Метаболизм Аβ-пептидов в нормально функционирующих нейронах

В результате многочисленных исследований сформировались представления, согласно которым Аβ-пептиды являются небольшими фрагментами большого белка предшественника амилоидов (АРР). В результате протеолитического расщепления APP β-секретазой образуется фрагмент С99, а затем пептидные фрагменты Аβ(1-40) и Аβ(1-42) действием γ-секретазой. Было показано, что APP может расщепляться каспазами. Гидролиз APP каспазой-3, -6, -8 или -9 приводит к образованию пептида С31, который принимает участие в гибели нейронов при БА и повышает продукцию Аβ-пептидов. Эти нормальные, хорошо растворимые в водных растворах С31-пептиды обнаруживаются в здоровом организме повсеместно: в тканях мозга, спинномозговой жидкости, плазме крови, моче, других органах, тканях и клетках.

При физиологических концентрациях после процессинга γ-секретазами пост-синтетические фрагменты Aβ приобретают новую конформацию в результате сворачивания в системе шаперонов. В результате образуются нативные Аβ, имеющие в белковой структуре преобладание α-спиралей, хорошо растворимых в водных растворах. Эти с нормальной конформацией Аβ-пептиды выполняют физиологические функции и попадают в спинномозговую жидкость (СМЖ). В СМЖ, а затем в крови Aβ подвергаются последовательному гидролизу. Комбинированными методами с помощью масс-спектрометрии с поверхностной матричной лазерной десорбцией/ионизацией образца (SELDI-TOF-MS) и при участии моноклонального антитела 6Е10 в СМЖ здоровых добровольцев и пациентов с БА были обнаружены многочисленные промежуточные продукты гидролиза Аβ-пептидов: Аβ(2-14), Аβ(1-17), Аβ(1-18), Аβ(1-33), Аβ(1-34), Аβ(1-37), Аβ(1-38), Аβ(1-39), Аβ(1-40) и Аβ(1-42). Интересно, что вводимый мышам внутривенно Аβ(1-40) беспорядочно гидролизируется в организме с периодом полураспада в 2,5-3,0 мин. Через 5 минут после введения в желчи были обнаружены продукты гидролиза Аβ(1-40): Аβ(6-39), Аβ(1-33), Аβ(4-36), Аβ(6-20), Аβ(3-35), Аβ(4-37), Аβ(1-37), Аβ(1-38), Аβ(1-39), Аβ(1-40).

Все перечисленные выше разновидности Аβ-пептидов являются фрагментами (промежуточными полупродуктами) гидролиза нормальных Aβ в результате протеолитического действия многочисленных неспецифических к Аβ-пептидам ферментов: ангиотензин-превращающего и эндотелин-превращающего ферментов, металлопротеиназы-9, инсулизина, плазмина и неприлизина.

Были изучены аминокислотные последовательности и молекулярные массы (ММ) Аβ-пептидов человека: Аβ(1-40) с MM 4329 и номерами аминокислот от 1 до 40, начиная с N-конца, +H3N-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Ser-Gly-Tyr-Glu-Val-His-His-Gln-Lys-Leu-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-Asn-Lys-Gly-Ala-Ile-Ile-Gly-Leu-Met-Val-Gly-Gly-Val-Val-COO-, а также Aβ(1-42) с MM 4514 и номерами аминокислот от 1 до 42, начиная с N-конца, отличающийся от пептида Аβ(1-40) двумя дополнительными аминокислотными остатками Ile-Ala на С-конце. Все аминокислоты, из которых состоят Аβ-пептиды, являются L-амино-кислотами. Это связано с тем, что в мозге D-аминокислоты не подвергаются протеолитическому процессингу.

Широкие экспериментальные исследования выявили экспрессию гликопротеида APP и образование Аβ(1-40) и Аβ(1-42) в различных тканях эмбриона человека: высокое содержание обнаружено в мозге, а также в сердце, селезенке и значительно меньше в печени, Aβ обнаружены в легких и плаценте, семенниках и сперме, заднем корешке, кишечном и тройничном ганглиях, надпочечниках, мегакариоците и гипофизе, кровеносных сосудах, в спинно-мозговой жидкости, плазме крови, фибробластах, тромбоцитах и лейкоцитах. Разными авторами показано, что в цереброспинальной жидкости здоровых добровольцев и пациентов с БА физиологическая концентрация Аβ(1-40) колеблется в широких пределах от 5 до 25 нг/мл или от 1 до 6 нМ, у мышей линии Tg2576, представляющей собой трансгенную модель человеческой БА, эта концентрация составляет 20 нг/мл или 5 нМ.