Метаболизм Ар-пептидов в нормально функционирующих нейронах
В результате многочисленных исследований сформировались представления, согласно которым Ар-пептиды являются небольшими фрагментами большого белка предшественника амилоидов (АРР).
В результате протеолитического расщепления АРР Р-секретазой образуется фрагмент С99, а затем пептидные фрагменты АР(1-40) и АР(1-42) действием у-секретазой (Figueiredo-Pereira et al., 1999). Было показано, что АРР может расщепляться каспазами. Гидролиз АРР каспазой-3, -6, -8 или -9 приводит к образованию пептида С31, который принимает участие в гибели нейронов при БА и повышает продукцию Ар-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 (Shoji et al., 1992).При физиологических концентрациях после процессинга у-секретазами постсинтетические фрагменты Ар приобретают новую конформацию в результате сворачивания в системе шаперонов. В результате образуются нативные Ар, имеющие в белковой структуре преобладание а-спиралей, хорошо растворимых в водных растворах. Эти с нормальной конформацией Ар-пептиды выполняют физиологические функции и попадают в спинномозговую жидкость (СМЖ). В СМЖ, а затем в крови Ар 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 Ар-пептидов: АР(2-14), Ар(1-17), АР(1-18), АР(1-33), АР(1-34), Ар(1-37), Ар(1-38), Ар(1-39), Ар(1-40) и АР(1-42) (Maddalena et al., 2004). Интересно, что вводимый мышам внутривенно АР(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 АР(1-40): Ар(6-39), Ар(1-33), Ар(4-36), Ар(6-20), Ар(3-35), Ар(4-37), АР(1-37), АР(1-38), АР(1-39), Ар(1-40) (Ghiso et al., 2004).
Все перечисленные выше разновидности Ар-пептидов являются фрагментами (промежуточными полупродуктами) гидролиза нормальных Ар в результате протеолитического действия многочисленных неспецифических к Ар-пептидам ферментов: ангиотензин-превращающего и эндотелин-превращающего ферментов, металлопротеиназы-9, инсулизина, плазмина и неприлизина (Nalivaeva et al., 2008).
Были изучены аминокислотные последовательности и молекулярные массы (ММ) Ар-пептидов человека: АР(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 Ар (1-42) с ММ 4514 и номерами аминокислот от 1 до 42, начиная с N-конца, отличающийся от пептида АР(1-40) двумя дополнительными аминокислотными остатками Ile-Ala на С-конце (Roher et al., 1993). Все аминокислоты, из которых состоят Ар-пептиды, являются L-аминокислотами. Это связано с тем, что в мозге D-аминокислоты не подвергаются протеолитическому процессингу (Cribbs et al., 1997).
Широкие экспериментальные исследования выявили экспрессию гликопротеида АРР и образование АР(1-40) и АР(1-42) в различных тканях эмбриона человека: высокое содержание обнаружено в мозге (Kang et al., 1987), а также в сердце, селезенке и значительно меньше в печени (Mita et al., 1988), Ар обнаружены в легких и плаценте (Sprecher et al., 1993), семенниках и сперме (Fardilha et al., 2007), заднем корешке, кишечном и тройничном ганглиях, надпочечниках, мегакариоците и гипофизе (Arai et al., 1991), кровеносных сосудах (Roher et al., 1993), в спинно-мозговой жидкости (Vigo-Pelfrey et al., 1993), плазме крови (Liu et al., 2005), фибробластах (Van Nostrand, Cunningham, 1987), тромбоцитах (Gevaert et al., 2003) и лейкоцитах (Konig et al., 1992). Разными авторами показано, что в цереброспинальной жидкости здоровых добровольцев и пациентов с БА физиологическая концентрация АР(1- 40) колеблется в широких пределах от 5 до 25 нг/мл или от 1 до 6 нМ (Gelfanova et al., 2007), у мышей линии Tg2576, представляющей собой трансгенную модель человеческой БА, эта концентрация составляет 20 нг/мл или 5 нМ (Lanz et al., 2006).
3.