PS-гены: участие в апоптозе
Может ли причиной гибели нейронов при болезни Альцгеймера (БА) быть апоптоз - в настоящее время является предметом дискуссий. В некоторых работах, в тканях мозга пациентов с БА, был найден ряд специфических морфологических и биохимических изменений в клетках - конденсация хроматина, фрагментация ДНК, нарушение Са2+ гомеостаза и функций митохондрий, оксидативный стресс, активация каспаз и др. ( Su, 1994 ; Eckert, 2003 ). В других работах таких эффектов не было обнаружено. Следует отметить, что сопоставление результатов при прямом исследовании постмортального материала является затруднительным, т.к. начальные этапы нейродегенерации и разные стадии деменции могут варьировать и влиять на результаты исследования. В связи с этим целесообразным представляется прямое исследование моделей клеточных линий, экспрессирующих мутантные и нормальные формы генов БА.
Экспрессия APP как с мутациями, приводящими к развитию БА, так и без них, вызывала апоптоз в трансфицированных клеточных линиях ( Yamatsuji, 1996a ; Yamatsuji, 1996b ; Nishimura, 1998 ). Индукция апоптоза ( Weihl, 1999 ; Janicki, 1997 ; Araki, 2000 ) или повышенная чувствительность к различным апоптотическим стимулам (депривации по трофическим факторам, оксидативному стрессу, действию бета-амилоида) ( Guo, 1996 , Guo, 1997 , Guo, 1998 , Guo, 1999а ; Deng, 1996 ; Wolozin, 1996 ) показана в культурах с гиперэкспрессией ряда мутантных форм генов hPS1 и hPS2. При изучении knock-in трансгенных мышей с экспрессией мутантных форм пресенилина 1 на эндогенном уровне, было также показано, что мутация M146V увеличивала чувствительность нейронов гиппокампа к апоптозу ( Guo, 1999b ).
Основными причинами нейродегенерации при БА на сегодня считается накопление токсичного пептида Aбета42 , оксидативный стресс , нарушение Ca2+ обмена , воспалительный процесс при участии цитокинов , наблюдаемое повышение чувствительности клеток к действию факторов, вызывающих апоптоз и некроз ( Mattson, 2002 ). При изучении механизмов апоптоза было показано, что БА мутации в пресенилине 1 приводят к нарушению стабильности комплексов PS1 с бета-катенином , возможно защищающим клетки от негативного действия Абета42 ( Zhang, 1998 ). При экспрессии мутантных форм hPS1 происходит также накопление внутриклеточного Ca2+ как напрямую, так и опосредовано, через изменение протеолиза APP ( Herms, 2003 ).
В модельной системе нематоды С. elegans мутации в гене mev-1, кодирующем большую субъединицу цитохрома b дыхательной цепи митохондрий, вызывают гиперчувствительность к факторам, вызывающим окислительный стресс. При скрещивании таких мутантов с червями, несущими мутацию в пресенилине SEL-12 С60S, аналогичную БА мутации в hPS1 С92S, происходило увеличение числа апоптотических клеток при действии параквата или перекиси водорода ( Kitagawa, 2003 ).
В ряде работ по изучению апоптоза в модельных системах БА были получены негативные данные. Так, при knock-in мутантной формы гена hPS1, кодирующей ак замену P264L, у трансгенных мышей не изменялась чувствительность нейронов кортекса к апоптозу ( Siman, 2001 ). В работе на первичных культурах нейронов кортекса гиперэкспрессия генов hPS1 дикого типа или кодирующего белок с мутацией, встречающейся при БА, A246E, не вызывала апоптоз, а напротив, играла протективную роль в отношении факторов, вызывающих апоптоз ( Bursztajn, 1998 ).
Гиперэкспрессия нормальной или мутантной форм hPS2 в различных клеточных культурах (N2a, CHO, HEK293T) не вызывала ни апоптоза, ни чувствительности к факторам апоптоза ( Gamliel, 2003 ). При экспрессии нормальных и мутантных форм гена пресенилина в модели трансгенных D. melanogaster, апоптоз детектировали только при значительном увеличении числа копий генов - усилении экспрессии экзогенного hPS1 ( Ye, 1999 ).
Отличия в получаемых результатах, возможно, объясняются выбором типа клеток, уровнем экспрессии вносимых генов, различным действием мутаций, вызывающих БА и др., что требует дальнейшего исследования.
