Введение 4
1 Обзор литературы 6
1.1 Болезнь Альцгеймера и ее патогенез 6
1.1.1 Роль в-амилоида 7
1.1.2 Роль тау-белка 10
1.1.3 Синаптическая дисфункция и кальциевый гомеостаз 11
1.2 Инсулинорезистентность при болезни Альцгеймера 13
1.2.1 Пути передачи инсулинового сигнала 13
1.2.2 Роль инсулина в головном мозге 16
1.2.3 Роль инсулинорезистентности в патогенезе болезни Альцгеймера 18
1.3 Инфламмасомы и нейровоспаление при болезни Альцгеймера 20
2 Материалы и методы 23
2.1 Изготовление переживающих срезов 23
2.2 Запись локальных полевых возбуждающих постсинаптических
потенциалов 25
4 Заключение 28
Список сокращений 29
Список использованных источников 31
ПРИЛОЖЕНИЕ А 39
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
Болезнь Альцгеймера (первичная дегенеративная деменция альцгеймеровского типа, БА) — наиболее распространенная форма деменций позднего возраста с постепенным началом в пресенильном или старческом возрасте, неуклонным прогрессированием расстройств памяти и сознания вплоть до полного распада личности[1]. К деменциям относят целый ряд нейродегенеративных заболеваний, характеризующиеся нарушением высших когнитивных функций.
НейропатологическиБА характеризуется наличием двух типов белковых агрегатов в нервных тканях больных: амилоидных бляшек и нейрофибриллярных клубков. Амилоидные бляшки - компактные сферические внеклеточные отложения, состоящие из небольшого белка (~4 кДа), называемого в-амилоидным пептидом (Ав). Эти внеклеточные включения обычно обнаруживаются в отделах лимбической системы мозга, таких как гиппокамп, а так же в корковых и подкорковых отделах[2]. Нейрофибриллярные клубки - это внутриклеточные агрегаты, основным компонентом которых являются агрегированные формы гиперфосфорилированного белка тау. Эти нитевидные включения встречаются как в аксонах, так и в телах нейронов.
Наличие белковых агрегатов в мозге пациентов с БА сочетается с дополнительными патологическими изменениями: синаптической дисфункцией, атрофией мозгового вещества, выборочным истощением нейромедиаторных систем и присутствием патогистологических структур других типов[2]. За последнее десятилетие накопилось большое количество данных, показывающих, что важную роль в развитии и прогрессировании БА играют локальная инсулинорезистентность и нейровоспаление [3-8]. Сейчас активно исследуется их молекулярная взаимосвязь. Например, известны некоторые молекулярные механизмы, опосредующие влияние Авкак на нейровоспаление, так и на развитие инсулинорезистентности. Так, растворимые олигомеры Ар внутри нейронов инициируют сборку NLRP3 инфламмасом, с последующим каспаза-1-опосредованым процессингом и пироптозом клеток.В периферических тканях уровень экспрессии инфламмасом данного типа тесно коррелирует с толерантностью клеток к инсулину[9]. Кроме того, в экспериментах на клеточных культурах нейронов гиппокампа было показано, что Ар может оказывать существенное влияние на развитие инсулинорезистентности [10, 11]. Однако мало известно о влиянии Ар в одной зоне мозга на развитие инсулинорезистентности других связанных с ней зон. Так же не известно, вовлекаются лиNLRP3 инфламмасомыв развитие инсулинорезистентности в головном мозге.
Таким образом, цель данной работы заключается в определении влияния Ар на развитие инсулинорезистентности нейронов нескольких взаимосвязанных областей мозга и оценки вовлеченности NLRP3 инфламмасом в этот процесс. В работе использовались мыши нокаутные по гену Nlrp3, кодирующему данный тип инфламмасом. Локальное нейровоспаление моделировалось при помощи стереотаксического введения Ар в гиппокамп и мозжечок. Электрическая активность нейронов регистрировалась при помощи записи полевых возбуждающих постсинаптических потенциалов (пВПСП). Для выполнения поставленных целей необходимо было выполнить следующие задачи:
1. Определить влияние нокаутированияпо гену Nlrp3на базовые электрофизиологические характеристики нейронов исследуемых зон;
2. Определить влияние инсулина на нейроны латерального ядра
миндалины у мышей дикого типа и нокаутных по гену Nlrp3;
3. Определить влияние инсулина на нейроны латерального ядра
миндалины у мышей дикого типа и нокаутных по гену МтрЗпри инъекции Арв гиппокамп;
4. Определить влияние инсулина на нейроны СА1 зоны гиппокампа у мышей дикого типа;
5. Определить влияние инсулина на нейроны СА1 зоны гиппокампа у мышей дикого типа при инъекции Авв кору мозжечка.
По результатам выполненной работы можно сделать следующие выводы.
1. Нокаутирование по гену Nlrp3 оказывает различное влияние на электрофизиологические характеристики нейронов в зависимости от исследуемой зоны.
2. Инсулин вызывает кратковременное и незначительное уменьшение амплитуды пВПСП нейронов латерального ядра миндалины у мышей дикого типа. У мышей нокаутных по гену Nlrp3,напротив, наблюдается увеличение амплитуды пВПСП.
3. При интрагиппокампальной инъекции Ap, инсулин не вызывает никаких изменений ни у дикого типа, ни у нокаутных мышей. Таким образом можно заключить, что у нейронов латерального ядра миндалины развивается инсулинорезистентность.
4. В нейронах СА1 зоны гиппокампа инсулин вызывает ДВД у мышей дикого типа. Полученные результаты согласуются с литературными данными.
5. Наличие Ap в мозжечке приводит к развитию инсулинорезистентности нейронов СА1 зоны гиппокампа. Таким образом, присутствие Ap в одной зоне мозга способно вызывать патологические изменения в других связанных с ней областях.
