<<
>>

Апоптоз при ДЦП и другой патологии мозга

В последние годы для решения вопросов теории и практики неврологии, в целом, и ДЦПологии, в частности, привлекается механизм запрограммированной или физиологической смерти нейрона, отличающейся от некроза, – апоптоз (греч.
apo – отделение + ptosis – падение).

На сегодняшний день известны 3 вида смерти клеток: некроз, апоптоз и конечное дифференцирование (R.Paus et al., 1995). Апоптоз – активная самодеструкция (а не дистрофия, как перед некрозом) клеток без характерной для некроза воспалительной реакцией. Конечное дифференцирование, по-видимому, одной из форм апоптоза (A.Tapia, 1992).

Наиболее хорошо изучены механизмы некротической смерти клеток мозга. Экспериментальные исследования, проведенные на моделях острой фокальной ишемии мозга у животных (A.M.Buchan et al., 1993; D.W.Choi, 1992; M.A.Fisher, 1991), показали, что самыми эффективными направлениями предотвращения некроза являются торможение высвобождения глутамата во внеклеточное пространство, применение антагонистов глутаматных рецепторов, активация тормозной (ГАМК- и глициновой) нейротрансмиссии, использование модуляторов обмена окиси азота (NO).

Апоптоз – универсальное явление происходит не только в нейронах, но и различных соматических клетках (Г.Н.Крыжановский, 1997). Генетически обусловленная гибель клеток встречается в любом многоклеточном организме. Она выявлена у растений, среди многих беспозвоночных и позвоночных животных и играет важную роль на различных этапах онтогенеза. Изучение этого процесса – актуальная задача современной биологии и медицины, к которой с каждым годом обращается все больше и больше исследователей (С.С.Лагучев, 1963; Г.Д.Бердышев, 1968; А.В.Балахонов, Т.Н.Пескова, 1982; Структурные…, 1987; Р.К.Данилов, 1996; А.П.Хохлов, 1996; Г.Н.Крыжановский, 1997; А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998; R.A.Lockshin, 1975; J.F.R.Kerr et al., 1979; A.Wyllie et al., 1980; G.R.Brewton, J.A.MacCabe, 1988; D.Vaux et al., 1994 и мн. др.).

Известно, что в нормальном многоклеточном организме ежедневно гибнут миллионы клеток. Гибель клеток вызывается или случайными по отношению к программе индивидуального развития нормального организма причинами (повреждение физическими или химическими агентами) или в результате предопределенного действия генетических факторов. Первый вид смерти клеток можно назвать случайной смертью, второй – генетически обусловленной, апоптозом. В нормальном организме генетически обусловленную смерть клеток часто нелегко отличить от случайной смерти. Случайная смерть поражает клетки отдельной особи без всякого выбора, беспорядочно. Определенная клетка может умереть, а может и не умереть на данной стадии развития организма. Генетически же обусловленная смерть обязательно поражает клетку на данной стадии нормального онтогенеза, причем у всех особей данного вида. Таким образом, последний вид смерти клеток характеризуется определенной пространственной локализацией гибнущих клеток, строгой приуроченностью к данной стадии онтогенеза нормального организма, специфическим, всегда одинаковым для рассматриваемой клетки механизмом гибели (Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977). Поэтому биологическое значение апоптоза заключается в постепенном и медленном избавлении от “ненужных” в функциональном отношении на данный момент клеток (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998).

И.И.Мечников, А.О.Ковалевский, Ван Рисс и другие исследователи (цит.
по: Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977) описывали и подвергали тщательному микроскопическому исследованию явления гибели клеток, разрушения целых тканей и органов при нормальном развитии личинок насекомых и амфибий, эмбрионов позвоночных и т.п. Однако первый, кто обратил внимание на большую роль этих регрессивных изменений в нормальном индивидуальном развитии организмов, собрал и классифицировал примеры этих, – как он их назвал, – биоредуктивных процессов, был М.С.Мильман. В 1900 г. он посвятил описанию этих биоредуктивных процессов книгу “Ueber die Ursache des Alters”, а в последующие годы – ряд работ (М.С.Мильман, 1922, 1926 – цит. по: Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977). Регулярность, с которой наступает гибель клеток в нормальном организме, побудила М.С.Мильмана выделить специальный раздел патологии – биопатологию, основную задачу которой он видел в изучении всех регрессивных явлений, происходящих в нормальном организме. Им выделены три вида биоредуктивных процессов: 1 пластическая атрофия – изменения формы тканей без явных изменений их функций; 2 гистогенетическая атрофия, сопровождающаяся изменением функций; 3 “некротизирующая атрофия”, характеризующая старение клетки: все виды дегенерации, вплоть до смерти клетки. Между этими формами атрофии существуют многочисленные переходы: гистогенетическая и дегенеративная формы обычно связаны и с пластическими изменениями, и при пластической атрофии могут наблюдаться дегенеративные изменения. М.С.Мильман подробно описывает морфологию гибели клеток в течение биоредуктивных процессов. Основную причину возникновения таких процессов ученый видит в нарушении пищевого и кислородного питания центральных, удаленных от периферии ткани клеток или частей клеток и тканей, в их голодании. Это голодание наступает в результате роста клеток, тканей и организмов, увеличивающего их размеры и ухудшающего условия снабжения кислородом и питательными веществами. К биоредуктивным явлениям он относит также массовую гибель клеток в различных органах и тканях человека при старении.

В 1922 г. медицинский факультет Гейдельбергского университета учредил специальную премию за разработку темы “Гибель клеток в течение жизненного процесса”. Эта премия была присуждена Эрнсту Максу за работу “О гибели клеток в ходе нормального развития позвоночных” (E.Max, 1926). Автор обнаружил и изучил гибель клеток у эмбрионов многих классов позвоночных, в том числе и человека. Гибель клеток постоянно наблюдалась в том или ином локусе ткани зародышевых листков на строго определенной стадии развития эмбрионов. Выделена гибель клеток, которая наблюдалась у всех изученных эмбрионов всех классов позвоночных, и гибель клеток, свойственную только эмбрионам известного класса. В работе подробно описаны морфологические изменения ядра гибнущих клеток и цитоплазмы, обсуждаются некоторые механизмы гибели клеток. Чтобы клетка погибла, не обязательно действие внешних факторов. В большинстве случаев клетки гибнут от причин, заложенных в самой клетке. Однако автор указывает на некоторые внешние факторы, приводящие клетки к гибели (голодание, давление окружающих тканей). Он указывает, что отмирание клеток в нормальном организме эмбриона необходимо для нормального процесса развития.

Генетически обусловленная гибель клетки – растянутое во времени событие. Оно имеет начало, середину и конец процесса. В нем различают периоды обратимых повреждений, агонии (повреждение необратимо, некоторые функции клетки сохраняются), собственно смерти и некроза. Морфологические изменения гибнущей клетки определяются типом клетки, стадией смерти, ее конкретными причинами и механизмами (Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977).

Особенно большую роль апоптоз играет в эмбриогенезе, когда важно постепенно избавляться от выполнивших свою функцию клеток, а активное фагоцитирование с развитием реакции воспаления может нарушить созревание плода. (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998). Обзор процессов смерти клеток в развивающихся эмбрионах позвоночных сделан Glucksmann (1951 – цит. по: Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977). Он показал, что дегенерация клеток важна не только при регрессии переходных структур эмбриона, но и при миграции, инвагинации, выпячивании, сепарации частей эмбриона, при закрытии и открытии трубок, образовании полостей. Автор сделал вывод, что генетически обусловленная гибель клеток – важная составная часть морфогенеза многоклеточных организмов.

Апоптоз активно включается в развитие той или иной морфофункциональной системы организма. Наиболее ярко это можно продемонстрировать на примере созревания иммунной системы. На начальном этапе все иммунокомпетентные клетки проходят “обучение” в тимусе и лимфатических узлах, при этом каждый клон клеток приобретает способность распознавать определенный антиген. В ходе этого процесса возможно “патологическое научение” с последующим распознаванием антигенов своего организма как чужеродных и формированием иммунного ответа на них. В данном случае апоптоз является защитным механизмом, уничтожающим ставшие опасными клетки. В то же время лимфоцитарные клоны, распознающие антигены, не встречающиеся в течение жизни человека, не имеют функционального значения и апоптозируют (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998).

Постоянно совершающаяся смерть клеток играет большую роль и в поддержании клеточного гомеостазиса тканей и органов взрослого организма. Известно, что взрослый организм в течение длительного периода находится в устойчивом состоянии, которое выражается в сохранении количественного постоянства определенных клеточных структур путем замены погибших клеток вновь образующимися. В организме многоклеточных животных все клетки по способности к делению можно разделить на два класса: способные делиться (заменимые) и неделящиеся (постмитотические, незаменимые). Во взрослом организме млекопитающих животных происходит непрерывная гибель делящихся популяций клеток во многих тканях. Помимо этого, апоптоз активно включается в процессы уничтожения клеток, подвергшихся мутации; в большей степени это относится к активно делящимся тканям (кроветворная, лимфатическая система и др.) (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998).

Хотя в центральной нервной системе, мозговом веществе надпочечников, слюнных железах, печени, поджелудочной железе, коже, сухожилиях, мышцах, хряще, костной ткани высших животных (в частности, млекопитающих) митотическое деление не происходит или идет в незначительной степени, это не означает, что в этих органах и тканях сформировавшегося организма нет гибели клеток (М.А.Воронцова, Л.Д.Лиознер, 1955; С.С.Лагучев, 1963). Гибель клеток, хотя и в незначительных размерах, идет непрерывно. В результате масса и функции указанных органов в старом организме снижаются, количество клеток уменьшается (Б.Стреллер, 1964). Этому способствуют изменения гормонального фона, нервнотрофической регуляции и другие факторы, возникающие в стареющем организме (Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977).

В геноме любой клетки присутствуют гены, реагирующие на действие индукторов и ингибиторов апоптоза и, соответственно, являющиеся активаторами и блокаторами этого процесса (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998). Геном, стимулирующим синтез внутриклеточных протеаз и вследствие этого индуцирующим апоптоз, является p53 (Y.Enokicdo et al., 1996; A.Maccaya, 1996). Факторами, инициирующими апоптоз, являются возрастание экспрессии генов – индукторов апоптоза (или угнетение генов-ингибиторов) либо повышенное поступление кальция внутрь клетки. Клеточная мембрана при этом остается сохранной. Несмотря на внешнюю сохранность мембраны митохондрий, нарушаются окислительно-восстановительные процессы, в основном, за счет блокирования 1 митохондриального комплекса (V.P.Skulachev, 1996). Результатом описанных выше процессов является возрастание синтеза протеаз, которые начинают постепенно расщеплять внутриклеточные структуры. Действие протеаз основано на медленном расщеплении субмембранных и цитоплазматических микрофиламентных и микротрубочных структур, а также на фрагментации ДНК. От мембраны клетки отщепляются небольшие везикулы, наполненные содержимым цитоплазмы (митохондрии, рибосомы и др.), окруженные мембранным липидным бислоем. Данный процесс осуществляется довольно медленно и отличается от неспецифического действия кальцийзависимых протеаз, заключающегося в тотальном разрушении белковых клеточных структур. Клетка, соответственно, уменьшается в объеме и сморщивается. Отщепившиеся везикулы поглощаются соседними клетками. Ядро сморщивается на завершающих стадиях процесса, Хроматин частично конденсируется, что говорит о сохранной активности ряда участков ДНК. Апоптоз возникает в нормальных условиях в развивающейся нервной системе и заключается в уменьшении размеров клетки, конденсации ее цитоплазмы и органелл, фрагментации ДНК, появлении выпячиваний и секвестрации тела клетки на так называемые апоптозные тельца. Последние отторгаются или подвергаются фагоцитозу соседними эпителиальными клетками и мононуклеарными фагоцитами без развития воспалительной реакции и формирования соединительной ткани, что позволяет сохранить структуру органа (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998). В фагоцитозе не участвуют полиморфно-ядерные лейкоциты – и в этом еще одно отличие апоптоза от некроза. Фагоцитированные тельца быстро разрушаются лизосомальными ферментами, активность которых резко возрастает. Функциональные элементы клетки, находящейся в состоянии апоптоза, не разрушаются, а поглощаются другими клетками и могут использоваться дальше. Генами – активаторами апоптоза при заболеваниях нервной системы являются также Bax, Bcl-xS, c-fos, c-jun и p75NGFR (A.Sancar, 1995). Апоптоз в этом случае также вызывается активированными внутриклеточными протеазами.

Апоптоз участвует в поддержании стационарного состояния тканей, он усиливается при атрофиях, обусловленных снижением содержания в крови тропных гормонов (Структурные…, 1987). Стимулируют апоптоз следующие факторы (А.П.Хохлов, 1996; Г.Н.Крыжановский, 1997): продуцируемый Т-лимфоцитами гамма-интерферон, TNF (фактор некроза опухолей), вырабатываемый астроцитами и макрофагами, интерлейкин-1, продукты распада сфингомиелина, фосфатазы, дефосфорилирующие белки и др. Велика роль апоптоза на ранних этапах онтогенеза. Так, Г.Н.Крыжановский (1997) считает, что биологическое значение этого феномена также заключается в том, что, благодаря ему, в раннем онтогенезе осуществляется своеобразный клеточный отбор для элиминации ненормально развивающихся и дедифференцированных нейронов для формирования полноценной нервной системы, т.е. клетки-мишени в значительной мере определяют характеристики иннервирующего их нейрона.

Своевременная и запрограммированная гибель клеток имеет важное значение в морфогенезе (А.В.Балахонов, Т.Н.Пескова, 1982). По данным А.А.Маниной (1964), начало специфической дифференцировки в гистогенезе нервной ткани относится к числу наиболее уязвимых и сопровождается массовой гибелью малодифференцированных нервных клеток. Но биологический смысл запрограммированной гибели остается пока все-таки мало понятным, хотя данный феномен, как считают А.П.Хохлов (1996), Г.Н.Крыжановский (1997), Oppenheim (1985 – цит. по: Р.К. Данилов, 1996), не относится к патологическому. Таким путем в пренатальном периоде (а частично и в постнатальном) выбраковываются 3-5% нервных клеток, имеющих метаболические дефекты (D.Vaux et al., 1994).

Апоптоз обнаруживается при разнообразных формах патологии нервной и других систем, и число таких форм увеличивается (Г.Н.Крыжановский, 1997). Травмы, гипоксия, частые судорожные припадки, нейроинфекционные заболевания и др. факторы могут значительно ускорить реализацию программы клеточной смерти (А.П.Хохлов, 1996). Выраженный апоптоз имеет место при ишемических повреждениях миокарда и мозга, при действии эндогенного глютамата на нейроны в условиях нарушения их торможения, при действии некоторых нейротоксинов, при постишемических реперфузиях, при вирусных повреждениях иммуноцитов и других клеток. Апоптоз особенно выражен при рентгеновском облучении эмбриона (Г.Н.Крыжановский, 1997). Под действием этих факторов процесс гибели нервных (и других) клеток может перейти в широкомасштабный, и тогда большие группы клеток могут утратить жизнеспособность (D.Vaux et al., 1994). Процесс может быть пролонгированным и в некоторых случаях продолжаться много лет (А.П.Хохлов, 1996). Это иллюстрируется результатами наблюдений W.F.Windle (1971) и R.E.Myers (1979) за развитием обезьян, перенесших интранатальную гипоксию. Даже через 8-10 лет у подопытных животных продолжало регистрироваться постепенное исчезновение нервных клеток в различных отделах нервной системы, особенно в III и IV слоях коры постцентральной извилины.

Среди заболеваний нервной системы особую роль апоптоз играет в развитии церебральных дегенераций, к которым можно, с известными оговорками, отнести и детский церебральный паралич. По мнению А.П.Хохлова (1996), процесс гибели нервных клеток может продолжаться в течение длительного времени, постепенно формируя картину детского церебрального паралича.

Триггерные факторы апоптоза ЦНС сегодня изучены недостаточно. Предполагаются влияние нейротропных, персистирующих внутриклеточно вирусов; нарушение считывания генетической информации; воздействие индукторов апоптоза. Все эти факторы пока еще не получили достаточного подтверждения.

Общим для всех дегенеративных заболеваний ЦНС является снижение устойчивости нервных клеток к стимуляторам апоптоза – эксайтоаминокислотам, вирусным белкам или ионам кальция. Однако цепь событий, приводящих к апоптозу, имеет существенные различия при разных заболеваниях.

Бoльшая часть исследований по проблемам апоптоза убеждает в том, что гибель клеток в эмбриогенезе (и не только в нервной ткани), вызывается не внешними по отношению к организму причинами, а внутренними (А.В.Балахонов, Т.Н.Пескова, 1982). Р.К.Данилов (1996) полагает, что причиной гибели нейронов является некий периферический фактор, и допускает, что структура гибели нейронов может включать несколько уровней. В частности, нельзя не учитывать явления, которые характерны для нервной трубки вообще. Так, гибель нейронов имеет место и в развитии коры большого мозга, где более вероятной гипотезой, объясняющей ее, является допущение существования временных нейронов, формирующих структуру, напоминающую кору рептилий, что является примером филоэмбриогенезов по А.Н.Северцеву.

Феномен избыточности взаимодействующих элементов и селекции аксонов необходим для поиска мишеней в процессе образования связей. При этом прецизионность связей обеспечивается происходящим во время критических периодов отбором функционально значимых связей из большого числа избыточных (Е.В.Максимова (1990).

Гибель клеток совпадает с периодом завершения миграции, пролиферации и началом тканеспецифической дифференцировки нервных элементов. Последняя, пишет он далее, выражается в виде синтеза специфических белков нейрона, ростом и формированием дендритов и аксонов. Наиболее ранимыми считаются клетки в период синаптогенеза, т.е. установления контактов – и не только с мишенями, но, вероятно, и с другими клетками (Р.К.Данилов, 1996). Об этом свидетельствуют работы, в которых в нейрогенезе показана роль не только эфферентных, но и, – что важно! – афферентных контактов (T.J.Cunningham, 1982). Это лишний раз подчеркивает, что ограничение притока афферентации на раннем и позднем этапах эмбриогенеза (но также и в постнатальном развитии) приводят к гипопластическим и гипотрофическим последствиям в соответствующих отделах головного мозга и к изменениям, захватывающим основную массу нервной ткани (Я.И.Ажипа, 1990).

Запрограммированная гибель наблюдается в развитии как нервной, так и в скелетной мышечной тканей, но в первой гибель значительнее, чем во второй. Клетки предетерминированы к ней не жестким образом, а должны получить сигнал к выполнению программы гибели незадолго до срока ее реализации (G.R.Brewton, J.A.MacCabe, 1988). Часть явлений, лежащих в основе гибели нейронов, объясняется существованием гетерохронии в развитии двух тканевых систем, характеризующихся структурно-функциональным единством в дефинитивном состоянии.

Еще в 60-е гг. XX в. некоторые исследователи высказывали мысль о том, что смерть клетки в процессе старения представляется как целесообразный физиологический акт, а не как результат каких бы то ни было случайных событий. Anderson (1960 – цит. по: Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977) полагал, что в неразмножающихся клетках могут существовать гены-самоубийцы, которые вызывают гибель клеток на определенном этапе развития организма, а данные об изменении генетического аппарата клеток, подверженных генетически обусловленной гибели, получил биолог Weber (1965 – цит. по: Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977).

Согласно концепции J.P.Hrachovec (1966, 1971), клетки освобождают вещества, которые репрессируют биосинтез белка на уровне трансляции. Автор назвал их трансляционными репрессорами и полагал, что эти репрессоры белковой либо полипептидной природы, или же это низкомолекулярные вещества, соединенные с белками или полипептидами. Накапливаясь, они прекращают рост и деление клеток, вызывают их старение и гибель.

В настоящее время уже доказано, что процесс апоптоза находится под генетическим контролем. Генетически обусловленная гибель некоторых клеток вызывается сигналом, который включает внутриклеточный механизм смерти. Сигналы могут действовать или прямо (на гены), или косвенно (на клеточные органоиды, в том числе на лизосомы), но во многих случаях апоптоза действия какого-либо сигнала не выявлено (Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977). В 1988 году D.Vaux et al. (1994) идентифицировали ген, депрессия которого приводит к выработке специфического белка, разрушающего ДНК клетки и запускающего апоптоз.

В клетке существуют гены, которые предупреждают и подавляют осуществление программы смерти с помощью трофических факторов роста, повышающих жизнеспособность нейрона (Г.Н.Крыжановский, 1997). Этот эффект реализуется, вероятно, с помощью снижающей апоптоз протеинкиназы-С и увеличивающей продолжительность жизни клеток тирозинкиназы. Антагонистами гена p53 по действию на апоптоз являются ген Bc12, локализованный на хромосоме 18, а также bcl-XL и гены, кодирующие супероксиддисмутазу типов 1 и 2 (СОД1 и СОД2) (A.Sancar, 1995). Возможными механизмами действия протеина Bc12 являются ингибирование кальцийзависимых внутриклеточных протеаз, а также стабилизация клеточных мембран (H.Hockenbery, 1990). Согласно другим данным (N.Bredesen, 1994), протеин Bc12 инактивирует свободные радикалы, а также перекисное окисление липидов; данной способностью обладают также СОД1 и СОД2.

Запускаемая “суицидными” генами программа смерти клетки реализуется через внутриклеточные белки-танатины, выступающие в роли патотрофогенов; т.е. апоптоз принципиально отличается от некроза как причинами возникновения, так и механизмами реализации, на основании чего в последние годы и предпринимаются попытки разработки патогенетической терапии и профилактики. Вопрос о терапии этого вида трофической патологии только ставится, поскольку патотрофогены до недавнего времени были неизвестны, и само понятие патотрофогенов только введено. Современные данные о роли транспортной РНК в процессах регуляции синтеза белков и нуклеиновых кислот позволяют думать, что эти соединения играют основную роль в явлениях генетически обусловленной гибели клеток (Б.Ф.Ванюшин, Г.Д.Бердышев, 1977).

В нормальной неделящейся клетке репрессируются все вырожденные антикодоны, за исключением одного, носителем которого является нормальная для данного органа тРНК, а гибель постмитотических клеток происходит в результате “ошибок” репрессии и дерепрессии “вырожденных” тРНК (B.L.Strehler, 1966).

При различных патологических процессах гибель нейронов может быть отсрочена и даже предотвращена, если клетки подвергаются действию веществ, блокирующих синтез белка и РНК, т.е. в условиях, когда угнетаются образования каких-то патологических белков-убийц (killer proteins). Эффективное протективное и лечебное действие в случаях гибели нейронов по типу апоптоза оказывают НТФ (нейротрофические факторы), эффекты которых реализуются через модуляцию генетического аппарата. Кроме этого, некоторые НТФ могут оказывать влияние и на дегенеративные процессы, развертывающиеся по другой, отличной от апоптоза, программе (Г.Н.Крыжановский, 1997).

Имеется много типов генетически обусловленной гибели клеток (С.С.Лагучев, 1963). Не исключено, считают Б.Ф.Ванюшин и Г.Д.Бердышев (1977), что каждый тип характеризуется своим, строго специфичным механизмом гибели. В то же время могут существовать некоторые общие механизмы или блоки механизмов, по крайней мере, на определенных этапах смерти клетки. Ясно одно, продолжают авторы: “этиология и патогенез” генетически обусловленной гибели клеток так же разнообразны, как разнообразны, например, механизмы мутаций. Повреждения могут захватывать не только пути белкового обмена, но и углеводного, жирового и т.д.

Таким образом, апоптоз является результатом действия отдельной функциональной системы, включающей в себя гены-индукторы апоптоза (гены “клеточной смерти”), с реализацией через цитотоксические сигналы, цитотоксические рецепторы при сохранности специфических клеточных протеаз. При этом реализуется следующий механизм умирания клетки (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998): 1 поступление индукторного сигнала; 2 активация определенных генов (в первую очередь p53) и синтез специфических протеаз; 3 разрушение цитоскелета; 4 формирование и отпочковывание везикул, окруженных мембраной; 5 фрагментация ДНК, затем сморщивание ядра; 6 поглощение везикул и остатков клетки соседними клетками и тканевыми макрофагами без развития воспаления и соединительнотканного замещения.

На сегодняшний день выявлен ряд веществ, способных активировать или замедлять развитие апоптоза. Индукция апоптоза может осуществляться при воздействии как внешних, так и внутренних факторов, приводящих к возрастанию входа кальция внутрь клетки, а также к повышению экспрессии или развитию мутации генов-активаторов апоптоза.

Как основные индукторы апоптоза нейрона, в настоящее время рассматриваются такие типовые патологические процессы, как эксайтотоксичность и окислительный стресс (И.А.Завалишин, М.Н.Захарова, 1998; А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998).

Особое значение придается возможностям использования в целях терапии ингибирования или активации этого вида смерти клеток. Предотвратить апоптоз, указывает А.П.Хохлов (1996), современная медицина, несмотря на обширный арсенал лекарственных средств, еще не в состоянии. Автор считает, что проводить терапию апоптоза целесообразно по трем направлениям: 1 подавлять процесс апоптоза; 2 проводить коррекцию нарушенных обменных процессов (патогенетическая терапия); 3 устранять факторы, стимулирующие апоптоз (профилактика); фармакология апоптоза делает только первые шаги.

Следует сказать, что накопленный в этой области уникальный клинический и научный опыт А.П.Хохлова намного опережает научный поиск многих ученых. А.П.Хохлов, борясь с нередко огульной и некомпетентной критикой, с огромным трудом пробивает дорогу своему лечебному методу. Вспоминается знаменитое высказывание Макса Планка: “Новые научные идеи входят в жизнь не благодаря триумфу победителей над оппонентами, не благодаря возможности видеть старые вещи по-новому, а благодаря Дарвиновскому отбору и естественному вымиранию поколения ученых, сопротивляющихся новым идеям. Новое юное поколение приходящих ученых получает эти идеи с молоком матери”. Хочется надеяться, что недоброжелательная критика в адрес “слишком поспешившего вырваться вперед коллеги” не приведет к мораторию на новое лечение, и сработает правило, что в науке остаются имена оптимистов и первопроходцев, а не всезнающих и осторожных скептиков. В каждом поколении врачей находится, по образному выражению В.С.Репина и Г.Т.Сухих (1998), “горстка отважных первопроходцев”, которые с риском для собственной карьеры превращают новые идеи в клиническую реальность. Лечебная тактика должна быть более гибкой и прагматичной, чем абстрактная гиппократовская формула “не навреди”.

Большинство из теоретически возможных способов предотвращения апоптоза, считают Е.И.Гусев, В.И.Скворцова и др. (1997), относятся к методам будущего – генной терапии (транскрипции регулирующих молекул, использованию блокирующих апоптоз генов), а также торможению синтеза и активности расщепляющих ДНК ферментов. Современные представления о механизмах гибели нейронов позволяют разрабатывать абсолютно новые терапевтические направления (И.А.Завалишин, М.Н.Захарова, 1998): 1 антиэксайтотоксические препараты (антагонист NMDA-рецепторов – рилузол); 2 антиоксиданты; 3 новые блокаторы Ca2+-каналов; 4 нейротрофические факторы; 5 антиапоптотическая терапия; 6 генная инженерия. В частности, использование НТ (нейротрофических факторов) является обоснованным по ряду причин (И.А.Завалишин, М.Н.Захарова, 1998): 1 различные НТ тормозят развитие апоптоза и способствуют выживанию нейронов in vitro; 2 НТ обладают антиоксидантной активностью; 3 НТ стимулируют образование Ca2+-депонирующих белков.

Показано (A.Tapia, 1992), что такой препарат, как флупиртин, в эксперименте снижает уровень апоптоза нейрональной культуры. Препарат является неопиатным центрально действующим анальгетиком с миорелаксирующими свойствами. Анальгетический эффект обусловлен стимуляцией ГАМК-рецепторов и антагонизмом с NMDA-рецепторами. Снижение уровня апоптоза при этом может быть связано с блокадой NMDA-рецепторов и препятствием проникновению кальция внутрь клетки. Показано, что флупиртин не только воздействует на уровне рецепторов, но и повышает экспрессии гена Bc12, ингибирующего апоптоз, и стимулирует синтез глутатиона, который является универсальным внутриклеточным антиоксидантом.

С учетом роли свободных радикалов в развитии апоптоза ведутся активные поиски веществ, способных препятствовать их токсическому воздействию на клетку. К сожалению, несмотря на хороший эффект этих препаратов в культуре клеток, их применение в клинике пока не оправдало ожиданий.

Препаратами, оказывающими косвенное угнетающее действие на апоптоз, являются также ингибиторы моноаминоксидазы типа B и агонисты дофаминовых рецепторов. Особенностью этих препаратов является то, что они предположительно не включаются в механизмы окислительного стресса и, возможно, оказывают нейропротективное действие при ряде церебральных дегенераций. L-депренил (селегилин, юмекс), блокатор моноаминоксидазы типа B, увеличивает выживаемость клетки культура стриатума при превентивном применении. R.Wu с соавт. (1996) показали, что селегилин сам обладает способностью связывать гидроксильные радикалы и таким образом предотвращает развитие окислительного стресса или ослабляет его выраженность. Помимо этого, в экспериментах (W.G.Tatton, 1996) селегиллин повышал экспрессию матричной РНК ФРН и BDNF. Несмотря на противоречивые мнения о биохимическом субстрате протективного действия селегилина, важно, что прием данного лекарственного препарата, вероятно, замедляет прогрессирование БП (болезни Паркинсона) и снижает дозу L-ДОФА.

Фармакологическое действие агонистов дофаминовых рецепторов основано на стимуляции только постсинаптических стриарных рецепторов. Как и селегилин, агонисты дофаминовых рецепторов не повышают степень перекисного окисления липидов и, возможно, вызывают нейротрофический эффект (D.Bravi et al., 1996; T.Fukuda et al., 1996); механизм этого процесса в настоящее время до конца не выяснен.

Важным фактором, препятствующим развитию как апоптоза, так и некротических изменений, является усиление нейротрофического обеспечения мозга. В ряде экспериментальных работ (Г.Н.Крыжановский, В.К.Луценко, 1995; M.D.Linnik et al., 1993 и др.) обнаружено, что в механизмах гибели нейронов значительное место занимают не только абсолютное увеличение количества нейротоксических веществ, но и дефицит нейротрофических влияний. Нейротрофины в зрелых нейронах вызывают спраутинг и арборизацию отростков, активацию генов, блокирующих программу клеточной смерти, нормализуют внутриклеточный гомеостаз Са2+. В связи с этим, перспективным направлением нейропротективной терапии может быть раннее назначение препаратов с выраженным трофическим действием (Е.И.Гусев, В.И.Скворцова и др., 1997; A.M.Davies, 1988).

Многие структурные изменения ткани мозга при различной патологии возникают в процессе пре- и раннего постнатального развития под воздействием различных факторов. Определенный вклад в развитие соответствующих отклонений вносят нарушения системы нейротрофинов, в частности, фактора роста нервов (ФРН). ФРН представляет собой нейропептид, не только обусловливающий выживание зрелых нейронов центральной и периферической нервной системы, но и контролирующий направленный рост и ветвление нервных окончаний и установление межнейрональных контактов в процессе эмбрионального и раннего постнатального развития (R.Levi-Montalchini, 1987; S.Rabizadeh et al., 1993). Нейротрофические факторы играют существенную роль в индукции или торможении апоптоза (И.В.Дамулин, В.И.Скворцова, 1997; А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998). Так, ФРН тормозит апоптоз при нейродегенеративных заболеваниях (M.Deshmukh et al., 1996). S.Katoh с соавт. (1996) указывают на то, что при воздействии ФРН на культуру клеток крысиной феохромоцитомы PC12 возрастают экспрессия гена BC12, являющегося ингибитором апоптоза, степень и скорость дифференциации олигодендроглиальных клеток и одновременно уменьшается конденсация хроматина в PC12-клетках. Это свидетельствует о том, что ФРН реализует свое действие как непосредственно, так и через генетические механизмы индукции апоптоза. Сходное действие на апоптоз оказывают также мозговой нейротрофический фактор (brain-derived neurotrophic factor – BDNF) и инсулинозависимый фактор роста (A.deLuca et al., 1996; J.W.McDonald et al., 1996). В противоположность этому, такие цитокины, как человеческие интерфероны гамма и альфа, а также фактор некроза опухоли альфа (ФНО альфа), предположительно оказывают стимулирующее апоптоз действие (J.R.Lazutka, 1996).

Перспективными являются эксперименты с использованием ФРН как ингибиторов апоптоза. На ряде нейрональных клеточных культур показано, что введение ФРН перед индукторами апоптоза, совместно с ними или сразу после них препятствует развитию дегенеративных изменений в клетке (M.Deshmukh et al., 1996). В других экспериментах установлено, что в нейронах, не получавших ФРН, начинали развиваться апоптозные явления (S.Katoh et al., 1996). Осуществлены первые попытки клинического использования ФРН, но из-за выраженных побочных эффектов их применение невозможно (H.P.Hammes et al., 1995).

Уже сейчас раскрытие некоторых механизмов апоптоза позволило в эксперименте разработать пути предотвращения программированной смерти нейронов: активацию антиапоптозных генов, блокаду ферментов, расщепляющих ДНК ядра, применение трофических факторов и факторов роста (K.Matsushita, 1996; I.Johansson, 1996; P.Schubert, 1996 – цит. по: И.В.Дамулин, В.И.Скворцова, 1997). Перспективным является так называемый метод “вирусного вектора”. В ДНК вируса с инактивированными патогенными свойствами и сохранной белковой капсулой, что обусловливает его способность проникать в определенные клетки, встраиваются гены-ингибиторы апоптоза. При проникновении в клетку вирус начинает размножаться, вследствие чего начинают функционировать и гены-ингибиторы апоптоза (А.М.Коршунов, И.С.Преображенская, 1998).

Но, с другой стороны, указывает Г.Н.Крыжановский (1997), нельзя исключить, что именно нарушение апоптоза закладывает патологию нервной системы взрослого организма вследствие наличия в ней в свое время неэлиминированных неполноценных нейронов, нейронов с измененной функцией, образующих аномальные связи либо оказывающихся предрасположенными к патологическим процессам. Поэтому перед тем, как разрабатывать и внедрять терапию апоптоза, необходимо экспериментально выяснить, обратимо или необратимо повреждается клетка при включении программы этого своеобразного “цитосуицида”.

По мнению А.М.Коршунова и И.С.Преображенской (1998), изучение и расшифровка механизмов апоптоза являются одним из актуальных направлений современной медицинской науки. Наряду с исследованием патогенетических и морфологических особенностей, можно ожидать прогресс в непосредственном поиске веществ, воздействующих тем или иным образом на гены-регуляторы апоптоза. Врачам и особенно неврологам важно знать патофизиологические особенности апоптоза при различных дегенеративных заболеваниях и иметь представления о различных путях терапии. Последнее особенно актуально, поскольку некоторые лекарственные средства могут угнетать или усиливать апоптоз и тем самым усиливать или замедлять прогрессирование болезни.

В антенатальном онтогенезе и раннем постнатальном развитии индуктором апоптоза, наряду с другими факторами, может являться ограничение притока афферентации, являющейся источником трофических стимулов как для развивающийся, так и уже зрелой ЦНС. Это также подтверждается имеющимися фактами значения сенсорного притока как организатора процессов созревания нервной системы, ее морфогенеза и трофического обеспечения (Я.И.Ажипа, 1990), дефицит которого приводит к невозможности образования временных связей и вызывает деструктивные изменения в нервных клетках (которые на уровне ЦНС, вероятно, можно охарактеризовать как прогрессирующую деафферентационную энцефалопатию. – И.С.). Таким образом, непрерывный приток информации является главным условием существования и развития нервной системы (Г.И.Косицкий, 1977). По мнению Т.Н.Осипенко (1996), для формирования человеческих функций, кроме биологических предпосылок врожденных особенностей и уровня зрелости нервной системы, необходим своевременный поток информации от внешних объектов и рецепторов собственного организма в виде импульсов, идущих в ЦНС по восходящим афферентным путям. Эта система афферентации играет важную роль в становлении двигательных, психоречевых, эмоционально-волевых функций в процессе предметной деятельности и общения ребенка с окружающим миром.

Импульсация, поступающая в нейрон, из какого бы источника она ни исходила, для нейрона является афферентной стимуляцией, выключение которой приводит к деафферентации нейрона и представляет собой, по существу, денервационный синдром (Г.Н.Крыжановский, 1997). В клинике под деафферентацией подразумевают синдромы, возникающие при выпадении афферентной стимуляции с периферии. К ним относятся нарушение чувствительности и деафферентационные нарушения локомоции. (Это позволяет расценивать прогрессирующую энцефалопатию, закономерно имеющуюся при ДЦП, как признак сохраняющегося влияния патогенетического (этиологического?) фактора в виде персистирующей деафферентации. – И.С.). Г.И.Косицкий (1977) считает, что выявляемое морфологами отмирание нервных клеток с возрастом представляет собой атрофию от бездействия, т.к. любая структура в организме, выключенная из функции, обречена на дегенерацию, и в наибольшей степени это можно отнести именно к нейронам центральной нервной системы. В условиях обыденной жизни часть из них не функционирует в полной мере. Именно они обречены на дегенеративное перерождение. Предупредить его может лишь интенсивная функция (Г.И.Косицкий, В.М.Смирнов, 1970).
<< | >>
Источник: Реферативный обзор. Вопросы этиопатогенеза детского церебрального паралича (ДЦП). 2010 {original}

Еще по теме Апоптоз при ДЦП и другой патологии мозга:

  1. Роль реанимационных мероприятий в росте количества больных ДЦП и другой неврологической патологией. Некоторые вопросы патогенеза постреанимационных расстройств
  2. ДЦП как аутоиммунное воспаление. Патология ИКС (иммуно-компетентной системы) при ДЦП
  3. Молекулярные основы апоптоза. Пусковые сигналы: индукторы и ингибиторы апоптоза. Эффекторы апоптоза. Роль апоптоза в развитии иммунопатологии
  4. Патология желез и внутренних органов при ДЦП
  5. Нейромедиаторные нарушения и двигательная патология при ДЦП и сходных заболеваниях
  6. Патология периферической нервной системы и мышечной ткани при ДЦП
  7. Патология других нейротрансмиттерных систем и биохимических факторов при двигательных нарушениях, биохимические маркеры гипоксически-ишемического повреждения мозга
  8. Гистопатология при ДЦП
  9. Патоморфологические изменения при ДЦП
  10. Патологическая анатомия и клинико-патоморфологические сопоставления при ДЦП
  11. Духовно-психосоматическая депривация детей с ДЦП как причина развития госпитализма и институционализма. Ятрогенный или “нажитый” ДЦП
  12. Симпатические катехоламины и патология мозга
  13. ИНДУКЦИЯ ЦИТОТОКСИЧНОСТИ И АПОПТОЗА В КЛЕТОЧНЫХ ЛИНИЯХ МЕЛАНОМ ПРИ КОМБИНИРОВАНИИ ФАКТОРА НЕКРОЗА ОПУХОЛИ (АЛЬНОРИН) С ПРОТИВООПУХОЛЕВЫМИ ПРЕПАРАТАМИ
  14. патоморфологические находки и сопоставления данных КТ и МРТ при ДЦП в разные сроки заболевания
  15. Некоторые нейрофизиологические механизмы развития двигательных нарушений при ДЦП
  16. ПАТОЛОГИЯ КЛЕТОК КРОВИ И КОСТНОГО МОЗГА