Нейропротективные эффекты и механизмы гипоксического прекондиционирования (30.11.2009)

Автор: Рыбникова Елена Александровна

Рис.11. Изменения экспрессии Trx2 мРНК в гиппокампе (поле СА1) и неокортексе прекондиционированных (n=6, серые столбики) и непрекондиционированных (n=6, черные столбики) животных после тяжелой гипоксии. По оси Х – время после тяжелой гипоксии (ч.); *, дотсоверные отличия от контроля; #, достоверные отличия от непрекондиционированных животных.

Воздействие ГП существенно усиливало экспрессию мРНК Trx2 в большинстве областей мозга, за исключением зубчатой извилины. Так к 24-72 ч в пириформной коре, неокортексе, стриатуме, миндалине экспрессия повышена по сравнению с контролем на 50-120%. В зоне СА1 гиппокампа, где ТГ редуцировала экспрессию мРНК Trx2 в отсроченный период до 80%, ГП устраняло этот эффект (рис. 11). Схожие качественные изменения активности были выявлены относительно другого митохондриального антиоксиданта - Mn-супероксиддисмутазы (Mn-SOD), однако в целом выраженность изменений уровней ее мРНК значительно ниже, чем для Trx2. Таким образом, выявлено, что ГП, повышающее резистентность нейронов мозга, в различной степени способствует индукции генов митохондриальных антиоксидантов в чувствительных образованиях мозга в ответ на тяжелое повреждающее воздействие. В дальнейшем в наших совместных исследованиях с С.А. Строевым и коллегами было обнаружено, что ГП выраженно усиливает экспрессию митохондриальных и цитозольных белков-антиоксидантов (Trx1/2, Mn/Cu,Zn-SOD) после ТГ (Stroev et al., 2004; Строев и др., 2005).

Металлопротеазы АDAM. Другую обширную группу исследуемых генов позднего действия составляют гены семейства ADAM (a disintegrin and metalloprotease), кодирующие белки, участвующие в нормальных и патологических процессах в ЦНС – факторы нейрональной пластичности, протеолиза, а также (-секретазы – ферменты процессинга белка-предшественника (-амилоида (АРР) (обзоры Turner, Nalivaeva, 2007; Duffy MJ et al., 2009). Семейство металлопротеаз-дисинтегринов ADAM обнаружено сравнительно недавно, поэтому с использованием методов РТ-ПЦР и гибридизации in situ мы детально исследовали общий уровень экспрессии и региональную локализацию некоторых представителей этого семейства, потенциально важных для формирования механизмов нейропротекции, в областях взрослого и развивающегося мозга на примере грызунов (Karkainen et al., 2000; Rybnikova et al., 2002). В результате было установлено, что среди всех исследованных генов (adam 1,2,3,4,5,7,9,10,11,12,15,17,19,21,22,23) в мозге грызунов обнаруживаются лишь мРНК adam 1,9,10,11,12,17,19,23, однако их базальные уровни достаточно низкие. Наиболее интенсивно в отсутствии стимуляции экспрессируются гены, кодирующие (-секретазы ADAM17 и ADAM10, и дисинтегрин ADAM15. Причем для ADAM17, известного также как фермент ТАСЕ, выявлен специфический паттерн базальной экспрессии гена. В пределах переднего мозга определяемые количества его мРНК выявляются лишь в гиппокампе и пириформной коре. Методом иммуноцитохимии нам удалось установить, что в гиппокампе белок ADAM17 распределен неравномерно – наибольшее его количество обнаруживается в клетках СА2 зоны гиппокампа и, в меньшей степени, в неокортексе (V слой) и стриатуме.

На сердце недавно показано, что белки ADAM вовлекаются в механизмы ишемического прекондиционирования (Ichikawa et al., 2004). Однако практически отсутствуют данные о вовлечении их в механизмы гипоксического повреждения и прекондиционирования в различных образованиях мозга. Методами РТ-ПЦР и иммуноцитохимии нами исследованы изменения экспрессии генов и белков двух представителей этого семейства – ADAM15 и ADAM17, у ГП- и не-ГП животных. ТГ длительно (до 72 ч.) подавляла экспрессию гена adam17 в гиппокампе и пириформной коре и в отсроченный период – в париетальном неокортексе. У ГП-крыс на раннем сроке (3 ч.) также отмечалось понижение уровня ADAM17 мРНК в гиппокампе, однако к суткам оно нивелировалось. Кроме того, в этот период проявлялась ап-регуляция гена adam17 в различных областях неокортекса и пириформной коре. Вслед за ТГ также наблюдалось отчетливое снижение содержания белка ADAM17 в структурах мозга, наиболее выраженное в вентральном гиппокампе. ГП значительно изменяло характер ADAM17-иммунореактивности в исследуемых образованиях мозга крыс после ТГ. У ГП-крыс на всех сроках после ТГ обнаруживалось не снижение, а увеличение содержания иммунореактивного белка, однако динамика несколько различалась в гиппокампе и неокортексе. В CA1 и зубчатой извилине гиппокампа ГП-крыс происходило быстрое и резкое повышение экспрессии ADAM17 уже к 3 ч., достигающее максимальных значении к суткам, которое затем несколько снижается к 3-х дневному сроку, однако остается существенно выше контрольных значений. В неокортексе иммунореактивность к ADAM17 постепенно нарастала к 3 суткам. Это свидетельствует о том, что ГП стимулирует (-секретазную активность нейронов мозга, способствуя образованию растворимых (непатогенных) форм (-амилоида, что препятствует развитию нейродегенеративных процессов (Turner et al., 2003).

Распределение белка ADAM15 в мозге крыс в целом не отличалось от локализации ADAM17. Наиболее высокие базальные уровни ADAM15 выявлялись в СА1, СА2, СА3 полях гиппокампа, неокортексе и пириформной коре. Однако в отличие от adam17, экспрессия которого редуцировалась после ТГ, ген adam15 демонстрировал выраженную активацию в некоторых областях мозга в ответ на ТГ. В частности, экспрессия мРНК adam15 устойчиво ап-регулировалась в гиппокампе и областях неокортекса через 3-24 ч после ТГ, затем следовала некоторая редукция уровней мРНК ADAM15 в этих структурах мозга. Экспрессия белка ADAM15 также индуцировалась в ответ на ТГ, причем динамика была сходной в различных областях гиппокампа и неокортексе. Как в гиппокампальных областях СА1-СА4, так и в неокортексе максимальный уровень белка достигался к 24 часам после ТГ.

Таким образом, выявлены существенные различия в экспрессии как мРНК генов adam15 и 17, так и их белков ADAM15 и ADAM17 в различных образованиях мозга у не-ГП и ГП крыс в ответ на ТГ, что отражает очевидно различное функциональное предназначение белков семейства ADAM в процессах повреждения и выживания нейронов мозга.

Белок-предшественник ?-амилоидного пептида. Как уже упоминалось, повышение продукции ADAM17 способствует стимуляции (-процессинга белка-предшественника (-амилоидного пептида (АРР). (-амилоидный пептид – это 40-43-аминокислотный нейротоксичный фрагмент протеолиза АРР, образующийся в результате последовательного расщепления ?- и ?-секретазами. В норме преобладает другой путь процессинга АРР, связанный с последовательным расщеплением ?- и ?-секретазами. ?-секретазы атакуют АРР внутри последовательности (-амилоида, предотвращая таким образом его образование. Кроме того, в результате ?-процессинга высвобождается растворимый N-концевой эктодомен АРР (sAPP), обладающий собственными нейротрофическими, нейропротективными свойствами и участвующий в процессах пластичности (Turner et al., 2003). Показано, что sAPP усиливает долговременную посттетаническую потенциацию (простую форму обучения), а в поведенческих экспериментах sAPP улучшает память (Meziane et al., 1998; Bour et al., 2004).

Накопление (-амилоида в ткани мозга с образованием амилоидных бляшек приводит к нейротоксичности и нейродегенеративным процессам, в том числе связанным с патогенеза болезни Альцгеймера (Selkoe, 2001). При этом одной из самых распространенных причин возникновения спорадических форм этого заболевания является ишемия мозга (Pluta and Amek, 2008). В настоящее время ишемическая теория патогенеза болезни Альцгеймера, подкрепленная обширными экспериментальными доказательствами, является одной из доминирующих (Pluta 2004, 2006, 2007). Учитывая тот факт, что в нашей модели ГП обнаружена гиперпродукция (-секретазы ADAM17 после ТГ, было сделано предположение, что у ГП-животных, вероятно, повышается (-процессинг АРР с образованием его растворимой формы. Поэтому нами были исследованы изменения содержания sAPP в гиппокампе и неокортексе ГП и не-ГП животных после ТГ.

Установлено, что у не-ГП крыс ТГ снижала уровень sАРР в Аммоновом роге гиппокампа к 24 ч. (рис.12), в то время как у ГП-животных происходило значительное повышение содержания sАРР( как в СА1, СА2, СА3 областях гиппокампа, так и в неокортексе (рис.12). В зубчатой извилине изменений иммунореактивного sAPP не выявлено.

Таким образом, проведенные серии экспериментов позволили в значительной степени раскрыть молекулярно-клеточные механизмы долговременных нейропротективных эффектов ГП с использованием умеренной гипобарической гипоксии. Установлено, что реализация протективного действия ГП, приводящего к формированию устойчивой гипоксической толерантности мозга, представляет собой многоуровневый процесс, требующий не только вовлечения внутриклеточных сигнальных каскадов и транскрипционных факторов, но и модификаций активности генов раннего и позднего действия и экспрессии их продуктов. В основе этого процесса лежит индуцируемое ГП репрограммирование внутриклеточных механизмов гибели/выживания нервных клеток мозга при повреждающих воздействиях (тяжелой гипоксии, психоэмоционального и травматического стресса), приводящее к повышению адаптивных возможностей мозга, связанного с оверэкспрессией продуктов про-адаптивных генов и подавлением образования белков, вовлекаемых в процессы повреждения нейронов.

Рис.12. Изменения числа sAPP-иммунопозитивных клеток в гиппокампе и неокортексе непрекондиционированных (черные столбики) и прекондиционированных (серые столбики) крыс вслед за тяжелой гипоксией. Белые столбики – контроль. А, СА1; Б, СА2; В, СА3; Г, неокортекс. *, изменения достоверны по отношению к контролю (р(0,05); **, различия между тяжелой гипоксией и прекондиционированной тяжелой гипоксией достоверны (р(0,05).

Гормон-зависимые механизмы нейропротективных эффектов гипоксического прекондиционирования. В процессах адаптации к патогенным воздействиям большую роль играют механизмы эндокринной регуляции. Как упоминалось выше, антидепрессивные и анксиолитические эффекты ГП в наших экспериментах сопровождались нормализацией гормональных показателей у экспериментальных животных. На этом основании было выдвинуто предположение о том, что, наряду с описанными выше молекулярно-клеточными, гормон-зависимые механизмы регуляции адаптивных функций организма могут представлять собой важное звено протективных механизмов, индуцируемых ГП. С целью экспериментальной проверки этого предположения мы исследовали параметры функции гипофизарно-адренокортикальной системы (ГАС), а также экспрессию гормональных (глюкокортикоидных) рецепторов и нейрогормонов (кортиколиберина и вазопрессина) у ГП-крыс в используемых нами экспериментальных моделях.

Тяжелая гипобарическая гипоксия (ТГ) индуцировала умеренную активацию ГАС с постепенным повышением уровня кортикостерона в крови к 24 ч. (Рис.13). Трехкратное ГП значительно модифицировало реакцию ГАС на ТГ. В этом случае наблюдалась резкая активация ГАС с 5-кратным подъемом уровня кортикостерона уже на 3 ч., с последующим снижением уровня гормона (Рис.13). Сходная динамика реакции ГАС, с пиком на 3 ч., но с меньшей амплитудой, обнаруживалась и после самого ГП. При этом трехкратное ГП вызывало заметную активацию ГАС с 3-х кратным повышением уровня гормона на пике, а однократный сеанс прекондиционирующей умеренной гипоксии, недостаточный для создания нейропротекции, индуцировал лишь незначительное повышение уровня кортикостерона в крови в 3-х часовой период (Рис.13). Через 24 ч. после ГП (то есть в тот период, когда производилась экспозиция ТГ) уровень кортикостерона в крови оставался достоверно повышенным (рис.13), однако в последующем нормализовывался и на 5-й – 10й день не отличался от контроля.

Установлено, что наряду с повышением базального уровня глюкокортикоидов, ГП значительно модифицировало реактивность ГАС на иммобилизационный стресс. Так, у прекондиционированных крыс, по сравнению с контрольными, наблюдалось резкое повышение стрессореактивности ГАС, особенно выраженное на ранних сроках после начала действия стрессора (рис.14). При этом пик активности ГАС смещался уже к 20 мин и существенно возрастал по амплитуде, однако несмотря на это к 24-часовому сроку уровень кортикостерона возвращался к норме.

Рис.13. Изменения активности ГАС после тяжелой гипоксии (ТГ), тяжелой гипоксии у прекондиционированных крыс (ГПТГ), одно- и трехкратного прекондиционирования умеренной гипобарической гипоксией (ГП(1) и ГП(3), соответственно). По оси Y - уровень кортикостерона в плазме крови, по оси Х – время после воздействия. *, изменения достоверны относительно ТГ, p(0.05.

Рис.14. Кривая стрессореактивности ГАС. По оси Y – содержание кортикостерона в плазме крови, нмоль/л., по оси Х – время после стресса. *, изменения достоверны относительно контрольной группы крыс (пунктирная линия), p(0.05.

Учитывая выраженность изменений на раннем сроке, в следующей серии экспериментов применяли тест на быструю стрессореактивность ГАС, отличающийся от классического большей длительностью иммобилизационного стресса (30 мин) и более ранними точками забора крови - 0, 10, 30, 60 мин после начала стрессирования. Установлено, что у ГП-крыс, в отличие от контрольных, стрессорный уровень кортикостерона (около 600 нмоль/л) достигался уже на 10-й минуте. Затем наблюдалось дальнейшее значимое повышение стрессорного выброса глюкокортикоидов, вплоть до 60 мин. Его амплитуда у ГП-животных достигала свыше 900 нмоль/л, в то время как у контрольных она едва превышала показатель 400 нмоль/л.

Таким образом, трехкратное ГП существенно повышало как базальную активность ГАС в ранний период, так и ее реактивность при предъявлении ТГ и иммобилизационный стресс. При этом сохранялась двухфазная динамика уровня глюкокортикоидов в крови, характеризующая нормальную регуляцию ГАС по механизму глюкокортикоидной отрицательной обратной связи. Это свидетельствует о том, что использованное ГП оптимально активизирует гормональные механизмы повышения адаптивных возможностей. Быстрая активация ГАС в ответ на стресс, во многом предопределяющая адаптацию к стрессору, является индикатором того, что гомеостатические защитные механизмы организма работают эффективно (Derijk RH, de Kloet ER., 2008).

Следует отметить, что после ТГ, приводящей к гибели 50% животных и значительным структурным и функциональным повреждениям мозга у выживших крыс, двухфазная динамика ГАС нарушалась. Содержание кортикостерона в крови крыс, подвергнутых ТГ, градуально возрастало к суткам, что свидетельствует о нарушении торможения ГАС по принципу обратной связи и ее переходу в дезадаптационный режим. Трехкратное ГП оказывало выраженный протективный эффект, нормализуя фазность реакции ГАС (активация-торможение). Вероятно, ГП оказывает такое комплексное действие на функцию ГАС за счет модификации ее регуляции на различных уровнях, включающих нейросекреторные центры гипоталамуса и механизмы глюкокортикоидной обратной связи.

Глюкокортикоидные рецепторы. В основе глюкокортикоидного торможения ГАС по принципу отрицательной обратной связи лежит взаимодействие циркулирующих в крови глюкокортикоидов с кортикостероидными рецепторами гиппокампа, в особенности его вентральных отделов (Sapolsky et al., 1990) Главную роль в опосредовании глюкокортикоидного торможения играют стероидные рецепторы II типа – глюкокортикоидные, ГР (Keller-Wood and Dallman, 1884; De Kloet, 1991). Поддержание экспрессии ГР на высоком уровне имеет решающее значение для обеспечения работы механизмов обратной связи. Поэтому можно полагать, что нормализация обратной регуляции ГАС, описанная нами у ГП-животных, связана с модификациями уровня ГР в гиппокампе. С целью выяснения этого вопроса методом количественной иммуноцитохимии исследовали уровни ГР в гиппокампе ГП-крыс. Значимые изменения ГР-иммунореактивности после ГП были выявлены в вентральном гиппокампе – СА3, СА4 и зубчатой извилине. В частности, число ГР-иммунопозитивных клеток достоверно увеличивалось в гиппокампальных полях СА3 и СА4 (до 363 и 250% на 2-е сутки, соответственно), однако это повышение нивелировалось к 11-ти дневному сроку. В нейронах области СА4 увеличение числа иммунопозитивных клеток сопровождалось усилением уровня их иммунореактивности (до 325%). В зубчатой извилине количество ГР-иммунопозитивных клеток достоверно не менялось, однако наблюдалось значительное усиление их иммунореактивности - количество интенсивно экспрессирующих ГР клеток в этой области гиппокампа достигало максимума на ранних сроках и затем постепенно снижалось к 11 дню до контрольного уровня. Данные свидетельствуют о том, что ГП вызывает умеренное, но достаточно устойчивое повышение содержания ГР в отделах вентрального гиппокампа – областях, играющих ключевую роль в поддержании механизмов обратной регуляции ГАС. Для того чтобы проанализировать, каким образом изменяется содержание ГР у ГП-животных не в базальных условиях, а в ответ на стресс, была проведена следующая экспериментальная серия, в которой осуществляли сравнительный анализ ГР-иммунореактивности в гиппокампе ГП- и не-ГП животных в различные сроки после психоэмоционального стресса в модели «выученная беспомощность». Как описано выше, у не-ГП животных в этих условиях развивалось депрессивноподобное состояние, а ГП предотвращало этот патогенный эффект стрессорного воздействия и одновременно нормализовывало функционирование глюкокортикоидной обратной связи.

У не-ГП крыс развитие депрессивноподобного состояния сопровождалось резкой и выраженной редукцией ГР-иммунореактивности в вентральном гиппокампе (рис.15). В поле СА4 снижалась интенсивность экспрессии ГР (максимально - на 95% на 5-й день), а в области СА3 и зубчатой извилине существенно понижалась как интенсивность экспрессии, так и общее число иммунореактивных клеток. При этом в СА3 все показатели восстанавливались к 10-му постстрессорному дню, а в зубчатой извилине эффект оказался более устойчивым и сохранялся на всех сроках (рис.15). У ГП-животных обнаружена значительная модификация постстрессорного паттерна экспрессии ГР в вентральном гиппокампе. Во всех исследованных областях наблюдалось резкое увеличение ГР-иммунореактивности, достигающее максимальных значений на 1-й и 5-й день (рис.15).

Рис.15. Динамика содержания ГР в образованиях вентрального гиппокампа прекондиционированных и непрекондиционированных крыс после стресса в парадигме «выученной беспомощности». N, общее число ГР-иммунопозитивных клеток; Ni, число клеток, интенсивно экспрессирующих ГР. Контроль – 100%. *, изменения достоверны относительно контрольной группы крыс, p(0.05; #, изменения достоверны относительно непрекондиционированных крыс, p(0.05.

2001). ГР также взаимодействует на посттранскрипционном уровне с транскрипционными факторами HIF-1, NF-kB и AP-1, регулируя их активность (Leonard et al., 2005; Derijk RH, de Kloet ER. 2008).

Кортиколиберин. Как уже отмечалось, помимо стимуляции механизмов обратной регуляции ГАС, эффект ГП на эту эндокринную систему заключается в повышении ее реактивности в условиях стресса. Согласно литературным сведениям, в основе повышения стрессореактивности ГАС может лежать гипертонус (hyperdrive) кортиколиберинергической системы мозга, поэтому в следующей серии экспериментов мы исследовали изменения экспрессии нейрогормона кортиколиберина – ведущего активатора ГАС, у прекондиционированных крыс. Исходя из современных представлений о двух контурах кортиколиберинергической системы (гипоталамическом и экстрагипоталамическом) изменения иммунореактивности к кортиколиберину изучались в паравентрикулярном ядре гипоталамуса (мелкоклеточном – мПВЯ, и крупноклеточном – кПВЯ), а также в различных отделах гиппокампа (СА1, СА3/4, зубчатая извилина) и неокортексе (II и V слой).

Содержание иммунореактивного кортиколиберина в гиппокампе и неокортексе контрольных крыс было низким – наблюдались лишь единичные иммунопозитивные клетки. ГП с применением трехкратной умеренной гипобарической гипоксии приводило к незначительному, но устойчивому повышению иммунореактивности к кортиколиберину в областях вентрального гиппокампа (CA3) и достаточно выраженному повышению – в неокортексе. Ко 2-м суткам после последнего сеанса ГП интенсивность иммунореактивности к кортиколиберину в неокортексе увеличивалась до 315% от контрольного уровня, затем количество иммунопозитивных клеток снижалось, но оставалось высоким и через 11 суток. В гипоталамусе ГП крыс, в частности мелкоклеточной и крупноклеточной части ПВЯ, значимых изменений иммунореактивности к кортиколиберину в период 2-11 суток не выявлялось.

Формирование депрессивноподобного состояния у не-ГП крыс сопровождалось изменениями содержания иммунореактивного кортиколиберина, наиболее выраженными в вентральном гиппокампе и гипоталамусе. В СА3 области гиппокампа и зубчатой извилине наблюдалось устойчивое повышение уровня кортиколиберина. В гипоталамусе не-ГП крыс наблюдалось постепенное увеличение экспрессии кортиколиберина в мПВЯ в ходе развития депрессивного состояния. При этом количество иммунопозитивных клеток к 10-му дню повышалось до 200%, а интенсивность экспрессии – до 350%. (рис. 16). У ГП-животных, у которых постстрессовое депрессивноподобное состояние не формировалось, динамика экспрессии кортиколиберина в ответ на стресс значительно модифицировалась. В частности, в СА3 и зубчатой извилине ГП-крыс иммунореактивность к кортиколиберину после стресса не повышалась, либо даже снижалась ниже контрольного уровня. В зоне СА4 у ГП-крыс также предотвращалась волна ранней постстрессовой экспрессии кортиколиберина, и вместе с тем нормализовался уровень кортиколиберина в отдаленный период, сниженный у не-ГП животных. В неокортексе ГП-крыс после стресса обнаруживалось устойчивое и выраженное повышение уровня иммунореактивного кортиколиберина как относительно постстрессового уровня у не-ГП крыс, так и контрольных показателей. В мПВЯ гипоталамуса ГП-крыс происходило отчетливое повышение интенсивности экспрессии нейрогормона на раннем сроке (1-е сутки после стресса), однако в отдаленный период показатели иммунореактивности к кортиколиберину у этих крыс были значительно снижены по сравнению с не-ГП особями (рис.16).

Рис. 16. Количественная оценка иммунореактивности к кортиколиберину в зубчатой извилине гиппокампе и мПВЯ гипоталамуса непрекондиционированных (черные столбики) и прекондиционированных (белые столбики) крыс в ответ на тяжелый психоэмоциональный стресс. N, общее число иммунопозитивных клеток; Ni, число клеток, интенсивно экспрессирующих кортиколиберин. Контроль – 100%. *, изменения достоверны относительно контрольной группы крыс, p(0.05; #, изменения достоверны относительно непрекондиционированных крыс, p(0.05.

Вазопрессин. Поскольку наряду с кортиколиберином важнейшим нейроэндокринным регулятором ГАС является нейрогормон вазопрессин, нами были исследованы изменения его содержания в гиппокампе, неокортексе и гипоталамусе после ГП. В контроле был отмечен низкий уровень иммунореактивного вазопрессина в большинстве исследуемых образований мозга. Наличие вазопрессин-иммунопозитивных клеток исходно регистрировалось лишь в V слое неокортекса и ПВЯ гипоталамуса, однако в последнем случае уровень вазопрессин-иммунореактивности был достаточно высок.

После ГП наблюдалось резкое повышение экспрессии вазопрессина на раннем сроке (2 суток) в экстрагипоталамических отделах мозга (гиппокамп, неокортекс), которое затем нивелировалось к 11-му дню. В ПВЯ гипоталамуса после ГП значимых изменений не обнаруживалось. Вызываемые тяжелым стрессом изменения содержания иммунореактивного вазопрессина в исследуемых образованиях мозга имели транзиторный характер – они регистрировались лишь в ранний постстрессовый период и практически нивелировались к 10-му постстрессорному дню, когда формировалось устойчивое депрессивноподобное состояние. При этом психоэмоциональный стресс в парадигме «выученной беспомощности» оказывал неодинаковый эффект на экспрессию вазопрессина в гипоталамусе и экстрагипоталамических областях мозга. В частности, стрессорное воздействие резко редуцировало содержание вазопрессина в ПВЯ гипоталамуса, но повышало его уровень в вентральном гиппокампе и неокортексе через сутки после психоэмоционального стресса. К 10-ти суточному сроку эти стресс-индуцированные изменения нивелировались. У ГП-крыс паттерн стресс-индуцированной экспрессии вазопрессина оказался иным. Так, у них не наблюдалось постстрессового снижения содержания этого нейрогормона в гипоталамическом ПВЯ. Вместе с тем после ГП в значительной мере предотвращалась ап-регуляция уровней вазопрессина в вентральном гиппокампе (СА4 и зубчатой извилине) и, напротив, усиливалась его экспрессия в неокортексе (слои II-III, V).

Таким образом, ГП модифицирует центральные уровни нейрогормонов-регуляторов ГАС – кортиколиберина и вазопрессина как в базальных условиях, так и в ответ на стресс. При этом модификации активности кортиколиберинергической системы носили более устойчивый характер, в то время как изменения в системе вазопрессина были транзиторными и регистрировались лишь в ранние сроки после воздействий. Полученные нами результаты свидетельствуют о том, что реализация про-адаптивных эффектов ГП происходит с вовлечением как молекулярно-клеточных протективных механизмов мозга, так и механизмов эндокринной регуляции адаптивных функций организма. Очевидно, индуцируемые ГП устойчивые модификации активности ГАС и механизмов ее нейроэндокринной регуляции (экспрессия нейрогормонов, уровни кортикостероидных рецепторов) обеспечивают переход этой основной эндокринной системы адаптации в новый режим, определяющий большую устойчивость организма к повреждающим факторам.

В заключении следует отметить, что проведенные нами многосторонние исследования феномена ГП вносят вклад в разработку проблемы повышения адаптивных возможностей мозга и организма в целом. Разработан оригинальный способ ГП умеренной гипобарической гипоксией, который оказывает выраженные нейропротективные и адаптогенные эффекты при действии повреждающих факторов различной природы (тяжелых форм гипоксии, стрессов). Согласно полученным экспериментальным результатам, в основе формирования ГП-индуцируемой долговременной (фаза экспрессии) толерантности мозга к повреждающим воздействиям лежит активация эволюционно-приобретенных, генетически детерминированных защитных механизмов, связанных с репрограммированием генетического аппарата нейронов мозга и выраженным устойчивым увеличением синтеза про-адаптивных белков. Этот эффект осуществляется посредством влияния ГП на процессы внутриклеточной сигнальной трансдукции, приводящие к кооперативной активации транскрипционных факторов, мишенями которых являются про-адаптивные нейропротективные гены.

Установлено, что используемый способ ГП индуцирует повышение резистентности мозга не только к факторам гипоксической природы, но и к другим повреждающим воздействиям, т.е. обладает свойством «кросс-толерантности». Существенная роль в проявлении этого свойства ГП принадлежит, очевидно, запуску механизмов «перекрестной адаптации или неспецифической резистентности» по Ф.З.Меерсону (Меерсон, 1994), обусловленных модификациями гормональной регуляции адаптивных процессов, направленных на эффективную мобилизацию гормон-зависимых защитных механизмов.

Полученные в работе данные могут быть полезны при разработке нейропротекторов и адаптогенов нового поколения, оказывающих направленное действие на активацию внутриклеточных компонентов защитных механизмов мозга. Наряду с этим, проведенные нами исследования должны способствовать внедрению ГП в качестве одного из эффективных немедикаментозных способов нейропротекции в клиническую неврологическую и нейрохирургическую практику для предупреждения и лечения гипоксических, постстрессовых и нейродегенеративных повреждений нервной системы.

ВЫВОДЫ

1. Прекондиционирование умеренной гипобарической гипоксией оказывает

выраженные нейропротективные эффекты, предотвращая структурно-функциональные

повреждения мозга крыс в условиях тяжелой гипобарической гипоксии. Это

проявляется существенным повышением структурной резистентности нейронов

наиболее чувствительных к гипоксии образований мозга (гиппокампа,

неокортекса) и нивелированием нарушения воспроизведения приобретенного навыка, вызываемого тяжелой гипобарической гипоксией.


загрузка...