Исследование механизмов нейровоспаления в инъекционных моделях болезни Альцгеймера

Воспаление представляет собой важнейшую реакцию живого организма на повреждающее воздействие. В патологии принято разделять воспаление на острое и хроническое. Острое воспаление — это срочная форма ответа организма на действие повреждающего агента, которая по сути является защитной реакцией, направленной на устранение или репарацию повреждения. Хроническое воспаление — реакция организма на длительное воздействие повреждающего стимула. На периферии острое и хроническое воспаление различаются по форме клеточного ответа, который проявляется в виде инфильтрации полиморфноядерных или мононуклеарных лейкоцитов, соответственно, в зону повреждения. В ЦНС воспалительный ответ проявляется в форме реактивного глиоза. Эндогенная реакция ЦНС на повреждение сопровождается накоплением увеличенных в размере астроцитов и микроглиоцитов, которые появляются сразу же после повреждения нервной ткани. Глиальная реакция на повреждение является активной, т.к. сопровождается высвобождением из глиоцитов таких факторов, которые действуют на клетки-мишени и вызывают в них ответную реакцию, подобно тому как это происходит в периферических органах и тканях при активации иммунного ответа. В норме проникновение клеток иммунной защиты в мозг крайне затруднено благодаря наличию гемато-энцефалического барьера (ГЭБ). Разрушение ГЭБ способствует инфильтрации лейкоцитов и сопровождается воспалительным ответом, сходным с таковым на периферии.

Вызванные активацией иммунного ответа повреждения нейронов характерны для многих нейродегенеративных заболеваний, включая БА. На вовлеченность механизмов воспаления в нейродегенеративный процесс указывают и работы, проведенные на инъекционных моделях БА. Так, дегенерация холинергических нейронов в медиальном септальном ядре сопровождалась глиальными изменениями, которые наблюдались в латеральной септальной области и латеральной зоне гиппокампа. Этот эффект практически полностью снимался введением 7-β-гидрокси-эпиандростерона.

Активация микроглиальных клеток наблюдалась и после введения иммунотоксина 192-IgG-cапоринa. Интрацеребровентрикулярное введение 192-IgG-caпорина вызывало увеличение числа микроглиоцитов в базальных ядрах. Электронномикроскопическое исследование показало, что микроглиальные клетки располагались вблизи нейронов, окружая своими отростками тела клеток или дендриты. При этом активированные микроглиоциты можно было видеть как вблизи нормальных нейронов, так и возле нейронов с признаками дегенерации.

Агрегированный Aβ может активировать микроглию и вызывать ее скопление вокруг амилоидных бляшек. В мозге пациентов активированная микроглия не только перемещается в направлении бляшек, но и фагоцитирует их компоненты, что сопровождается секрецией провоспалительных цитокинов и хемокинов, свободных радикалов и т.д. Прямые доказательства фагоцитоза были получены в экспериментах на крысах. Микроглия может играть роль в деградации Аβ, поскольку содержит практически полный набор необходимых протеаз, включая инсулин-разрушающий фермент, неприлизин, матриксную металло-протеазу-9. Параллельно с фагоцитозом Aβ может индуцировать продукцию микроглией активных форм кислорода, повышать экспрессию белков основного класса гистосовместимости (МНС II), увеличивать секрецию провоспалительных цитокинов IL-1β, IL-6, TNFα, а также хемокинов IL-8, воспалительного белка макрофагов MIP1-α и моноцитарного хемоаттрактантного белка MCP-1.

Введение Аβ(25-35) в гиппокамп приводит к разрушению близлежащей ткани и дегенерации нейронов. В то же время, Е.М. Сигурдссон с соавторами не смогли обнаружить нейротоксического действия Аβ(25-35) при введении его в область вентрального бледного шара и безымянной субстанции. Авторы смогли наблюдать лишь образование полостей, содержавших белковые агрегаты, которые окрашивались Конго красным. Te же авторы обнаружили нейродегенеративные изменения после введения Аβ(25-35) в миндалину, что может свидетельствовать о специфичности нейротоксических эффектов этого пептида в отношении определенных структур и/или популяций клеток мозга. Кроме того, в ипсилатеральном гиппокампе наблюдался реактивный астроцитоз. Необходимо отметить также, что микроглия и нейроны экспрессировали провоспалительный фактор IL-1β. Агрегированный пептид Аβ(25-35) вызывал более выраженные повреждения пирамидного слоя поля CA1 гиппокампа по сравнению с пептидом, который был синтезирован из тех же аминокислот в обратной последовательности Аβ(35-25). Дегенерирующие нейроны были также обнаружены в височной коре после инъекции Аβ(25-35) в крупноклеточное базальное ядро крыс. Следует отметить, что введение ундекапептида в отдельные структуры мозга может вызывать развитие транссинаптических нарушений цитоскелета и активацию астроглии и микроглии, т.е. нейровоспалительный ответ, которые распространяются от места непосредственного введения к более отдаленным регионам. Такие изменения наблюдали, например, после введения Аβ(25-35) в миндалину. В наших исследованиях Аβ(25-35) также вызывал активацию астроцитов и микроглии в гиппокампе. Провоспалительный цитокин-фактор некроза опухоли-α (ФНОα), введенный одновременно с Аβ(25-35), делал повреждающий эффект этого пептида более выраженным, тогда как антивоспалительный цитокин IL-4 снижал патологические последствия интрагиппокампальной инъекции Аβ(25-35).

Введение агрегированного Аβ(25-35) в латеральные желудочки мозга крыс вызывало интенсификацию свободнорадикальных процессов, которые также сопровождают нейровоспаление. Накопление продуктов перекисного окисления липидов, компенсаторные изменения генерации свободных радикалов и антирадикальной защиты наблюдались прежде всего в гиппокампе. Изменения параметров окислительного стресса происходили в течение первой недели после введения Аβ(25-35) и становились максимально выраженными через месяц после воздействия. Аβ(25-35) приводил к активации нейрональной NO-синтазы, которая не была связана с изменениями уровня транскрипционной активности или трансляционных процессов. Эти данные подчеркивают, что даже в отсутствие отложений Aβ в мозге крыс, кратковременная аппликация этого пептида способна вызвать стойкую активацию процессов, в частности нейровоспалений, способных приводить к развитию дегенеративных изменений.