Введение к работе
Актуальность проблемы. Исследование молекулярных основ ин-тегративной деятельности мозга является одним из ведущих и пер--елективних направлений современной нейробиологии. Значительное внимание при этом уделяется белкам, поскольку они, являясь объектом многообразных форм регуляции, в свою очередь, выполняют различные регуляторные функции и играют таким образом важную роль в интеграции основных морфофизиолошческих процессов в мозге.
Особый интерес вызывают белки, определяющие характерные особенности функционирования мозга, то есть нейроспецифические белки (НСБ). Эти белки вовлечены в процессы, протекающие только в нервной ткани: синтез и обмен нейромедиатсров, синаптическая передача нервного импульса, молекулярные механизмы процессов обучения и запоминания. Кроме того НСБ участвуют в процессах, не являющихся специфичными для мозга. Они выполняют цитоскелетную роль, транспортную функцию, язляются ферментами основных метаболических путей, модуляторами рецепторного связывания и т.д. По-видимому, НСБ определяют особенности протекания соответствующих биохимических процессов в мозге: интенсивность, направление, локализацию.
Большое внимание уделяется поиску новых НСБ, поскольку их выявление открывает возможности для обнаружения метаболических путей, характерных только для мозга; выявление неизвестных маркеров различных типов нейронов, аксонов, дендритов может дать принципиально новые возможности для изучения функциональных систем мозга; выявление НСБ, специфически или преимущественно локализованных в той или иной структуре мозга способствует обнаружение особенностей биохимического состава этих структур.
Исследование НПК мажет иметь тякжв пв«вг»«л 2*?»ч?ние дяя обнаружения и раскрытия патологических процессов, развивающихся в мозге при различных нервных и психических заболеваниях. В настоящее время уже получен ряд данных, подтверждающих это предположение. Так, при болезни Альцгеймера выявлены модифицированные нейрофиламектные и микротубулоассоцмируеыые НСБ (Crundke-Iqbnl L. tt пі, 1966; Ml»to A.et alJ988), установлено нарушение процесса полимеризации тубулина (Iqbal К. et al, 1968),
показано значительное понижение уровня экспрессии одного из ней-рофилаиентньк белков, а именно белка с молекулярным весом 67 кДа (Ыо Laclan D.et al, 1988).
Важная информация о структурно-функциональных нарушениях в мозге при этих заболеваниях может быть получена посредством определения НСБ в крови.
Цели и задачи исследования. Настоящая работа проведена с целью выявления характера распределения, содержания и активности НСБ при шизофрении, сенильной деменции альцгеймеровского типа и болезни Альцгеймера.
Основанием для проведения этого исследования являлись полученные нами данные о выявлении у больных шизофренией антителС в высоком титре) к антигенам фракции цитоплазматических белков мозга (фракция Ю), содержащей несколько НСБ (Игнатов, Бурбаева, 1977; Вартанян, Бурбаева, 1979). Эти данные позволяют предполагать, что НСБ фракции 10 могут являться маркерами патологических "процессов, развивающихся в мозге больных шизофренией. Для решения вопроса о наличии деструктивных изменений в мозге больных шизофренией необходимо было подтвердить выход индивидуальных НСБ фракции 10 в кровь и исследовать содержание (активность) НСБ, обнаруженных в крови, в различных структурах мозга при шизофрении. Для оценки характера выявляемых изменений и их специфичности проводилось сравнительное исследование мозга больных шизофренией, сенильной деменцией и болезнью Альцгеймера. Выбор этих заболеваний для исследования был обусловлен лучшей изученностью морфологических и биохимических нарушений в мозге при данных болезнях.
Исследование выполнялось в несколько этапов, каждый из которых характеризуется своими задачами.
Основные этапы исследования. I. Выбор НСБ для исследования.
На этом этапе решались следующие задачи: а) Идентификация НСБ фракции 10 на основе их выделения и изучения свойств.
б) Оценка выхода этих НСБ в кровь при психических заболеваниях, в) Выбор НСБ на основе полученных данных.
2. Изучение регионального распределения НСБ мозг* человека.
г
Проведение этого исследования ставило следующие задачи:
а) Разработка количественных методов определения содержания
НСБ в экстрактах мозга.
б) Составление карты регионального распределения этих белков в
мозге человека.
, Характеристика патологического процесса в мозге при шизофрении, сенильной деменции и болезни Альцгеймера. Задачи этого этапа исследования включали:
а) Составление карты регионального распределения НСБ при всех
изучаемых заболеваниях.
б) Выявление звеньев патологического процесса и его особеннос
тей при изучаемых заболеваниях на основе сопоставления карт ,
распределения НСБ при психической патологии и в норме.
Научная новизна. В мозге человека выявлены два новых нейро- , шьных НСБ: белок 10-40-4 и видоспецифическая форма белка 5у-1, лее обнаруженного только в мозге крысы ( Gennarlni G.et а!Д903). и белки выделены и охарактеризованы по физико-химическим свойс-ам, уровню иммунологического подобия с аналогичными белками мо-а различных животных, изучено их распределение по структурам зга и показано высокое содержание в продолговатом мозге. Для Б 10-40-4 мозга человека и крысы установлен аминокислотный со-ав и выявлены различия, возможно обуславливающие его видовую ецифичность.
Впервые составлены карты регионального распределения в мозге ловока нейроспецифической енолазы (НСЕ), мозговой коеатинфосфо-назы (КФК ВВ) и глиального фибриллярного кислого белка (ГфКБ).
Разработан и апробирован новый подход к характеристике пато-гического процесса в мозге при психических заболеваниях, заклю-ющиЯся о изучении особенностей распределения, оценке содержания активности НСБ в мозге пои шизофрении, сенильной дямвнпии и бо-зни Альцгеймера.
При реализации этого подхода выявлено неизвестное ранее зве-патологического процесса: нарушение функционирования креатин- -эатинфосфатной системы обмена энергии, обусловленное значителъ-* понижением (в десятки раз) активности и содержания КФК ВЗ в зге больных психозами.
При анализе суммарных изменений содержания НСБ обнаружены
особенности патологического процесса, характерные для шизофрении, сенильной деменции и болезни Альцгеймера. Для шизофрении характерно концентрирование всех изменений в структурах лимбической и "сенсорной функциональных систем мозга. Патологический процесс при сенильной деменции и болезни Альцгеймера имеет более диффузное . распределение и отличается большей интенсивности}.
Наряду с изменениями в мозгз, впервые обнаружена сенсибилизация организма больных к НСБ 10-40-4 и НСЕ, в крови этих больных выявлена КФК ВЗ.
Практическая значимость. Практическое значение результатов исследования определяется прежде всего полученными в настоящей работе данными о характере распределения, содержании и активности НСБ при шизофрении, сенильной деменции и болезни Альцгеймера, Получение таких данных представляется важным для понимания патогенеза этих заболеваний..
Полученные данные о пониженной ферментативной активности КФК -ВВ ориентируют внимание исследователей на изучение механизмов снижения активности этого фермента и поиск фармакологических препаратов, предотвращающих это снижение или способных восстановить исходный уровень ферментативной активности.
Выявление сенсибилизации организма больных шизофренией к НСБ, а также обнаружение КФК ВВ в крови этих больных создаст основы для более углубленного изучения аутоиммунного компонента при психических заболеваниях и разработки для прогнозирования тестов течения заболевания.
Обнаружение в мозге человека новых НСБ, установление их свойств, распределения в нервной системе, а также распределения белков НСЕ, КФК ВВ и ГОШ имеет важное теоретическое значение, расширяя наши представления о белковом составе функционально различающихся отделов мозга человека, о некоторых свойствах и функциональной значимости НСБ.
Фактический материал работы включен в лекционный курс для студентов (Московский государственный университет, Днепропетровс-*кнА государственный университет).