Курсовая работа: Нейропептиды-лекарства
Баланс глутаматергической и ГАМК-ергической систем контролирует уровень экспрессии BDNF. Блокада глутаматергического звена и/или стимуляция ГАМК ведет к быстрому снижению уровня мРНК BDNF. BDNF модулирует постсинаптическое торможение ГАМК-ергической нейротрансмиссии.
С помощью рекомбинантного BDNF человека (rh BDNF) доказано существование ретроградного аксонального транспорта фактора в неокортексе и лимбической коре крыс. Ретроградный транспорт BDNF был идентифицирован в коре переднего мозга, латеральном гипоталамусе, структурах locus coeruleus в и других отделах мозга (Sobreviela T. et al, 1996).
3.1.2 Нейротрофин-3 (nt-3)
Химическая характеристика. NT-3 образуется из макромолекулярного предшественника и является полипептидом, включающим 119 аминокислотных остатков. Его структура на 50% соответствует гомологии NGF и BDNF. Полипептидная цепь NT-3 содержит 6 остатков цистеина, образуя три дисульфидных мостика, совершенно соответствующих структуре NGF.
Общая характеристика. NT-3 обладает активностью, характерной для остальных членов семейства нейротрофинов. Он стимулирует развитие и жизнеспособность нейрональной популяции, промотирует дифференцировку клеток. Кроме того, NT-3 модулирует функцию проприоцептивных афферентных нейронов, передающих информацию от периферических мышечных волокон к мотонейронам.
В период развития мозга NT-3 экспрессируется в больших количествах, чем NGF и BDNF; у взрослых крыс высокая концентрация NT-3 выявлена в структурах гиппокампа и мозжечка. Наряду с NGF нейротрофин-3 участвует в эмбриональном и постнатальном развитии симпатических нейронов. Нейтрализация активности факторов специфическими антителами ведет к апоптозу этих клеток.
Помимо участия в постнатальном развитии нервных клеток, NT-3 способствует регуляции трансмиттерных функций и жизнеспособности нейронов взрослого мозга. NT-3 увеличивает выживаемость допаминергических нейронов мезэнцефалона и предотвращает дегенерацию норадренергических клеток Locus ceruleus.
Развитие мышечной дегенерации связывается с недостаточной экспрессией мРНК NT-3. Способность NT-3 промотировать репарацию поврежденных клеток может иметь терапевтическое приложение.
Функции NT-3 реализуются при участии рецепторов протеинкиназы типа Trk-C.
3.1.3 Нейротрофин-4/5 (nt-4/5)
Химическая и общая характеристики. Именуемый как Нейротрофин-4/5 (NT-4/5), или NF-5, представляет собой димерный полипептид с общей массой 28 кДа. Экспрессируется во многих тканях и в большинстве регионов мозга.
Фактор промотирует выживание и дифференцировку нейронов различных популяций, включая спинальные нейроны, базальные холинергические нейроны переднего мозга, нейроны гиппокампа и гранулярные клетки мозжечка. В эмбриональном мозге NT-4/5 обнаруживается в небольших количествах основных отделов ствола мозга, достигая наибольших значений к 40 дню развития (Katoh-Semba et al. 2003).
Наряду с BDNF, NT-4/5 ускоряет образование дендритов в пирамидных клетках коры за счет аутокринного механизма (Wirth et al. 2003). Подобно другим нейротрофинам, NT-4/5 влияет на активность норадренергических структур в Locus coeruleus, а также допамин-, ГАМК-, и серотонинергические нейроны в черной субстанции. Недостаточная экспрессия NT-4/5 ведет к незначительной гибели сенсорных нейронов мышей, указывая на ограниченную роль фактора в нейропротекции развивающихся и зрелых клеток. Подобно BDNF, NT-4/5 специфически взаимодействует с Trk-В рецепторами.
3.1.4 Глиальный нейротрофический фактор (gdnf)
Химическая структура и общая характеристика.
Гликозилированный гомодимер с МВ 33-45 кДа. Образуется в результате процессинга 135 - членного предшественника. Структурно сходен с нейротрофинами, имеющими цистеиновые мостики, и представителями семейства TNF-beta.
Впервые выделен в 1993 году из допаминергических нейронов глиальных клеток среднего мозга крысы (Lin et al. 1993). Распространен практически во всех больших регионах ЦНС и в спинном мозге. GDNF рассматривается как аутокринный регулятор нейромышечной активности; влияет на рост аксонов, экспрессию генов нейрональной регенерации и поддерживает фенотип мотонейронов при возрастной патологии ЦНС.
Фактор способствует сохранению различных популяций клеток центральной и периферической нервной системы, включая допаминергические нейроны среднего мозга, клеток Пуркинье, нейронов зрительной системы, мотонейронов ганглиев дорзальных рогов спинного мозга.
3.2 Подсемейство ростовых факторов
3.2.1 Инсулиноподобный ростовой фактор (igf-i)
Известен также как Соматомедин С. Синтезируется в печени и секретируется под влиянием гипофизарного гормона роста. Экспрессия IGF-I в других органах зависит от вида ткани и стимулирующего стимула.
IGF-I обладает митогенной активностью для фибробластов, остеобластов, фетальных клеток мозга, глиальных клеток, гладкомышечных клеток. Продуцируется некоторыми опухолями человека. IGF-I присутствует в качестве основной формы в мозге и экспрессируется в нервной ткани в период развития, присутствуя в наивысших концентрациях в зрительном тракте, таламусе и мозжечке. Рецептор IGF-I присутствует в высоких концентрациях во всех отделах развивающейся нервной ткани.
IGF-I исполняет роль аутокринного или паракринного агента пролиферации нейрональных и глиальных клеток и облегчает их дифференцировку и переживание. Эксперименты показывают, что в период развития IGF-I защищает моторные нейроны от клеточной гибели в условиях повреждения и способствует регенерации аксонов. У взрослых животных инъекции IGF-I промотируют спроутинг нервных окончаний и увеличивают размеры нейромускулярных контактов.
Эти данные указывают на возможное применение IGF-I в терапии неврологических заболеваний, включая латеральный амиотрофический склероз и периферические невропатии (Landreth et al. 1999). IGF-I рассматривается как полипептидный гормон, потенциальный нейропротектор в терапии инсульта и других форм нейрональных расстройств. Относительно крупные размеры молекулы делают затруднительным прямое использование фактора в клинике; апробируются формы интраназального введения IGF-I.
3.2.2 Трансформирующий ростовой фактор-альфа (tgf-alpha)
Структура. Общая характеристика. Секретируемый полипептид с МВ 5,5 кДа, включающий 50 аминокислотных остатков; структурно на 30% повторяет гомологию EGF и содержит шесть цистеиновых остатков. TGF-alpha экспрессируется в моноцитах, кератиноцитах, во многих опухолях, а также в плаценте, в почках, гипофизе.
Синтез Ростового фактора фибробластов (FGF) в астроцитах гипоталамуса регулируется TGF-alpha при участии эстрогена (Galbiati et al. 2002). мРНК TGF-alpha детектирована на всех стадиях развития ЦНС, что указывает на его аутокринно-/паракринную функцию в контроле дифференцировки и роста фетального и неонатального мозга. Участвует в астроглиозе после экспериментального повреждения мозга и во время нейродегенерации.
TGF-α препятствует апоптозу клеток мозга. Колотая травма коры мозга сопровождается повышенной экспрессией TGF-alpha, которая вызывает гипертрофию астроцитов; в репаративном механизме, развивающемся вокруг зоны повреждения, участвуют также глиальный кислый белок и интерлейкин-6 (Isono et al. 2003).
3.3 Молекулярно-биохимические аспекты механизма действия церебролизина
Сложный химический состав природного концентрата Церебролизина и его мультимодальное действие на нервную систему не позволяет рассматривать препарат как аналог какого-либо одного нейротрофического ростового фактора. Это своеобразный "терапевтический коктейль", в который входят различные биологически активные нейропептиды. Благодаря уникальному природному набору активных субстанций, Церебролизин (ЦР) воздействует на различные "мишени" нейрональных структур и, соответственно, корригирует различные звенья патологического процесса в мозге. В результате сложного взаимодействия комплекса факторов, входящих в состав препарата, с нейрональными структурами может быть достигнута нейротрофическая стимуляция различных популяций клеток центральной и периферической нервной системы.
В многочисленных экспериментальных исследованиях было установлено, что ЦР повышает сниженный при различных деменциальных патологиях уровень экспрессии гена BBBGLUT-1. Поскольку соответствующий данному гену белок выполняет функцию транспортера глюкозы через гематоэнцефалический барьер, введение препарата способствует улучшению церебрального метаболизма глюкозы.
При использовании различных трансгенных животных моделей болезни Альцгеймера (БА) была доказана способность ЦР редуцировать образование амилоидогенного пептида (Аβ 1-42). Этот эффект прямо коррелирует с процессом образования новых синаптических контактов в головном мозге экспериментальных животных, а также с улучшением у них нарушенной памяти и способности к обучению. Установлено, что Церебролизин значительно ослабляет патологическую активацию клеток микроглии, характерной уже для начальных стадий БД, и тем самым препятствует высвобождению этими клетками воспалительных цитокинов.
Был подтвержден антиоксидантный эффект ЦР, в частности на экспериментальной модели повреждения гиппокампа. После недельного введения препарат снижал активность ферментов, сопровождающих оксидативный стресс, - каталазы и супероксиддисмутазы.
Кроме того, на различных экспериментальных моделях были получены доказательства того, что ЦР предотвращает утрату белка, ассоциированного с микротрубочками (МАР2) и составляющего основу цитоскелета нейронов. Утрата МАР2 является маркером ранней стадии повреждения нейронов. Церебролизин, ингибируя действие кальций-зависимых внутриклеточных протеаз, таких как кальпаин, препятствует процессу распада МАР2 и деградации цитоскелета нейронов.
Влияние церебролизина на гормональные регуляторные механизмы заключается в стабилизации гипофизарно-гонадных соотношений с повышением уровня тиреотропного гормона и тироксина и снижением трийодтиронина. Выявленное улучшение функциональной активности щитовидной железы под действием нейрометаболического препарата (при отсутствии собственно гормональной терапии) косвенно подтверждает "центральный" (гипофизарный) генез гормональной дизрегуляции у обследованных детей.
Церебролизин также способствует нормализации неспецифических механизмов иммунной защиты, вызывая стабилизацию функциональной активности лимфоцитов крови, о чем убедительно свидетельствуют увеличение лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии, снижение концентрации в сыворотке крови провоспалительных цитокинов - биологически активных регуляторов межклеточного взаимодействия, и купирование явлений дисиммуноглобулинемии.