ПОДСЕМЕЙСТВО НЕЙРОТРОФИНОВ

ФАКТОР РОСТА НЕРВОВ (NGF)

NGF был открыт и впервые исследован в 1951 году (Rita Levi-Montalchini). Позднее фактор был идентифицирован в других тканях и у других видов, включая человека. В 1986 году Леви- Монтальчини получила совместно с С. Коэном Нобелевскую премию за пионерские работы по исследованию Фактора роста нервов и Эпидермального ростового фактора.

Структура. Химические аспекты. NGF содержит 118 аминокислотных остатков, структурированных в две полипептидные цепи, с МВ 13 кД каждая:

NH2-ser-ser-thr-his-pro-val-phe-his-met-gly [10]-

-glu-phe-ser-val-cys-asp-ser-val-ser-val [20]-

-trp-val-gly-asp-lys-thr-thr-ala-thr-asn [30]-

-ile-lys-gly-lys-glu-val-thr-val-leu-ala [40]-

-glu-val-asn-ile-asn-asn-ser-val-phe-arg [50]-

-gln-tyr-phe-phe-glu-thr-lys-cys-arg-ala [60]-

-ser-asn-pro-val-val-ser-gly-cys-arg-gly [70]-

-ile-asp-ser-lys-his-trp-asn-ser-tyr [80]-

-cys-thr-thr-thr-his-thr-phe-val-lys-leu [90]-

-thr-thr-asp-glu-lys-gln-ala-ala-trp-arg [100]-

-phe-ile-arg-ile-asn-thr-ala-cys-val-cys [110]-

-val-leu-ser-arg-lys-ala-thr-arg-COOH (118)

Последовательности Cys [15]-Cys[81], Cys[58]-Cys[112] , Cys[68]-Cys[110]

соединены S-S-мостиками.

Биологически активный фактор синтезируется при процессинге предшественника с МВ

33 кД. Аминокислотная последовательность и сравнительная гомология NGF для мыши и цыпленка были установлены Meier et al. (1986) и Cit Thoenen et al. (1987). Клонированы гены NGF и его рецептора, которые соответственно локализуются у человека в коротком участке хромосомы 1 и длинном участке хромосомы 17 (Logan, 1990). Фрагмент структуры предшественника NGF выглядит как:

Препро-NGF[99-115], Prepro Nerve Growth Factor[99-115]

H-Pro-Glu-Ala-His-Trp-Thr-Lys-Leu-Gln-His-Ser-Leu-Asp-Thr-Ala-Leu-Arg-OH

Общая характеристика. Многие ненейрональные клетки, включая эпителиальные клетки, фибробласты, лимфоциты и макрофаги, синтезируют NGF. Фактор обнаруживается в клетках нервной, иммунной и эндокринной систем, что указывает на его обширную роль в регуляции гомеостаза. В ЦНС высокая концентрация NGF выявляется в крупноклеточных холинергических нейронах преимущественно базальных структур переднего мозга (гиппокамп, неокортекс, обонятельная луковица). Выявлена защитная роль NGF в отношении симпатических сенсорных и холинергических нейронов. Фактор стимулирует дифференцировку клеток и поддерживает их жизнеспособность в симпатических и сенсорных структурах на периферии и в холинэргических участках ЦНС, в основном в базальном переднем мозге и в полосатом теле. NGF стимулирует синтез ферментов, вовлеченных в метаболизм катехоламинов и нейрон-специфических пептидов, таких как вещество Р, соматостатин и холецистокинин. Эта регуляторная функция NGF осуществляется не только в период нейрональной дифференцировки, но также является важным звеном поддержания нейрональной активности взрослых организмов.

Клинические аспекты. NGF оказывает протективное действие, выявленное на возрастных крысах с дефектом памяти; установлена защитная функция фактора в холинергических структурах при транссекции бахромки переднего мозга обезьян; показаны изменения уровня мРНК NGF и самого фактора у пациентов с болезнью Альцгеймера. Icv инъекции NGF крысам предотвращали дегенерацию холинергических нейронов при болезни Альцгеймера. Эти наблюдения послужили основанием для разработки стратегии нейро- трофической терапии нейродегенеративных заболеваний (подробнее см. разделы IY и Y).

NGF исследовался в связи с трансплантацией в мозг генетически модифицированных клеток и с повышением их выживаемости. Проблема рассматривается в ключе новых терапевтических подходов к коррекции болезни Паркинсона (Date I. et al. 1997).

Интерферон-бета является сильным промотером синтеза NGF в астроцитах. Фактор имеет отношение к патологии рассеянного склероза и использованию интерферона-бета для лечения болезни Альцгеймера (Boutros T. et al.1997).

Уровень NGF в структурах мозга и в крови увеличивался под воздействием стрессогенных стимулов. Галоперидол снижал уровень NGF в крови пациентов с шизофренией (Aloe L. еa, 1997).

Новая информация о биологических и медицинских аспектах NGF

Одним из важнейших эффектов NGF служит ретроградный транспорт молекулы по аксону – от синаптической мишени-рецептора до ядра соответствующего нейрона. Экспериментальное снижение уровня NGF (введение анти-NGF антител или прерывание ретроградного транспорта по аксону) приводит к дегенерации соответствующих симпатических и сенсорных нейронов. Эта процедура, весьма легко воспроизводимая в развивающихся нейронных популяциях, выглядит по-иному в дифференцированных клетках, и нейрональная

дегенерация может быть достигнута применением длительной депривации NGF, например, путем аутоиммунизации.

Открытый более 25 лет назад этот феномен остается предметом новых исследований применительно к новым аспектам нейротрофической активности NGF. Механизм, характерный и для других представителей семейства нейротрофинов, предполагает (а) взаимодействие Фактора с фосфорилированным TrkA нейротрофическим рецептором и (б) наличие в нервной клетке специализированных сигнальных эндосом (Campenot, MacInnis, 2004). Связывающийся с TrkA нейротрофическим рецептором NGF интернализуется в сигнальных эндосомах, которые как в контейнере транспортируют его в к телу нейрона. Гипотеза «сигнальных эндосом» постулирует индукцию каскада сигнальных пептидов (Ras/pErk1/2). Блокирование ретроградной сигнализации у мышей с моделью патологии Дауна является следствием нарушения транспорта “сигнальных эндосом” (Delcroix et al. 2004).

NGF способствует активации изоэнзимов синтазы оксида азота (NOS); ингибиторы синтазы ослабляют влияние NGF на рост холинергических нейронов. В этот механизм оказывается вовлеченной активация Ras, ведущая к фосфорилированию МАР-киназного пути, существенного для нуклеарной транслокации сигнального белка и реализации эффектов NGF в нейроне (Kalisch et al. 2003).
Воспалительные процессы в нервной ткани регулируются соотношением провоспалительных и нейропротективных компонентов. Обнаруживаемые в поврежденных структурах ЦНС клетки иммунной системы стимулируют продукцию различных нейротрофинов, включая NGF, BDNF, NF-3, NF-4/5, и активируют тирозинкиназные рецепторы (TrkA, TrkB, TrkC). Увеличенный синтез NGF и других нейротрофических факторов, выявляемый при патологии рассеянного склероза и модельном аутоиммунном энцефаломиэлите, тормозит проявления нейроиммунологических воспалительных процессов (Villoslada, Genain, 2004). Аутоиммунная нейропротекция рассматривается как новый терапевтический подход в регуляции баланса иммунных и нейротрофических факторов в различных формах нейрональных расстройств (Tabakman et al. 2004).
Нейротрофические факторы NGF, BDNF, NF-3, NF-4/5 увеличивают жизнеспособность и экспрессию изолированных эозинофилов из бронхиального лаважа (но не из периферической крови) пациентов с бронхиальной астмой. Очевидно, нейротрофины могут играть роль в регуляции связанных с эозинофилами воспалительных реакций при аллергической астме у человека (Nassenstein et al. 2003).
Нейротрофины играют важную роль в патофизиологических механизмах невропатий человека. NGF является трофической молекулой для сенсорных волокон периферической нервной системы и участвует в регуляции ноцицептивных реакций. Рассмотрение роли NGF в сенсорных дисфункциях: (а) генетически обусловленных невропатий, (б) кожных (лепрозойных) невропатиях, (в) диабетических невропатиях, (г) травматических и болевых невропатиях свидетельствует о сниженной функции (экспрессии в локальных тканевых регионах) NGF и/или мутации высокоаффинного TrkA рецептора. В качестве новой терапевтической концепции

рассматривается возможность “гомеостатической терапии” нейротрофическими факторами и использование генного трансферта модифицированных молекул NGF (Anand, 2004).

В рамках новой терапевтической стратегии рассматриваются способы увеличения уровня нейротрофинов и доставки их к местам локального повреждения нейрональной ткани. Генная терапия предоставляет возможности, которые используются для лечения нейродеструктивных заболеваний различного генеза. Эти подходы могут иметь приложение для терапевтического использования NGF в лечении болезни Альцгеймера (Tuszynski, Blesch, 2004).
Идея генетического рецептор-опосредованного трансферта NGF рассматривается Ma et al. (2004). Разработанный вектор генной доставки рекомбинантного NGF в 9-14 раз увеличивал экспрессию TrkA рецептора клеток корешков дорзального ганглия крысы. В культуре РС12 пептид обнаруживал NGF-подобную активность в промотировании роста нейронов и их сохранения в условиях обедненной сывороточной среды.
С информацией о противовоспалительной нейрогенной активности NGF связаны данные о роли фактора в терапии язвенных повреждений кожи и роговицы и его использования в качестве терапевтического агента (Kawamoto, Matsuda, 2004).
NGF регулирует функцию и жизнеспособность не только нейрональных клеток. Эндотелиальные клетки аорты мыши продуцируют NGF, и этот процесс потенцируется интерлейкином-1 бета. В этих клетках также экспрессируются низкоаффинные p75(NGFR) рецепторы. Нейтрализация активности Фактора анти-NGF антителами приводит к увеличению гиподиплоидных эндотелиальных клеток, как маркера провоспалительного процесса в ткани (Tanaka et al. 2004).
Исследование иммунореактивного NGF и p75NGFR в стенке коронарных сосудов (биопсийный материал пациентов с коронарным атеросклерозом) выявило сниженное содержание NGF, но увеличенное в окружающей субперикардиальной жировой ткани; экспрессия рецепторов и число тучных клеток в тканях было значительно увеличенным. Данные свидетельствуют о вероятной роли нейротрофических факторов в патогенезе атеросклероза и метаболического синдрома (Chaldakov et al. 2004).
NGF очевидно оказывается причастным к развитию фатальных осложнений, связанных с синдромом Ретта. Это неврологическое нарушение, характеризующееся, в первую очередь, нарушенным соотношением интенсивного развития мозга и синаптического обеспечения (см. Riikonen, 2003), имеет высокий уровень внезапной смерти, которая развивается вследствие измененной реполяризации желудочков сердца. Уровень NGF в крови пациентов с синдромом Ретта (c увеличенным корригированным QT интервалом) оказывается пониженным, что может быть ассоциировано с измененной реполяризацией желудочков и повышенным риском кардиаритмий у человека (Guideri et al. 2004).
Исследование кортикальных нейронов эмбрионов крыс, подвергнутых ишемическому воздействию, выявило различную роль NGF и других нейротрофинов (BDNF, NF-3) в явлениях некротической или апоптической гибели клеток (Kim et al. 2004).

Эти данные служат дополнением к полученным ранее, где было показано, что NT-3 и BDNF, вовлеченные в процессы нейродеструкции, поначалу промотируют некроз, защищая затем оставшиеся клетки от развивающегося апоптоза. NGF, наоборот, препятствует обеим формам гибели клеток. Исследование роли NGF в аутокринной регуляции апоптоза показало его способность предупреждать гибель гранулярных нейронов мозжечка на ранней стадии дифференцировки. Использование антител подтвердило, что p75(NTR) рецептор, активно экспрессируемый в постмитотических гранулах нейронов, вовлечен в регуляцию апоптоза в ЦНС (Muller et al.1997). Апоптоз, вызываемый в культуре PC12 клеток 1-метил-4-фенил-1,2,3,6- тетрагидропиридином (модель болезни Паркинсона in vitro), предупреждался введением NGF; при этом отмечалось торможение активации каспазы-3. Протекторное действие NGF не было связано с изменениями активности MAP-киназного пути (Chimoke & Chiba, 2001). Новый взгляд на эти процессы предлагают Fahnestock et al. (2004), которые свидетельствуют о проапоптической активности предшественника NGF в противоположность нейротрофической функции зрелой постпроцессированной молекулы.

НЕЙРОТРОФИЧЕСКИЙ ФАКТОР МОЗГА (BDNF)

Структура. Химическая характеристика. Димер с общим МВ 27,2 кДа, структурно сходен с NGF; идентичность аминокислотной последовательности BDNF из свиньи и крысы свидетельствует о видовой консервативности фактора. Проведено сравнительное изучение нуклеотидной последовательности нейротрофина-3, NGF и BDNF у сумчатых австралийских животных. Данные интересны с точки зрения эволюционного "дерева" нейротрофинов у млекопитающих (Kullander K. еt al., 1997).

Общая характеристика. Подобно другим нейротрофинам, BDNF участвует в развитии и сохранении нейрональных клеток мозга, включая сенсорные нейроны, допаминергические нейроны черной субстанции, холинергические нейроны переднего мозга, гиппокампа, ганглиев сетчатки. В мозге мРНК BDNF и сам полипептид идентифицированы в гиппокампе, амигдале, таламусе, пирамидных клетках неокортекса, в мозжечке. В целом, распространение BDNF в нейроструктурах значительно большее, чем для NGF. BDNF и его мРНК обнаружены в плаценте и в периферических ганглиях.

Баланс глутаматергической и ГАМК-ергической систем контролирует уровень экспрессии BDNF. Блокада глутаматергического звена и/или стимуляция ГАМК ведет к быстрому снижению уровня мРНК BDNF. BDNF модулирует постсинаптическое торможение ГАМК-ергической нейротрансмиссии за счет увеличения РКС-опосредованного фосфорилирования и влияния на активность ГАМК(А) рецептора (Jovanovic et al. 2004). Повреждение холинергической и ГАМК-ергической систем перегородки гиппокампа, вызываемое унилатеральной инъекцией каиновой кислоты, приводит к полной потере СА3 пирамидных клеток, которая сопровождается значительной экспрессией мРНК BDNF в гиппокампе и коре мозга; соответственно, выявлена индукция мРНК Trk-B рецепторов в субструктурах СА3 (Venera et al. 1998).

BDNF реализует свое действие преимущественно через рецепторы Trk-В, которые экспрессируются в прогениторных клетках моторных нейронов; внесение BDNF в среду ведет к значительному росту числа мотонейронов. Продуцируемый дорзальными интернейронами BDNF стимулирует пролиферацию и/или дифференцировку предшественников мотонейронов после его антреградного транспорта по аксону и доставки к Trk-В экспрессированным мишеням. Таким образом, BDNF координирует развитие дорзальных и вентральных участков нейрональной структуры (Jungbluth et al. 1997).

С помощью рекомбинантного BDNF человека (rh BDNF) доказано существование ретроградного аксонального транспорта фактора в неокортексе и лимбической коре крыс. Ретроградный транспорт BDNF был идентифицирован в ипсилатеральной и контралатеральной коре переднего мозга, латеральном гипоталамусе, структурах locus coeruleus в и других отделах мозга (Sobreviela T. et al, 1996).

Клинические аспекты. Считается, что BDNF контролирует квантовый рилизинг нейротрансмиттеров и участвует в модуляции процессов памяти и обучения. Поскольку BDNF высвобождается из пресинаптических спинальных нейронов под влиянием болевых импульсов, постулирована его роль как медиатора центральной сенситизации при хронической боли. Экспрессия BDNF в нейронах гиппокампа предотвращает провоцируемые электровоздействием эпилептогенные судороги у крыс. Нейротрофин-3 и BDNF оказывают протективное действие при повреждениях гиппокампальных нейронов, связанных с инсультом. Выявлена экспрессия мРНК этих факторов при компрессионной травме мозга в эксперименте.

Выявлено увеличение уровня BDNF в цереброспинальной жидкости новорожденных детей, подвергшихся родовой асфиксии. Уровень NGF у таких младенцев оказался пониженным (Korhonen et al. 1998).

Содержание BDNF снижено в гиппокампе пациентов с болезнью Альцгеймера. Фактор рассматривается также как потенциальный терапевтический агент патологии мотонейронов и болезни Паркинсона. NGF и BDNF вовлечены в патологию шизофрении (см. обзор Aloe et al. 2000). Имеются данные, указывающие на возможную роль BDNF в эпилепсии. У пациентов с лобной эпилепсией выявлено 2,6– кратное увеличение уровня BDNF. Специфическая, отличная от других нейротрофинов активация BDNF коррелирует с изменениями уровня нейропептида Y (Takahashi et al. 1999). Очевидно, судорожная активность провоцирует экспрессию мРНК BDNF, который влияет на гипервозбудимость нейронов; BDNF рассматривается в качестве мишени антиэпилептогенной терапии (Binder et al. 2001).

Новая информация о биологических и медицинских аспектах BDNF

BDNF рассматривается как регулятор генерализованных физиологических процессов, связанных с адаптацией организма к окружающей среде, реализацией ментальных и когнитивных функций. Молекулярный и физиологический механизмы определяются, очевидно, способностью BDNF модулировать синаптическую пластичность, регулировать активность

различных нейротрансмиттерных систем и индуцировать необходимое течение сигнальных трандукторных реакций.

Экспрессия мРНК BDNF, тестируемая на фоне торможения глутаматергической нейротрансмиссии (введение ингибитора NMDA рецепторов МК-801), способствовала развитию пространственной памяти у крыс линии Sprague-Dawley. Данные свидетельствуют о значении нейротрофической поддержки активности глутаматергической регуляции в процессах обучения и памяти (Kesslak et al. 2003). Исследование когнитивных реакций на людях возраста 18-72 лет (Winconsin Card Sorting Test) выявило значение полиморфизма гена BDNF для реализации префрональной когнитивной функции. Данные свидетельствуют о лучшем уровне теста у субъектов с Val/Val BDNF генотипом в сравнении с генотипом Val/Met BDNF (Rybakowski et al. 2003).
Поскольку BDNF и NGF участвуют в регуляции пластичности допаминергических, холинергических и серотонинергических нейронов, утрата их функционального содержания в специфических регионах мозга служит причиной развития депрессии и шизофрении. На модели депрессии, исследуемой на Finder- чувствительной и – Finder- резистентной линиях мышей, выявлены повышенные содержания BDNF и NGF во фронтальной коре самок и в зрительной коре самцов. Электроконвульсивная стимуляция, хроническое потребление лития – воздействия, используемые в терапии депрессий и шизофрении, приводили к изменениям содержания BDNF и NGF в гиппокампе, передней коре, зрительной коре и в полосатом теле. Антипсихотические вещества (галоперидол, рисперидон, оланзапин) влияли на изменения уровня BDNF и NGF в отделах мозга (Angelucci et al. 2004).
- Установлена положительная связь между генетическим полиморфизмом

BDNF и аффективными биполярными нарушениями ЦНС. Вещества, которые потенцируют развитие маниакальных состояний, также увеличивают уровень BDNF. Экспрессия BDNF ассоциируется с индукцией “мшистых” образований в измененных нейронах. Постулируется связь между экспрессией BDNF и патологией маниакальных расстройств (Tsai, 2004). Исследования на крысах, которым инъецировали BDNF в вентральную зону N.accumbens, показали резкое укорочение латентного периода покоя, отражающего депрессивное состояние животного (Eisch et al.2003). Используя гибридизацию in situ, были определены изменения мРНК BDNF у крыс молодого и зрелого (22 месяца) возраста после предлагаемой физической нагрузки и/или применения антидепрессивной терапии. Уровень мРНК BDNF в некоторых регионах гиппокампа и в зубчатой извилине значительно увеличивался. Отмечались регионарные различия экспрессии мРНК BDNF у этих двух групп крыс, отражающие значение нейротрофической регуляции для сохранения физиологического статуса в различные периоды жизни (Garza et al. 2004).

В связи с информацией о сниженном уровне BDNF в полосатом теле больных паркинсонизмом исследуется значение полиморфизма BDNF Val66Met для начального периода заболевания. В исследованных японской, китайской и западной популяций получены несовпадающие результаты; данные, однако, являются основанием для рассмотрения других

генетических вариантов BDNF, ассоциированных с симптоматикой болезни Паркинсона (Hong et al. 2003).

Об адаптивной роли экспрессии BDNF в периферических системах свидетельствуют результаты, выявившие его повышенную активность в легких и в сердце у животных, подвергнутых гипергравитационным воздействиям. Данные рассматриваются в свете новых доказательств участия нейротрофических факторов в регуляции нейропластичности, рассматриваемой на уровне генерализованных адаптационных процессов (Antonelli et al. 2002; Francia et al. 2004).
Результаты свидетельствуют о связи между экспрессией нейротрофических факторов и нейрофизиологической регуляцией бодрствования (Dolci et al. 2003). Выявлена экспрессия BDNF мРНК в гиппокампе крыс, подвергнутых процедуре нарушения сна. Активация BDNF носила преходящий характер и в целом отражала нейрогенную реакцию на внешний стрессорный стимул (Fujihara et al. 2003).
Участие BDNF в регуляции программируемой гибели нейронов (апоптоз) подтверждено на первичных кортикальных клетках, обработанных метамфетамином. BDNF предупреждал провоцируемую гибель нейронов, блокируя активацию Akt-зависимого каскада, ведущего к апоптозу (Matsuzaki et al. 2004). Антиапоптическая активность BDNF и Инсулинового ростового фактора (IGF) была исследована на культуре гранул мозжечка в среде с низким содержанием

К+; действие этих факторов связано с индукцией р38 МАРК и c-Jun каскада как механизма

торможения апоптоза; при этом эффект IGF оказывался существенно большим (Yamagishi et al. 2003).

Приведенные обзор свидетельствует о весьма значительном спектре физиологически функций, в регуляции которых оказывается задействованным BDNF. Будучи связан с активностью других звеньев нейротрансмиттерной регуляции, BDNF на базисном уровне обеспечивает контроль нейрональной пластичности, реализуемый в определенных локусах ЦНС. На этой основе обеспечивается регуляторное участие BDNF в адаптивных реакциях (гипергравитация, стрессорные стимулы), высших когнитивных процессов в мозге, а также при психоневрологических расстройствах и заболеваниях типа патологии Паркинсона. Очевидно, не следует уповать на “исключительность” BDNF: многие из аспектов его деятельности в мозге и в организме в целом оказываются отрывочными, но уже сейчас заметны тенденции использовать полученную информацию не только для объяснения разнообразной феноменологии нейрохимической регуляции, но и для разработки новых терапевтических подходов.

НЕЙРОТРОФИН-3 (NT-3)

Химическая характеристика. NT-3 образуется из макромолекулярного предшественника и является полипептидом, включающим 119 аминокислотных остатков. Его структура на 50 % соответствует гомологии NGF и BDNF. Полипептидная цепь NT-3 содержит 6 остатков цистеина, образуя три дисульфидных мостика, совершенно соответствующих структуре NGF.

Общая характеристика. NT-3 обладает активностью, характерной для остальных членов семейства нейротрофинов. Он стимулирует развитие и жизнеспособность нейрональной популяции, промотирует дифференцировкуу клеток. Кроме того, NT-3 модулирует функцию проприоцептивных 1а афферентных нейронов, передающих информацию от периферических мышечных волокон к мотонейронам.

В период развития мозга NT-3 экспрессируется в больших количествах, чем NGF и BDNF; у взрослых крыс высокая концентрация NT-3 выявлена в структурах гиппокампа и мозжечка.

Наряду с NGF нейротрофин-3 участвует в эмбриональном и постнатальном развитии симпатических нейронов. Нейтрализация активности факторов специфическими антителами ведет к апоптозу этих клеток.

Помимо участия в постнатальном развитии нервных клеток, NT-3 способствует регуляции трансмиттерных функций и жизнеспособности нейронов взрослого мозга. NT-3 увеличивает выживаемость допаминергических нейронов мезэнцефалона и предотвращает дегенерацию норадренергических клеток Locus ceruleus.

NT-3 специфически экспрессируется в клетках, соседствующих с аксонами дорзального спинного ганглия; отсутствие NT-3 ведет к потере большинства этих нейронов, прежде чем аксон “прорастает” к своей мишени.

Развитие мышечной дегенерации связывается с недостаточной экспрессией мРНК NT-3. Способность NT-3 промотировать репарацию поврежденных клеток может иметь терапевтическое приложение.

Функции NT-3 реализуются при участии рецепторов протеинкиназы типа Trk-C.

Новая информация о биологических и медицинских аспектах NT-3.

NT-3, секретируемый фибробластами, которые были имплантированы интратекально новорожденным крысам, облегчал синаптическую передачу в спинном мозге; это действие не сопряжено с активностью NMDA рецепторов (Arvanian et al. 2003). На модели унилатерального надреза шейного ганглия и “прививки” в поврежденный мозг секретирующих NT-3 и BDNF фибробластов выявлена стимуляция массированного аксонального роста, идентифицируемая по маркерам микроструктур спинальных нейронов (Tobias et al. 2003). На модели транзиторной ишемии спинного мозга крыс была выявлена ранняя экспрессия Глиального фактора и BDNF, относящаяся к структурам нейронов, астроцитов и олигодедроцитов. Наивысший среди исследованных нейротрофинов уровень NT-3 оставался, однако, неизменным в период 2-72 часов ишемии спинного мозга (Tokumine et al. 2003).
Установлено, что микроглия поврежденного мозга продуцирует NT-3 и экспрессирует специфичные для него Trk-C рецепторы. Индукция воспалительной реакции микроглии внесением липополисахарида приводит к экспрессии NT-3, вследствие чего снижается активность индуцибельной синтазы (iNOS), уровень самого оксида азота и Фактора некроза

опухоли (TNF-alpha). Таким образом, NT-3 может выполнять функцию антивоспалительного агента (Tzeng, Huang, 2003).

Хотя исходно было установлено специфическое взаимодействие NT-3 с Trk-C рецепторами, более поздние исследования внесли существенные дополнения. В результате 7- дневного введения NT-3 в нейроны корешков дорзального ганглия крысы установлено, что нейротрофин вызывал заметное уменьшение уровня Trk-А, мест высокоаффинного связывания с NGF. При этом также уменьшалось содержание пептида – вещества Р. Эти данные, свидетельствуя о причастности NT-3 к регуляции ноцицептивных реакций, указывают на его роль как физиологически значимого антагониста эффектов NGF в спинном мозге (Gratto & Verge, 2003).
NT-3 оказывается причастным к патологии шизофрении. Выявлены мутации в структуре гена NT-3, увеличивающие риск этого заболевания (Hattori et al. 1995). Однако при параллельном анализе в ЦСЖ пациентов с признаками шизофрении не выявило определяемого содержания самого NT-3 (Gilmore et al. 1997).

НЕЙРОТРОФИН-4/5 (NT-4/5)

Химическая и общая характеристики. Именуемый как Нейротрофин-4/5 (NT-4/5), или NF-5, представляет собой димерный полипептид с общей массой 28 кДа. Экспрессируется во многих тканях и в большинстве регионов мозга. Фактор промотирует выживание и дифференцировку нейронов различных популяций, включая спинальные нейроны, базальные холинергические нейроны переднего мозга, нейроны гиппокампа и гранулярные клетки мозжечка. В эмбриональном мозге NT-4/5 обнаруживается в небольших количествах основных отделов ствола мозга, достигая наибольших значений к 40 дню развития (Katoh-Semba et al. 2003). Наряду с BDNF, NT-4/5 ускоряет образование дендритов в пирамидных клетках коры за счет аутокринного механизма (Wirth et al. 2003). Подобно другим нейротрофинам, NT-4/5 влияет на активность норадренергических структур в Locus coeruleus, а также допамин-, ГАМК-, и серотонинергические нейроны в черной субстанции. Недостаточная экспрессия NT-4/5 ведет к незначительной гибели сенсорных нейронов мышей, указывая на ограниченную роль Фактора в нейропротекции развивающихся и зрелых клеток. Подобно BDNF, NT-4/5 специфически взаимодействует с Trk-В рецепторами.

Новая информация о биологических и медицинских аспектах NT-4/5.

Исследования процессинга и “сортировки” нейротрофина-4, выполненные на Akt-20 трансфецированных клетках, демонстрируют его диффузное распределение в нейроне (в отличие от везикулярного накопления BDNF); секреция NT-4/5 осуществляется независимо от деполяризации клетки. При коэкспрессии NT-4/5 и BDNF образуются секретируемые гетеродимеры (Hibbert et al. 2003).

Мыши с генетической недостаточностью NT-4/5 обнаруживают повышенную чувствительность к церебральной ишемии (Endres et al. 2003). У таких мышей NT-4/5 выявлена сниженная толерантность к морфину, сочетавшаяся с нарушениями тестов кратко- и долговременной памяти (Smith et al. 2003). Стимулируемая NT-4/5 активация Trk-B рецепторов потенцирует вызываемую морфином аналгезию (Lucas et al. 2003).
Наряду с Фактором роста фибробластов (FGF) и Инсулиноподобным ростовым фактором (IGF), NT-4/5 стимулирует гибель кортикальных нейронов, вызываемую оксидативным стрессом (Lobner et al. 2003). Внесение NT-4/5 к культуре зрелых кортикальных нейронов влечет индукцию апоптоза в течение 48 часов. Запускаемая через Trk-В рецепторы и фосфо-NR2A каскадная система является NMDA- зависимой и опосредована включением NADPH оксидазы и nNOS (Choi et al. 2004).

ПОДСЕМЕЙСТВО НЕЙРОТРОФИНОВ