Сфинголипиды крови при болезни Альцгеймера

Декабрь 6, 2015 / Комментарии 0

При анализе предполагаемых биомаркеров, определяемых в плазме крови при различных нейропатологиях, возникает вопрос, существует ли прямая корреляция между их измерениями в крови и патологическими процессами, осуществляющимися в мозге. Поэтому необходимо установить закономерность изменения уровня сфинголипидов в плазме крови в процессе развития БА.

Обнаружено, что содержание церамидов в крови понижено на ранней стадии БА, в то время как в мозге и спинномозговой жидкости — повышено. Эти изменения коррелировали с нарушением когнитивных функций у пациентов. Однако таких исследований до сих пор выполнено не достаточно, чтобы использовать содержание церамидов крови для ранней диагностики БА. Необходимо также дальнейшее изучение корреляций между содержанием церамидов в плазме крови и спинномозговой жидкости на всем протяжении БА. Некоторые исследователи предполагают, что определение корреляции между изменениями сфинголипидов в крови и в СМЖ у пациентов с БА, и особенно на ранней стадии заболевания, позволят использовать сфинголипиды в качестве биомаркеров БА и, возможно, в качестве мишеней для лекарственных средств нового поколения.

В последнее время интенсивно изучается связь между изменениями в спектре сфинголипидов в плазме крови пациентов с БА и нарастанием когнитивного дефицита для предсказания скорости развития деменции на основании результатов анализа сфинголипидов.

Эта задача может быть решена благодаря развитию метода масс-спектрометрии и его успешному применению в липидологии.

В работах М.М. Милке и соавторами содержание церамидов (Cer), дигидроцерамидов (DHCer), сфингомиелинов (SM) и дигидросфингомиелинов (DHSM) было изучено методом хромато-масс-спектрометрии на 120 пациентах с деменцией альцгеймеровского типа и деменциями, связанными с другими нейропатологиями. Во всех случаях на протяжении более двух лет наблюдений обнаружено повышение Cer и DHCer, связанное с развитием деменции. В противоположность этому, у пациентов, в плазме которых наблюдался повышенный уровень SM и DHSM, а также отношения SM/Cer и DHSM/DHCer, развитие деменции происходило более медленно. В этой же работе показано, что изменения в уровне холестерина и триглицеридов не связано со скоростью развития деменции. Эти результаты позволяют предположить, что повышение отношения SM/Cer и DHSM/DHCer в плазме крови пациентов может служить маркером для предсказания скорости развития БА.

Аналогичные данные получены в работе при анализе липидов плазмы крови методом масс-спектрометрии у 26 пациентов с БА и 26 пожилых людей с нормальными когнитивными функциями. Из 33 сфингомиелинов 8 молекулярных видов, содержащих жирнокислотные алифатические цепи из 22 и 24 атомов углерода, были значительно ниже у пациентов с БА по сравнению с контролем. Уровень 2 молекулярных видов церамидов (16:0 и 21:0), напротив, был значительно выше в плазме крови с БА остальные 5 церамидов повышались незначительно. Отношение церамидов к сфингомиелинам, содержащим идентичные жирные кислоты, у пациентов с БА резко отличалось от контроля. Эти изменения отражали как нарушения в когнитивных функциях пациентов, так и в генотипе (при диагнозе определяли наличие генотипа по аполипопротеину Е4).

Кроме возможности использования сфинголипидов для тестирования развития БА они были бы полезны для мониторинга эффективности лечения каждого индивидуального пациента определенным лекарственным средством. Это особенно важно, если пациент получает новые лекарства или новые лекарства исследуются на предклинической или ранней клинической стадии.

Влияние прокогнетиеных препаратов на содержание и спектр молекулярных видов сфигномиелинов и фосфатидилхолинов в плазме крови пациентов в процессе лечения БА. В настоящее время в клинической практике наиболее широко применяемыми препаратами для лечения БА являются мемантин (фирмы Merz) и ривастигмин (фирмы Novartis). Ривастигмин — ингибитор ацетилхолинэстеразы (АХЭ) (КФ 3.1.1.7) — фермента, функция которого нарушена при БА, а мемантин — ингибитор NMDA рецепторов глутаматергической системы, функция которой также нарушается в ходе развития этого заболевания. Однако влияние этих препаратов на липидный метаболизм и возможность коррекции его нарушений в процессе лечения до сих пор не изучались.

Нами впервые было исследовано влияние ривастигмина и мемантина на содержание и молекулярный спектр фосфолипидов, которые в своем составе содержат холиновую группировку (сфингомиелины, фосфатидилхолины, лизофосфатидил-холины). Нарушения в метаболизме этих фосфолипидов могут влиять на холинергическую систему за счет изменения баланса холина и лиганд-рецепторного взаимодействия, определяемого структурированностью мембран клеток нервной системы. Используя метод хромато-масс-спектрометрии, мы определили, какие именно молекулярные виды холинсодержащих фосфолипидов (различия молекулярных видов фосфолипидов определяются набором жирных кислот, входящих в их состав) особенно активно подвергаются действию изучаемых ингибиторов.

Ривастигмин, блокируя действие АХЭ и БуХЭ, способствует повышению биодоступности нейромедиатора ацетилхолина. Он зарегистрирован для лечения БА на этапе мягкой и умеренной деменции. Мемантин, нормализуя мембранный потенциал, активирует процесс передачи нервного импульса в глутаматэргической системе, что приводит к улучшению когнитивных процессов, памяти и способности к обучению, повышает повседневную активность пациентов. Перечисленные выше свойства мемантина указывают на его возможную способность оказывать модулирующее действие на компоненты мембран клеток головного мозга, в том числе и на липидные структуры.

Исследование фосфолипидных спектров методом масс-спектрометрии плазмы крови пациентов с БА на стадии умеренной деменции до и после лечения ривас-тигмином и мемантином по истечении 3 и 6 месяцев соответственно с начала курса терапии показало, что препараты снижают уровень всех изученных фосфолипидов в плазме крови.

При детектировании по молекулярным массам отдельных типов фосфолипидов была обнаружена избирательность действия этих препаратов на определенные молекулярные виды тех или иных фосфолипидов. Было установлено дифференцированное влияние ривастигмина и мемантина на фосфатидилхолины (ФХ) с различным набором жирных кислот.

Наиболее четкие изменения при действии ривастигмина, выраженные в уменьшении содержания, зафиксированы для ФХ с набором жирных кислот 16:0/18:2, 18:1/20:2 и 18:0/20:4, соответствующих молекулярным массам 758,6, 808,6 и 810,6. При действии мемантина наибольшие изменения происходили во фракции ФХ с жирными кислотами 16:0/18:2, 18:0/18:2, 18:0/20:4 (рис. 1). Также в ходе лечения уменьшается уровень всех лизофосфатидилхолинов (рис. 2). Сфингомиелины с жирными кислотами 16:1, 16:0, 18:3 и 18:0 проявляют тенденцию к снижению. Наибольшие изменения зафиксированы для CM 16:0 с молекулярной массой 703,6 (рис. 3).

р1 р2 р3

Следовательно, наши результаты указывают на то, что ингибитор АХЭ и БуХЭ, влияя на фермент-мишень, в конечном счете способен модифицировать фосфолипидный спектр плазмы крови пациентов в процессе лечения. Под влиянием этого ингибитора происходит снижение уровня холинсодержащих фосфолипидов. Это вполне закономерное явление, поскольку в результате действия ривастигмина снижается уровень свободного холина, являющегося структурным элементом изученных нами фосфолипидов. Ацетилхолин, который не расщепляется до холина и уксусной кислоты в присутствии ривастигмина, напротив, накапливается. Однако он не может быть непосредственно включен в тот метаболический путь синтеза фосфолипидов, в котором участвует свободный холин, что, вероятно, приводит к снижению синтеза холинсодержащих фосфолипидов (схема). Однако до сих пор при изучении ингибиторов холинэстеразного ряда не уделялось внимания их влиянию на метаболизм сфингомиелина, хотя именно этот холинсодержащий фосфолипид является источником проапоптотических агентов, вызывающих гибель нейронов.

При действии ривастигмина и мемантина на спектр холинсодержащих липидов не было обнаружено однообразия в изменении содержания всех детектируемых молекул фосфолипидов. Содержание некоторых из них остается неизменным, в то время как в определенном виде фосфолипидных молекул отмечается заметное снижение их содержания в плазме после лечения мемантином.

Под действием этих двух препаратов с различными свойствами характер изменений фосфолипидов является однонаправленным. Следует подчеркнуть, что влияние ингибитора ХЭ на изменение уровня сфингомиелина в липидах крови пациентов с БА было установлено впервые. Также впервые обнаружено новое важное свойство препаратов, используемых в клинике для лечения БА. Возможно, что их способность влиять на липидный обмен вносит существенный вклад в эффективность терапии, проводимой данными препаратами.

Как показывает клиническая практика, наиболее эффективными являются те препараты, которые способны действовать на несколько мишеней. И это вполне логично, так как нейродегенеративные заболевания, к которым относится БА, имеют многофакторный характер и определяются множественностью патогенетических факторов, которые корректируются в случае успешного лечения заболевания. Нарушения в липидном метаболизме обнаруживаются при многих патологиях, поскольку структура мембраны клетки, а также процессы, происходящие на ее поверхности, определяются липидной составляющей мембраны. Следовательно, если медикаментозные препараты наряду с другими функциями способны вызывать коррекцию в липидном метаболизме, то они могут рассматриваться как более перспективные при лечении нейродегенераций, в том числе и альцгеймеровского типа.

Тестирование липидного спектра методом масс-спектрометрии может отражать успешность лечения исследуемым препаратом и в дальнейшем этот метод ввиду его широких возможностей по определению различных классов липидов может быть внедрен в клиническую практику для мониторинга эффективности лечения разных нейродегенеративных заболеваний, патогенез которых связан с нарушением липидного обмена, а также для отбора наиболее эффективных лекарств нового поколения, корректирующих липидный метаболизм.

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также