Том 41, № 3 (2024)

В настоящее время термин “инсулиновая резистентность” (ИР) расширился и включает не только периферическую, но и центральную ИР. Однако лежащие в ее основе механизмы и физиологические проявления в ЦНС отличаются от таковых на периферии, и в настоящее время концепция центральной ИР претерпела значительные изменения. Имеются многочисленные доказательства развития ослабленного ответа нервной ткани на инсулин, что прямо или косвенно опосредует этиологию и патогенез множества неврологических нарушений. Расшифрованы некоторые молекулярные механизмы, лежащие в основе снижения чувствительности нейронов и глиальных клеток к инсулину, поступающему из кровотока в ЦНС. Настоящий обзор посвящен анализу механизмов возникновения ИР мозга при психических расстройствах, ишемических и травматических повреждениях мозга, наркозе и послеоперационном стрессе, а также при когнитивном дефиците, в том числе, ассоциированном с болезнью Альцгеймера. Также обсуждаются подходы к диагностике и лечению патологических состояний мозга, вызванных центральной ИР.

Выявленная ранее способность анти-апоптозного белка Bcl-xL к повышению экспрессии в гиппокампе в ответ на стресс, коррелировавшая с устойчивостью к индукции стрессом депрессии [1], указывает на потенциальную возможность использования этого белка в качестве мишени для ослабления симптомов депрессивного расстройства. Целью настоящей работы было оценить на крысах влияние подавления экспрессии Bcl-xL в гиппокампе (с помощью TET-ON системы на основе лентивирусных векторов для контролируемой доксициклином экспрессии трансгенов) на поведение в тесте принудительного плавания. Обнаруженное снижение экспрессии (определяли иммуноблотом) Bcl-xL в гиппокампе и менее выраженное во фронтальной коре сопровождалось отчетливым депрессивно-подобным эффектом, проявляющимся меньшим латентным периодом до первого эпизода замирания и большей продолжительностью пассивного поведения. У животных, получавших совместное введение вектора и доксициклина, также обнаружено достоверное увеличение экспрессии белка мозгового нейротрофического фактора (BDNF) в гиппокампе, относительного веса надпочечников и снижение стрессорного уровня кортикостерона в плазме крови по сравнению с группами, получавшими отдельные введения этих препаратов. Относительные веса надпочечников достоверно отрицательно коррелировали с уровнем экспрессии Bcl-xL во фронтальной коре. В целом ген-направленное снижение экспрессии Bcl-xL в гиппокампе приводило у крыс к депрессивно-подобному ответу в тесте принудительного плавания. Этому поведенческому эффекту сопутствовало изменение функционирования надпочечников, проявляющееся увеличением веса желез и снижением стрессорного уровня кортикостерона в периферической циркуляции.

Благодаря ключевой роли нейротрофинов в развитии мозга и пластичности, вопрос о том, может ли и как предшественник нейротрофического фактора мозга (proBDNF) влиять на активное элиминирование избыточных клеток апоптозом, имеет большое значение. Предполагают, что пронейротрофины избирательно активируют рецептор нейротрофина р75, тем самым запуская проапоптотические сигнальные пути, тогда как зрелый BDNF (matBDNF) оказывает антиапоптотическое действие. Обоснование работы: proBDNF и matBDNF проявят специфические образцы экспрессии и модифицируют процесс апоптоза в мозге неонатальных крысят при индукции его глюкокортикоидами. В эксперименте исследовали влияние глюкокортикоида дексаметазона (DEX) на уровни мРНК Bdnf и ключевой протеазы апоптоза каспазы-3, количество клеток, экспрессирующих активную каспазу-3, а также содержание белков proBDNF, matBDNF и ключевого антиапопозного белка Bcl-xL в гиппокампе 3–4 дневных крыс через 6 или 24 ч после введения DEX. Через 6 ч DEX индуцировал антиапоптозные процессы, а именно ‒ повышал уровни мРНК Bdnf в целом гиппокампе, а также содержание белков matBDNF и Bcl-xL в полях СА1-3 и зубчатой извилине структуры. При этом формировалось временное преобладание экспрессии matBDNF над апоптогенным proBDNF на фоне неизменного количества клеток, экспрессирующих активную каспазу-3. Через 24 ч DEX спровоцировал увеличение экспрессии апоптогенного proBDNF, и его превалирование над зрелым нейротрофином во всех полях гиппокампа, сопровождавшееся увеличением количества клеток с детектируемой активной каспазой-3. Более того, нами выявлена достоверная корреляция между соотношением proBDNF/matBDNF и активной каспазой-3 во всех трех областях гиппокампа. Показано, что при индукции дексаметазоном proBDNF имеет свой собственный, отличный от его зрелой формы, паттерн экспрессии в гиппокампе неонатальных крыс, и проявление его проапоптотического действия сопровождается повышением соотношения proBDNF/matBDNF.

В данной работе были изучены эффекты введения парахлорфенилаланина (ПХФА), ингибитора ключевого фермента синтеза серотонина, на выраженность реакции замирания и дофаминовую систему мозга у мышей линии СВА/Lac с наследственной предрасположенностью к каталепсии. Введение ПХФА (300 мг/кг/день, 3 дня) не повлияло на длительность каталептического замирания. В то же время содержание дофамина снизилось в гипоталамусе, среднем мозге и повысилось в стриатуме и прилежащих ядрах после введения ПХФА. Введение препарата не повлияло на уровни ДОФУК и ГВК, метаболитов дофамина, в исследованных структурах мозга. Кроме этого, было обнаружено ПХФА-индуцированное повышение уровня мРНК гена DRD2-рецептора в среднем мозге и гена катехол-О-метилтрансферазы в гипоталамусе и среднем мозге. При этом не было найдено влияния ПХФА на экспрессию гена DRD1-рецептора и гена фермента синтеза дофамина тирозингидроксилазы в мозге. Таким образом, ингибирование ключевого фермента синтеза 5-НТ оказало значительное влияние на ДА систему мозга мышей линии СВА/Lac, при этом наибольшие изменения были обнаружены в среднем мозге и гипоталамусе.

В предыдущих исследованиях нами было обнаружено подавление пролиферации клеток в герминативной области зубчатой извилины после однократного введения хемоконвульсанта пентилентетразола в субконвульсивной дозе. В настоящей работе мы показали, что это снижение пролиферации развивается на фоне острого анксиогенного эффекта пентилентетразола и характерно для задней части гиппокампа, где происходит также снижение числа клеток, экспрессирующих нейрональную NO-синтазу. Наблюдаемые изменения сопровождаются также снижением уровня белка nNOS в гиппокампе. В совокупности данные наблюдения могут указывать на возможное участие nNOS в подавлении пролиферации клеток зубчатой извилины заднего гиппокампа при развитии анксиогенного эффекта пентилентетразола.

При проведении доклинических исследований важно иметь доступные, простые и надежные методы оценки состояния ткани мозга, с помощью которых можно оценить эффективность того или иного препарата или воздействия. Морфология астроцитов достаточно хорошо отражает функциональное состояние синапсов, поэтому может быть использована как косвенный показатель состояния нейрональных сетей. В статье описан метод оценки морфологических характеристик астроцитов с использованием эпифлуоресцентной микроскопии и программы ImageJ. Приведен пример применения этого метода для исследования динамики изменения морфологических характеристик астроцитов базолатерального ядра миндалины в ходе нормального онтогенеза. Предложенный метод позволяет оценить не только плотность популяции клеток, но и их морфологические показатели, соответствующие степени ветвления и длине отростков астроцитов. В результате применения метода был обнаружен половой диморфизм в динамике созревания астроцитов в базолатеральном ядре миндалины, выражающийся в увеличении длины отростков в ходе взросления от ювенильного до подросткового возраста у самок, но не у самцов.

Экстраклеточные везикулы (ЭВ) в последнее время стали важным объектом для изучения. Предполагается, что посредством ЭВ в организме осуществляется межклеточная коммуникация, в том числе регулирование экспрессии генов, управление такими процессами, как пролиферация и дифференцировка, а также многое другое. Также показана важная роль ЭВ в патологии. Важным практическим применением ЭВ считается их использование в качестве маркеров различных патологических состояний. В настоящее время понимание молекулярных механизмов действия ЭВ весьма ограничено, не в последнюю очередь в связи с методическими сложностями изучения этих объектов. В первую очередь стоит отметить, что не существует стандартизованного метода выделения ЭВ, а это является проблемой для более глубокого изучения ЭВ. Мы попытались подобрать наиболее приемлемый метод выделения ЭВ из сыворотки крови. Для этого ЭВ были выделены из сыворотки крови с помощью трех методов, после чего с помощью масс-спектрометрии определили белковый состав выделенных ЭВ. У каждого из проверенных методов нашлись свои преимущества и свои недостатки, что необходимо учитывать при планировании экспериментов в дальнейшем.