Сигнальные пути ядерного транскрипционного фактора Каппа в (NF-kB) в чувствительных нейронах

• Автор: Гущина, Светлана Валентиновна
• Шифр специальности: 03.03.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саранск
• Количество страниц: 237 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы

Раскрытие молекулярных механизмов регуляции нейродеге-неративных/нсйрорегенеративных процессов при травмах головного и спинного мозга, а также различных повреждениях периферических нервов - одна из важнейших проблем современных нейронаук, решение которой связано с разработкой новейших подходов к лечению этих тяжелых состояний. Одним из важных направлений исследований в этой области остается изучение клеточных и молекулярных процессов, лежащих в основе регенерации периферического нерва, понимание которых поможет решить фундаментальные проблемы регенерации нервной ткани.
Выживание нейронов является ведущим фактором, обеспечивающим успешную регенерацию периферического нерва и восстановление функций иннервируемой ткани после его повреждения (Рагинов, Челышев, 2003). Известно, что выживание нейронов зависит от снабжения их нейротрофическими факторами, поставляемыми в том числе иннервируемой тканью. Зрелые чувствительные нейроны являются заметным исключением из этого правила. Они проявляют способность выживать после аксотомии и потери связи с иннервируемой тканью. Более того, эти клетки могут находиться in vitro при полном отсутствии в питательной среде нейротрофических факторов (Lindsay et al., 1994), в отличие от эмбриональных чувствительных нейронов, которым нейротрофическая поддержка необходима для выживания (Davies, 2000; Middleton et al., 2000), как и активация ядерного транскрипционного фактора NF-kB.
Многочисленные молекулярные и клеточные изменения в спинномозговых ганглиях после повреждения периферического нерва

изучены достаточно глубоко (Baldwin, 1996; Koliatsos, Price, et al., 1996). Особое внимание в настоящее время уделяется исследованию процессов, происходящих в клетках на молекулярном уровне и включающих индукцию транскрипционных факторов, регулирующих последующую активацию и транскрипцию специфических генов регенерации.
Было обнаружено, что стимулирующим фактором при регенерации периферического нерва может служить развитие воспалительной реакции вокруг перикарионов нейронов спинномозговых узлов (Lu, Richardson, 1991), молекулярные механизмы которой связаны в том числе с индукцией цитокинов, таких, как интерлейкин-6 (Murphy et al., 1999), фактор некроза опухоли альфа (TNF-a) (Schafers et al., 2003) и др. Ядерный транскрипционный фактор NF-кВ является классическим мессенджером, регулирующим каскады реакций, связанные с различными цитокинами и клеточной гибелью.
Со времени открытия NF-кВ (Sen and Baltimore, 1986) и его роли медиатора апоптоза в клетках иммунной системы (Beg et al., 1995) ученые активно изучали его функции и в нервной системе. В последние годы наблюдается стремительный рост числа работ, посвященных его участию в процессах развития, пластичности, нейродегенерации и травмы (Mattson, Camandola, 2001). Однако его роль в выживании зрелых нейронов ЦНС оказалась противоречивой. Так, было обнаружено, что ингибирование NF-кВ в нейронах переднего мозга приводит к их апоптозу в результате нейротоксического поражения (Fridmacher et al., 2003), а в кортикальных нейронах может предотвратить апоптоз при экспериментальной ишемии мозга (Herrmann et al., 2005).
В нейронах спинномозговых ганглиев NF-кВ исследовали для выявления его потенциальной нейропротекторной роли после травмы периферического нерва (Doyle, Hunt, 1997; Femyhough et al., 2005).
Зрелые чувствительные нейроны по своей природе относительно устойчивы к апоптозу, вызванному перерезкой периферического нерва (Koliatsos, Price, 1996). В противоположность этому гибель нейронов происходит гораздо быстрее после травмы в эмбриональном или раннем постнатальном периоде (Whiteside et al., 1998). Нейропротекторная роль NF-кВ в зрелых чувствительных нейронах описана в экспериментах на культуре спинномозговых нейронов in vitro (Fernyhough et al., 2005). Однако сложность этого фактора обусловливает противоречивость заключений о сигнальных путях NF-кВ в поврежденных нейронах.
До настоящего времени все еще дискутируется (Memet, 2006) вопрос о роли NF-кВ в процессах контроля выживаемости и гибели нейронов после травмы периферического нерва в условиях in vivo. Это отчасти связано с тем, что сложно четко разграничить in vivo два не исключающих друг друга потенциальных механизма действия NF-kB: непрямое влияние на нейроны, опосредованное активацией NF-кВ в глиальных клетках, или непосредственное участие этого фактора в регуляции активности нейрональных генов. В существующих генетических линиях нокаутных мышей не происходит инактивации гена NF-кВ в каком-то одном типе клеток, что делает невозможным разделение дейстия NF-кВ в глиальных клетках и нейронах (Pasparakis et al., 2006). В связи с этим возникла необходимость генерировать трансгенную линию мышей, в которых активность NF-кВ ингибирована исключительно в зрелых нейронах, для дальнейшего изучения функциональной роли нейрональной NF-kB.
Цель и задачи исследования
Цель настоящей работы — изучить биологическую роль ядерного транскрипционного фактора NF-кВ и молекулярных механизмов,

Нейротрофины (NT) ускоряют регенерацию аксонов через рецептор тропомиозин-киназы (Trk). Активация внутренней способности к росту облегчает в свою очередь регенерацию аксона в ЦНС в результате антагонизма с ингибиторными молекулами миелина (MAG, OMG, Nogo и CSPGs).
Активация внутренней способности к росту позволяет нейронам преодолеть ингибиторный эффект миелин-ассоциированных молекул при росте нейритов in vitro и регенерации аксонов in vivo за счет противодействия сигнальным медиаторам ингибиторных молекул миелина. Так, при активации Rho миелином и далее через ROCK (Rho-associated kinase) и другие эффекторы происходит ингибирование процессов организации цитоскелета. Травма периферического нерва индуцирует повышение цАМФ, что в свою очередь противодействует активации Rho миелин-ассоциированными ингибиторными молекулами (Chen et al., 2007).
Ламинин - белок ЕСМ - экспрессируется в ПНС в большом количестве в интактных и поврежденных нервах. Многочисленные данные свидетельствуют о том, что ламинин играет важную роль в росте аксонов in vitro и успешной регенерации in vivo. 'Гак, он может напрямую способствовать их удлинению (Ménager et al., 2004), причем в модели нокаутных по гену ламинина мышей наибольшим изменениям подверглись шванновские клетки. Это показывает, что ламинин может действовать либо непосредственно, как субстрат для регенерации аксона, либо опосредованно, через шванновские клетки, или комбинируя оба способа (Chen et al., 2007).
Рецепторы ламинина, экспрессирующиеся в периферическом нерве, включают интегрины и дистрогликаны. Интегриновые рецепторы для ламинина индуцируются в перикарионе и в поврежденом аксоне