Характеристика дегенерации дофаминергических нейронов нигростриатной системы во времени на модели ранней клинической стадии болезни Паркинсона

Несмотря на то что дегенерация нигростриатных ДА-ергических нейронов является ключевым звеном патогенеза БП, существуют лишь единичные работы, в которых предпринята попытка описать этот процесс, инициируемый нейротоксинами, во времени. Так, было показано, что в ответ на системное четырехкратное введение МФТП в разовой дозе 20 мг/кг погибает до 80% ДА-ергических нейронов в ЧС. Пик дегенерации нейронов приходится на вторые сутки после введения МФТП, и к пятому дню дегенерирующие нейроны не выявляются. Однако в данной работе не было проведено оценки дегенерации терминалей ДА-ергических аксонов в стриатуме, что представляется крайне важным, учитывая косвенные данные, что при БП гибель нейронов начинается с этого, в то время как такого рода исследования дают возможность не только приблизиться к пониманию молекулярных механизмов действия патогенных факторов и гибели нейронов, но и создать тест-системы для поиска потенциальных нейропротекторов.

На нашей модели ранней доклинической стадии БП была проведена ревизия существующего в литературе анализа временных характеристик дегенерации нейронов, и на основе этой модели была разработана тест-система для скрининга потенциальных лекарственных веществ. Основным показателем этой системы является динамика дегенерации ДА-ергических нейронов после введения МФТП. Учитывая то, что до сих пор отсутствуют количественные методы оценки числа дегенерирующих нейронов, нами, как и в других исследованиях, был использован комплементарный подход, т.е. произведен подсчет выживших ДА-ергических (ТГ-иммунореактивных) нейронов — тел нейронов в ЧС и терминалей аксонов в стриатуме через 3, 6, 12 и 24 часа после последней инъекции МФТП. Помимо оценки количества ДА-ергических нейронов, тел нейронов в ЧС и терминалей аксонов в стриатуме, был произведен анализ основных функциональных показателей нигростриатной системы, таких как содержание ДА и ТГ в ЧС и стриатуме.

Через 3 часа после последней инъекции МФТП количество тел ДА-ергических нейронов в ЧС не изменилось по сравнению с контролем (табл. 5). Однако к 6 часам после последней инъекции МФТП произошло значительное снижение количества тел нейронов — на 32%, и далее, к 24 часам, изменений не было обнаружено. Реакция аксонов ДА-ергических нейронов в стриатуме в ответ на введение МФТП существенно отличается от реакции тел нейронов. В стриатуме через 3 часа после последней инъекции МФТП количество терминалей ДА-ергических аксонов было уже значительно снижено — на 33,5%, и к 6 часам снизилось еще на 12%. После этого, вплоть до 24 часов после последней инъекции МФТП, количество терминалей аксонов не изменилось, но тенденция к снижению сохранилась. Если предположить, что скорость деградации терминалей аксонов не меняется, то этот процесс должен начинаться сразу после первой инъекции МФТП. Это хорошо согласуется с данными, полученными на мышах после однократного введения 12 мг/кг МФТП. В этом случае происходит снижение количества терминалей ДА-ергических аксонов в стриатуме на 20%.

Помимо динамики изменения числа терминалей аксонов и тел нейронов была также произведена оценка функционального состояния ДА-ергических нейронов по внутринейрональному содержанию белка ТГ и содержанию ДА. На всех исследуемых сроках после введения МФТП (от 3 до 24 часов после последней инъекции МФТП) в телах нейронов содержание ТГ не менялось, в то время как в терминалях аксонов уже через 3 часа после последней инъекции МФТП содержание ТГ было снижено на 24% (см. табл. 5). К 6 часам происходило дальнейшее снижение содержания ТГ еще на 15%, причем по этому показателю в дальнейшем (до 12 часов) не было обнаружено изменений. При этом наблюдалось увеличение количества белка к 24 часам после последней инъекции до 82%. Сниженное содержание ТГ в терминалях аксонов, в отличие от тел нейронов, косвенно свидетельствует о нарушении аксонального транспорта, что также совпадает с данными литературы по влиянию МФТП на поляризацию микротрубочек. Более того, эти данные подтверждают представления о нарушении аксонального транспорта при БП и других нейродегенеративных заболеваниях.

Концентрация ДА в терминалях аксонов не меняется на протяжении всего периода исследования, т.е. от 3 до 24 часов после последней инъекции МФТП, и составляет примерно 20% от контроля. Такое значительное снижение концентрации ДА при уменьшении количества ТГ на 25% через 3 часа свидетельствует об уменьшении активности ТГ, как и в телах нейронов, либо об увеличении выделения ДА или уменьшении его обратного захвата, т.е. о развитии компенсаторных процессов. К 6 часам после последней инъекции МФТП и в последующие 6 часов уровень ДА в терминалях аксонов не меняется, в то время как количество ТГ в них падает по сравнению с 3 часами, что свидетельствует о дальнейшем снижении активности фермента. Несмотря на увеличение содержания ТГ в терминалях аксонов до 80% к 24 часам после последней инъекции МФТП, концентрация ДА оставалась на прежнем уровне (примерно 20%), что может отражать, с одной стороны, дальнейшее снижение активности фермента синтеза ДА, а с другой стороны, увеличение скорости выделения ДА или уменьшение скорости обратного захвата.

Содержание ДА в телах нейронов в ЧС было снижено почти на 70% через 3 часа после последней инъекции МФТП, что при неизменном уровне ТГ, вероятно, свидетельствует о снижении активности фермента при воздействии МФТП (см. табл. 5). В период дегенерации тел ДА-ергических нейронов в ЧС в интервале от 3 до 6 часов после последней инъекции МФТП и последующие 6 часов происходит увеличение содержания ДА при неизменных уровнях ТГ, что свидетельствует об увеличении активности ТГ.

Таким образом, учитывая быструю дегенерацию тел ДА-ергических нейронов (от 3 до 6 часов после последней инъекции МФТП) и значительно более длительную по времени дегенерацию терминалей аксонов (от первой инъекции и 6 часов после последней, т.е. 14 часов), целесообразно использовать как тест-систему для поиска потенциальных нейропротекторов именно терминали ДА-ергических аксонов в стриатуме.