Исследование сфинголипидов на моделях БА у животных

Моделирование БА у животных проводится, как правило, на грызунах: мышах, крысах, морских свинках. Наиболее распространенной является методика получения мутантных животных, геном которых несет мутантные гены АРР, пресенили- нов 1 и 2 и белка т (Bornemann, Staufenbiel, 2007).

Инъекционные модели основываются на введении животным нейротоксинов, вызывающих преимущественную гибель специфических популяций нейронов; также довольно популярны инъекционные модели, в которых используется интрацеребральное введение РА или его фрагментов (Stepanichev et al., 2005; Островская и др., 2008), а также в некоторых случаях провоспалительных цитокинов, например, фактора некроза опухоли [ФНО-а] (Alessenko et al., 2004).

Однако введение РА в мозг животным не приводит к образованию амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков, но тем не менее данные модели позволяют моделировать когнитивные нарушения на ранних этапах БА (Stepanichev et al., 2005). В инъекционных моделях используются преимущественно мыши и крысы (Островская и др., 2008; Benedikz et al., 2009; Stepanichev et al., 2005).

Некоторыми авторами используется модель спорадической формы БА. Нейродегенерация альцгеймеровского типа инициируется удалением обонятельных луковиц (бульбэктомия, БЭ), которые тесно связаны с деятельностью лимбических структур, участвующих в процессах обучения и памяти. Наиболее адекватно этот тип модели осуществляется на морских свинках, у которых аминокислотная последовательность РА аналогична таковой у человека (Нестерова и др., 2007). Однако на этой модели показано, что на начальных стадиях развития патологии наблюдается стимуляция истинного нейрогенеза в мозге БЭ животных, что противоречит данным о снижении нейрогенеза в стареющем мозге человека и животных (Нестерова и др., 2007).

Примером исследования сфинголипидов на мутантных животных, модулирующих болезнь Альцгеймера, может служить работа (Barrier et al., 2010), в которой определяли содержание церамидов, сфингомиелинов, сульфатидов и галактозилце- рамидов в коре мозга APP[SL]PS1Ki мышей, экспрессирующей человеческий АРР 751 со шведской и лондонской мутациями в комбинации с пресенилином-1. Было обнаружено значительное накопление церамидов в коре этих животных по сравнению с мышами дикого типа PSlKi, в то время как другие сфинголипиды, кроме галактозилцерамида, не претерпевали заметных изменений.

Нами впервые было показано, что введение РА или ФНО-а в мозг крыс приводит к активации сфингомиелиназы и накоплению церамида. Этот процесс наиболее выражен в гиппокампе по сравнению с корой и мозжечком (Alessenko et al., 2004).

Хроническое повышение внутриклеточных церамидов может замедлять элонгацию аксонов и интернализацию фактора роста нервов (De Chaves et al., 2001). Церамиды в нервных клетках вовлечены в апоптотические программы (Alessenko, 2006; Obeid et al., 1993). Эти сигнальные молекулы способны стимулировать как протеинкиназную, так и фосфатазную сигнальные системы (Lee et al., 2003). РА и церамид расположены в пределах одних и тех же рафтов, которые являются структурными элементами мембраны, и содержат в своем составе необходимые сигнальные системы для индукции апоптоза. В рА-индуцированном апоптозе принимает участие 75-рецептор ФНО-а и FAS-лиганд, которые представляют собой семейство клеточных рецепторов, использующих сфингомиелин-церамидный путь для проведения сигнала апоптоза (Obeid et al., 1993).

Более того, РА и церамид вызывают митохондриальную дисфункцию и индуцируют окислительный стресс (Beal, 2005). Не только увеличение церамида в результате гидролиза сфингомиелина происходит в ответ на стрессовые сигналы и апоптоз, но и наблюдается повышение его синтеза в этих условиях. Таким образом, результаты, полученные в модельных экспериментах, позволяют предположить, что церамид играет существенную роль в патогенезе БА, механизм его действия можно представить в виде последовательности событий, при которых РА прежде всего индуцирует окислительный стресс и гидролиз сфингомиелина до церамида, завершающегося апоптотической гибелью нейронов.

Высокое содержание ганглиозидов характерно в ткани мозга и их очень часто используют в качестве биомаркеров биохимических патологий нервной системы (Yanagisava, 2007). Известно, что ганглиозиды участвуют в начальной стадии агрегации РА (Agira et al., 2008; Mahfoud et al., 2002; Vetrivel et al., 2010; Yanagisava, 2007). Довольно подробно изучается метаболизм ганглиозидов на различных моделях БА с использованием трансгенных животных (Agira et al., 2010). В зависимости от вида модели наблюдается разнообразный ход изменений в содержании различных ганглиозидов в структурах мозга животных, что говорит об очень тонкой настройке механизма амилоидогенеза с участием ганглиозидов.

5.