Дегенерация дофаминергических нейронов подкорковых ганглиев приводит к освобождению нейромеланина, определение антител к которому в крови предлагается использовать в ранней диагностике БП [355]. Очевидна необходимость малоинвазивных методов диагностики БП, особенно в ранних стадиях заболевания. Поиск таких генных маркеров проводился, например, в работе [367]. Авторы исследовали спектр генов с измененной активностью («транскриптом») в клетках крови у больных на ранней стадии БП. По сравнению с клетками здоровых людей, у больных была нарушена экспрессия 22 генов. Наиболее значительным было снижение экспрессии гена кошаперона ST13, стабилизатора белка теплового шока hsp70, модификатора укладки патологического белка α-синуклеина (0,59 ± 0,05 против 0,96 ± 0,09 в контроле, P = 0,002). Таким образом, генная экспрессия в клетках крови может облегчить разработку биомаркеров при БП.
Одним из важных компонентов поражения нервных клеток при нейродегенеративных болезнях являются эффекты моноксида азота и перо ксинитрита, которые синтезируются всеми клетками головного мозга, в том числе нейронами, эндотелиальными и глиальными клетками [337]. Моноксид азота вырабатывается при посредстве ферментов-синтаз (NOS) типов 1 и 3 в ответ на повышение внутриклеточного кальция, что бывает при окислительном стрессе. Все эти события ведут к изменениям мозгового кровотока, нарушениям синаптических процессов, изменениям памяти и поведения. В особенности, при воспалительных процессах в ЦНС NO-опосредованные механизмы усиливают нейротоксические эффекты, связанные с иммунопатологическими процессами, токсичность других факторов в ЦНС. Возможные позитивные и негативные эффекты моноксида азота подробно изучены, причем значительную роль могут играть эффекты побочного продукта – пероксинитрита, способного присоединять дополнительные азотистые группы к белкам, нарушая их структуру и функции [337].
В настоящее время принято считать, что окислительный стресс в целом снижает способность клеток к восстановлению повреждений при всех основных нейродегенеративных заболеваниях и тем самым способствует их ускоренной гибели. Кроме того, оксидативный стресс обусловливает нейротоксические эффекты различных токсических агентов внешней среды (гербицидов, пестицидов и тяжелых металлов), усугубляя действие эндогенных факторов, таких как имеющиеся у больных наследственные дефекты. Наиболее существенным доказательством этого можно полагать специфическое действие токсических агентов 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) и параквата, нарушающих активность комплекса I в митохондриях, что приводит к выработке избытка супероксида и развитию паркинсоноподобного заболевания в эксперименте.
В этих ситуациях повышается также продукция пероксинитрита, что ведет к образованию, например, нитротирозина. Это патологическое соединение выявляется в головном мозге, начиная с ранних стадий БА, БП, БАС, а также при травмах головного мозга.
Итак, образуясь в поврежденном головном мозге, продукты АФК и пероксинитрит могут оказывать многочисленные токсические эффекты, в том числе происходит активация перекисного окисления липидов мембран, нарушения работы митохондрий, окисление и нитрирование белков, дисбаланс внутриклеточной сигнализации, истощение естественных антиоксидантов (например, глутатиона), а также повреждение ДНК.
Особое место в цитотоксичности отводится нитратированию тирозина, причем основной мишенью окислительного стресса, NO и пероксинитрита являются митохондрии, работа которых критически важна для нормального функционирования нейронов. В частности, нитрирование Mn-супероксиддисмутазы определено в цереброспинальной жидкости при боковом амиотрофическом склерозе, БА и БП. Объектом нитратирования могут быть и структурные белки нервных клеток, включая белки нейрофиламентов (NF-L) и глии, что, возможно, усиливает процесс дегенерации мотонейронов при боковом амиотрофическом склерозе.
В ряде работ показано, что нитратированные белки могут изменять свою нативную структуру. Так, при исследованиях БП in vitro и с помощью специфических антител, специфичных к α-синуклеину, удалось показать, что нитратный стресс вызывает усиленное образование агрегатов этого белка – один из характерных признаков заболевания. Показана также возможность повышенного уровня нитрирования синаптических белков и тау-белка с потенциальными негативными последствиями для клеток.
Прогрессирующее снижение дофаминергических нейронов в черной субстанции является характерным признаком этого заболевания. Первопричина утраты этой популяции нейронов неясна, хотя указывается на роль внешних токсических агентов, воспаления, окислительного стресса, эксайтотоксичности, дисфункции митохондрий, а также наследственных факторов в патогенезе БП.
Посмертные исследования головного мозга больных БП показывают повышенные уровни клеточных повреждений в связи с повышением АФК и пероксинитрита, в частности в тельцах Леви и гранулоцитах при БП. Накопление белков, богатых нитротирозином, сопровождается активацией nNOS. В то же время нитрирование тирозингидроксилазы и моноаминооксидазы может привести к снижению выработки и обмена дофамина. Таков, по всей видимости, механизм развития БП-подобного состояния при введении МТРТ в эксперименте. Как уже отмечалось, нитрирование белков непосредственно приводит к ингибированию комплекса I митохондрий. Далее, снижение резерва глутатиона в черной субстанции при БП может быть обусловлено подавлением активности глутатионредуктазы также из-за избыточного нитрирования ее молекулы. Все эти явления могут в дальнейшем сопровождаться апоптозом дофаминергических нейронов в результате окислительного стресса и иных причин.
Помимо генных механизмов в патогенезе болезни Паркинсона показана значительная роль воспалительных процессов, которая обсуждалась, в частности, в обзоре [331]. Известно, что клетки микроглии могут уничтожать микробы, поглощать остатки погибших клеток. Микроглия осуществляет неспецифические и адаптивные иммунные реакции, т. е. играет протективную роль. При нейродегенеративных заболеваниях активированные клетки микроглии могут вызывать повреждение нейронов и их гибель путем продукции глутамата, провоспалительных факторов, АФК, в том числе хинолиновой кислоты. При этом могут развиваться и адаптивные иммунные реакции, клеточный хемотаксис, приводящие к трансэндотелиальной миграции иммуноцитов сквозь сосудистый барьер, что, в свою очередь, приводит к развитию порочного патологического круга и хронизации повреждения нервной ткани. По мере прогрессирования заболевания воспаление вовлекает окружающие клетки, в том числе – астроциты и эндотелий, что приводит к усилению воспалительного процесса. Упомянутые нарушения и их выраженность также могут иметь значение для разработки новых диагностических маркеров при нейродегенеративных заболеваниях.
5.3. Хорея Гентингтона
Хорея Гентингтона (ХГ) – аутосомно-доминантно наследуемое заболевание, связанное с нестабильной экспансией полиглутаминового участка на N-терминальном конце белка, именуемого хантингтином (определяется по числу тринуклеотидных повторов в геноме). Заболевание характеризуется дегенерацией нейронов базальных ганглиев с развитием соответствующих симптомов. При этом нарушается функция ряда важных факторов генной транскрипции. Поскольку такие нарушения касаются не только мозга, но и других видов клеток, то возможна диагностика ХГ по генной экспрессии в периферической крови. Такое исследование проведено c применением специализированных биочипов фирм Affymetrix и Amersham, на которых проводили гибридизацию мРНК от больных с ХГ и здоровых лиц [238]. Выявлены 322 мРНК, которые показали измененную экспрессию, причем это было выявлено на обоих видах биочипов. Некоторые из этих мРНК изменялись в соответствии с тяжестью и симптомами заболевания, но корреляция была именно с симптомами болезни, в частности при лечении специфическими препаратами, подавляющими активность гистон-деацетилазы (фенилбутират). Интересно, что в головном мозге больных отмечены нарушения тех же мРНК, что и в клетках периферической крови. Таким образом, изменения экспресии отдельных мРНК коррелируют с прогрессией заболевания и ответом на экспериментальное лечение. Подобные маркеры могут обеспечить улучшение диагностики ХГ и помочь в прогнозе в клинических испытаниях.
