Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее распространенных нейромедиаторов в мозге является дофамин. Нарушение метаболизма дофамина при гибели синтезирующих его нейронов у человека приводит к развитию одного из тяжелейших нейродегенеративных заболеваний - болезни Паркинсона (БП) {Bernheimer et al, 1973; Agid, 1991). В основе патогенеза БП лежит деградация дофаминергической нигростриатной системы мозга, обеспечивающей регуляцию двигательных функций. Характерной особенностью БП является длительное бессимптомное течение на протяжении многих лет, что, предположительно, обусловлено включением механизмов пластичности мозга. Появление со временем симптомов БП связывают не только со значительной деградацией нигростриатной системы, но и с практически полным истощением компенсаторных резервов мозга (Agid, 1991).
В силу невозможности изучения эндогенных процессов, протекающих в мозге человека на досимптомной стадии БП, вопрос о развитии нейродегенеративных и компенсаторных процессов на ранних стадиях заболевания до сих пор остается открытым и является актуальной проблемой нейронауки. Важно отметить, что фармакотерапия БП, которая начинает проводиться только после появления двигательных нарушений, со временем становится менее эффективной и приводит к появлению ряда осложнений (Mones et al., 1971; Poewe, 2006). В данной ситуации становится очевидной необходимость разработки доклинической диагностики и превентивного лечения БП. Однако создание подобных технологий невозможно без комплексного изучения механизмов пластичности мозга на ранней досимптомной стадии заболевания. Единственно возможным способом изучения ранних нейродегенеративных и компенсаторных изменений в мозге является экспериментальное моделирование БП на животных, причем основной акцент при моделировании необходимо сделать на длительное развитие нейродегенеративных процессов. В большинстве экспериментальных исследований БП, создаются модели, при которых у животных в течение короткого времени развивается симптомная стадия заболевания. При таких способах моделирования невозможно оценить не только компенсаторные процессы, включающиеся на длительной досимптомной стадии, но и те изменения, которые запускают переход заболевания из одной стадии в другую. Именно эти изменения могут служить в дальнейшем мишенью для поиска лекарственных средств, предотвращающих появление симптомов заболевания.
Таким образом, вопрос о разработке экспериментальной модели пролонгированной досимптомнои стадии БП до сих пор остается актуальным, причем особый акцент при моделировании необходимо сделать на медленное и постепенное развитие патологических процессов в нигростриатной дофаминергической системе.
Цель и задачи исследования. Целью данной работы являлась разработка экспериментальной модели пролонгированной во времени досимптомнои стадии БП, а также изучение механизмов пластичности мозга на досимптомнои стадии различной протяженности (коротко- и длительно-развивающейся). Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
С помощью нейротоксина 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП) разработать модель пролонгированного развития БП.
На моделях досимптомнои и симптомной стадий БП в черной субстанции и в стриатуме оценить:
а) содержание моноаминов и их метаболитов;
б) количество тел дофаминергических нейронов и терминалей их
аксонов;
в) содержание мРНК и белка тирозингидроксилазы, а также ее
ферментативную активность.
г) Содержание мРНК Д2-рецепторов
Провести анализ иннервации дорзального стриатума при моделировании БП.
Оценить метаболизм МФТП в дофаминергической нигростриатной системе при его хроническом введении.
Научная новизна. Впервые путем введения нейротоксина МФТП в течение длительного времени смоделировано несколько последовательных фаз хронической досимптомнои стадии БП и ее дальнейший переход в симптомную стадию. Получен ряд важных данных о замедлении скорости развития нейродегенеративного процесса, а именно - замедлении скорости снижения уровня дофамина и дегенерации дофаминергических терминалей в стриатуме, а также активации компенсаторных процессов в нигростриатной системе и за ее пределами при длительном введении МФТП.
Впервые показано, что при моделировании БП с помощью МФТП у животных развиваются адаптационные процессы, происходящие на уровне изменения захвата нейротоксина в дофаминергические нейроны и направленные на выработку устойчивости нейронов к токсическому действию МФТП.
Научная и практическая значимость работы. Разработанная модель хронической досимптомной стадии БП в дальнейшем может быть использована для:
а) поиска периферических эндогенных маркеров досимптомной стадии БП;
б) разработки превентивной лекарственной терапии, основанной на
снижении чувствительности нейронов нигростриатной системы к
действию экзогенного или эндогенного токсина и направленной на
остановку или замедление дегенерации дофаминергических нейронов.
Личное участие автора. Автором были спланированы и выполнены все эксперименты, описанные в работе, за исключением части экспериментов по анализу моторного поведения животных и высокоэффективной жидкостной хроматографии, которые были проведены совместно с Институтом патологии и общей патофизиологии РАМН и Институтом фармакологии РАМН. Поставленные задачи были решены с применением современных методов физиологии, клеточной и молекулярной биологии. Выводы сформулированы на основе собственных оригинальных данных.
Апробация работы. Материалы диссертации были обсуждены на российских и международных симпозиумах: конференция «Механизмы нервных и нейроэндокринных регуляций» (Москва, 2008); «2-й Съезд физиологов СНГ» (Кишинев, 2008); конференция «Нейрохимические механизмы формирования адаптивных и патологических состояний мозга» (Санкт-Петербург, 2008); «39th annual meeting Society for Neuroscience» (Чикаго, 2009); «The Second International Workshop on Image Mining - Theory and Applications» (Lisboa, 2009); «XXI съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова» (Калуга, 2010); «II Национальный Конгресс по болезни Паркинсона и расстройствам движений» (Москва, 2011); «41st annual meeting Society for Neuroscience» (Вашингтон, 2011).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей в рецензируемых журналах из списка ВАК, 1 статья в зарубежном рецензируемом журнале, 1 глава в коллективной монографии и 27 тезисов конференций.
Работа поддержана грантами: РФФИ 09-04-12106-офи_м; Российский фонд гуманитарных наук 09-06-00543а; Научные школы 2110.2008.4; Программа Президиума РАН "Фундаментальные науки - медицине"; РФФИ-10-04-93108-НЦНИЛа.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов,
