Введение к работе
Актуальность проблемы
В основе таких патологических процессов центральной нервной системы, как травмы, ишемические нарушения, нейродегенеративные заболевания, злокачественные новообразования, лежат сложные механизмы межклеточной и внутриклеточной регуляции. Апоптоз является одним из ключевых этапов развития нейропатологии. Так, при нарушении мозгового кровообращения именно за счет запуска апоптотической гибели клеток происходит увеличение зоны повреждения. В случае злокачественных новообразований, нарушение регуляции процессов апоптоза позволяет клеткам неограниченно делиться и приводит в итоге к развитию опухоли. В настоящее время ведется активный поиск соединений, позволяющих предотвращать развитие апоптоза при ишемических и нейродегенеративных заболеваниях. Поэтому в последние годы актуальным стал вопрос о возможности модулирования апоптотических процессов для профилактики и лечения заболеваний, сопровождающихся аномалиями в механизмах регуляции программированной гибели клеток.
Эндогенные соединения или схожие с ними агенты представляются наиболее подходящими кандидатами для создания препаратов против нейропатологических заболеваний, поскольку именно эндогенные соединения могут оказывать дифференцированный эффект в зависимости от типа клеток. В данной работе в качестве подобных соединений рассматривались нейролипины и их синтетические аналоги.
Нейролипины представляют собой семейство эндогенных амидных и эфирных производных жирных кислот, действующих на ключевые белки каннабиноидной и ванилоидной систем. Обе эти системы вовлечены в передачу внутриклеточных сигналов с цигоплазаматической мембраны в ядро, модулирующих физиологическое состояние клеток и влияющих на пролиферацию, дифференцировку и апоптоз. К нейролипинам, в частности, относят такие эндогенные производные арахидоновой кислоты, как N-арахидоноилэтаноламин (анандамид, АА-ЕА), 2-арахидоноилглицерин (2-AG), N-арахидоноилглицина (AA-Gly), N-арахидоноилдофамина (AA-DA).
Нейропатологические процессы существенно затрагивают системы регуляции с участием нейролипинов. Ранее было показано, что некоторые нейролипины, относящиеся к семейству эндоканнабиноидов, способны защищать культуры нейрональных клеток от различных токсических факторов. Агонисты каннабиноидного рецептора (CBR1) подавляют глутаматэргическую нейропередачу, ингибируя выброс глутамата и модулируя ингибиторную функцию ГАМК. К настоящему моменту доказана способность N-арахидоноилэтаноламида (АА-ЕА) и 2-арахидоноилглицерина (2-AG) ингибировать пролиферацию и индуцировать апоптоз в трансформированных клетках различных линий. Однако полученные ранее данные относятся только к наиболее изученным представитялям семейства АА-ЕА и 2-AG или
синтетическим экзоканнабиноидам - аналогам ТНК. При этом механизмы описанных нейропротективного и противоопухолевого эффектов неоднозначны. Исследования последних лет значительно расширили представления о липидных регуляторах в ЦНС, что позволило объединить две группы веществ: эндоканнабиноиды и эндованилоиды, а также их биологически активные метаболиты в семейство нейролипинов. Однако данные о механизмах их действия в норме и при патологии, а также о функциональной активности новых групп нейролипинов, в частности, ацил-дофаминов, крайне скудны. Изучение механизмов действия нейролипинов позволит расширить представление о функционировании соединений семейства в организме.
Цели и задачи исследования
Целью данной работы было определение влияния нейролипинов на апоптоз в нормальных и трансформированных клетках нервной системы. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
Выявление из 4-х групп эфирных и амидных производных жирных кислот соединений, оказывающих токсическое действие на трансформированные клетки нервной ткани;
Определение механизмов проапоптотического действия активных соединений;
Выявление из группы исследуемых соединений веществ, оказывающих нейропротективное действие на клетки нормальной нервной ткани в различных токсических моделях;
Определение механизмов нейропротективного действия активных соединений.
Научная новизна и практическая значимость
Проведенная работа позволила расширить представления о реализации сигнала нейролипинов в клетках нервной системы, как в норме, так и при патологии. В результате проведения скрининга на первичных и трансформированных клетках нервной системы крысы выявлены соединения, обладающие проапоптотическим действием в отношении трансформированных клеток и, напротив, проявляющие антиапоптотичекие свойства в отношении первичных культур. Установлены структурные особенности молекул, необходимые для реализации данных эффектов.
Впервые показано проапоптотическое действие нейролипинов и вновь синтезированных аналогов на культуры глиомы крысы и человека. Определены механизмы токсического действия активных веществ. На моделях нейронального апоптоза и эксайтотоксичности показаны нейропротективные свойства нейролипинов и вновь синтезировнных аналогов, а также механизмы их нейропротективного действия. Выявлено значение межклеточных взаимодействий для реализации нейропротективного стимула нейролипинов.
На основании полученных данных выдвинута гипотеза о пути передачи внутриклеточного сигнала под действием нейролипинов и их синтетических аналогов.
Таким образом, полученные данные могут быть использованы при разработке тактики лечения ряда заболеваний ЦНС, в частности, ишемических повреждений мозга.
Апробации работы
Основные материалы работы были доложены и обсуждены на 5-м Международном Симпозиуме аспирантов EMBL ( Гейдельберг, 2004); на симпозиуме «Современное состояние исследований, диагностики и терапии нейродегенеративных заболеваний» (Москва, 2005); на III Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Пущино, 2007); на Конференции «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга» (Санкт-Петербург, 2008).
Структура и объем диссертации
Диссертация изложена на 114 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, собственные результаты и их обсуждение, выводы, список литературы, включающий 198 ссылок. Диссертация содержит 21 рисунок и 8 таблиц.
