Экспериментальные модели паркинсонизма

Декабрь 1, 2015 / Комментарии 0

Прогресс в изучении патогенеза нейродегенеративных заболеваний зависит в первую очередь от разработки адекватных экспериментальных моделей. Одной из общепризнанных является 1-метил-4-фенил-1,2,3,7-тетрагидропиридиновая (МФТП, англ. сокр. МРТР) модель паркинсонизма. Появление этой модели было обязано семи калифорнийским наркоманам с выраженными симптомами паркинсонизма, обнаруженным в 1983 г. Оказалось, что эти молодые люди практиковали внутривенные инъекции неочищенного мепередина — синтетического аналога героина, содержавшего большие концентрации побочного продукта синтеза -МФТП. Проведенные в последующие годы тщательные исследования показали, что МФТП в силу высокой липофильности легко проходит через барьер, проникает в астроциты и там под воздействием фермента моноаминоксидазы типа Б (МАО-В) превращается в ион МРР+ (1-метил-4-фенил-пиридин-ион). Этот ион связывается с высокоаффинным белком-переносчиком дофамина (DAT) и таким путем попадает внутрь митохондрий ДА нейронов. Проникнув туда, он ингибирует комплекс-1 (связанный с ферментом NADH-убихинон-оксидоредуктазой) митохондриальной цепочки передачи электрона и, таким образом, разобщает окислительное фосфорилирование. Это, в свою очередь, приводит к нарушению продукции АТФ, повышению уровня внеклеточного кальция, образованию свободных радикалов/активных форм кислорода, которые, взаимодействуя с клеточными белками, нуклеиновыми кислотами, липидами и другими молекулами, вызывают клеточные повреждения и, в конечном счете, гибель нейронов — т.е. проявления дофаминовой нейротоксичности.

Токсичность МФТП по отношению к разным видам млекопитающих значительно различается и зависит главным образом от уровня МАО-В в головном мозге. Уровень этот высок у хищных и приматов и низок у грызунов, причем у крыс этот фермент почти полностью отсутствует (что обуславливают их высокую устойчивость к процедурам дератизации). Поэтому относительные дозы токсина, необходимые для формирования паркинсонического фенотипа у кошек и обезьян, раз в 15 ниже, чем у мышей. У крыс же вызвать признаки паркинсонизма в хронических опытах при системном введении МФТП практически невозможно.

Тем не менее, на черных мышах линии C57BL/7 разработана модель паркинсонизма, которая в настоящее время является общепризнанной и валидированной Международным обществом психофармакологов. В соответствии с этой моделью, черным мышам линии C57BL/7 системно вводят нейротоксин МФТП, избирательно разрушающий ДА систему. Эффект этого токсина зависит от дозировки и режима введения.

Изучение экспериментальных моделей паркинсонизма на мышах и обезьянах, полученных путем разрушения ДА нейронов SNpc и VTA, дало противоречивые результаты в отношении сходства с симптомами нарушений цикла бодрствование-сон, характерными для больных БП. Так, частичное разрушение всех ДА систем мозга мышей C57BL/7, вызванное 5-дневной ежесуточной однократной системной инъекцией 25 мг/кг МФТП, приводило лишь к умеренному увеличению представленности быстрого сна в определенные часы регистрации. Эффект возникал через 20 дней после интоксикации и исчезал через 40 дней, несмотря на необратимое 30-процентное разрушение ДА нейронов SNpc. Интересно, что избирательное фармакологическое повышение синаптического содержания дофамина (путем системного введения ингибитора его обратного захвата) в этой модели приводило к подавлению быстрого сна, значительно более выраженному, чем у контрольных мышей. Аналогичный эффект вызывало и введение ингибитора обратного захвата норадреналина — антидепрессанта дезипрамина. В то же время, другой антидепрессант — ингибитор обратного захвата серотонина циталопрам — подавлял быстрый сон и у подопытных, и у контрольных мышей в одинаковой степени. А агонист мускариновых рецепторов ареколин вызывал повышение представленности быстрого сна у подопытных, но не у контрольных мышей. В целом, мыши с разрушением ДА системы оказались гораздо более чувствительными к введению фармакологических препаратов, модулирующих аминергические и холинергические системы мозга, чем контрольные животные.

Локальная инъекция 0,2 мг того же нейротоксина МФТП в область SNpc, вызывающая 50-процентное разрушение ДА нейронов, приводила к изменению нескольких параметров цикла бодрствование-сон, в частности, почти двукратному увеличению представленности медленного сна в темный (активный) период на 2-е и 3-и сутки после интоксикации и двухфазному колебанию представленности быстрого сна. В 1-е и 2-е сутки после введения токсина наблюдалось значительное снижение представленности быстрого сна как в темный, так и в светлый период суток; на 3-и сутки — только в светлый (неактивный) период; на 4-е — значительное повышение представленности быстрого сна и в светлый, и в темный период по типу «отдачи»; на 5-е, последние сутки регистрации, представленность быстрого сна возвращалась к норме. Интересно, что была обнаружена высокая корреляция между представленностью быстрого сна у данного животного в первые сутки после интоксикации и процентом потерянных ДА нейронов SNpc, выявленных по результатам гистохимического анализа ткани мозга через 5 суток после введения токсина.

Недавно было показано, что двукратное введение 12 мг/кг МФТП (с 2-часовым интервалом) имитирует доклиническую, а четырехкратное — раннюю клиническую стадии паркинсонизма. Изучение цикла сон-бодрствование на этих моделях показало увеличение двигательной активности и суммарной продолжительности бодрствования в темный период на 7-е и 14-е сутки после введения МФТП по сравнению с контролем. Соответственно, происходило снижение продолжительности быстрого и (тенденция) медленного сна.

Эффект увеличения быстрого сна вызывало весьма значительное избирательное разрушение нигростриатной системы, вызванное локальным введением в черную субстанцию другого нейротоксина — лактацистина. В то же время, в опытах на обезьянах (длиннохвостые макаки) системные токсические дозы МФТП вызывали подавление глубокого медленного и быстрого сна. А у мармозеток системные дозы МФТП, вызывающие небольшие двигательные нарушения, вообще не влияли на структуру цикла бодрствование-сон. Однако в двух последних работах отсутствовал морфоконтроль, так что о локализации и выраженности вызванных токсином разрушений в мозге приматов можно только догадываться.

Все эти результаты позволяют высказать предположение, что нисходящая дофаминергическая система функционально гораздо более уязвима по отношению к разрушительному действию нейротоксина МФТП, чем восходящая. Высокая функциональная устойчивость восходящих активирующих систем лиссэнцефалического мозга грызунов к нейротоксинам отмечена и в других работах. Так, в вышеупомянутой было показано, что локальные внутримозговые инъекции крысам сапорин-содержащих нейротоксинов, позволяющие «прицельно» разрушать химически специфичные нейронные тела, не приводят к значительным нарушениям цикла бодрствование-сон. Производимые этими авторами разрушения поражали до 75% гистаминергических нейронов туберомаммиллярных ядер заднего гипоталамуса, а также до 90% норадренергических клеток синего пятна и холинергических базальных ядер переднего мозга, почти не затрагивая окружающих клеток. При этом оказалось, что одновременное разрушение одной, двух и даже трех активирующих систем у одних и тех же животных приводит через 20 дней лишь к минимальным изменениям цикла сон-бодрствование. Главным из этих изменений является двукратное снижение представленности бодрствования при переходе от светлого к темному периоду суток и быстрого сна — в светлое время суток. Предполагается, что другие восходящие активирующие системы, а их насчитывается уже десяток, принимают на себя выпадающие функции и компенсируют потерю разрушенных токсином клеток. Однако возможны и альтернативные точки зрения; так что, по сути, эти эффекты остаются пока неизученными.

Резюмируя, можно отметить, что мышиная МФТП-модель паркинсонизма, по-видимому, вполне адекватная для изучения специфических моторных симптомов БП, может быть лишь с осторожностью применена для исследования нарушений цикла бодрствование-сон при БП. К такому выводу в последнее время приходят и другие авторы, так как до сих пор не получено ни одной нейротоксической модели досимптомной стадии болезни Паркинсона с нарушением сна.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также