Введение к работе
Актуальность проблемы
Одной из наиболее актуальных задач современной физиологии является изучение механизмов пластичности мозга. Высокой нейропластичностью обладает нигростриатная дофаминергическая (ДА-ергическая) система (Trojan and Pokorny 1999). Она состоит из тел ДА-ергических нейронов компактной части черной субстанции (кЧС), проецирующих аксоны в стриатум. Под контролем нигростриатной системы происходит планирование и инициация произвольных движений. Хотя неиропластичность или компенсаторные процессы в нигростриатной системе проявляется в норме, особенно сильно они развиваются при ее функциональной недостаточности, например, при болезни Паркинсона (БП). БП характеризуется медленной прогрессирующей гибелью ДА-ергических нейронов кЧС, которая продолжается десятилетиями (Ehringer and Hornykiewicz 1960). На ранних стадиях дегенерации компенсаторно усиливается выделение ДА в стриатуме, тем самым, отодвигая появление моторных симптомов заболевания (Zigmond 1997). Однако, по мере развития БП, компенсаторные резервы исчерпываются и начинают проявляться нарушения моторного поведения (Bernheimer, Birkmayer et al. 1973; Riederer and Wuketich 1976), которые образуют симптомокомплекс паркинсонизма: тремор в покое, ригидность мышц и брадикинезию (Крыжановский, Карабань et al. 2002). В результате, БП снижает качество жизни больных и приводит к их инвалидизации. Традиционное медикаментозное лечение БП начинается на поздней стадии БП, является симптоматическим и не предотвращает прогрессирование болезни (Salawu, Olokoba et al. 2010).
Для разработки доклинической диагностики и превентивного нейропротективного лечения БП вначале необходимо провести экспериментальное моделирование досимптомной стадии паркинсонизма и изучение компенсаторных процессов. Существуют различные экспериментальные модели БП, основанные на повреждении нигростриатной ДА-ергической системы с помощью специфических нейротоксинов ДА-ергических нейронов. Однако в большинстве таких моделей используют
высокие дозы нейротоксинов, которые приводят к быстрому проявлению нарушений моторного поведения у животных и, таким образом, соответствуют поздней клинической стадии БП у людей (Burns, Chiueh et al. 1983; Colotla, Flores et al. 1990; Tillerson, Cohen et al. 2001). Досимптомная стадия паркинсонизма остается мало изученной (Bezard, Dovero et al. 2001).
Поэтому первая часть данной работы посвящена моделированию досимптомной и ранней симптомной стадий паркинсонизма для углубленного изучения начальных этапов дегенерации нейронов и развивающихся при этом компенсаторных процессов.
В основе традиционного лечения БП лежит фармакологическое поддержание необходимого уровня ДА в стриатуме с помощью предшественника ДА - L-дигидроксифенилаланина (L-ДОФА), что является «золотым стандартом» симптоматического лечения БП. Однако по мере прогрессирования заболевания необходимо увеличивать дозы препаратов, которые со временем становятся токсичными и начинают вызывать тяжелые побочные эффекты - лекарственные дискинезии. После этого становится невозможно проводить лекарственную терапию. Это обуславливает в дальнейшем использование хирургических методов лечения БП, наиболее эффективным из которых является высокочастотная стимуляция (ВЧС) субталамического ядра (СТЯ) (Benabid, Pollak et al. 1989), которая избавляет от основных моторных симптомов БП и позволяет снизить дозу препаратов L-ДОФА.
Помимо нарушений двигательной активности у больных наблюдается и депрессивные расстройства характерные для БП (Крыжановский и Крупина 2003; Крупина, Золотов et al. 2006). При этом показано, что ДА-ергическая денервация стриатума у экспериментальных животных и у человека сопровождается угнетением нейрогенеза в обонятельных луковицах (ОЛ) и в зубчатой извилине гиппокампа, что, возможно, приводит к развитию гипосмии и депрессии при БП (Hoglinger, Rizk et al. 2004). Поэтому изучение влияния ВЧС СТЯ на нейрогенез и на выраженность депрессивного поведения при паркинсонизме, представляет большой интерес и может послужить основой для
дальнейшего повышения эффективности ВЧС СТЯ. Этим вопросам посвящена вторая часть данной работы.
Цель и задачи исследования
Целью работы являлось исследование механизмов нейропластичности при моделировании паркинсонизма, сопровождающегося функционачыюй недостаточностью нигростриатной дофаминергической системы, и влияния высокочастотной стимуляции субталаиического ядра.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
-
Моделирование досимптомной и симптомной стадий паркинсонизма на грызунах;
-
Оценка нейродегенеративных и компенсаторных изменений в нигростриатной дофаминергической системе на моделях досимптомного и симптомного паркинсонизма у мышей;
-
Исследование влияния высокочастотной стимуляции субталаиического ядра на процесс нейрогенеза при паркинсонизме у взрослых крыс.
Научная новизна работы
В данной работе мы воспроизвели несколько фаз досимптомного и симптомного паркинсонизма, таким образом, получив возможность оценить не только развитие паркинсонизма на какой то одной стадии, но и охарактеризовать переход от одной стадии к другой с использованием комплексного подхода, включающего в себя поведенческие тесты, биохимическое и морфологическое исследования. В литературе существует только несколько работ, где моделируется такое состояние.
При использовании другого подхода - ВЧС СТЯ - мы впервые показали его влияние на нейрогенез у взрослых крыс при паркинсонизме. В отличие от большинства работ, в которых чаще всего используют ВЧС длительностью от нескольких секунд до нескольких часов, в настоящей работе была использована непрерывная ВЧС длительностью 8 дней. Действительно, только длительная стимуляция может вызвать изменения в мозге, которые соответствуют
отсроченным эффектам ВЧС СТЯ у пациентов с БП (Gubellini, Eusebio et al. 2006).
Положения, выносимые на защиту
-
Смоделированы и охарактеризованы ранняя досимптомная, поздняя досимптомная и ранняя симптомная стадии паркинсонизма.
-
В досимптомнои и симптомнои стадиях паркинсонизма происходит включение механизмов пластичности мозга проявляющихся в увеличении содержания тирозингидроксилазы и дофамина в телах нейронов, а также в увеличении скорости метаболизма дофамина на уровне аксонов в стриатуме.
-
Высокочастотная стимуляция субталамического ядра активирует нейрогенез в мозге взрослых млекопитающих при паркинсонизме.
Практическая значимость работы
Разработанные модели различных фаз досимптомнои стадии паркинсонизма предполагается использовать для: (а) анализа клеточно-молекулярных механизмов ранних патологических процессов в нигростриатной системе, других отделах мозга и на периферии (Sandyk et al., 1987; Halliday et al., 1990; Goldstein et al., 2000; Braak et al., 2004, 2006); (6) изучения механизмов пластичности мозга, обеспечивающих компенсацию функциональной недостаточности нигростриатной ДА-ергической системы; (в) поиска периферических маркеров досимптомнои стадии паркинсонизма; (г) разработки превентивной терапии, направленной на остановку или, по крайне мере, замедление дегенерации ДА-ергических нейронов, а также на повышение эффективности эндогенных компенсаторных процессов.
Эффекты и механизмы действия ВЧС СТЯ выявленные в данной работе могут послужить основой для дальнейшего развития этого метода терапии БП.
Апробация работы
Основные материалы диссертации были представлены и обсуждены на российских и международных симпозиумах: «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Клязьма, 2010
г.), «Экспериментальное моделирование болезни ГТаркинсона» XXI съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова (Калуга, 2010 г.), Конференция молодых ученых ИБР РАН (Москва, 2008 г.), «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга» (Санкт-Петербург 2008 г.), «Механизмы нервных и нейроэндокринных регуляций», Конференция с международным участием, посвященная 90-летию академика Т. М. Турпаева (Москва, 2008 г.), «XVIIeme colloque de Pecole doctorale des sciences de la Vie et de la Sante Aix-Marseille Universite» (Франция, Марсель, 2009 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 статьи. Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов, обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 286 источников. Работа изложена на 180 страницах машинописного текста и содержит 48 рисунков.
![Динамика морфобиохимических показателей системы нейрон - глия - капилляр и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении [Электронный ресурс]](/i/i/4288/192299.png "Динамика морфобиохимических показателей системы нейрон - глия - капилляр и процессы липопероксидации в структурах моста головного мозга человека при старении [Электронный ресурс] Григорьев Олег Глебович")
