Уважаемые коллеги! 31 января 2018 г. (среда), в 15.00 в Отделе исследований мозга Научного центра неврологии состоится научный доклад "Роль ионов меди в механизмах патогенеза болезней Альцгеймера и Паркинсона"

Дисбаланс ионов меди в центральной нервной системе вовлечен в патогенез многих нейродегенеративных заболеваний, таких как мультисистемная атрофия, боковой амиотрофический склероз, болезни Крейтцфельдта–Якоба, Вильсона–Коновалова, болезни Паркинсона и Альцгеймера (БА). Последняя патология является наиболее распространенным возрастным нейродегенеративным заболеванием, в механизмах патогенеза которой нарушения гомеостаза ионов меди играют важную роль. В индустриально развитых странах терапия болезни Альцгеймера в настоящее время является симптоматической и не способна обеспечить остановку развития патологических процессов. Поэтому исследование механизмов патогенеза БА с целью поиска новых мишеней для создания эффективных нейропротекторных лекарственных средств является актуальным направлением современной экспериментальной и клинической неврологии.
Рассмотрена роль ионов меди в генерации свободных радикалов при болезни Альцгеймера. Культивированные зернистые нейроны мозжечка крыс (КЗН) не были чувствительны к добавлению CuCl₂ (1–10 мкМ, 24 ч), тогда как паракват (150 мкМ) снижал выживаемость нейронов по сравнению с контролем. Одновременная обработка КЗН паракватом и CuCl₂ (2, 5, 10 мкМ, Cu²⁺/паракват) вызывала интенсивную и зависимую от концентрации меди гибель нейронов, значимо снижая выживаемость КЗН, и стимулировала увеличение продукции свободных радикалов в КЗН. Витамин Е, неконкурентный антагонист NMDA-подтипа глутаматных рецепторов (МК-801), а также удаление глутамина из среды инкубации уменьшали токсичность Cu²⁺/параквата. Однако добавление меди не влияло на гибель КЗН, вызванную глутаматной токсичностью. Эти данные указывают на то, что избыток меди в головном мозге может вызывать окислительный стресс, который, в свою очередь, ведет к выбросу глутамата, гиперстимуляции глутаматных рецепторов и гибели нейронов.
Также было показано, что глюкозная депривация (ГД) стимулирует токсический эффект меди, что приводит к оксидативному стрессу, гиперактивации глутаматных рецепторов, дисбалансу ионов Ca²⁺ и Zn²⁺ в цитоплазме нейронов и к последующей смерти клеток. 0,01 мM CuCl₂ в отсутствие глюкозы вызывало тяжелые повреждения нейронов, причем выживало менее 20% клеток. При этих условиях нейроны возможно было частично защитить от гибели добавлением MK-801, антиоксиданта N-ацилцистеина или хелатора ионов цинка TPEN. Защита клеток антиоксидантом и МК-801 от токсического действия меди в условиях ГД указывает на то, что медь стимулирует выработку свободных радикалов, инициируемых ГД, что приводит к высвобождению глутамата и активации NMDA-рецепторов. Показанная нами защита токсического действия меди при ГД с помощью хелатора цинка TPEN указывает на то, что цинк вовлечен в процессы гибели нейронов при этих условиях. Ионы цинка и кальция аккумулируются в митохондриях и усиливают индивидуальное разрушительное действие на эти органеллы, приводя к смерти нейронов. Возможно, медь вовлечена в окислительный стресс при ГД, особенно если есть избыток этих ионов в мозге.
Было выполнено комбинированное исследование выживаемости культивированных нейронов гиппокампа под действием меди и оценено ее влияние на спонтанную спайковую активность нейронной сети, культивируемой на мультиэлектродных матрицах, а также влияние меди на развитие долговременной потенциации в острых срезах гиппокампа. Блокада медью долговременной потенциации, похоже, не опосредуется свободными радикалами в отличие от спонтанной биоэлектрической активности. Полученные нами результаты позволяют предположить, что спонтанная сетевая активность нейронов может быть одной из потенциальных мишеней нейротоксичности, индуцированной медью, в которую вовлечены свободные радикалы. В этом случае, антиоксиданты могут быть использованы в качестве нейропротекторов при интоксикации организма медью.

Дисбаланс ионов меди в центральной нервной системе вовлечен в патогенез многих нейродегенеративных заболеваний, таких как мультисистемная атрофия, боковой амиотрофический склероз, болезни Крейтцфельдта–Якоба, Вильсона–Коновалова, болезни Паркинсона и Альцгеймера (БА). Последняя патология является наиболее распространенным возрастным нейродегенеративным заболеванием, в механизмах патогенеза которой нарушения гомеостаза ионов меди играют важную роль. В индустриально развитых странах терапия болезни Альцгеймера в настоящее время является симптоматической и не способна обеспечить остановку развития патологических процессов. Поэтому исследование механизмов патогенеза БА с целью поиска новых мишеней для создания эффективных нейропротекторных лекарственных средств является актуальным направлением современной экспериментальной и клинической неврологии.
Рассмотрена роль ионов меди в генерации свободных радикалов при болезни Альцгеймера. Культивированные зернистые нейроны мозжечка крыс (КЗН) не были чувствительны к добавлению CuCl₂ (1–10 мкМ, 24 ч), тогда как паракват (150 мкМ) снижал выживаемость нейронов по сравнению с контролем. Одновременная обработка КЗН паракватом и CuCl₂ (2, 5, 10 мкМ, Cu²⁺/паракват) вызывала интенсивную и зависимую от концентрации меди гибель нейронов, значимо снижая выживаемость КЗН, и стимулировала увеличение продукции свободных радикалов в КЗН. Витамин Е, неконкурентный антагонист NMDA-подтипа глутаматных рецепторов (МК-801), а также удаление глутамина из среды инкубации уменьшали токсичность Cu²⁺/параквата. Однако добавление меди не влияло на гибель КЗН, вызванную глутаматной токсичностью. Эти данные указывают на то, что избыток меди в головном мозге может вызывать окислительный стресс, который, в свою очередь, ведет к выбросу глутамата, гиперстимуляции глутаматных рецепторов и гибели нейронов.
Также было показано, что глюкозная депривация (ГД) стимулирует токсический эффект меди, что приводит к оксидативному стрессу, гиперактивации глутаматных рецепторов, дисбалансу ионов Ca²⁺ и Zn²⁺ в цитоплазме нейронов и к последующей смерти клеток. 0,01 мM CuCl₂ в отсутствие глюкозы вызывало тяжелые повреждения нейронов, причем выживало менее 20% клеток. При этих условиях нейроны возможно было частично защитить от гибели добавлением MK-801, антиоксиданта N-ацилцистеина или хелатора ионов цинка TPEN. Защита клеток антиоксидантом и МК-801 от токсического действия меди в условиях ГД указывает на то, что медь стимулирует выработку свободных радикалов, инициируемых ГД, что приводит к высвобождению глутамата и активации NMDA-рецепторов. Показанная нами защита токсического действия меди при ГД с помощью хелатора цинка TPEN указывает на то, что цинк вовлечен в процессы гибели нейронов при этих условиях. Ионы цинка и кальция аккумулируются в митохондриях и усиливают индивидуальное разрушительное действие на эти органеллы, приводя к смерти нейронов. Возможно, медь вовлечена в окислительный стресс при ГД, особенно если есть избыток этих ионов в мозге.
Было выполнено комбинированное исследование выживаемости культивированных нейронов гиппокампа под действием меди и оценено ее влияние на спонтанную спайковую активность нейронной сети, культивируемой на мультиэлектродных матрицах, а также влияние меди на развитие долговременной потенциации в острых срезах гиппокампа. Блокада медью долговременной потенциации, похоже, не опосредуется свободными радикалами в отличие от спонтанной биоэлектрической активности. Полученные нами результаты позволяют предположить, что спонтанная сетевая активность нейронов может быть одной из потенциальных мишеней нейротоксичности, индуцированной медью, в которую вовлечены свободные радикалы. В этом случае, антиоксиданты могут быть использованы в качестве нейропротекторов при интоксикации организма медью.