Изменения на молекулярном и биохимическом уровнях

Помимо функциональных и структурных изменений, вызванных пренатальной гипоксией, в нервной ткани экспериментальных животных наблюдались существенные перестройки на молекулярном и биохимическом уровнях.

Анализ содержания предшественника амилоидного пептида (АРР) в сенсомоторной коре также выявил существенное изменение динамики экспрессии этого белка в постнатальном онтогенезе крыс, перенесших пренатальную гипоксию (Nalivaeva et al., 2003, 2005), в то время как гипоксия приводила к повышению содержания мембраносвязанной формы АРР на всех анализируемых этапах развития, образование его растворимой формы (sAPP), обладающей нейритогенными свойствами, было снижено.

Важным фактором, который обуславливает накопление Ар в ткани мозга при развитии спорадической формы БА, является дефицит активности амилоид-дегра- дирующих ферментов и нарушение выведения избытков этого пептида из нервной ткани (для обзора см. Nalivaeva et al., 1992, 2012а). Согласно нашим данным, пренатальная гипоксия приводит к снижению уровня экспрессии и активности основного амилоид-деградирующего фермента неприлизина (НЕП) и его гомолога эндо- телин-конвертирующего фермента (ЭКФ, ECE-1) (Nalivaeva et al., 2003), что может способствовать накоплению Ар и развитию патологии, в частности, нарушению памяти. Подтверждением этому служат результаты наших экспериментов по введению ингибитора НЕП и ЭКФ фосфорамидона в кору мозга интактных взрослых крыс. Длительное i.c. введение фосфорамидона (2-10^-3 M, со скоростью 0,25 мкл в час в течение 28 суток посредством миниосмотических помп - Alzet, USA) вызывало у взрослых крыс нарушение кратковременной памяти в радиальном лабиринте и снижение среднего количества синаптоподин-позитивных шипиков в молекулярном слое коры мозга. Эти результаты согласуются с данными, полученными ранее в экспериментах с многократными (6-8 раз с интервалом в 1 сутки) одиночными i.c.

У животных, перенесших пренатальную гипоксию, снижение активности НЕП наблюдается не только в коре, но и в гиппокампе (Nalivaeva et al., 2012b). Однако в плазме крови этих животных мы наблюдали повышение активности НЕП по сравнению с контролем. Такое разнонаправленное изменение активности НЕП в ткани мозга и плазме крови может свидетельствовать о различиях в системе регуляции НЕП, экспрессируемого в центральной нервной системе и вне ее. Более того, повышение экспрессии НЕП в плазме может быть отражением компенсаторных изменений, направленных на снижение Ар в нервной ткани посредством поддержания баланса, существующего между пулами Ар в ткани мозга и крови (Guan et al.,

2009) .

Анализ экспрессии еще одной амилоид-деградирующей протеазы - инсулин- деградируещего фермента (ИДФ), в структурах мозга крыс после пренатальной гипоксии также показал снижение его содержания в разных структурах мозга. Так, на разных этапах постнатального онтогенеза, начиная с Р30 и заканчивая старыми животными (Р600), уровень содержания этого фермента в коре был на 40-50%, а в стриатуме на 30% ниже, чем в контроле. В гиппокампе наииболее существенное снижение ИДФ (на 60%) наблюдалось на P20. Поскольку ИДФ играет важную роль в метаболизме инсулина, дефицит его активности после пренатальной гипоксии может приводить не только к развитию патологий, обусловленных накоплением Ар, но и к диабету.

В поисках средств повышения активности амилоид-деградирующих ферментов, в частности НЕП, уровень которого также существенно снижается с возрастом, были проведены интенсивные исследования с использованием клеточных моделей, которые существенно расширили наши представления о механизмах регуляции экспрессии гена этого фермента (Belyaev et al., 2009, 2010). Так, было убедительно показано, что экспрессия НЕП регулируется по принципу обратной связи цитоплазматическим фрагментом АРР (AICD), который образуется одновременно с Ар в результате действия на молекулу АРР P- и у-секретаз (Pardossi-Piquard et al., 2005; Belyaev et al., 2009).

В исследованиях по влиянию гипоксии на уровень экспрессии НЕП с использованием клеток нейробластомы человека NB7 показано, что снижение содержания мРНК и ферментативной активности НЕП при гипоксии сопровождается пониженным связыванием транскриационного фактора AICD с промотером его гена. Поскольку AICD является субстратом каспаз, которые активируются при гипоксии, нами был проведен анализ действия ингибитора каспаз Z-DEVD-FMK на уровнь НЕП и показано, что его добавление к клеткам до начала гипоксического воздействия восстанавливало связывание AICD с промотором НЕП и повышало уровень активности НЕП (Beckett et al., 2012). Эти исследования показывают наличие связи между изменением эпигенетической регуляции нейрональных генов, уровнем нейрональной пластичности и активацией каспаз, поскольку последние могут не только регулировать содержание транскрипционных факторов, включая AICD, но также и белков цитоскелета и синаптического аппарата (Itoh et al., 2011; Sultana et al.,

2010) . Дальнейшие исследования с применением модели пренатальной гипоксии, несомненно, углубят наши представления о механизмах регуляции когнитивных функций на молекулярном уровне, которые могут лечь в основу создания средств профилактики когнитивных нарушений.

9.