяли

Поведение. Через 14 дней после двухкратного введе-

ЧС и стриатум. Кусочки взвешивали, охлаждали в жидком

ния МФТП в дозе 12 мг/кг (2×12 мг/кг) в опыте и физра-

азоте и хранили при –70°С до проведения высокоэффек-

створа в контроле у мышей отсутствовали различия по

тивной жидкостной хроматографии с электрохимической

всем показателям моторного поведения (см. таблицу).

детекцией моноаминов и метаболитов. Левую половину

После введения МФТП в дозе 4×12 мг/кг показатели чис-

мозга фиксировали иммерсией в 4% параформальдегиде

ло стоек и время без движений не изменились, однако

12 ч при 4°С. Затем мозг промывали в фосфатно-солевом

произошло уменьшение длины пробега на 42% и длины

буфере, инкубировали в 20% сахарозе 48 ч и заморажива-

шага на 23% относительно контроля (см. таблицу).

ли в гексане, охлажденном до –40°С. Замороженный ма-

Биохимический анализ дофамина и метаболитов в

териал хранили при –70°С до дальнейшего морфологиче-

стриатуме и ЧС. При расчете содержания определяемых

ского исследования.

веществ в опыте по отношению к содержанию этих ве-

Определение содержания дофамина, дигидроксифе-

ществ в контроле, принятому за 100%, оказалось, что по-

нилуксусной кислоты (ДОФУК), гомованилиновой кис-

сле введения МФТП в дозе 2×12 мг/кг в стриатуме проис-

лоты (ГВК), серотонина (5-гидрокситрипатамина, 5-ГТ)

ходило снижение уровня дофамина на 51%, ДОФУК на

и норадреналина в стриатуме и в ЧС проводили с помо-

36%, ГВК на 30%. При этом увеличилось соотношение

щью высокоэффективной жидкостной хроматографии с

ДОФУК/ДА на 52%, а ГВК/ДА — на 58% (р<0,05) (рис. 1,

электрохимической детекцией по методике, описанной

А). В ЧС не изменялось содержание ДОФУК и норадрена-

42

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

МОДЕЛИРОВАНИЕ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

Показатели моторного поведения у мышей в контроле и после введения МФТП

Группа

Длина пробега, см

Число стоек

Время без движений, c

Длина шага, см

Контроль (0,9% NaCl)

629,2±91,3

4,9±1,3

82,5±7,1

5,05±0,1

Опыт, МФТП (2×12 мг/кг)

592,4±97,5

4,7±0,8

77,3±7,4

5,0±0,08

Опыт, МФТП (4×12 мг/кг)

367,1±57,5*

3,7±1,2

92,5±7,4

3,9±0,1*

Примечание. * — достоверность различий с контролем — р<0,05.

Рис. 1. Содержание дофамина (ДА), дигидроксифенилуксусной кислоты (ДОФУК), гомованилиновой кислоты (ГВК) и соотношения ДОФУК/ДА и ГВК/ДА (в усл. ед.) в стриатуме (А, В) и черной субстанции (Б, Г) через 14 дней после введения МФТП в дозах 2×12 мг/кг (А, Б) и 4×12 мг/кг (В, Г).

По оси ординат — концентрация/содержание веществ в контроле (приняты за 100%).

* — достоверность различий с контролем — р<0,05. Здесь и на рис. 3: белые столбцы — физиологический раствор (0,9% NaCl), черные — МФТП.

лина, наблюдалась тенденция к увеличению уровня дофамина и происходило увеличение содержания ГВК на 50% и 5-ГТ на 67% (см. рис. 1, Б). После введения МФТП в дозе 4×12 мг/кг в стриатуме происходило снижение концентрации дофамина на 75%, ДОФУК на 40%, ГВК на 45% и увеличение соотношений ДОФУК/ДА на 155% и ГВК/ДА на 135% (р<0,05) (см. рис. 1, В). В ЧС не изменялся уровень дофамина, происходило снижение содержания ДОФУК на 27%, ГВК на 23%, и падение соотношений ДОФУК/ДА на 26% и ГВК/ДА на 21% (см. рис. 1, Г).

Количественный иммуноцитохимический анализ аксонов в стриатуме. В контроле в стриатуме обнаружены многочисленные терминали, содержащие оба фермента синтеза дофамина — ТГ и ДАА (рис. 2, А, Б). Через 14 дней после введения МФТП в дозе 2×12 мг/кг плотность (количество волокон на единицу площади) биферментных терминалей уменьшилась на 59% (см. рис. 2, В, Г). После введения МФТП в дозе 4×12 мг/кг наблюдалось снижение плотности биферментных терминалей на 68% (рис. 3, А).

Количественный анализ дофаминергических нейронов в компактной части ЧС. При введении МФТП в дозе 2×12 мг/кг в ЧС наблюдалось снижение количества нейронов на 26%, а при дозе МФТП 4×12 мг/кг — на 43% (см. рис. 3, Б).

Обсуждение

Методологические вопросы. Задачей данного исследования являлась разработка экспериментальной модели досимптомной и ранней симптомной стадий паркинсонизма, вызванного путем многократных введений в малых дозах МФТП, специфического нейротоксина дофаминергических нейронов. МФТП после системного введения в

организм поступает в общую систему циркуляции, проходит через гематоэнцефалический барьер, захватывается астроцитами, в которых превращается сначала с помощью моноаминооксидазы (МАО) Б в 1-метил-4-фенил- дигидроксипиридин (МФДП), а затем либо в самом астроците, либо за его пределами спонтанно окисляется в

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

43

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Рис. 2. ТГ-иммунореактивные (А, В) и ДАА-иммунореактивные (Б, Г) волокна в стриатуме в контроле (А, Б) и после введения МФТП в дозе 2×12 мг/кг (В, Г).

ТГ-иммунореактивные нейроны в компактной части черной субстанции (пунктир) в контроле (Д) и после введения МФТП в дозе 2×12 мг/кг (Е). Стрелками показаны волокна, содержащие оба фермента синтеза дофамина — ТГ и ДАА.

кччс — компактная часть черной субстанции, рччс — ретикулярная часть черной субстанции, вто — вентральная тегментная область. Масштаб для А-Г— 16 мкм, для Д, Е — 100 мкм.

Рис. 3. Количество ТГ-иммунореактивных нейронов в черной субстанции (А) и биферментных терминалей (Б) в стриатуме.

По оси ординат — количество волокон на срезе (А) и нейронов в ЧС (Б). * — достоверность различий с контролем — р<0,05.

МФП+ — активный токсин. МФП+, обладая структурным сходством с дофамином, захватывается из межклеточной среды в дофаминергические нейроны с помощью мембранного транспортера дофамина [40], нарушает окислительное фосфорилирование и вызывает дегенерацию нейрона [27, 34].

Моделирование паркинсонизма с помощью МФТП было выбрано нами по нескольким причинам. Во-первых, МФП+ сходен по структуре с N-метил-норсалсолинолом, специфическим эндогенным нейротоксином, который

был обнаружен в спинномозговой жидкости и ЧС у людей с БП и способен вызывать дегенерацию дофаминергических нейронов нигростриатной системы [26]. In vitro это вещество снижает активность ТГ в стриатуме крыс и оказывает повреждающее действие на ДНК нейронов [35], что может являться одной из причин гибели дофаминергических нейронов. Во-вторых, после введения МФТП возникают изменения моторного поведения (мышечная ригидность) у мышей, похожие по характеру на нарушения двигательной активности у человека при БП.

44

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

МОДЕЛИРОВАНИЕ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

В-третьих, на сегодняшний день существует несколько работ, доказывающих токсическое действие МФП+ одновременно на многие катехоламинергические системы мозга у мышей, а возможно, и на весь организм, что пока не показано на животных. Следует также отметить, что нарушения в работе всех систем организма являются важной характеристикой патогенеза БП у человека [8, 33].

Хотя моделирование паркинсонизма на мышах широко используется, в литературе в основном описано моделирование БП под действием больших доз нейротоксинов, при которых нигростриатная система быстро дегенерирует (для мышей — МФТП 40 мг/кг и более), что сопровождается грубыми изменениями моторного поведения [9, 12, 38]. При этом компенсаторные механизмы не успевают развиться в полной мере, а сами модели воспроизводят позднюю фазу клинической стадии БП у человека. Как мы обнаружили ранее при использовании гораздо более низких доз нейротоксина, введение МФТП в дозе 16 мг/кг приводит к развитию досимптомной стадии паркинсонизма, сопровождающейся дегенерацией аксонов дофаминергических нейронов в стриатуме, но не тел нейронов в ЧС. В незначительно более высокой дозе — 20 мг/кг

— МФТП уже вызывает развитие симптомной стадии на фоне дегенерации не только аксонов в стриатуме, но и тел дофаминергических нейронов в ЧС [3]. Тем не менее нам не удалось получить адекватную модель БП в преклинической стадии, вызванную дегенерацией не только аксонов, но и тел дофаминергических нейронов, при однократном введении нейротоксина. Для достижения этого эффекта в данной работе была использована доза МФТП 12 мг/кг, при которой происходит дегенерация только дофаминергических аксонов в стриатуме [1], однако его действие пролонгировали за счет повторного введения через 2 ч.

Важно подчеркнуть, данная работа является одной из первых, в которой использован комплексный методический подход к анализу экспериментальной модели БП. Действительно, количество такого рода исследований крайне ограничено, причем до сих пор в них давалась оценка только поздней фазы клинической стадии БП [16, 21]. Анализ материала в данной работе проводили через 2 нед после введения МФТП, поскольку именно к этому времени заканчиваются спровоцированные нейродегенеративные процессы [25].

Поскольку нами моделируется дегенерация нигростриатных дофаминергических нейронов, для оценки их функционального состояния в качестве маркера была выбрана ТГ. Для тел нейронов в ЧС этот маркер является необходимым и достаточным, поскольку в этой области содержатся только дофаминергические нейроны. Для выявления дофаминергических волокон в стриатуме было использовано двойное мечение обоих ферментов синтеза дофамина — ТГ и ДАА. Хотя эти же ферменты содержатся и в норадренергических волокнах, их количество в стриатуме у мышей несоизмеримо меньше количества дофаминергических волокон [17], что позволяет ими пренебречь при дальнейшем подсчете дофаминергических волокон. ДАА также содержится в серотонинергических волокнах, количество которых в стриатуме довольно велико [31], однако эти волокна не содержат ТГ.

Досимптомная стадия паркинсонизма. Через 2 нед после введения МФТП в дозе 2×12 мг/кг изменения моторного поведения отсутствовали. При этом концентрация

дофамина в стриатуме снизилась на 57%, т. е. не достигла порогового уровня снижения на 70—80%, при котором появляются первые нарушения моторики [7]. Интересно, что уровни ДОФУК и ГВК в стриатуме падают в меньшей степени, следовательно, увеличились отношения ДОФУК/ДА и ГВК/ДА. Эти данные косвенно свидетельствуют об увеличении активности основного фермента деградации дофамина — МАО, что плохо согласуется с литературными данными [20] и требует дальнейшего анализа. Исходя из того, что в опыте уровень дофамина и содержание дофаминергических аксонов снижаются на одну и ту же величину — 57% — следует, что среднее содержание дофамина в единичном аксоне не меняется в опыте по сравнению с контролем.

В отличие от стриатума, в ЧС уровень дофамина и его метаболитов (за исключением ГВК), а также отношения между ними остаются без изменений при введении МФТП

вдозе 2×12 мг/кг. Увеличение уровня ГВК при неизменном уровне ДОФУК, возможно, связано с усилением активности катехол-О-метил-трансферазы, которая также расщепляет дофамин, но без образования ДОФУК. В отличие от аксонов в стриатуме, число нейронов в ЧС уменьшилось на 28% при неизменном общем содержании

вних дофамина. Это означает, что содержание дофамина

всохранившихся в опыте дофаминергических нейронах выше, чем в контроле, на 77%.

Спомощью высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией определяется преимущественно внутриклеточное содержание дофамина. В досимптомной стадии паркинсонизма на фоне повышенного содержания дофамина в телах нейронов ЧС наблюдается его нормальный уровень содержания внутри аксонов стриатума, так как процент дегенерации волокон равен проценту падения дофамина. Это может быть результатом усиления деградации дофамина посредством МАО-А, о чем косвенно свидетельствуют увеличение отношений ДОФУК/ДА и ГВК/ДА, увеличение скорости выделения дофамина из сохранившихся в опыте аксонов или снижение скорости обратного захвата дофамина в нейроны из межклеточного пространства. В отличие от аксонов в стриатуме, в телах этих нейронов в ЧС в опыте увеличено содержание дофамина, что скорее всего является результатом усиления его синтеза за счет увеличения экспрессии и/или активности ТГ.

Симптомная стадия паркинсонизма. Через 2 нед после введения МФТП в дозе 4×12 мг/кг наблюдались изменения моторного поведения, причем только по 2 наиболее чувствительным тестам — по длине шага и длине пробега. Следовательно, при данной дозе моделируется ранняя фаза клинической стадии БП. Падение дофамина в стриатуме в этом эксперименте составило 75%, т.е. достигло порогового уровня, при котором у человека начинают проявляться симптомы БП [6]. При этом число дофаминергических волокон снизилось на 68%. В большей степени по сравнению с предыдущим опытом снизилась и концентрация продуктов деградации дофамина (ДОФУК и ГВК). При этом отношение продуктов деградации дофамина к самому дофамину возросло.

При введении МФТП в дозе 4×12 мг/кг в ЧС не изменяется общее содержание дофамина, а число нейронов уменьшается на 43%. Это означает, что как и при дозе МФТП 2×12 мг/кг, при дозе 4×12 мг/кг внутринейрональное содержание дофамина увелчивается более чем на

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

45

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

70%. В отличие от опыта с введением МФТП в дозе 2×12 мг/кг, при введении 4×12 мг/кг уменьшается концентрация продуктов деградации дофамина, что, возможно, обусловлено снижением активности МАО.

Результаты наших экспериментов показали, что дофаминергические волокна стриатума подвержены дегенерации в большей степени, чем тела нейронов ЧС. Очевидно, это является результатом более выраженного токсического влияния МФП+ на аксоны, чем на тела нейронов, и объясняется более высокой концентрацией мембранного транспортера дофамина в аксонах по сравнению с телами нейронов [29]. При таком распределении мембранного транспортера дофамина МФП+ должен в большей степени захватываться в аксоны, чем в тела нейронов [37]. Это означает, что дегенерацию тел нейронов, малочувствительных к действию нейротоксина, можно вызвать путем либо увеличения однократной дозы, либо пролонгирования действия токсина, используемого в относительно небольшой дозе. Последний подход и был использован в данной работе.

Предполагается, что после того, как МФП+ захватывается в дофаминергические нейроны на уровне терминалей аксонов, он путем ретроградного аксоплазматического транспорта может со временем достигать тел нейронов и также вызывать их гибель [10, 36]. Нельзя исключить и возможность того, что дегенерация нейронов, начавшаяся на уровне аксонов, может быть обратимой и со временем сопровождаться образованием новых аксонов. Приведен-

ные данные позволяют предположить, что при относительно низкой межклеточной концентрации гипотетического эндогенного фактора — специфического нейротоксина дофаминергических нейронов у человека при БП, преклиническая стадия заболевания также, как и на экспериментальной модели, начинается с дегенерации аксонов, обладающих большей способностью к захвату этого токсина по сравнению с телами нейронов. Также в литературе имеются данные о том, что увеличение окисления дофамина в стриатуме вызывает повышение уровня свободных радикалов, которые запускают гибель клетки [11]. Кроме того, дофаминергические нейроны компактной части ЧС имеют дефицит антиоксидантной системы, например, таких ее компонентов, как Ca2+-связывающего протеина и глютатион-синтетазы [18]. Согласно существующим представлениям [23], при значительном повреждении нигростриатной системы могут включаться процессы запрограммированной клеточной гибели, в основе которых лежит вышеописанный механизм.

Таким образом, на мышах с помощью МФТП смоделирована преклиническая стадия БП, при которой наблюдается снижение числа дофаминергических аксонов в стриатуме и тел нейронов в ЧС без изменения моторного поведения, а также ранняя фаза клинической стадии, при которой усиливаются метаболические и органические изменения в нигростриатных дофаминергических нейронах, что сопровождается первыми проявлениями нарушения моторных функций.

ЛИТЕРАТУРА

1.Козина Е.А., Хаиндрава В.Г., Кудрин В.С. и др. Экспериментальное мо13. de Lau L.M., Breteler M.M. Epidemiology of Parkinson’s disease. Lancet

делирование преклинической стадии болезни Паркинсона. Рос физиол журн 2010.

2.Крыжановский Г.Н., Карабань И.Н., Магаева С.В. и др. Болезнь Паркинсона (этиология, патогенез, клиника, лечение, профилактика). М: Медицина 2002.

3.Хаиндрава В.Г., Кудрин В.С., Кучеряну В.Г. и др. Экспериментальное моделирование клинической и преклинической стадий болезни Паркинсона. Бюлл эксперим биол и мед 2010.

4.Albin R.L., Young A.B., Penney J.B. The functional anatomy of basal ganglia disorders. Trends Neurosci 1989; 12: 366—375.

5.Beltramo M., Calas A., Chernigovskaya E. et al. Postnatal development of the suprachiasmatic nucleus in the rat. Morpho-functional characteristics and time course of tyrosine hydroxylase immunopositive fibers. Neuroscience 1994; 63: 603—610.

6.Bernheimer H., Birkmayer W., Hornykiewicz O. et al. Brain dopamine and the syndromes of Parkinson and Huntington. Clinical, morphological and neurochemical correlations. J Neurol Sci 1973; 20: 415—455.

7.Bezard E., Dovero S., Prunier C. et al. Relationship between the appearance of symptoms and the level of nigrostriatal degeneration in a progressive 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine-lesioned macaque model of Parkinson’s disease. J Neurosci 2001; 21: 6853—6861.

8.Braak H., Del Tredici K., Rub U. et al. Staging of brain pathology related to sporadic Parkinson’s disease. Neurobiol Aging 2003; 24: 197—211.

9.Burns R.S., Chiueh C.C., Markey S.P. et al. A primate model of parkinsonism: selective destruction of dopaminergic neurons in the pars compacta of the substantia nigra by N-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyri- dine. Proc Natl Acad Sci USA 1983; 80: 4546—4550.

10.Campbell K.J., Takada M., Hattori T. Evidence for retrograde axonal transport of MPP+ in the rat. Neurosci Lett 1990; 118: 151—154.

11.Cohen G. Monoamine oxidase and oxidative stress at dopaminergic synapses. J Neural Transm Suppl 1990; 32: 229—238.

12.Colotla V.A., Flores E., Oscos A. et al. Effects of MPTP on locomotor activity in mice. Neurotoxicol Teratol 1990; 12: 405—407.

Neurol 2006; 5: 525—535.

14.Ehringer H., Hornykiewicz O. Distribution of noradrenaline and dopamine (3-hydroxytyramine) in the human brain and their behavior in diseases of the extrapyramidal system. Klin Wochenschr 1960; 38: 1236—1239.

15.Findley L.J. The economic impact of Parkinson’s disease. Parkinsonism Relat Disord 2007; 13 Suppl: S8—S12.

16.Francis J.W., Von Visger J., Markelonis G.J., Oh T.H. Neuroglial responses to the dopaminergic neurotoxicant 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydro- pyridine in mouse striatum. Neurotoxicol Teratol 1995; 17: 7—12.

17.Gobert A., Billiras R., Cistarelli L., Millan M.J. Quantification and pharmacological characterization of dialysate levels of noradrenaline in the striatum of freely-moving rats: release from adrenergic terminals and modulation by alpha2-autoreceptors. J Neurosci Methods 2004; 140: 141—152.

18.Hirsch E.C., Faucheux B., Damier P. et al. Neuronal vulnerability in Parkinson‘s disease. J Neural Transm Suppl 1997; 50: 79—88.

19.Hoehn M.M., Yahr M.D. Parkinsonism: onset, progression and mortality. Neurology 1967; 17: 427—442.

20.Husain M., Shukla R., Dikshit M. et al. Altered platelet monoamine oxidase- B activity in idiopathic Parkinson’s disease. Neurochem Res 2009; 34: 1427—1432.

21.Jackson-Lewis V., Jakowec M., Burke R.E., Przedborski S. Time course and morphology of dopaminergic neuronal death caused by the neurotoxin 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine. Neurodegeneration 1995; 4: 257—269.

22.Kryzhanovsky G.N., Kucheryanu V.G., Krupina N.A. et al. Еffects of fibro-

blast growth factors on MPTP-induced parkinsonian syndrome in mice. Рathophysiology 1997; 4: 59—67.

23.Lev N., Melamed E., Offen D. Apoptosis and Parkinson’s disease. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiat 2003; 27: 245—250.

24.Maruyama W., Akao Y., Youdim M.B. et al. Transfection-enforced Bcl-2 overexpression and an anti-Parkinson drug, rasagiline, prevent nuclear accumulation of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase induced by an endogenous dopaminergic neurotoxin, N-methyl(R)salsolinol. J Neurochem 2001; 78: 727—735.

46

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

МОДЕЛИРОВАНИЕ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА

25.Mitsumoto Y., Watanabe A., Mori A., Koga N. Spontaneous regeneration of nigrostriatal dopaminergic neurons in MPTP-treated C57BL/6 mice. Biochem Biophys Res Commun 1998; 248: 660—663.

26.Moser A., Scholz J., Nobbe F. et al. Presence of N-methyl-norsalsolinol in the CSF: correlations with dopamine metabolites of patients with Parkinson‘s disease. J Neurol Sci 1995; 131: 183—189.

27.Nakahara T., Yamamoto T., Endo K., Kayama H. Neuronal ectopic expression of tyrosine hydroxylase in the mouse striatum by combined administration of 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine and 3-nitropropi- onic acid. Neuroscience 2001; 108: 601—610.

28.Nelson E.L., Liang C.L., Sinton C.M., German D.C. Midbrain dopaminergic neurons in the mouse: computer-assisted mapping. J Comp Neurol 1996;

369:361—371.

29.Nirenberg M.J., Vaughan R.A., Uhl G.R. et al. The dopamine transporter is localized to dendritic and axonal plasma membranes of nigrostriatal dopaminergic neurons. J Neurosci 1996; 16: 436—447.

30.Paxinos G.F. The Mouse Brain In Stereotaxic Coordinates, Second Edition. 2001.

31.Reader T.A., Hebert C., Ase A.R., Le Marec N. Distribution of serotonin, its metabolites and 5-HT transporters in the neostriatum of Lurcher and weaver mutant mice. Neurochem Int 2001; 39: 169—177.

32.Riederer P., Wuketich S. Time course of nigrostriatal degeneration in parkinson’s disease. A detailed study of influential factors in human brain amine analysis. J Neural Transm 1976; 38: 277—301.

33.Schiesling C., Kieper N., Seidel K., Kruger R. Review: Familial Parkinson’s disease—genetics, clinical phenotype and neuropathology in relation to the common sporadic form of the disease. Neuropathol Appl Neurobiol 2008;

34:255—271.

34.Schmidt N., Ferger B. Neurochemical findings in the MPTP model of Parkinson’s disease. J Neural Transm 2001; 108: 1263—1282.

35.Scholz J., Bamberg H., Moser A. N-methyl-norsalsolinol, an endogenous neurotoxin, inhibits tyrosine hydroxylase activity in the rat brain nucleus accumbens in vitro. Neurochem Int 1997; 31: 845—849.

36.Snyder S.H., D’Amato R.J. MPTP: a neurotoxin relevant to the pathophysiology of Parkinson’s disease. The 1985 George C. Cotzias lecture. Neurology 1986; 36: 250—258.

37.Sundstrom E., Samuelsson E.B. Comparison of key steps in 1-methyl-4- phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) neurotoxicity in rodents. Pharmacol Toxicol 1997; 81: 226—231.

38.Tillerson J.L., Cohen A.D., Philhower J. et al. Schallert. Forced limb-use effects on the behavioral and neurochemical effects of 6-hydroxydopamine. J Neurosci 2001; 21: 4427—4435.

39.Tillerson J.L., Caudle W.M., Reveron M.E., Miller G.W. Exercise induces behavioral recovery and attenuates neurochemical deficits in rodent models of Parkinson’s disease. Neuroscience 2003; 119: 899—911.

40.Tipton K.F., Singer T.P. Advances in our understanding of the mechanisms of the neurotoxicity of MPTP and related compounds. J Neurochem 1993; 61: 1191—1206.

41.Vataeva L.A., Kudrin V.S., Vershinina E.A. et al. Behavior alteration in the adult rats prenatally exposed to parachlorophenylalanine. Brain Res 2007; 11—69: 9—16.

42.Zigmond M.J. Do compensatory processes underlie the preclinical phase of neurodegenerative disease? Insights from an animal model of parkinsonism. Neurobiol Dis 1997; 4: 247—253.

ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 7, 2010

47

Соседние файлы в папке 2010