Неапоптотическая роль каспазы-3 в мозге

• Автор: Яковлев, Александр Александрович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 148 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений.

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ОБЗОР ДАННЫХ ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Феномен апоптоза

1.2. Роль каспаз в механизмах апоптотической клеточной гибели

1.3. Роль каспазы3 в нормальном развитии и функционировании мозга и при нейродегенеративных заболеваниях.

1.4. Неапоптотическая роль каспазы3.

1.5. Неапоптотическая роль каспазы3 в нервной системе.

1.6. Предполагаемые механизмы участия каспазы3 в нейропластичности

1.6.1. Калпаин протеиназа, регулируемая каспазой3

1.6.2. Каспаза3 регулирует функции рецепторов
1.6.3. Компоненты трансдукции сигнала субстраты каспазы
1.6.4. Белки цитоскелета субстраты каспазы3
1.6.5. Другие субстраты каспазы3, участвующие в
нейропластичности.
1.6.6. Каспаза3 в протеолитическом каскаде, вовлеченном в
нейропластичность.
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Материалы.
2.2. Методы
2.2.1. Подготовка биологических образцов
2.2.2. Определение активности каспазы3.
2.2.3. Поиск оптимальных условий определения активности
каспазы3 в мозге.
2.2.4. Определение концентрации белка.
2.2.5. Исследование активности каспазы3 у сусликов в разные стадии гибернационного цикла
2.2.6. Эксперимент по определению активности каспазы3 в отделах мозга крыс двух инбредных линий Р1зсЬег4Ы и
2.2.7. Динамика изменения активности каспазы3 в период раннего постнатального онтогенеза.
2.2.8. Влияние экспериментального невроза на активность каспазы3 в отделах мозга крыс
2.2.9. Активность каспазы3 в культурах клеток крысиной нейробластомы В3
2.2 Влияние цитотоксического фрагмента рамилоидного пептида и фактора некроза опухоли а на активность каспазы3 в отделах мозга крыс
2.2 Статистическая обработка и анализ результатов.
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1.1. Изменение активности каспазы3 в течение гибернационного цикла у якутских сусликов СкеПиэ ишЬПайк
3.1.2. Обсуждение результатов.
3.2.1. Изменение активности каспазы3 в период раннего постнатального онтогенеза.
3.2.2. Обсуждение результатов.
3.3.1. Активность каспазы3 в отделах мозга инбредных линий крыс Ы5сег4Ы и V.
3.3.2. Обсуждение результатов.
3.4.1. Влияние экспериментального невроза на активность каспазы3 в отделах мозга крыс
3.4.2. Обсуждение результатов.
3.5.1. Активность каспазы3 после введения цитотоксического фрагмента Рамилоидного пептида и фактора некроза опухоли а в
отделах мозга крыс.
3.5.2. Обсуждение результатов.
3.6.1. Активность каспазы3 в культуре клеток после индукции
дифференцировки
3.6.2. Обсуждение результатов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ.ИЗ
ЛИТЕРАТУРА


Выявление дополнительных с точки зрения сегодняшних представлений функций основного апоптотического фермента головного мозга позволит лучше понять природу многих заболеваний, биохимическую основу формирования нервных цепей в онтогенезе, возможно, способствовать новым подходам к проблемам рака. Иными словами, продемонстрировать плейотропность каспазы3 и понять адаптивные преимущества такой плейотропности для клетки и целого организма. Исследование роли каспазы3 в нейропластических процессах позволит лучше понять основные принципы деятельности головного мозга. Основной целью работы было исследование активности каспазы3 в различных отделах головного мозга животных в ситуациях, не связанных с апоптозом. Исследовать активность каспазы3 на разных стадиях гибернационного цикла сусликов. Исследовать активность каспазы3 в раннем постнатальном онтогенезе крыс в норме и после электроболевого стресса. Исследовать активность каспазы3 у крыс разных линий, различающихся по психофизиологическим характеристикам. Исследовать активность каспазы3 у крыс с экспериментальным неврозом. Исследовать активность каспазы3 при моделировании нейродегенерации у крыс в результате центрального введения рамилоидного пептида и фактора некроза опухоли а. Исследовать активность каспазы3 при дифференцировке нейроноподобных клеток в культуре под действием различных агентов. Сформулировано представление об участии каспазы3 в реализации нейропластичности. Впервые показано, что активность каспазы3 изменяется в некоторых отделах мозга сусликов на разных стадиях гибернационного цикла. Установлены различия активности каспазы3 в отделах мозга крыс, различающихся по психофизиологическому статусу. Продемонстрированы изменения активности каспазы3 в гиппокампе крыс в период раннего постнатального онтогенеза, когда не происходит значимой апоптотической гибели нейронов, однако осуществляются перестройки синаптической пластичности. Впервые показано, что экспериментальный невроз сопровождается снижением активности каспазы3 в разных отделах мозга. На модели болезни Альцгеймера показано, что каспаза3 играет двойственную роль и участвует в реализации как апоптотической, так и нейропротекторной программ. Впервые продемонстрировано, что каспаза3 активируется при сАМРзависимом сценарии дифференцировки нейроноподобных клеток. В работе выявлена важная, но до сих пор не исследованная, неапоптотическая функция каспазы3 в мозге. Установление плейотропности каспазы3 один и тот же фермент работает и при клеточной гибели, и при реализации неапоптотических программ способствует пониманию общих, фундаментальных процессов, лежащих в основе апоптоза и нейропластичности. Результаты нашей работы подтверждают, что активность протеолитических ферментов в клетке тонко регулируется, и это позволяет каспазе3, в зависимости от природы субстрата и локализации фермента и определенного субстрата, участвовать в разных, функционально важных для нейрона, процессах. Полученные результаты и сделанные выводы имеют, наряду с фундаментальным, потенциально важное практическое значение. В связи с обнаружением апоптотической гибели клеток при нейродегенеративных заболеваниях ряд исследователей предлагает блокирование активности каспаз в мозге как перспективный подход к лечению. Из полученных нами данных и концепции о роли каспазы3 в нейропластичности следует, что ингибирование ферментов семейства каспаз в мозге потенциально опасно не может быть перспективным подходом к лечению нейродегенерации, поскольку неминуемо приведет к нарушению важнейших функций мозга. Каспаза3 в мозге является плейотропным ферментом. Наряду с участием в апоптотической гибели, каспаза3 вовлечена в процессы структурной и функциональной адаптации головного мозга к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды нейропластичности и в механизмы дифференцировки нервных клеток. Основные результаты работы были доложены и опубликованы тезисы на XIII, XIV и XV научных конференциях Московского физикотехнического института Долгопрудный, , , , XVIII съезде физиологического общества имени И. i ii i i Мартин, Словакия, .