Нейропротективные эффекты и механизмы гипоксического прекондиционирования

• Автор: Рыбникова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 03.03.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 260 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л.Современные представления о базисных молекулярно-клеточных механизмах

повреждения и толерантности мозга к действию неблагоприятных

факторов
1.1 Л. Вовлечение внутриклеточных сигнальных каскадов в формирование патологических и адаптивных реакций нейронов
мозга

1.1.2. Транскрипционные факторы

1.1.2.1. Классификация

1.1.2.2. Транскрипционные факторы, активируемые фосфорилированием (CREB, NF-kB)

1.1.3. Экспрессия генов раннего и позднего действия и их продуктов
1.1.4. Факторы регуляции апоптоза
1.2. Гормон-зависимые механизмы адаптации к повреждающим факторам
1.2.1. Классические теории адаптации. Понятие о стрессе
1.2.2. ГАС - основная гормональная система адаптации организма
1.2.3. Нейроэндокринная регуляция адаптивных процессов
1.3. Нейроэндокринные механизмы дезадаитивных состояний
1.3.1. Депрессии
1.3.2. Постстрессовые тревожные расстройства
1.4. Прекондиционирование - эффективный способ повышения толерантности мозга к
повреждающим воздействиям
1.4.1. Прекондиционирование: теоретические и практические аспекты
1.4.2. Гипоксическос прекондиционирование
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Гипобарическая гипоксия
2.2. Гистологические методы
2.3. TUNEL метод детекции апоптоза
2.4. Иммуноцитохимия
2.5. Гибридизация in situ
2.6. Молекулярно-биологические методы
2.7. Модели различных форм психоэмоционального стресса, вызывающего развитие
постстрессорных психопатологий
2.7.1. «Выученная беспомощность» - экспериментальная модель эндогенной депрессии
2.7.2. Парадигма «стресс-рестрссс» - модель посттравматического стрессового расстройства
2.7.3. Тесты с применением антидепрессантов
2.8. Методы изучения поведения
2.9. Методы исследования гормональных функций
2.9.1. Радиоиммунный анализ кортикостероидных гормонов
2.9.2. Определение стрессореактивности ГАС
2.9.3. Методы изучения регуляции ГАС по принципу отрицательной обратной
связи
2.10. Компьютерный анализ микроизображений
2.11. Статистическая обработка результатов
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Нейропротективные эффекты прекондиционирования умеренной гипобарической гипоксией
3.1.1. Повышение резистентности нейронов мозга к тяжелой гипоксии
3.1.2. Прекондиционирование нивелирует нарушения обучения и памяти, индуцируемые тяжелой гипоксией
3.1.3. Повышение устойчивости к тяжелым формам психоэмоционального стресса, вызывающего развитие постстрессорных тревожно-депрессивных патологий
3.1.3.1. Антидепрессивный эффект: предотвращение формирования
депрессивноподобного состояния «выученной
беспомощности»
3.1.3.2. Анксиолитический эффект: коррекция развития
экспериментального тревожного состояния в модели посттравматического стрессового расстройства (ПТСР)
3.2. Молекулярно-клеточные механизмы повышения устойчивости мозга,
активируемые гипоксическим прекондиционированием
3.2.1. Прекондиционирование модифицирует активность МАРК каскада после тяжелой гипоксии
3.2.2. Изменения экспрессии и активности транскрипционных факторов
3.2.2.1. Активационные транскрипционные факторы: СРЕВ и
NF-kappaB
3.2.2.2. Индуцибельные транскрипционные факторы: ранние гены (c-fos, c-jun, ngfi-a) и их продукты
3.2.2.3. Гипоксия-индуцибельный фактор: HIF-
3.2.3. Модификация соотношения факторов-регуляторов апоптоза семейства генов bcl-
3.2.4. Изменения экспрессии поздних генов и их продуктов
3.2.4.1. Антиоксиданты
3.2.4.2. Металлопротеазы семейства ADAM
3.2.4.3. Белок-предшественник ß-амилоида (АРР)
3.3. Гормон-зависимые механизмы нейропротективных эффектов гипоксического прекондиционирования
3.3.1. Особенности функционирования ГАС у прекондиционированных животных
3.3.1.1. Динамика активности Г АС
3.3.1.2. Модификации стрессорсактивности ГАС
3.3.2. Модификация механизмов глюкокортикоидной обратной связи, опосредуемых стероидными рецепторами гиппокампа
3.3.3. Участие кортиколиберинергической системы мозга
3.3.4. Участие вазопрессинергической системы мозга
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Использование гипобарической гипоксии в режиме прекондиционирования: теоретические аспекты и нейропротективные эффекты
4.2. Базисные молекулярно-клеточные механизмы нейропротекции, активируемые прекондиционированием гипобарической гипоксией
4.3. Гормональные механизмы протективных эффектов
прекондиционирования
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Jun описано для множества нейродегенеративных процессов, в том числе индуцированных ишемией (Dragunow et al., 1993), формированием амилоидных бляшек при болезни Альцгеймера и действием ионизирующей радиации (Ferrer et al., 1995). Увеличенное содержание этого ТФ обнаружено в post-mortem образцах мозга пациентов с болезнью Альцгеймера, амиотрофным латеральным склерозом и множественным склерозом (Anderson et al., 1996; Martin et al., 1996; Virgo and de Belleroche, 1995). С этими представлениями согласуются данные, полученные в экспериментах с использованием ишемического прекопдиционирования, повышающего толерантность нейронов мозга к летальной ишемии. В этих экспериментах установлено подавление экспрессии мРНК JN1C и c-Jun в СА1 толерантных животных после тяжелой ишемии (Gu et al., 2000, 2001; Colangelo et al., 2004; Miao et al., 2005).
Функциональная роль c-Jun, также как и других факторов, преимущественно зависит от сигнальных внутриклеточных каскадов, связанных с ним, и взаимодействия с другими ТФ. Образование гетеродимеров c-Jun со множеством других ТФ может изменять специфику его связывания с ДНК, что определяет активацию тех или иных генов-мишеней в каждой конкретной ситуации. Кроме того, сам c-Jun и его гетеродимеры фосфорилируюгся киназами, входящими в состав различных сигнальных каскадов. Морфологические и молекулярные исследования in vitro выявили несколько неперекрывающихся каскадов, включающих фосфорилирование c-Jun по остаткам серина (Ser63, Ser73) и треонина (Thr91, Thr93) или дефосфорилирование по треонину Thr239, а также рЗОО-индуцированное ацетилирование лизина (Lys268, Lys271, Lys 273) (Raivich, 2008). Фосфорилирование c-Jun, осуществляемое JNKs, занимает центральное место в нейрональных реакциях на повреждающие воздействия, вызывая JNK-c-Jun/AP-1 - опосредуемую транскрипцию про-апоптотических генов. Установлено, что апоптоз нейронов гиппокампа, мозжечка, а также развивающихся нейронов в онтогенезе происходит по механизму, требующему c-Jun-зависимую активацию c-Jun с вовлечением JNK (Mei et al., 2008; Barone et al., 2008).
Современные представления о функциональной роли другого ТФ из семейства АР-1 факторов - c-Fos, во многом неоднозначные. Базальная экспрессия этого белка в нервной ткани достаточно низкая, однако он быстро индуцируется различными стимулами. Вновь синтезированный белок c-Fos обнаруживается уже через 30-35 мин после начала стимуляции и достигает пика к 2 часам, однако в норме стимул-индуцированная экспрессия c-Fos является кратковременной. Для сравнения - вновь синтезированный белок c-Jun появляется лишь к 12 часам, достигая максимального