Церамид, образующийся из SM: влияние на развитие нейронов гиппокампа
Влияние церамида, образующегося из SM , на развитие нейронов гиппокампа было исследовано на культуре клеток гиппокампа , [ Goslin, К., and Banker, G. 1991 ].
Преимуществом этой культуры является то, что можно исследовать определенные стадии роста. Были использовны как ингибиторы синтеза SL ( табл. 1 ), так и стереоизомеры церамида с короткой ацильной цепью, чтобы изменять метаболизм SL.
Инкубация нейронов с FB1 или с D-PDMP в течение 24-48 ч не оказала видимого эффекта на развитие нейронов [ Harel, R., and Futerman, A. H. 1993 , Schwarz, A., Rapaport, E.,ea., 1995 , Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ], что свидетельствует о том, что синтез SL не требуется для развития минорных отростков (стадия 2) или первоначальной стадии роста аксонов (ранняя стадия 3) в противоположность тому, что происходит в последний период роста аксонов.
Предположительно нейроны содержат достаточно большой внутриклеточный пул SL для поддержания роста и развития и потому не требуется их синтез.
В противоположность этому С6-NВD-церамид или С6-церамид стимулировали переход нейронов от стадии 1 к стадии 2. В то время как средняя длина аксонового сплетения контрольных нейронов через 24 ч инкубации составляла 126+3 мкм, средняя длина аксонового сплетения нейронов, инкубированных с С6-NВD-церамидом, была 183+5 мкм [ Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ]. Анализ эффектов церамидных стереоизомеров на рост аксонов в культуре в течение 24 ч согласовывался с идеей, что церамиды опосредуют свое влияние на этой стадии развития через специальный сигнальный путь .
Природный церамид имеет D-erythro-конфигурацию, но существуют еще три стереоизомера, каждый из которых в некоторой степени активен в сигнальных путях, опосредованных церамидом [ Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ]).
Как C6-NBD-D-erythro-Сеr , так и С6-NBD-L-threo-Cer стимулировали рост между 0 и 1 днями, однако C6-D-erуthro-дегидро-Cer, который совершенно неактивен в переносе сигнала [ Bielawska, A.,Crane, H. M.,ea., 1993 ], не оказывал влияния [ Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ]. Добавление D-PDMP вместе с C6-NBD-цepaмидoм не блокировало стимулирующий эффект C6-NBD-церамида [ Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ] и даже C6-NBD-L-threo-Cer, который не метаболизирует в C6-NBD-L-threo-GlcCer в нейронах гиппокампа [ Boldin, S., and Futerman, A. H. 1997 ] и других клетках [ Pagano, R. E., and Martin, O. C., 1988 ], стимулировал рост так же эффективно, как C6-NBD-D-erythro-Cer [ Schwarz, A., and Futerman, A. H. 1997 ].
Это показывает, что сам церамид, а не анаболический продукт GlcCer ответствен за эти посреднические эффекты в нейрональном развитии.
Другим преимуществом этой клеточной культуры является то, что могут быть изучены эффекты как глий, так и нейронов, а также вклад глий по отношению к нейрональному росту , поскольку нейроны выращиваются в культуральном сосуде, в котором имеется монослой глий, хотя они и не вступают в физический контакт друг с другом (см. выше и [ Goslin, К., and Banker, G. 1991 ]).
C6-NBD-D-erythro-Cer стимулирует переход нейронов от стадии 1 к стадии 2, даже когда клетки культивировались в отсутствие глий, но при значительно более низких концентрациях, чем в присутствии глий. Так, инкубация с 5 мкМ C6-NBD-D-erythro-Cer приводила к 50-60% -ному увеличению количества клеток на стадии 3 через 24 ч в присутствии глий, но в отсутствие глий аналогичное повышение числа клеток было получено при использовании 0,05-0,1 мкМ C6-NBD-D-erythro-Cer [ Schwarz, A., Rapaport, E.,ea., 1995 ]. Концентрационные различия позволили увидеть, что эффект C6-NBD-D-erythro-Cer обусловлен не глиями, когда нейроны культивировались в присутствии глиального монослоя. Эндогенный церамид, образуемый при инкубации с нейтральной SMase, мог также стимулировать развитие нейронов при инкубации в отсутствие глий. Инкубация с 50-75 мU/мл фермента приводила к значительному увеличению количества нейронов в стадии 3 через 24 ч.
Эти данные показывают, что нейроны действительно чувствительны к действию экзогенно добавленного церамида или церамида, генерированного сфингомиелиназой, и при концентрациях, обсужденных выше, развитие нейронов увеличивается.
В противоположность этому при высоких концентрациях нейтральной SMase или C6-NBD-D-erythro-Cer индуцировался клеточный апоптоз как на ранних (0-1 день), так и на поздних (2-3 дня) стадиях развития. Потеря специфичности церамидных стереоизомеров в индукции апоптоза и регулировании перехода от стадии 1 к стадии 2 наряду с отсутствием эффекта у дигидроцерамида [ Bielawska, A., Crane, H. M.,ea., 1993 ] согласуется с возможностью того, что церамид действует по внутриклеточному сигнальному пути в регуляции этих событий.
Приведенные данные показывают, что в нейронах гиппокампа формирование минорных отростков или апоптоз могут регулироваться по сигнальному пути, зависимому от церамида , и что решение, по которому из этих диаметрально противоположных путей идти, зависит от внутриклеточного содержания церамида .
