PARP (ПАРП): роль в патологических процессах, введение
Первые сведения о связи между метаболизмом НАД и повреждением ДНК были получены еще до открытия поли(АДФ-рибозил)ирования . Почти одновременно Холзер ( Holzer et al., 1955 ) и Ройт ( Roitt, 1956 ) обнаружили, что уровень НАД в клетке резко снижается при действии ДНК-повреждающих агентов. (Подробный обзор работ, посвященных иследованию связи между поли(АДФ-рибозил)ированием , метаболизмом НАД и гибелью клеток, содержится в книге "Molecular Biology, Biochemistry and Biophysics" Vol. 37. Springer-Verlag. Berlin. 1987. Ch. 6, pp. 66-92).
Этот факт удалось объяснить лишь в конце 1970-х годов, когда было показано, что снижение уровня динуклеотида связано с активацией ПАРП разрывами ДНК, а не с нарушением синтеза НАД, как считалось ранее. (Резкое снижение уровня НАД при повреждении ДНК вызвано двумя обстоятельствами: высоким содержанием ПАРП в клетке (в среднем, на каждые 1000 пар оснований ДНК приходится одна молекула фермента) и способностью каждого разрыва ДНК стимулировать синтез полимеров АДФ-рибозы в течение длительного времени, вплоть до репарации этого повреждения, или до полного исчерпания НАД. При массированном повреждении ДНК скорость расходования НАД значительно превышает скорость его ресинтеза).
Следующий шаг был сделан в 1980-х гг: в ряде исследований было показано, что сверхактивация ПАРП и резкое снижение уровня НАД при действии генотоксических агентов ( алкилирующие агенты , гамма-облучение , перекись водорода ) может приводить к нарушению энергетического и ионного баланса и, далее, к гибели клетки. Ингибиторы ПАРП ( никотинамид , бензамид и 3-аминобензамид, 3-АБ ) предотвращали резкое снижение уровня НАД и гибель клеток.
Окончательно связать поли(АДФ-рибозил)ирование с патологическими процессами удалось только в 1990-х годах с открытием роли оксида азота (NO) в патогенезе ряда заболеваний (см. обзоры Murphy, 1999 и Pieper et al., 1999 ). Было установлено, что при экспериментальном диабете , воспалении , ишемии / реперфузии тканей происходит окислительный стресс , вызванный активацией NO-синтазы и образованием токсического соединения пероксинитрита . При этом в клетке протекают те же процессы, что и при действиии генотоксических агентов.
Ингибиторы ПАРП и NO-синтазы , а также вещества, улавливающие свободные кислородные радикалы , предотвращали резкое падение уровня НАД, подавляли синтез поли(АДФ-рибозы) и увеличивали выживаемость клеток. При ишемии головного мозга основным индуктором окислительного стресса является глутаминовая кислота ( рис. 2 ). Нейротоксическое действие глутамата опосредуется НМДА-рецепторами , нейрональной NO-синтазой и ПАРП и ведет к массовой гибели чувствительных к NO нейронов (используемое сокращение: НМДА - N-метил-D-аспарагиновая кислота ). Показано, что ингибиторы ПАРП вызывают уменьшение области инфаркта мозга при окклюзии средней мозговой артерии ( Endres et al., 1997 ). Такие же результаты были получены и при нокаутировании гена ПАРП ( Endres et al., 1997 ).
