Диссертация

В настоящем исследовании на культуре клеток человеческой нейробластомы SHY5Y недифференцированной и дифференцированной по дофаминергическому типу было обнаружено, что реализация токсического эффекта уабаина связана с активацией протеинкиназы С, MAP/ERK-киназного пути и снижением содержания анти-апоптотического белка Bcl-2. Аналогично настоящему исследованию ранее на культуре клеток RAW264.7 было показано, что уабаин вызывает апоптоз, изменяя соотношение белков Bcl-2 и Bax, а также вызывает гибель первичной культуры нейронов при активации киназы ERK1/2 (Lopachev, 2016). В продолжении экспериментов in vitro у животных при однократном действии уабаина происходит активация киназ Akt и ERK1/2, а при четырехкратном — деактивация киназы Akt без изменений в активнсоти ERK1/2. Наблюдаемые изменения внутриклеточной сигнализации могут быть связаны с активацией дофаминовых D2-рецепторов по быстрому пути (через через G-белки) после однократного введения и активацией D2-рецепторов по медленному пути (D2/β-аррестин/PP2A), что подтверждается характерной двигательной симптоматикой (Beaulieu, 2011). В целом в первой серии экспериментов при внутрижелудочковом введении уабаина удалось вызвать незначительные двигательные нарушения на фоне деактивации киназы Akt и без изменений в количестве и активности Na,K-АТФазы.

Симптоматика, аналогичная заболеваниям, вызванным мутациями в а3-субъединице Na,K-АТФазы, наблюдается у пациентов с повышенным содержанием ионов Mn в структурах головного мозга (Rodichkin, 2021). Исходя из сходства симптомов заболеваний, связанных с мутациями в а3-субъединице и накоплением или нарушением выведения марганца, в настоящей работе мы провели ряд экспериментов по оценке влияния потребления марганца на функционирование Na,K-АТФазы. В рамках настоящего исследования была проанализирована взаимосвязь поведенческих изменений в мышиной модели манганизма при его длительном приеме с изменениями экспрессии и активности α3-субъединицы Na,K-АТФазы в мозжечке и стриатуме животных. Потребление 0,5 г/л марганца с водой в течение 8 недель привело к снижению двигательной активности животных и нарушению обучения в пищедобывательной задаче в челночной камере, а также нарушению координации движений. Однако прогрессирование наблюдаемых отклонений не коррелировало с изменениями в экспрессии изоформ или общей активности Na,K-AТФазы в исследуемых структурах. Первые проявления гиполокомоции и дискоординации происходили на 2 неделе эксперимента. В этот же период наблюдалось значительное снижение активности Na,K-АТФазы и увеличение экспрессии α1-α3 изоформ в мозжечке, а также активация киназы ERK1/2 в стриатуме, однако позднее данные параметры вернулись к контрольным значениям. В целом, на настоящем этапе исследования удалось выявить связь между повышением уровня Mn в мозжечке и развитием нарушений в обучении и двигательной активности в мышиной модели манганизма. Однако, в ходе данного эксперимента не выявлено четкой связи между накоплением Mn, изменением экспрессии изоформ Nа,K-AТФазы и её активности и изменениями в поведенческих тестах.

Общность симптомов при манганизме и заболеваниях, вызванных мутациями в а3 субъединице Na,K-АТФазу, а также универсальность данного фермента, позволяют рассматривать Na,K-АТФазу в качестве важного патофизиологического агента в развитии двигательных нарушений и особенно в патогенезе болезни Паркинсона. Так, во многих экспериментальных моделях токсин-индуцированного паркинсонизма на грызунах показано значительное снижение активности Na,K-АТФазы в мозге животных при развитий двигательной патологии (Ilesanmi, 2019; Anusha, 2017). В свою очередь в настоящей работе было изучено функционирование Na,K-АТФазы на ранних этапах развития нейродегенеративного процесса в модели МФТП-индуцированного паркинсоно-подобного состояния. В описанной модели хроническое введение токсина МФТП в дозе 3 мг/кг в течение 35 дней приводит к нарушению мелкой моторики у животных без развития гипокинезии и дисфункции пространственной памяти, сопровождающихся истощением содержания дофамина в префронтальной коре. Вместе с этим обнаруживается гибель клеток компактной части черной субстанции, снижение содержания тирозингидроксилазы и, как следствие, дофамина в стриатуме, что в совокупности с фенотипическими характеристиками свидетельствует о формировании у экспериментальных животных ранней досимптоматической стадии паркинсонизма. Важным результатом настоящего этапа исследования является отсутствие изменений в функционировании Na,K-АТФазы, что может быть подтверждением вторичности возникновения её дисфункции при экспериментальном паркинсонизме.