Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации

Кудинов, Алексей Рудольфович

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации"

На правах рукописи

КУДИНОВ Алексей Рудольфович

РОЛЬЛИПИДОВ В ПРОЦЕССАХ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ И НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ

(Специальность 03 00 04- биохимия)

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

МОСКВА 2007

003068586

Работа выполнена в академической группе академика РАМН, д.м.н. профессора Темирболат Темболаговича Березова

Научный консультант Академик РАМН, доктор медицинских наук, профессор Березов Темирболат Темболатович

Официальные оппоненты

Доктор биологических наук, профессор Болдырев Александр Александрович Доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Сазонтова Татьяна Геннадиевна

Доктор биологических наук, профессор Шишкин Сергей Сергеевич

Ведущая организация: Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Минздравсоцразвития Российский Государственный Медицинский Университет

Защита диссертации состоится 18 мая 2007 года в 14 00 часов па заседании диссертационного совета Д 212.203.13 при Российском Университете Дружбы Народов по адресу 117198 Москва, ул Миклухо-Маклая, д 8, Медицинский факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Российского Университета Дружбы Народов по адресу. 117198 Москва, ул.Миклухо-Маклая, Д 6.

д , ОЗ

Автореферат разослан......................:......... '

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.203.13 Доктор биологических наук, Профессор

Лукашева Е.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования.

За последние десятилетие в медико-биологической науке существенно возрос интерес к проблеме взаимосвязи биохимии липидов и целого ряда нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (БА), Синдром Дауна, болезнь Нимана Пика Тип С (НПС), нейромышечные патологии

Болезнь Альцгеймера относится к группе патологий старческого возраста и является четвертой причиной смертности в большинстве развитых стран после сердечно-сосудистых и раковых заболеваний Напротив, Синдром Дауна и болезнь Нимана Пика тип С поражают в детском возрасте Несмотря на это основные морфобиологические характеристики перечисленных болезней почти идентичны Это - внеклеточные отложения белка-амилоида бета (А(5) и наличие нейрофибриллярных клубков внутри нейронов, обусловленных избыточным фосфорилированием белка тау, в норме ассоциированого с микротрубочками

В течение длительного времени в научной литературе существовало мнение, что главной причиной нейродегенарции при болезни Альцгеймера и синдроме Дауна являются отложения в ткани мозга амилоида бета Считалось, что Ар, состоящий из 39-43 аминокислотных остатков является исключительно патологическим продуктом своего предшественника (ПБА) - трансмембранного гликопротеина, ген которого локализован на 21 хромосоме Однако, в 1992 году Ар был обнаружен в плазме крови и спинномозговой жидкости (СМЖ) здоровых доноров, а также в культуральных средах многих клеточных линий в растворенной, неаггрегированной форме (Shoij М , 1992, Seubert Р ,1992, Haass С, 1992) Более того, в собственных новаторских исследованиях автора и его коллег (Koudinov А , 1994, Koudinov А , 1996, Кудинова Н , 1996, Koudinov А , 1997, Koudinov А, 1998, Koudinov А , 2001) было показано, что в плазме крови, СМЖ и культуральной среде клеток печени HepG2 АР ассоциирован с липопротеинами высокой плотности (ЛВП)1 Это было позднее подтверждено другими научными группами (Fagan А, 2000, Mulder М, 1998) Десять лет

' Исследования ассоциации амилоида бета с липопротеинами были представлены в диссертации Кудинова А Р на соискание ученой степени кандидата биологических наук (январь 1995 г)

назад автором было высказано предположение, что, как и многие другие белки липопротеинов (называемые апобелками или аполипопротеинами), Ар имеет функции, связанные с обменом липидов Некоторые из таких возможных функций были обнаружены автором и его коллегами, в частности, ингибирование этерификации холестерина (ХС) в плазме крови (Koudmov А, 1996, Кудинова Н, 1998) и снижение синтеза липидов в культуре клеток печени человека (Koudmova N , 1996, Кудинов А , 1997) Дальнейшее изучение биохимической роли Ар в метаболизме липидов, в частности в переживающих срезах гиппокампа крысы, являлось одним из направлений данной работы

Важно заметить, что причинные факторы изменения биологии АР и белка тау при болезни Альцгеймера и других патологических состояниях остаются все еще не раскрытыми (Koudinov AR и Berezov ТТ, 2004, 2005) Возможно, что подобные изменения являются компенсаторным ответом на другие, более фундаментальные патологические процессы Одной из возможных первичных причин нейродегенерации при болезни Альцгеймера и родственных заболеваниях является нарушение специфичности обмена липидов, способное в свою очередь вызвать каскад вторичных компенсаторных изменений, в том числе изменение биохимии амилоида бета, белка тау, и баланса реакций оксидативного стресса В диссертации детально рассматриваются эти взаимоотношения и предлагается новая оригинальная схема причинно-следственных связей при различных нейродегенеративных заболеваниях

Следует отметить, что новаторские исследования настоящей работы имеют под собой твердый научно-клинический базис Все больше литературных данных последнего времени свидетельствуют о возможной взаимосвязи между обменом липидов и нейродегенеративными заболеваниями В начале 90-х было показано, что наличие гомозиготной е4/е4 аллели АпоЕ у больных болезнью Альцгеймера (БА), основного апобелка в транспорте холестерина, является фактором риска БА (Weisgraber M, 1996, Ashford J W, 2002) У больных и животных моделях БА обнаружены ряд нарушений, связанные с обменом холестерина (Papassotiropoulos А , 2000, Mon Т, 2001, Refolo LM, 2000, Sparks DL, 1994) Недавние исследования показали, что статины, ингибиторы основного фермента синтеза холестерина, З-гидрокси-З-метилглутарил коэнзим

А редуктазы, снижают риск развития деменции и болезни Альцгеймера (Jick Н , 2000, Wolozin В , 2000, Haley RW., 2000) При Синдроме Дауна (также как и при болезни Альцгеймера) имеет место нарушение этерификации холестерина в плазме крови Трисомия по 21 хромосоме также характеризуется специфическим способом активации печеночного регуляторного белка, так называемого стерол-регулирующего связывающего элемента (SREBP), и стерол-независимым созреванием его молекулы Более того, эмбрионам с Синдромом Дауна присущ высокий уровень холестерина крови и тканей (Lacko 1983, Diomede, 1999) В работе же Jaworska-Wilczynska и коллег (2002) было продемонстрировано, что определенная группа миозитов (заболеваний из группы нейромышечных патологий) характеризуется повышенным накоплением (в очагах поражения мышц) рецепторов для липопротеинов низкой и очень низкой плотности, и ЛРП, белка липопротеинового рецептора

Одной из задач настоящего исследования было выявление возможных патогенетических причинно-следственных взаимоотношений нарушения гомеостаза холестерина, других липидов и их перекисного окисления с процессами нейродегенерации

Функции липидов в организме очень разнообразны, однако не все они изучены детально и подробно Особенно, это касается ткани мозга Очень многое в нейробиологии липидов еще предстоит выяснить Так, например, до сих пор не выяснена роль холестерина, фосфолипидов, и перекисного окисления липидов (ПОЛ) в функции нейронов Следует подчеркнуть, что мозг содержит почти четверть всего холестерина организма, при этом составляя всего лишь 2% от всей массы тела Такое соотношение подчеркивает исключительную важность холестерина и, очевидно, других мембранных компонентов мембран в работе нейронов Ранее было показано, что при изменении метаболизма холестерина изменяется внутриклеточный транспорт синаптических везикул (Liu Y , 1998), активность Na-K+ АТФазы (Cornelius F, 1995), аденилатциклазы (Whetton AD, 1983), ацетилхолиновых, никотиновых и родопсиновых рецепторов (Lasalde JA, 1995, Albert AD, 1996), кальциего гомеостаза (Muller WE, 1997) Однако функциональная роль холестерина и фосфолипидов (ФЛ) (двух важнейших липидных компонентов мембран) в процессах памяти изучена мало

Именно поэтому первоочередной целью настоящего исследования было выяснение роли липидов и их перекисного окисления в передаче нервных импульсов и синаптической пластичности, являющихся важными параметрами процессов памяти Изучение этого вопроса позволяет решать не только фундаментальные общебиологические задачи, но и открывает перспективы для решения клинической проблемы участия нарушений обмена липидов в нейродегенеративных заболеваниях, в частности, в развитии болезни Альцгеймера Не менее важным и актуальным является вопрос о взаимосвязи метаболизма липидов и А(3 Выяснение молекулярных основ этой взаимосвязи позволило бы приоткрыть причинно-следственные отношения между нарушениями липидного обмена у больных нейродегенеративными заболеваниями и отложениями Ар, и в связи с этим попытаться разработать патогенетически обоснованную терапию

Цель и задачи исследования:

Целью настоящей работы было 1) выявить роль липидов в А) синаптической пластичности нейронов, Б) процессах нейродегенерации, в) и ее взаимосвязи с амилоидом бета 2) Изучить роль реакций оксидативного стресса и перекисного окисления липидов в синаптической пластичности нейронов В связи с поставленной целью необходимо было решить следующие задачи:

1) изучить влияние биохимии нарушений динамики обмена внутриклеточного холестерина и фосфолипидов на электрофизиологические параметры срезов гиппокампа,

2) изучить влияние содержания и внутриклеточной динамики холестерина и фосфолипидов на нейрофиламенты (ответственные за поддержание цитоскелета клетки) и фосфорилирование белка тау,

3) исследовать взаимосвязь холестериновой диеты с развитием основных функциональных и морфологических характеристик нейродегенерации Альцгеймеровского типа, а также поведением животных,

4) изучить синтезы липидов в ткани мозга крыс, находящихся на холестериновой диете,

5) изучить влияние низких и средних доз перекиси водорода на электрофизиологические параметры срезов гиппокампа,

6) изучить влияние ускорения реакций перекисного окисления липидов на синаптическую пластичность нейронов,

7) изучить влияние ингибиторов перекисного окисления липидов на синаптическую пластичность нейронов;

8) исследовать роль амилоида бета в синтезе липидов ткани мозга и захвате-транспорте липидов из внеклеточной среды,

9) изучить синтезы липидов при базовой синаптической пластичности и при активации механизмов нейропластичности (долгосрочной потенциации),

10) выяснить роль амилоида бета в механизмах синаптической пластичности и ее взаимосвязи с метаболизмом холестерина

Научная новизна работы.

В работе представлены экспериментальные доказательства незаменимой роли холестерина и фосфолипидов в синаптической пластичности нейронов Впервые доказано, что изменение внутриклеточной динамики обмена холестерина и фосфолипидов в ткани гиппокампа путем добавления в инкубационную среду "внешних" акцепторов холестерина изменяет синаптическую пластичность нейронов, составляющую основу механизмов памяти Снижение уровня холестерина и фосфолипидов в клетках срезов гиппокампа приводило к нарушениям долгосрочной потенциации и пресинаптического компонента проводимости нервных импульсов Обнаружено, что нарушение динамики и снижение содержания холестерина и фосфолипидов в клетках вызывает нейродегенерацию в гиппокампе Нейродегенеративные изменения включали гиперфосфорилирование белка тау (в норме ассоциированного с микротрубочками) и изменения нормального нейронального цитоскелета, что было доказано методами иммуногистохимического анализа и флуоресцентной микроскопии

В работе получены доказательства, что повышенное содержание пищевого холестерина приводит к увеличению синтеза собственного холестерина в ткани мозга и отложению в ткани мозга амилоида бета в виде Альцгеймеровских амилоидных бляшек У крыс, содержащихся на тете с повышенным содержанием холестерина, отмечалось нарушение поведенческих реакций и

синаптической пластичности в гиппокампе, причем возвращение к стандартной пище приводило к нормализации синаптической пластичности Впервые было обнаружено, что два основных морфологических признака болезни Альцгеймера - избыточное фосфорилирование белка тау и отложение амилода бета в ткани мозга являются следствием нарушения процессов обмена холестерина и таким образом взаимосвязаны между собой

В работе продемонстрировано, что роль и функции амилоида бета в ткани мозга также связаны с метаболизмом липидов' в срезах гиппокампа Ар увеличивал синтез липидов, в частности холестерина и фосфолипидов Амилоид бета также увеличивал захват холестерина среды переживающими срезами ткани гиппокампа крысы В электрофизиологических экспериментах амилоид восстанавливал долгосрочную потенциацию, сниженную после долгого поддержания срезов m vitro, в то время как мевинолин, ингибитор синтеза холестерина из группы статинов, вызывал отмену положительного действия АР на синаптическую пластичность

В отдельной серии экспериментов настоящей работы было показано, что перекисное окисление липидов (ПОЛ) и предшествующие реакции оксидативного каскада модулируют долгосрочную потенциацию, доказывая существование нескольких механизмов (изменение гомеостаза холестерина и фосфолипидов, модулирование текучести мембран при биохимическом физиологическом модулировании ПОЛ) поддержания нейрональных мембран в функциональном статусе, достаточном для синаптической пластичности нейронов, основе процессов обучения и памяти

Научно-праш'ическая значимость работы.

Полученные в работе результаты позволяют по новому взглянуть на функции холестерина и фосфолипидов как на важные биомолекулы в процессах передачи нервных импульсов и синаптической пластичности Системные нарушения липидного метаболизма могут привести к сдвигу существующего равновесия в организме в целом и в ткани мозга, в частности, и, в результате, к развитию процессов нейродегенерации Два основных морфологических признака нейродегенерации Альцгеймеровского типа отложение амилоида бета в виде амилоидных бляшек и гиперфосфорилирование белка тау как следствие

нарушений структуры цитоскелста, а также синагттическая пластичность, лежащая в основе механизмов памяти, оказываются, вероятнее всего, вторичными событиями, вызванными нарушениями гомеостаза холестерина и фосфолипидов Суммированные в работе данные способствуют раскрытию молекулярных механизмов патогенеза различных нейродегенеративных заболеваний, в том числе БА, СД, НПС, и отдельных нейромышечных патологий Обнаруженные в работе причинно-следственные взаимоотношения между холестерином и развитием морфологических и функциональных характеристик болезни Альцгеймера открывают новые перспективные направления для разработки эффективных методов терапии этого заболевания

В работе была также разработана оригинальная экспериментальная камера для инкубации срезов мозга и поддержания их жизнеспособности в опытах т чиго

Положения, выносимые на защиту

1 Добавление внешних акцепторов холестерина (липопротеины высокой плотности и метил-р-циклодектрин) к срезам гиппокампа крысы приводит к уменьшению содержания холестерина и фосфолипидов внутри нейронов и нарушает динамику липидов в ткани мозга

2 Нарушение обмена холестерина и фосфолипидов в гиппокампе вызывает нарушения синаптической пластичности, нейротрасмиссии, и приводит к дегенеративным нарушению целостности нормального нейронального цитоскелета и гиперфосфорилированию белка тау

3 Пища с повышенным содержанием холестерина приводит к отложению в ткани мозга крыс амилоидных бляшек, изменению синтеза липидов в ткани мозга и вызывает обратимые нарушения синаптической пластичности и поведенческих реакций животных

4 Амилоид бета стимулирует синтез холестерина, а также холинсодержащих и холин- несодержащих фосфолипидов в ткани гиппокампа, усиливает захват внеклеточного холестерина (холестерина инкубационной среды) тканью мозга

5 Перекисное окисление липидов (а также более ранний продукт клеточных оксидативных механизмов- перекись водорода) модулируют синаптическую нейропластичность

6 Амилоид бета активирует липидные синтезы в ткани мозга, и стимулирует захват холестерина среды срезами гиппокампа

7. Долгосрочная потенциация усиливает топические липидные синтезы в гиппокампе Напротив, базальная синаптическая активность не сопровождается усилением синтеза липидов в ткани мозга

8 Амилоид бета восстанавливает долгосрочную потенциацию в срезах, поддерживаемых in vitro в течении более чем 20 часов, ингибитор синтеза холестерина статин мевинолин снимает такой эффект А(5

9 Ткань мозга обладает стандартным набором компенсаторных механизмов, объясняющим однотипность морфологических признаков различных нейродегенеративных заболеваний, в частности - схожесть нейродегенеративных проявлений при болезни Альцгеймера, синдроме Дауна, болезни Нимана-Пика тип С, и отдельных нейромышечных патологиях

Апробация работы

Работа была удостоена первой премии президиума РАМН 2002 года в области фундаментальных исследований, выполняемых в учреждениях РАМН за последние 5 лет (Постановление № 61 от 25 марта 2002 года) Также, постановлением Бюро отделения медико-биологических наук РАМН (протокол №3 от 27 апреля 2004 г) научные труды положеннык в основу настоящей диссертации, признаны "актуальными и перспективными для медицинской науки" Основные положения диссертации были также доложены на 26-ой конференции общества нейронаук (Вашингтон, США, 1996), 17-ом Международном конгрессе по биохимии и молекулярной биологии «Клеточный метаболизм эфиров холестерина» (Сан-Франциско, США, 1997), европейском психиатрическом форуме (Женева, Швейцарция, 1997), 1-ой международной коференции «Проблемы биохимии, радиационной и космической медицины» (Дубна, Россия, 1997), 2-ом международном конгрессе молекулярной медицины (Берлин, Германия 1997), 13-ой международной конференции и 7-ом ежегодном

конгрессе международного общества болезни Альцгеймера (Хельсинки, Финляндия, 1997), 27-ой коференции общества нейронаук (Новый Орлеан, США, 1997), 6-ом ежегодном конгрессе израильского общества нейронаук (Эйлат, Израиль, 1997), форуме европейского общества нейронаук (Берлин, Германия, 1998), 6-ом международном конгрессе по болезни Альцгеймера и сопутствующих заболеваний (Амстердам, Нидерланды, 1998), Международном симпозиуме «Структура, стабильность и фолдинг белков» (Москва, Россия, 1998), 3-ем конгрессе международного общества по изучению жирных кислот и липидов «Жирный кислоты и липиды от клеточной биологии до болезни» (Лион, Франция, 1998), 13-ом международном симпозиуме по лекарствам, корректирующих метаболизм липидов (Флоренция, Италия, 1998), 3-ем международном конгрессе молекулярной медицины (Берлин, Германия, 1998), 28-ой коференции общества нейронаук (Лос-Анжелес, США, 1998), 5-ом IBRO международном конгрессе нейронаук (Иерусалим, Израиль, 1999), совместной 17-ой конференции международного общества нейрохимии и 13-ой конференции европейского общества нейрохимии (Берлин, Германия, 1999), 29-ой конференции общества нейронаук (Майами, США, 1999), ежегодной конференции израильского общества нейронаук (Эйлат, Израиль, 2000), 30-ой коференции общества нейронаук (Новый Орлеан, США, 2000), всемирном конгрессе по болезни Альцгеймера (Вашингтон, США, 2000), международной конференции по бионауке липидов (Грасс, Австрия, 2000), 10-ом конгрессе еропейского неврологического общества (Иерусалим, Израиль, 2000), 7-ом международном конгрессе биологической психиатрии, (Берлин, Германия, 2001), 31-ой коференции общества нейронаук (Сан-Диего, США, 2001), международном форуме фонда Ларензини «Лекарства, влияющие на метаболизм липидов» (Нью-Йорк, США, 2001), 2-ой международной коференции «Проблемы биохимии, радиационной и космической медицины» (Дубна, Россия, 2001), международном симпозиуме по болезням сердца и инсультам (Флоренция, Италия, 2002), 8-ом международном симпозиуме по болезни Альцгеймера (Стокгольм, Швеция, 2002), международном симпозиуме «Холестерин и болезнь Альцгеймера» (Франкфурт, Германия, 2002), 32-ой коференции общества нейронаук (Орландо, США, 2002) и сателлитном симпозиуме, проводимом издательским домом Elsevier; 3-ем международном симпозиуме «Сосудистая деменция» (Прага, Чехия, 23-26 Окт 2003), 13-ой

конференции Европейских Обществ неврологов (14-18 Июня 2003 г), а также 33-ей, 34-ой, 35-ой и 36-ой ежегодной коференции общества нейронаук (США, осень 2003,2004,2005 и 2006 гг)

Публикации. По теме диссертации опубликована 46 научных работ (из них 9 -в отечественных журналах из перечня ВАК ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации на соискание ученой степени доктора наук, и 34 в международных изданиях), 56 тезисов докладов конференций, и большое колличество научной корреспонденции (писем редактору)

Объем и структура работы. Диссертация изложена на двухста страницах и иллюстрирована . рисунками и таблицами Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, содержащей описание материалов и методов, результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, включающего все значимые работы по теме диссертации, опубликованные в международной научной периодике на сегодняшний день

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

Животные. Для экспериментов in vitro использовали взрослых крыс линии Вистар (возраст 3-4 месяца, вес 300-380 гр) Крыс содержали в стандартных лабораторных условиях Для экспериментов по хроническому изменению гомеостаза холестерина использовали крыс линии Вистар в возрасте 2-х месяцев и весом 200-250 гр Животные были разделены на 2 группы крысам одной группы давали пищу, содержащую 2 % холестерина, в течение 4-6 месяцев Контрольным крысам второй группы давали стандартную пищу Приготовление срезов гиппокампа. Гиппокамп, выделенный из мозга крыс инкубировали при + 4°С в искусственной спинномозговой жидкости (иСМЖ) (в мМ) 124 NaCl, 2 О КС1, 1.24КН2Р04> 2 0 MgS04, 2 5 СаСЦ, 26NaHC03 и 10D-глюкозу, рН=7 4) Раствор постоянно насыщали смесью 02/С02 (95%/5%, скорость потока 0 4 л/мин) Гиппокамп нарезали на срезы (400 мкм) и инкубировали в иСМЖ при комнатной температуре Биохимический анализ липидов срезов мозга.

Метаболическое меченые липидов с радиоактивным предшественником Срезы инкубировали в иСМЖ с добавлением 0 5 мкКю/мл [1,2- HI холестерина (14 ч)

или с 0 15мкКю/мл [метил- С] холином (6 ч) После отмывки срезы инкубировали с акцесторами липидов от 20 мин до 6 ч с метил-(5-циклодекстрином (МрЦД, ЦД) или липопротеинами высокой плотности 3 (ЛПВПЗ), выделенными из СМЖ здоровых доноров Аликвоты иСМЖ брали в

различные промежутки времени для оценки степени выброса радиоактивности из срезов По окончании инкубации проводили экстракцию липидов со смесью хлороформ метанола (1.1, объем/объем) В отдельных экспериментах экстракцию липидов из срезов проводили до инкубации с МЦД/ЛПВП для

3 14

определения начального уровня [ Н]- меченого холестерина или [ С] холин-меченых фосфолипидов Для выявления секреции ХС и ФЛ в составе ЛПВП, из аликвот иСМЖ после инкубации (6 ч, без МЦД/ЛПВП) с радиоактивными метками выделяли ЛПВП (методом ультрацентрифугирования) и измеряли радиоактивность

Экстракция липидов Липиды из ткани мозга и срезов экстрагировали раствором гексан изопропанола (3 2, v/v) (Haya А , 1978) Экстракцию липидов из иСМЖ проводили хлороформ метанолом (2 1) (Folch J, 1957) Липиды разделяли с помощью тонкослойной хроматографии Радиоактивность соответствующих липидов подсчитывали в бета-счетчике Иммуногистохимический анализ срезов. Контрольные и экспериментальные срезы, инкубированные с МЦД, фиксировали в формальдегиде, нарезали на более тонкие, толщиной 10 мкм и инкубировали а) с 100 мкг/мл филипина (40 мин при 4°С), б) после блокирования (PBS с 1% козей сыворотки и 0 1% Тритон Х-100) с первичными антителами (1 1000) (12 ч, 4 С) против тау тау-1, ZI, АТ8, анти-нейрофиламент 200, против Aß 4G8 или 6Е10, с последующей инкубацией со вторичными анти-мышиными или анти-кроличьими антителами (1 200), меченными флуоресцеинизотиоцианатом (FITC) и реагентом DAPI Далее проводили анализ под флуоресцентным микроскопом, используя фильтры 350-410 нм для филипина и DAP1, и фильтром 488 нм для FITC. В экспериментах по хроническому нарушению гомеостаза холестерина, фиксированные в формальдегиде срезы инкубировали с первичными антителами против амилоида ß (4G8 или 6Е10, после блокирования с PBS, содержащим 10 % эмбриональной телячей сыворотки (ЭТС) и 1 % глицина), с последующей инкубацией со вторичными антимышиными антителами, меченными биотином и визуализацией реактивом ABC и 3',3-диаминобензидин тетрагидрохлоридом (DAB)

Регистрация вызванных постсинаптических потенциалов. Срезы переносили в экспериментальную камеру, через которую протекала иСМЖ (1 5 мл/мин, +32"С) Внеклеточные электроды (4MQ, 0 75 мМ NaCl) помещали в stratum radiatum (SR, радиальная борозда) зоны CAI на глубину 200 мкм Двухполюсный никелевый стимулирующий электрод (50 мкм) был также помещен в SR зоны CAI. Стимуляцию проводили каждые 30 сек импульсами продолжительностью 50 мксек После стабилизации базовой линии и записи кривой входа/выхода вызывали долгосрочную потенциацию (ДП) подачей через стимулирующий электрод тетанического стимула (100 Гц, 1 сек) Парное усиление исследовали при подаче двух стимулов с 10, 20 и 30 мсек интервалом

Эксперименты по изучению влияния амилоида на синтезы липидов в срезах гиппокампа. Срезы инкубировали (21 ч, 25"С) в иСМЖ с 0 1 мкКю/мл ["С]ацетата (контроль) или с 0 1 мкКю/мл ["С¡ацетата в присутствии 0 33 мкг/мл Aß 1-40 с последующим радиоавтографическим анализом Для этого срезы помещали на слайды, покрытые желатином Слайды инкубировали с рентгеновской пленкой Fuji Степень радиоактивности измеряли денситометрически на денситометре и анализировали с помощью компьютерной программы N1H Image 1 63 В отдельных экспериментах срезы

инкубировали с 0 1 мкКю/мл [,4С]ацетата в присутствии 50 мМ КС1 (2 5 мин) или инкубировали с [14С]холином или [SH] холестерином в присутствии 0 33 мкг/мл Ар 1-40 с последующей экстракцией липидов

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

1. ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ХОЛЕСТЕРИНА И ФОСФОЛИПИДОВ В НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ НЕЙРОНОВ.

Синаптическая пластичность - одно из основных свойств ЦНС, лежащее в основе механизмов памяти Нейропластичность позволяет синапсу "помнить" предыдущий сигнал/ответ и настраиваться для ответа на настоящий и последующие синаптические сигналы Одна из задач настоящей работы заключалась в изучении изменений нейропластичности в гиппокампе в ответ на увеличение внеклеточного выброса холестерина и фосфолипидов с помощью акцепторов, добавленных в инкубационную среду.

Экспериментальный дизайн включал препарирование гиппокампа крысы, подготовку срезов (толщиной 0 4 мм), их поддержание в жизнеспособном состоянии m vitro в обогащенной кислородом искусственной спинно-мозговой жидкости (СМЖ), и инкубацию срезов с модельными или природными акцепторами холестерина, которые увеличивают выброс холестерина из клеток, и таким образом моделируют увеличение скорости обмена холестерина в ткани Перечисленные выше экспериментальные процедуры сопровождались биохимическим анализом холестерина и фосфолипидов срезов мозга, иммуногистохимией и имуннофлуоресцентным анализом, а также электрофизиологией срезов гиппокампа ex vivo

1.1. Биохимический и гистохимический анализ динамики холестерина и

фосфолипидов в срезах гиппокампа.

В данном исследовании было обнаружено, что срезы гиппокампа характеризуются базальным выбросом ХС и фосфолипидов Так, за 6 часов срезы выделяли во внеклеточную среду 4 0+1 23% ХС (п=6) (Рис 1А) и 0 54+0 075% ФЛ (п=6) (Рис 1В) Полученную среду, далее, анализировали на наличие липопротеинов методом удьтрацентрифугирования Результаты показали, что соответствующий липопротеиновой фракции супернатант,

* Г4

содержал 78% [ Н] меченного холестерина и 58 % [ С] холин меченных фосфолипидов среды. Известно, что срезы гиппокампа сохраняют свою нейропальнуго и синаптическую организацию, поэтому, наблюдаемый базальный выброс холестерина и фосфолипидов в составе пи по протеи но в (ЛП) можно объяснить наличием в тех или иных клетках срезов (астрошггах, нейронах и т.д.) клеточного аппарата, предназначенного для синтеза липолротеинов и их сскренин и транспорта.

Для изучения стимулированного выброса холестерина и фосфолипидов срезы инкубировали с акцепторами холестерина: ЛПВПЗ и метил-р-циклодексгрином. Цикл о декстрины - это водорастворимые циклические оли го сахар иды, способные связывать и накапливать ХС в своем гидрофобном ядре. Цнклодекстрины И ЛПВПЗ имеют различную кинетику связывания холестерина, возможно из-за активации различных клеточных пулов ХС.

• силвгь осин 5иММ[!ЦД Время, ч

Pire. 1. МрЦД н . IH]E.i поменяют метаболизм хилеегерннл и ф осо1'! н 11NIOK к i ппгшка.мпе крыс: ¡'И|.\п ч и ч си ки и ,111Л1M s

Выброс холестерина и фосфолипидов выражали шш временную остаточ>}ую радиоактивность 11 холестерина (слеаа) ипн f,JC] холин меченных фосфолипидов (справа) после инкубации с акцепторами в течение обозначенного на осн X времени. Существенное обеднение холестерина в телах и отростках нервных клеток (при инкубации с акцегтторами ) было подтверждено иммунофлуорссцсицисй после окрашивания срезов с холеетсрин-саязываюшим всщсстном фнлипином.

Биохимический анализ показал, что при инкубации (6 часов) срезов в иСМЖ, содержащей ЛПВПЗ, выброс ХС и ФЛ, соответственно, составил 27.5+1.129% (п—6) и 1 78±0.29% (и=6) (Рис. I). Инкубация срезов с 2.5 мМ M[iLM (20 мин.) или с 5 мМ МрЦЦ (6 часов), приводила к выбросу в среду 11 + 1.33 % (п=6) или 70+2.83 % (п=6) холестерина, соответственно (Рис I). При

инкубации с 5 мМ МРЦД также имел место выброс в среду 7 % фосфолипидов (Рис. 1) Для гистохимической визуализации снижения уровня холестерина в клетках, срезы после инкубации с МрЦД фиксировали и окрашивали специальным реактивом - филипином, дающим при связывании со свободным холестерином флуоресцентную окраску. Анализ результатов показал, что инкубация в течение 20 мин с 2.5 мМ МрЦД приводила к снижению концентрации внутриклеточного холестерина, только лишь в отростках нервных клеток, но не в телах нейронов. Это выражалось в уменьшении флуоресценции волокон нервных клеток stratum radiatum (SR) зоны CAI при сохранении флуоресценции филипина в CAI пирамидальных клетках пирамидной зоны (stratum pyramidal, SP) и гранулярных клетках (GC) зоны зубчатой борозды (dentate gyrus, DG) Инкубация срезов с 5 мМ МРЦД в течение 6 часов приводила к удалению филипин-окрашенного холестерина из тел пирамидных и гранулярных клеток зон CAI и DG

1.2. Дисбаланс холестерина и фосфолипидов вызывает нейродегенерацию в гиппокампе.

Одной из характерных черт болезни Альцгеймера является гиперфосфорилирование белка тау, в норме связанного с микротрубочками, которые формируют цитоскелет клетки. Избыточное фосфорилирование белка тау приводит к изменению цигоскелета и образованию нейрофибриллярных клубков. Следует отметить, что такое изменение может происходить и в норме на ранних этапах онтогенеза при формировании зрелых нейрональных путей. Одной из задач настоящей работы было исследовать роль холестерина и фосфолипидов в процессах нейродегенерации. Срезы гиппокампа после инкубации (6 часов) с 5 мМ МрЦД и биохимического анализа липидов, подвергали иммуногистохимии с антителами против нейрофиламентов, а также нормальной и гиперфосфорилированной форм тау Антитела против тау окрашивали аксоны моховых волокон гиппокампа, что было показано ранее в работах других авторов (Wegiel J.,1999, Gong С.Х.Д996, Arendt Т.,1995). Моховые волокна, это волокна аксонов, составляющих путь от гранулярных клеток DG к пирамидным клеткам области САЗ гиппокампа Положительная иммунореактивность с поликлональными антителами (Z1), распознающими

нефосфорилированную и фосфорилированную формы тау была обнаружена и в контрольных срезах и в срезах, с пониженным содержанием холестерина (Рис. 2). Однако, в отличие от контроля в срезах, проинкубированных с MßLUL тау окрашивался в цитоплазме клеток DG. Окрашивание с моноклональными антителами против нефосфорилированной формы тау (tau 1) давало положительную окраску в контрольных срезах. Экспериментальные срезы, проинкубированные 6 часов с МрЦЦ давали с этими же антителами негативную окраску. Согласно работам других авторов (Wegiel, J., 1999), такое исчезновение окраски можно объяснить фосфорилирилированием эпигонов для антител к нефосфорилированной форме тау после инкубации срезов с акцепторам и хо лестер и на.

Рис, 2. Биохимическое нарушение обмена ненрональных фосфолнпидов и холестерина приводит к i ннерфосфорилнрованню белка тау.

В гии по камне крыс наблюдалась характерная иммунная окраска белка тау (с пол и кл опальным и антителами ZI) прокрашивание аксональных моховых волокон, начинающихся в области зубчатой борозды (DG)r и оканчивающихся в области САЗ. В отличие от контроля, в экспериментальных срезах, проинкубированных с МрЦД, положительная окраска тау е антителами Z1 была обнаружена не только в моховых волокнах, но и в цитоплазме гранулярных клеток DG. и в пирамидальных клеток области CAI (не показано), Концевые участки моховых волокон (в области САЗ) после иммунной окраски с моноклональными антителами тау-I (против исключительно нефосфорилированных форм тау) показывали негативное окрашивание после 6 часов инкубации с 5мМ М|ЗЦД (В) в отличии от контроля, где тау-I окраска выявлялась (А). Вместе с тем. острое нарушение гомсостаза ХС и ФЛ в клетках также вызывало положительную окраску с моноклональными антителами АТ8, которые распознают гиперфосфорилированное тау парно-закрученных филаментов Альцгеймеровскоготипа (C)t и нарушение морфологии нейрофиламентов (D, также смотри Рис. 3),

При окраске моноклональными антителами (АТ8) против избыточно фосфорилированной формы тау (организованной в типичные Алыхгеймеровские парные скрученные филаменты) в срезах, с пониженным содержанием

холестерина и фоефолипидов, окрашивались концевые участки моховых волокон (Рис. 2). Фосфор ил ир о ванне белка в концевом участке волокон и тоне САЗ гиппокампа, вполне может приводить к нарушениям пресинаптической передачи, включая процесс освобождения нейротрансмиттеров и их транспорта.

Рис. i. i> ни химические м: i: >y si к' м i: i' ihT^kii.) Hí." np'ii.iu, 11 ы \ фоефо.тшшлов и холестерине

прямднт к нсмродегеперлтнвному изменению нейронального цитоскелета. OitpacKa антителами против не профили ментов б котрольных среза* (справа) лапала нормальную мифологи» пенросчелста. Вариктнаи фрагментация и разрушения нейрофнламенгоа » отростка* нервных клеток были обнаружены после инкубации с 5мМ МРЦД (6 ч) в областях DC н SR CAI (справа).

ИммуногистйХимический анализ с антителами против нейрофиламентов, играющих важную роль, в поддержании цитоскелета, выявил дегенеративные изменения иейронального цитоскелета в САЗ, зоне SR области CAI и DG в срезах, инкубированных с М[ЩД, по сравнению с контролем (Рис.3). Таким образом, нарушения в архитектуре мембран, вызванные МрЦД, приводят к нейродегенеративным изменениям, выражающимся в нарушении нормального цитоскелета и гиперосфорнлированни белка тау.

1.3. Холестерин и фосфолипидм играют важнейшую роль R силаптической ней ре пластичности

Шинаптнчеташя пластичность нейронов изучалась посредством записи внеклеточных постсинаптических потенциалов. К срезам гиппокампа подводили два стимулируюшнХ электрода (stim 1, 2) и один записывающий (гес) (Рис, 4). Запись от двух стимулирующих электродов осуществляли на двух каналах. Срезы раздражали прямоугольным импульсом тока продолжительностью 50 мкеек. с интервалом в 30 сек Но прошествии 5 мин.

записи базальной активности на канал 1 давали один тетанический стимул в 100 Гц, те 100 раздражений за 1 сек. Срезы отвечали моментальным 2 5-кратным увеличением постсинаптического потенциала с последующим снижением до 157 1+9 47%, п=8, р=0 05 (Рис 5) от базального уровня (100 %)

V V V

/ e«m1 pathway 1 mVl

^ у V""

"----О 15 30 45 60 75 ©О ...

двухканальной записи электрофизиологических параметров и исследования их биохимической зависимости от различных реагентов Для записи вызванных потенциалов и изучения сннаптической пластичности использовали один записывающий (гес) и два стимулирующих (stiml и stim2) электрода, расположенные в области SR CAI Первый и второй тетанический стимул (показано стрелками) подавали на соответствующие каналы до и после инкубации с реагентами

Инкубация срезов гиппокампа с 2 5 мМ МрЦД в течение 20 мин (через перфузионную среду в процессе записи ВП) приводила к неспособности срезов поддерживать долгосрочную потенциацию (Рис. 5), успешно вызванную ранее на канале 1. Базовая линия записи на канале 2 при этом не изменялась. После отмывки срезов (15 мин.) от МРЦД на канал 2 подавали тетанический стимул (100 Гц) (Рис. 2А (6)). Это приводило к тому, что срезы не были способны поддерживать ДП на втором канале (109.9+3.79%, п=8) по сравнению с контрольными значениями ДП до инкубации с МЦД (157.1+9 47 %).

Инкубация срезов с 5 мМ МЦД в течение 6 часов приводила к более выраженным нарушениям синаптической пластичности Проведенный электрофизиологический анализ выявил неспособность срезов поддерживать долгосрочную потенциацию (95.03±11.11% в отличие от контроля 152±8.5%) Поскольку в таких экспериментальных условиях выброс фосфолипидов составил около 7 %, можно сделать вывод, что фосфолипиды вносят существенный вклад в механизм нейропластичности и ее нарушений. Помимо

нарушений в поддержании ДП, инкубация срезов с 5 мМ МЦД в течение 6 часов приводила к снижению кривой входа/выхода (Рис 5). Эта кривая показывает зависимость амплитуды вызванного постсинаптического потенциала (ВПСП) от силы раздражения, и является одной из основных характеристик синаптической функции Ее изменение при обработке срезов с МрЦД может отражать нарушение базовых (основных) свойств синапса при глубоком нарушении обмена холестерина и фосфолипидов в ткани гиппокампа.

А _

/ ;

\Лг

|мрцд[

\/ |-1 ОмВ 20 мсек

Запись ВП, мин

сила раздражения, усл. ед Рис. 5. Биохимическое нарушение обмена холестерина и фосфолипидов в нервных клетках приводит к нарушению синаптической пластичности: неспособности поддержания долгосрочной потенциации. ВП записывали с использованием одного записывающего и двух раздражающих электродов Панель А представляет индивидуальные ВП в обозначенные эксп точки, также см Рис. 4 МРЦД (2 5 мМ, 20 мин) добавляли в перфузиониую среду после индукции ДП на Канале 1 (точка 2) Нарушение гомеостаза ХС с ЦД (квадратик) приводило к нарушению течения ДП на канале 1 (точки 4-7) Обеднение ХС срезов и их выброс на внешний акцептор в иСМЖ, не смотря на последующую отмывку ЦД из среды, не снимало нарушений синаптической пластичности, в частности, делало срезы неспособными к индукции еще одной ДП на до того интактном канале 2 Панель В представляет кривую Входа-Выхода зависимость силы ВП от Силы раздражения, базовый параметр синаптической функции, и выявляет снижение таковой при нарушении гомеостаза ХС и ФЛ (МРЦЦ, 5 мМ, 6 ч, квадратики) по сравнению с контролем (треугольники)

Для изучения роли холестерина в пресинаптическом компоненте нейротрансмиссии срезы раздражали двумя стимулами с интералом в 10, 20 и 30 мсек. Такая процедура используется для записи парного усиления, когда вслед за первым потенциалом следует другой, большей силы (Рис. 6). Амплитуда второго потенциала служит важным показателем синаптической передачи. В настоящих экспериментах в контрольных срезах парное усиление не изменялось (1.357+0 038, п=16), в то время как инкубация срезов с 5 мМ МРЦД приводила к увеличению амплитуды второго сигнала, которая составляла 1.467+0.068, п=16 и 1.7+0.044, п=16 в зависимости от времени инкубации с МрЦД (1 час или 6 часов), соответственно В литературе

описывается, преимущественно пресинаптический механизм парного усиления (Ооиввакоу, 2000) Амплитуда ответа на второй импульс зависит от скорости возврата нейротрансмиттера в терминапь пресинапгического нейрона, и от количества нейротрансмиттера, оставшегося в синаптической щели после первого сигнала

Рис. б. Биохимическое нарушение обмена холестерина и фосфолипидов в нервных клетках приводит к нарушению пресииатических механизмов нейротрансмиссии (парного усиления)

Рисунок 6 представляет зависимость парного усиления от времени инкубации срезов с 5 мМ МрЦД или без МЗОД (справа) Панель слева - репрезентативные ВПСП (ВП) вызванные первым (ВП1) и вторым (ВП2, ВП2*) импульсом в экспериментах по изучению парного усиления с 10- (ВП2) и 30 (ВП2*) мсек интервалом без/с 6 часовой инкубацией с 5 мМ

мрцц

Изменение парного усиления в срезах, инкубированных с МрЦД, доказывает важность холестерина и фосфолипидов в механизмах синаптической передачи, связанных с регулированием освобождения и циркуляции нейротрансмиттеров, упакованных в синаптические везикулы. Ранее, было также показано, что холестерин специфически связывается с белками синаптических везикул, такими как синаптотагмин и синаптофизин (Thiele С., 2000)

С одной стороны, нарушение синаптической пластичности в срезах при стимулировании выброса холестерина и фосфолипидов можно объяснить нарушением структурно-функциональных свойств нейрональных мембран, что может вести к: 1) нарушениям взаимодействия нейротрансмиттеров с рецепторами Так, в литературе описаны данные, что ХС изменяет холинергическую стимуляцию пирамидных клеток гиппокампа (Crews, F. Т., 1983), работу nAChR ацетилхолиновых (Naguib et al, 2002), серотониновых 5НТ1А (Scanion et al 2001, Scalzitti et al. 2003), и глициновых GlyR (Laube 2003) рецепторов, ингибирует GABA рецепторы (Eisensamer В., 2000), модулирует

Без Мрцд

мрцд

ОАВАд-ергическую стимуляцию (Sooksawate and Simmond, 2001) и транспортеры возбуждающих аминокислот (Butchbach et al 2003) Липид-опосредованное нарушение нейрональных мембран также может привести к 2) нарушениям проводимости внутриклеточных сигналов; это подтверждено рядом данных о том, что изменения содержания ХС в мембране вызывает нарушения активации К+ каналов, что ведет к изменениям потенциала действия (Martens, J. R, 2000, Beretta N.. 2000).

С другой стороны, результаты, полученные в данной работе, показывают, что уменьшение содержания ХС и фосфолипидов в клетках гиппокампа и нарушение динамики этих важнейших строительных блоков нейрональных мембран само по себе является критическим событием для синаптической функции и нейропластичности Процессы синаптической активности и ДП сопровождаются ростом новых дендритов (Engert, F., 1999, Maletic-Savatic, М., 1999) При росте новых дендритов для активных перестроек мембраны необходимы ХС и фосфолипиды Холестерин переносится апоЕ содержащими липопротеиновыми частицами (которые продуцируются и секретируются астроцитами, Boyles, J. К., 1985) или ЛПВП СМЖ (Rebeck, G. W, 1998, Demeester, N, 2000) Путем перераспределения ХС посредством транспорта ЛП центральная нервная система (ЦНС) поддерживает пул для немедленного доступа к ХС для любых мембранных перестроек Это подтверждается недавними работами, в которых показано, что дефицит одного из липопротеиновых рецепторов изменяет ДП в гиппокампе (Zhuo, М, 2000). Ранее были опубликованы данные, что у мышей, лишенных рецепторов для ЛПВП (Igbavboa, U, 1997) происходит примерно двухкратное увеличение содержания холестерина на внешней стороне клеточной мембраны и значительное уменьшение соотношения ХС : ФЛ в синаптической мембране, сходное с тем, что было обнаружено при БА (Mason, R. Р, 1992)

Опосредованное липопротеинами быстрое перераспределение холестерина может быть обусловлено адаптационными процессами необходимыми для ранней фазы развития долгосрочной потенциации, сопровождающейся ускоренным немедленным ростом отростков нейронов. В экспериментальных условиях настоящей работы выброс холестерина из клеток был обусловлен добавлением внешних акцепторов (МРЦД или ЛПВП), в

результате чего собственный пул холестерина ткани гиппокампа не мог быть использован для перераспределения и соотвествующих мембранных перестроек в ткани гиппокампа

На поздних же этапах поддержания ДП мембранные перестройки могут осуществляться за счет синтезов липидов de novo, что было также исследовано в настоящей работе методами радиоактивного мечения липидов и авторадиографии (см ниже)

1.4. Острая модуляция биохимии липидов гиппокампа не влияет на амилоид бета.

После инкубации срезов с акцепторами холестерина, мы также выполнили гистохимический анализ тонких срезов гиппокампа моноклональными антителами 4G8 против Ар. В условии острой модуляции метаболизма холестерина с циклодекстрином или липопротеинами высокой плотности ЛПВЗ изменения патерна иммуноокраски белка амилоид бета не наблюдалось Напротив, в условии же хронического эксперимента (при вскармливании лабораторных крыс в течении четырех и более месяцев диетой содержащей 2 % холестерина) мы наблюдали появление типичных для болезни Альцгеймера амилоидных бляшек, диффузных бляшек и сосудистого амилоида (см. ниже). Другие научные группы получили схожие результаты в экспериментах с кроликами и трансгенными мышами

2. ПОВЫШЕННОЕ СОДЕРЖАНИЕ ХОЛЕСТЕРИНА В ПИЩЕ ПРИВОДИТ К НАРУШЕНИЮ СИНАПТИЧЕСКОЙ ПЛАСТИЧНОСТИ И ОТЛОЖЕНИЮ В ТКАНИ МОЗГА АМИЛОИДА БЕТА В ВИДЕ БЛЯШЕК.

В литературе есть несколько доказательств нарушений метаболизма холестерина при БА: 1) мыши, трансгенные по гену АпоЕ человека (основной аполипопротеин в системе транспорта ХС), несущие аллель е4/е4, обладают нарушениями системного и мозгового метаболизма холестерина (Mori Т, 2001), 2) у больных БА отмечается сниженный уровень этерификации холестерина, обязательного для взаимного превращения ЛП частиц разной плотности, и обратного транспорта холестерина (Knebl J., 1994, Demeester N, 2000, Koudinov

A.R., 1998); 3) холестерин накапливается в амилоидных бляшках больных В А и бляшкоподобиом амилоиде мышей, трансгеиных по гену ПБА человека (Hamanaka Н , 2000); 4) при БА повышен уровень рецепторов для ЛПНП в области фронтальной коры (Qui Z.H., 2001), что обменяет увеличение перераспределения холестерина (осуществляемое через рецепторы для ЛПНП (Papassotiropoulos А.. 2000, Koudiiiov a.R, 2001)- 5) у больных Б Л обнаружена активация системы транспорта холестерина из мозга, основанной па превращении холестерина в 24,Ч-гмдрочолестерин (Nwokoro NA, 1994); 6) хронические модификации гомеостаза ХС мола, вызываемые диетой, обогащенной ХС приводят к отложению Ар в ткани мозга кроликов, а также мышеи, трансгенных по гену ПЬА (Mori Т., 2001, Refolo L.M., 2000. Sparks D.L., 1994).

2.1. Хроническое повышение холестерина п нише приводит к обложения) амилоида J3 в ткани мозга крыс.

Рнс. 7. Хроническое нарушение метаболизма холестерина вызывает отложение амилоидных блошек Лльшенмеровского типа и мозге крыс. Экспериментальное крысы в течение 4-6 месяцев получали пищу с 2 % холестерина Срезы г,*озга

КОНТРОЛЬНЫХ и JKCHCpHKCHTUJlьмых

животных подвергали иммукохими-ч^скому анализу с моноклоиальньзми анти телами 4G8 против А|317-24. На панелях Л. В. С и В представлен весь снект^ нмилондвчлу. отлчлкеций у экспериментальных крыс, бляшки (А), незрелые бляшки :'>т сосудистый (О и диффузный (D) амилоид гиппо-кампа ткепт-рименталытыу крыс.

Крысы в возрасте 2-х месяцев разделили на две группы по Н животных в каждой группе. Животные одной группы получали стандартную пищу. Крысы второй группы получали 0 течение 4-6 месяцев пищу, содержащую 2 % холестерина По истечение этого времени животных забивали и срезы мозга анализировали методом нумуногнетохимин Иммунная окраска срезов с моноклинальны ми антителами 408 (1:1000), распознающими аминокислотную последовательность 17-24 представлена на Рис Т. К срезах крыс.

содержащихся на диете с 2% холестеринома, отмечаются амилоидные бляшки Альцгеймеровского типа в коре, и отложения сосудистого амилоида в гиппокампе в отличие от контроля, где амилоидные отложения отсутствуют

В литературе имеются определенные данные о взаимосвязи между метаболизмом ХС мозга и амилоидом бета. Так, было показано, что у трансгенных мышей, несущих мутантный ПБА, откладываются амилоидные бляшки в возрасте 4-5 месяцев, а у трансгенных мышей, мутантных по ПБА и лишенных апоЕ не происходит амилоидных отложений, даже в возрасте 22 месяцев (Bales К. R, 1999). Эти результаты позволяют предположить, что захват холестерина нейронами, опосредованный рецепторами для апоЕ содержащих липопротеинов, каким-то образом связан с процессингом ПБА и образованием Ар (Runz, Н , 2000). Более того, нельзя исключить, что Ар, как апобелок, сам по себе, может выступать в качестве лиганда для рецептора, участвующего в захвате ХС. Также было показано, что Ар увеличивает захват холестерина (Igbavboa, U., 2000), возможно, через рецептор для ЛПНП (Koudmov, A R, 1998, Scharnagi, Н , 1999)

2.2. Диета с повышенным содержанием холестерина вызывает нарушение поведения лабораторных крыс

В отдельной серии экспериментов были изучены поведенческие реакции крыс, содержащихся на диете с 2 % холестерином Экспериментальные животные (в сравнении с контролем) обнаружили задержку в привыкании к экспериментатору несмотря на проведение нескольких ознакомительных сессиий Они также не придерживались типичного маршрута движения вдоль стенок бассейна в ходе самых первых экспериментов в «водном лабиринте-бассейне Мориса».

И экспериментальные, и контрольные крысы научались плыть до платформы, судя по значительному снижению времени, затрачиваемому на эту процедуру Вместе с тем крысы на холестериновой диете «не запоминали» место расположения в бассейне погруженной платформы, и следовали случайной траектории движения после того, как платформу убирали из бассейна после «пробных заплывов». В экспериментах «открытого поля» крысы

содержащиеся на холестериновой диете проявляли сниженную исследовательскую активность, хотя ни одна из них не обладала снижением физических и двигательных данных

2.3. Диета с повышенным содержанием холестерина вызывает нарушение долгосрочной потенциации в гиппокампе крыс

Электрофизиологический анализ срезов гиппокампа крыс, находящихся на диете с повышенным содержанием ХС в течении длительного времени, продемонстрировал нарушения долгосрочной потенциации в области CAI (Рис. 8). Срезы гиппокампа этих животных обнаружили снижение ДП, по сравнению с контрольными животными Интересно отметить, что если животным после диеты с повышенным содержанием холестерина давали стандартную пищу в течение 5 недель, то ДП возвращалась к уровню ДП контрольных животных В этом случае ответ срезов на индукцию ДП становился статистически не достоверным по сравнению с контролем (р>0 05)

10 20 30 т|п

Таблица 1

Встраивание ["С]ацетата (cpm/мг ткани, п=6) во вновь синтезированные липиды гиппокампа крысы ш vitro.

Диета Хол ФХ ФЭ ФИ ФС

2%хол 22.7 ±2 5 49 214.5 25 »±4.4 10 911 7 7 5115

контроль 10 3±1 в 19815 2 10612.4 5 910.3 4.7105

Таблица 1. Хроническое нарушение метаболизма холестерина вызывает усиление синтеза липидов мозга в мозге крыс: биохимический анализ.

Рис. 8. Хроническое нарушение метаболизма холестерина приводит к обратимым нарушениям синаптической пластичности. Срезы гиппокампа животных, содержащихся на диете с повышенным содержанием ХС (квадраты, п=8 срезов) после индукции ДП (100 Hz, ls) в области CAI показывали нарушение пластичности по сравнению с контрольными срезами (кружки, п=12) Возвращение к стандартной пище и поддержание ее в течение 5 недель приводило к востановлению ДП (треугольники, п =5) ответ срезов на индукцию ДП становился статистически не достоверным по сравнению с контролем (р>0 05)

2.4. Пищевой холестерин усиливает синтез собственного холестерина в ткани мозга.

Синтез холестерина и различных классов фосфолипидов исследовали в

срезах гиппокампа экспериментальных (содержащихся на диете с повышенным содержанием холестерина) и контрольных крыс Полученные результаты (Табл 1) показывают, что употребление пищи, обогащенной холестерином приводит к статистически значимому увеличению синтеза холестерина и фосфолипидов в ткани мозга: фосфатидилхолина (ФХ), фосфатидилэтаноламина (ФЭ), фосфатидилсерина (ФС) и фосфатидилинозитола (ФИ)

Возможно, что вызванные изменением биохимии ХС нарушения синаптической пластичности, нейротрансмиссии и функции нейронов запускают компенсаторные механизмы, цель которых - восстановить нарушенный гомеостаз холестерина, необходимый для восстановления передачи нервных импульсов и синаптической пластичности. Следует высказать предположение, что, по-видимому, первоначальные компенсаторные изменения в мозге обратимы, если метаболизм холестерина возвращается (в течение длительного времени) к исходному физиологическому уровню. Обратимость последствий нарушения метаболизма холестерина была доказана экспериментально в настоящем диссертационном исследовании (Рис 6) и в ряде других (Refolo LM, 2000, Sparks, D L, 1996)' в наших экспериментах, возвращение экспериментальных животных на контрольную диету (без повышенного холестерина, в течении пяти и более недель) восстанавливало синаптическую пластичность срезов

3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКСИДАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ И ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ НА НЕЙРОНАЛЬНУЮ ПЛАСТИЧНОСТЬ.

3.1. Перекись водорода модулирует нейропластичность

Оксидативный стресс считают неприменным участником многих заболеваний, в том числе и ряда неврологических заболеваний Вместе с тем практически ничего не известно о модулирующем эффекте оксидативных реакций на функцию и пластичность нейронов Одним из ранних промежуточных продуктов каскада реакций оксидативного стресса является перекись водорода (Н2О2) Ранние исследования перекиси водорода пытались выяснить роль высоких токсичных концентраций Н2О2 в дисфункции нейрональных клеток. Одна из работ, впрочем, показала, что микромолярные

дозы Н2О2 нарушают медленный компонент ДП (Орбах, 1997) В настоящей работе мы углубили понимание роли малых концентраций Н2О2 в

нейрональной пластичности. Как и в экспериментах с выбросом липидов на внешние акцепторы ХС (см. подразделы 1.1-1.3 выше), в данном разделе работы использовали схему двух канальной регистрации вызванных потенциалов (с одним записывающим - двумя раздражающими электродами) в области CAI гиппокампа(Рис 4)

min

Рис. 9. Малые и средние дозы перекиси водорода оказывают модулирующий эффект на нейропластичность и базальную синаптическую функцию. График представляет нормализованную запись долгосрочной потенциации в области CAI гиппокампа крысы, сопровождающуюся биохимической модуляцией с 8 8 микроМ Н2О2 Стрелка обозначает время подачи тетанического стимула (100 Гц) Время подачи перекиси обозначено горизонт Линией График сопровождается (сверху) представительными индивидуальными вызванными постсинаптическими потенциалами (ВПСП), полученными в ответ на запись базовой линии (1), на высокочастотный стимул первого канала (2) и 10 мин после него (3), а также во время нанесения перекиси (4) и после ее отмывки из перфузионной среды (5)

Н2О2 добавляли в перфузионную иСМЖ после индукции ДП на одном из каналов Высокие концентрации перекиси (4 4 мМ) приводили к нарушению вызванных потенциалов одновременно на двух каналах (до 'А уровня базовых контрольных значений ВП, независимо от того был этот канал тетанизирован для индукции ДП или записывал базовые вызванные потенциалы) Отмывка срезов от 4.4 мМ Н2О2 восстанавливала уровни записи потенциалов на двух каналах (и том канале, где была вызвана ДП, и том, где осуществлялась базовая запись вызванных потенциалов). Несмотря на отмывку перекиси (4 4 мМ),

срезы бьии не способны к индукции новой ДП в ответ на стандартный тетанический стимул (100 Гц) Двойная доза Н2О2 (8 8 мМ, Рис. 7 А) оказывала еше более выраженный эффект, поскольку после отмывки 8 8 мМ перекиси восстановление записи ВП не происходило Более близкая к физиологическим концентрация Н2О2 в 44 микроМ в условиях настоящих экспериментов не изменяла запись базовой синаптической активности, и не нарушала способность срезов генерировать ДП после отмывки перекиси Уменьшение концентрации перекиси еще в пять раз (8 8 микроМ, Рис. 9) оказалось достаточным, чтобы вызвать медленную потенциацию срезов в отсусгвие тетанического раздражения в 100 Гц.

Такие результаты доказали сложную концентрационную зависимость эффектов перекиси как модулятора нейропластичности в гиппокампе Стало понятным, что оксидативные реакции нельзя считать сугубо нейротоксическими. Настоящее исследование подтверждает, что биохимия Н2О2 может играть важную роль в адаптации синаптического ответа к конкретным условиям, и даже вызывать медленную биохимическую ДП, и таким образом дополнительно модулировать нейропластичность нейронов

3.2. Перекисное окисление липидов модулирует нейропластичность и свидетельствует о компенсаторной природе оксидативных механизмов при нейродегенерации

Модулирование нейроплатичности малыми дозами перекиси водорода открыло вопрос подобной роли более поздних продуктов каскада оксидативных реакций Важными дисгальными продуктами клеточных окислительных реакций являются продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ). ПОЛ -важнейший модулятор физических свойств мембран живых клеток, эффективно регулирующий текучесть клеточных мембран, и, наряду с динамикой и гомеостазом холестерина и фосфолипидов, обеспечивающий оптимальные условия для работы рецепторной машины нейрона. Как и в других экспериментах с фармакологической составляющей (исследующей влияние разных биохимических реагентов на ход ДП) мы использовали систему внеклеточной записи с одним записывающим - двумя раздражающими электродами в области CAI срезов гиппокампа (Рис. 4).

Для индукции ПОЛ в срезах мы использовали активатор ПОЛ 2,2'-azobis

(2-апис11поргорапе) ёЛуёгосЫопёе (ААРН). ААРН (1мМ) вызывал следующие изменения записи вызванных потенциалов (Рис. 10) на канале с ДП, вызванной ранее, происходило уменьшение ВПСП, вплоть до уровня базальных значений На другом канале ААРН снижал силу базового ответа до уровня его половины Действие ААРН не снималась его отмывкой из перфузионной среды Более того, как и в случае с высокими дозами Н2О2, после обработки с ААРН срезы утрачивали способность к тетанической долгосрочной потенциации

mln

взаимозависимые процессы. Графики представляют собой нормализованную запись долгосрочной потенциации в области CAI гиппокампа ДП индуцировали однократным тетаническим стимулом (100 Гц, стрелка) Время подачи (горизонт бар) реагентов обозначены на каждом рисунке А, 1мМ ААРН, 2,2'-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлорид. В, 100 микроМ Витамин Е ацетата Над каждым графиком представлены индивидуальные репрезентативные ВПСП, полученные в пронумерованные экспериментальные точки Обратите внимание, что витамин Е вызывает медленную биохимическуюе долгосрочную потенциацию в отсутствии тетанического раздражения (внизу слева) Панель внизу справа результат биохимического анализа ПОЛ в обозначенные временные точки после стимуляции базовой синаптической активности в срезах гиппокампа с 50 мМ КС1 в течении 5 минут

Мы также выполнили электрофизиологические эксперименты с блокатором ПОЛ, витамином Е (100 микроМ, Рис. 10) В отличии от индуктора перекисного окисления липидов ААРН, витамин Е не изменял течения долгосрочной потенциации на канале, подвергнутому индукции тетанической ДП (до назначения в перфузионную среду витамина Е) Вместе с тем, не

потенциированный канал - давал медленное усиление синаптических ответов -на 50 % выше базовых ВПСП. С одной стороны, такое изменение базовых ВПСП само по себе представляет медленно развивающуюся биохимическую потенциацию на интактном канале, не снимаемую даже удалением витамина Е из перфузионной среды (Рис 8С) С другой стороны, этот же интактный канал (также после отмывки витамина Е) оказался не способным к экспрессии тетанической долгосрочной потенциации при последующем разовом тетаническом раздражении (100 Гц)

Электрофизиологические эксперименты с ПОЛ дополняют результаты экспериментов с Н2О2, и вместе подтверждают важность свободно-радикальных механизмов в тонкой настройке активность-зависимой синаптической нейропластичности.

Дополнительным биохимическим свидетельством в пользу физиологической важности окислительных реакций для синаптических процессов, служат наши опыты по измерению повышенного уровня ПОЛ в срезах гиппокампа, подвергнутых массивной деполяризации с 50 мМ К+ (КС1), симулирующей базальную синаптическую функцию нейронов (Рис. 10)

4. ВЛИЯНИЕ АМИЛОИДА БЕТА И НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ НА МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ В ГИППОКАМПЕ: ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ ТРЕУГОЛЬНИК.

До недавнего времени роль холестерина в БА обсуждалась в основном в контексте уменьшения амилоидных отложений при снижении уровня ХС (Haley R.W, 2000, Refolo L.M., 2001) Такая точка зрения основана на исследованиях роли холестерина в биохимическом процессинге предшественника бета амилоида (ПБА, Refolo L.M, 2000) и выработке АР в культуре клеток (Walters С.Е, 1998), в лабораторных животных и у больных БА (Моп Т., 2001). Публикация Yamazaki Т. И коллег (2001) показывает, что образование Ар в клетках изменяется под действием компартментации внутриклеточного холестерина и уровня эфиров холестерина Эта идея нашла свое подтверждение в другой работе, где было показано, что процессинг ПБА и

синтез самого Aß зависит от процессинга SREBP (Manni М Е., 1998), основного регуляторного белка метаболизма ХС (Fielding C.J, 1997)

Вероятно, существует механизм обратной связи между метаболизмом Aß и гомеостазом холестерина, поскольку Aß также может модулировать синтез ХС в ткани мозга Ранее автором и другими группами было показано, что Aß изменяет этерификацию ХС в плазме крови здоровых доноров (Koudmov A. R., 1996) и в нейронах (Liu Y., 1998), регулирует захват (Igbavboa U, 2000) и выброс (Michikawa М, 2001) ХС и, возможно, регулирует его внутриклеточную компартментализацию и внутриклеточный транспорт (Yamazaki Т., 2001, Michikawa М, 2001) Aß также изменяет биофизические свойства мембран, в том числе их текучесть (Koudmov, 1999, Chochina S.V., 2001, Müller W.E., 2001), что может приводить к нарушениям свойств холестерин-зависимых рецепторов (Gimpl G, 1997)

В настоящем исследовании влияние амилоида бета на липидный метаболизм было изучено ex vivo в срезах гиппокампа крысы Такие исследования в высоко дифферинцированной ткани дополнило предшествующие исследования автора и его коллег в in vitro модели (культуре клеток нейрональной природы: первичная культура нейронов крысы; клетки феохромацитомы крыс PC 12) и in vivo в ткани мозга и печени зародышей крысы (Кудинова, 2000).

4.1. Амилоид бета и метаболизм липидов в ткани мозга

В настоящей работе было исследовано влияние амилоида бета на синтез

липидов в срезах гиппокампа Инкубацию срезов проводили с [ С]- ацетатом

(контроль) или [ С]-ацетатом и Aß Инкубация с пептидом приводила к увеличению встраивания биохимической радиоактивной метки в зоне CAI гиппокампа (Рис IIA) Биохимический анализ показал, что в этой зоне под влиянием Aß были увеличены синтезы ФХ на 33 %, ФЭ на 67 % и холестерина на 46 % по сравнению с контролем (100 %) (Рис 11Б).

В отдельной серии экспериментов амилоид бета усиливал встраивание радиоактивного холина в холин-содержащие фосфолипиды (в основном фосфатидилхолин и сфингомиелин), на 47 % по сравнению с контролем

Амилоид бета также увеличивал захват срезами гиппокампа [3Н]-

холестерина среды: па 32.5+И.25% по сравнению с контролем (Рис. 9В)

lùiirï pO.ll.

H'i Д)1

СП Водная фйЗй ГГ МИ ЛиЛНДЫ

¡Lio

+ «С»» 1-41)-

Рис. П. Ачплоил бета и синаптнчсскян пластичность стимулируют синтезы Х0ЛСС|«||ННЙ кг фпефйлпгшлом. Срезы гиппокамста -' и бировал н с [ С] ацетатом

(контроль} или С [IJC] 9ЦП9Т4М после ИНДУКЦИИ долгосрочной .: I' I'' И':: И И (ДП) И 'И т*

присутствии Ар. Радиоавтографический анализ показал. что Ар или ДП увеличивали встраивание радиоактивЕЕОй метки в жестки CAI области гиппокампа. СиЕЕатттическаа пластичность усиливала липилные синтезы строго топически - в мосте записи вызванных потенциалов (ЯП). Напротив, банальная синаптичсскал активность не сопровождается усилением липилных синтезов в ткани мозга. Биохимическими методами показано, что Л [i I -40 вызывал увеличение сиЕстезое ХСП ФХ, и ' 1 • ) по сравнению с контролем {А), принятым за 100% (А), захват срезами внеклеточного [ Н] холестерина иЕЕкубационноЙ средье íl>), и (С).

4.2. Влияние долгосрочной Потен цнации на еннтга лшшдов в гнппокампс.

Исследование синтеза липидов в срезах проводил» после стимуляции

долгосрочной потенциации в радиальной борозде SR области CAI с

последующей инкубацией срезов с [ С|-ацсгатом в течение 24 часов, Денситометрнческий анализ срезов показал увеличение радиоактивности в зоне СА! гиппокампа (Рис. НА). Срезы активно синтезировали фосфатщшлхолин, фосфат шшлэтаноламин, фосфатидилсерин и холестерин. Встраивание радиоактивной метки в вышеперечисленные липиды составляло около 96.4% от всей радиоактивности срезов высокая концентрация ионов К вызывающая массив ну ¡о деполяризацию ткани гиппокампа оказывала не значительное влияние на синтез липидов (Табл. 2). Следует отметить, что в течение и после инкубации с [ -ацетатом срезы сохраняли жизнеспособность, что подтверждалось внеклеточной записью нормального еинаптического потенциала.

Полученные результаты позволяют сделать вывод, что дополнительный запуск синтеза липидов в поздней фазе ДП необходим для пополнения потребностей в липидах при мембранных перестройках. Это подтверждается, во-первых, нарушениями поздней фазы ДП при ингибировании биосинтеза ХС (МайИшв, Н, 1998) и, во-вторых, как показано авторадиографически в настоящей работе, увеличением синтеза липидов после индукции ДП (Рис 9А). С другой стороны, стимулированная ионами К+ массивная деполяризация срезов гиппокампа (моделирующая базальную синаптическую активность) не приводила к изменениям синтеза липидов (Табл. 2)

Таблица 2

Встраивание [14С] ацетатата во вновь синтезированные липиды гиппокампа крысы (cpm/mg ткани, n=15) in vitro.

Эксп. Условия Холестерин ФХ ФЭ

стандартные 10.2+2.7 14.16+3.6 11,0±2.9

деполяризация 9.48±1.8 12.8±1.29 6.8±1.2

Срезы гиппокампа крысы метаболически метили радиоактивным [14С] ацетатом (предшественник синтеза многих липидов) в течение 21 часа После этого липиды срезов экстрагировали и разделяли методом тонкослойной хроматографии (ТСХ) Области тонкослойных пластин (соотвествующие положению различных липидных стандартов) вырезали и помещали в сцинтиляционную камеру Радиоактивность липидов выражали в срш/мг ткани, mean±SEM, п=15) В отдельных экспериментах в срезах активировали базальную синаптическую функцию (с помощью массивной деполяризации с 50 мМ KCl, 5 мин), после чего срезы отмывали от избытка KCl, и также метили с радиоактивным ацетатом

Это позволяет сделать вывод, что деполяризация мембраны и базальная синаптическая активность сами по себе не изменяют синтез липидов, как это происходит при ДП и активации механизмов нейропласгичности.

4.3. Амилоид р, холестерин и нейропластичность: функциональный треугольник

Отдельная серия экспериментов настоящей работы была посвящена выяснению роли Aß в нейропласгичности. Были использованы те же

экспериментальные условия (Koudinov, 2001, Koudinov, 2003), что и при изучении статуса обмена холестерина и фосфолипидов в срезах (см выше) Длительное поддержание срезов in vitro (более 20 часов) сохраняло базальную синаптическую функцию (кривую входа-выхода, I/O, см вставку на Рис 12), но нарушало способность срезов поддерживать ДП Инкубация срезов с 83 пМ (0 33 микрог/мл) АР 1-40 (основная форма растворимого Ар, Koudinov, 1996) в течение всего времени поддержания срезов in vitro (вплоть до проведения электрофизиологической записи вызванных потенциалов и индукции ДП тетаническим раздражением) восстанавливало ДП (Рис 10) Ко-инкубация срезов гиппокампа с Ар и ингибитором синтеза холестерина статином мевинолином (0 3 микроМ) снимала восстановительный эффект Ар, возвращая кривую ДП к уровню контроля (инкубация срезов без Ар и мевинолина)

Q. 3 со

Ш 2.

â 1

rodent А р 1 -40

DAfcFRODSGFEVRHQKLVFPAEDVGSNKGAIIGLMVGGW

гт _________feffiAß

* ■♦ a AAA aääA ä Control

^100 Hz / 1 sec

40 SO 60

trace number

.Я«1

Ар plus statin -

Рис 12. Амилоид бета восстанавливает синаптическую пластичность в срезах, длительно поддерживаемых иг vitro; ингибитор синтеза холестерина статин мевинолнн снимает положительный восстановительный эффект А0. А. График представляют собой нормализованную запись долгосрочной потенциации в области CAI гиппокампа ДП индуцировали однократным тетаническим стимулом (100 Гц, стрелка) Статин мевинолин возвращал кривую ДП к контрольной, не смотря на ко-инкубацию срезов с АР 1-40 (D) Вставка иллюстрирует способность срезов отвечать увеличением силы ответа при увеличении силы раздражения как в контрольных срезах, так и срезах, инкубированных с Ар Панель С поясняет расположение электродов в зоне SR области CAI срезов гиппокампа Панель В сравнивает аминокислотные последовательности человеческого и крысинного амилоида

Эти результаты подтверждают, что Ар играет важную роль в структурно-функциональной пластичности нейронов с одной стороны, и

нейрохимическом метаболизме холестерина с другой Настоящие данные также служат поддержкой новой схемы патогенеза болезни Альцгеймера, предложенной автором В рамках этой схемы (см ниже) изменение биологии Ар при БА является функциональным (а не патологическим) компенсаторным феноменом, необходимым для восстановления нарушенной динамики холестерина и холестернин-зависимых нарушений нейротрансмиссии и синаптической пластичности В этой схеме первичная патогенетическая роль в генезе синаптических нарушений и нейродегенерации при БА отводится нарушениям мозгового гомеостаза холестерина

4.4. Амилоид Р - важный модулятор метаболизма липидов ткани мозга

На основании результатов, полученных в данном разделе работы и в совокупности с другими работами автора и его коллег можно сделать заключение, что АР является важным модулятором метаболизма липидов ткани мозга Полученные результаты объясняются тем, что АР является апобелком (аполипопротеином) В ранних работах автора (Koudinov А, 1994, 1996, Кудинова Н , 1996) было впервые обнаружено, что Ар в СМЖ и плазме крови здоровых доноров ассоциирован с ЛПВП Эти результаты были подтверждены рядом других авторов (Fagan R, 2000, Matsubara Е , 1999) В ЛПВП Ар связан с липидной фазой (Koudinov, 1997) Нарушение этой ассоциации может приводить к изменению растворимости этого амфипатического пептида, вызывать его полимеризацию и отложение в ткани мозга в виде амилоидных бляшек (Koudinov А, 1999) Ранее было показано, что состав липидов в липопротеинах больных БА отличается от ЛП контрольной группы (Montine, TJ, 1998) Автором и его коллегами было обнаружено, что при БА также изменяется количественное соотношение апобелков J, Е, anoAI, ano All, апоС, а также Ар в различных фракциях ЛПВП спинно-мозговой жидкости (Koudinov AR, 2001) Во фракции ЛПВП1 СМЖ (1 063 г/мл) здоровых людей (Koudinov AR, 1996) апобелки и Ар обнаруживались в следовых количествах В то же время во фракциях ЛПВП2 (1 125 г/мл), ЛПВПЗ (121 г/мл), ЛПОВП (1 25 г/мл) содержание апобелков и амилоида бета возрастало по мере увеличения плотности ЛП, достигая максимума в ЛПОВП. В отличие от СМЖ здоровых людей, СМЖ больных БА имела иное распределение апобелков в различных

субфракциях ЛПВП (КоисЬпоу А Я, 2001) Так, содержание Ар во всех фракциях ЛПВП (ЛПВП1, ЛПВП2, ЛПВПЗ+ЛПОВП) было приблизительно одинаковым Такое перераспределение Ар в ЛПВП при болезни БА может иметь определенное функциональное значение В ЦНС ЛПВП1 играют роль в перераспределении холестерина (Сиу1оп, 1998). Эти липопротеины формируются из ЛПВП с более высокой плотностью (ЛПОВП >ЛПВПЗ> ЛПВП2> ЛПВП1) в процессе этерификации холестерина и транспорта эфиров с поверхности в ядро липопротеиновой частицы (Коиёшоу, 2001) Тем самым поддерживается градиент концентрации ХС между нейрональной/глиальной клеткой и ЛПВП в процессе транспорта холестерина из клетки (КоисЬпоу, 2001) Этот процесс является необходимым для перераспределения холестерина в нейронах (КоисИпоу, 2001) и обратного транспорта холестерина из мозга в печень Фермент, участвующий в процессе этерификации ХС, называемый лецитин-холестерин ацилтрансферазой (ЛХАТ, ОоЫаэоуа, М, 1999), имеет сниженную концентрацию и активность у больных БА (Оетеез1ег, N, 2000, КочФпоу, 1998) и, кроме того, модулируется АР (Кои&поу, 1996, Ьш У, 1998)

Нарушение перераспределения холестерина или его обратного транспорта может нарушать нормальную функцию нейронов, что подтверждается результатами данной работы Нарушение обратного транспорта холестерина из-за уменьшенной активности ЛХАТ и, как следствие, нарушение перераспределения холестерина может приводить к дисбалансу холестерина в мозге, что, в конечном итоге способно привести к нарушению функции нейронов и их структурной и функциональной пластичности Такие изменения в свою очередь могут приводить к нарушениям нейронапьного цитоскелета, адаптивному гиперфосфорилированию тау и изменению биологии АР (см ниже)

4.5. Амилоид бета и его предшественник - интегрированная система для регулирования холестерина и динамики мембран нейронов

Множественная роль амилоида бета в обмене холестерина и ряда других липидов, а также данные о роли внутриклеточного распределения холестерина в биосинтезе амилоида бета, свидетельствуют о функциональной взаимосвязи

этих двух молекул (Koudinov, 2003) В пользу такой взаимосвязи - зависимость внутримембранного процессинга предшественника амилоида бета (ПАБ) секретазами и биосинтеза амилоида бета от липидных рафтов (также называемых липидными плотами или плотиками), аполипопротеина Е, стерин регулирующего белка SREBP, липопротеин-рецептора (ЛПР), и кавеол (Koudinov, 2003, Defour, 2003) Процессинг ПАБ и синтез амилоида бета также зависят от транзита холестерина в процессе его клеточного захвата, выброса, и внутриклеточного транспорта (Koudinov, 2003) С другой стороны, как было представлено выше, амилоид бета сам влияет на ключевые этапы гомеостаза холестерина, в том числе его клеточный захват, выброс из клеток, этерификацию и синтез Следует заметить, что влияние амилоида на синтез холестерина носит тканеспецифический характер (Koudinov, 1997, Koudinova, 2000) В отличие от мозга, в клетках печени амилоид бета тормозит синтез холестерина

Исследования автора доказывают, что сложные функциональные взаимодействия биохимии холестерина и амилоида бета важны для функционирования нейронов и синаптической пластичности с одной стороны, и нейродегенерации и болезни Альцгеймера с другой Взаимодействие амилоида и холестерина также объясняет предрасположенность к болезни Алцгеймера в редких случаях семейных форм недуга, связанных с мутациями в гене ПБА или пресенилинов (ПС), и при синдроме Дауна, трисомии по 21 хромосоме Заметим, что пресенилины также зависят от транспорта холестерина и в свою очередь влияют на липидный метаболизм (Zhang, 2003),

5. НАРУШЕНИЕ МЕТАБОЛИЗМА ЛИПИДОВ КАК ПРИЧИНА НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

5.1. Метаболизм липидов и болезнь Альцгеймера

Применительно к болезни Альцгеймера, полученные в работе результаты можно интерпретировать следующим образом При БА, нарушение гомеостаза холестерина мозга выражается, с одной стороны, нарушением его динамики (что в данной работе было смоделировано добавлением к срезам гиппокампа внеклеточных акцепторов ХС, ЛПВП и МРЦД, и, с другой стороны, увеличением его синтеза, что было смоделировано в экспериментах на

животных, употреблявших пищу с повышенным содержанием ХС Увеличение выброса ХС из нейрональных клеток приводило к нейродегенеративным изменениям (которые выражались в нарушении цитоскелета клетки и гиперфосфорилировании белка тау) и к нарушениям синаптической нейропластичности (нарушение долгосрочной потенциации и пресинаптического парного усиления) Длительное повышенное содержание пищевого холестерина вызывало отложение амилоидных бляшек в ткани мозга экспериментальных животных и нарушения ДП. Амилоид (5 в малых концентрациях увеличивал синтез липидов в срезах гиппокампа, и усиливал поглащение холестерина среды срезами Более того, Ар восстанавливал синаптическую пластичность срезов, сниженную их долгим поддержанием in vitro, в то время как ингибитор синтеза холестерина статин мевинолин блокировал такое восстанавливающее действие пептида, свидетельствуя об опосредовании эффекта Ар через стимуляцию синтеза холестерина Важно отметить, что долгосрочная потенциация области CAI гиппокампа сама по себе также стимулировала топические липидные синтезы в области их электрофизиологической записи

5.2. Характерные признаки нейродегенерации: необратимые этапы нейродегенеративных заболеваний мозга или природные обратимые компенсаторные механизмы?

Предлагаемая автором схема (Схема 1) иллюстрирует патогенез холестерин-зависимой нейродегенерации, и объясняет родство характеристических черт нейродегенеративных процессов при разных заболеваниях Настоящая схема была впервые предложена автором для объяснения каскада реакций патогенеза спорадической формы болезни Альцгеймера (Koudmov, 2001, 2003) Тем не менее, схема полностью применима для объяснения и других заболеваний нервной системы, связанных с нарушением гомеостаза холестерина мозга (см на схеме секцию А) Более того, схема также полностью применима для других нейродегенеративных заболеваний мозга (Koudinov, 2005, на схеме секция Б) Это обусловлено тем, что в ответ на какое-то центральное патогенетическое событие

5 5 ъ -I1

р I ср

1 3 15

е т

I '& т а

; = 5

ч ас

й 3 § 2 о

Я1' 5 8

- *

5 £ о с

х х = 2 гь а

? X И = ^

^ о ^ 2. х « 3 С: 3* 5

1 е •

й з 2

5 г ч -й * В =

« I

5 I

а I

а 1 -1 Е я 9 я

г - й £

к г, у -

§ г |

?. *

X X т. а 5 -2 £ ^ ° - '

5 » » я - с н ^ 3 X X

л -о 5 Р * "5

ы X Ъ

' Г о

3 -е-г | 3

г ^ ;

— ь;

= : 3 Е

»381

- «V А =

V !Р и О

г 5 Ё т в

3 2 р

- ? '

О £ ^

« - О

5 = 5 5 °

«* ?

Ч 3 , ;

5 * « 5

т: 2 ¿Е1

п Н Р ^

И О £ с?

ч »» (3

0 * г п

3 В

в -з й

1 "С ^ 2

; 5 г 1

: 2 5 х

0 С Я х

ж х з;

£ 2

I-!"£ 1

11 ' I

* ^ Л

= ; *

1 ?

О С ~

1- а 1

£ х ^ т;

' 5 ё 2

* я —■

г г

г! Л

? 2 =

о - У ' » I ;

О = Е

3 5 г : Г

■ё £ Г) § *!

Й Р Й I

8 " : =- |

О - Й г - 21 Е -

1 -г 5 о й .

8 а

* Ш I

ъ ,. " Ч Я а

I N 3 я'

ы п

. - х Л

■ I & я

1,3/л х

С П 3 ^

■ 3 2 ^ ^

~ В £ Т6

: с о "С ■ ^ о

= | г =

Ч ^ _ 5 = ^

= О 1 Е г

I ¡5 к -Я § | ? 1

э я я< 5

=< о, "

3 5 з

а та

И = ъ

Г 01 р ^

та з; -

— с т ?

* Е Й

г = =

; 5 в "? 3

¡3 £ 3 = | I § I

= = х з<

— • л тг

3 г ^ £

-'5е 5 =

Й ^ т. я

> = г.

». ^ = 3

й и ° н ^ £ В з:

г -

!Г5 з Г, о о ~ 5 л »

гь V _ т.

0 О "С

? ® 5

^ ' < <-'

2 о х

- ^ х

1 | §

11 &

О) о ;

л о =

О X

— а X

I I

* а 5 I

3 о - Э з 3 х

7 . • х Х£ в о х

= д -й

о ^ й -

Г; 5Г, X

ё § 1

¡*Х£в©хясзОз<

а О

ш У ^ К

| I

| 3

Ф т

1 ^ '

> щя

_ ^

о о

0 ж

п Ь 1

в ® о Э

ш 2

Е шш

¡¡¿у

Я л 3

® X > 5 тз 8 3 о

Гп 5 ±

« Ь

- о Т?

Ш I и

Л о

з I

Л3 тз

5 §

Морфология болезни Альцгеимера

й 3

пластичности), ЦНС отвечает стандартам набором физиологических компенсаторных механизмов, ставящих целью восстановление нарушенной синаптической функции (С, галочки) Первичная причина болезни (в случае болезни Паркинсона это может быть, например, дисфункция дофаминовой системы переднего мозга, С) определяет специфичность нейротрансмиггерного нарушения при той или иной болезни, особенности сочетания разных компенсаторных механизмов (С), и тот или иной паттерн наложения нейродегенеративных черт при разных заболеваниях (КоиШпоу, Вегегоу, 2005, КоисЬпоу, 2002) или даже у разных пациентов (Рптауега, 1999) Такой новый подход к патогенезу нейродегенеративных заболеваний требует поиска новой терапии акцентировании внимания на лекарственной коррекции первичного нейродегенеративного нарушения, что смогло бы привести к естественной коррекции вторичных проявлений болезни Изложенное выше объясняет, почему терапия вторичных признаков нейродегенерации не имеет терапевтического потенциала

В заключении хотелось бы отметить, что в настоящей работе были выявлены причино-следственные связи нарушений гомеостаза холестерина при БА и родственных патологиях (Синдром Дауна, болезнь Нимана-Пика тип С, нейромышечные заболевания) Показано, что нарушение гомеостаза холестерина, является возможным первичным событием при БА, в то время как отложения амилоида бета и избыточное фосфорилирование тау - вторичными явлениями Полученные данные открывают новые перспективы для разработки лечения коварного недуга преклонного возраста, болезни Альцгеймера

ВЫВОДЫ.

1. В срезах гиппокампа крыс акцепторы холестерина (липопротеины высокой плотности 3 и метил-Р-циклодекстрин) снижают концентрацию холестерина и фосфолипидов сначала в отростках, а затем и в телах нейронов

2. Нарушение гомостаза холестерина и фосфолипидов в нервных клетках приводит к нарушениям синаптической пластичности, а именно неспособности долгосрочного поддержания уровня вызванных потенциалов и нарушении пресинаптических механизмов парного

усиления

3. Уменьшение нейронального содержания фосфолипидов и холестерина и нарушение их динамики с помощью акцепторов приводит к нейродегенеративным изменениям в гиппокампе, а именно нарушениям нейронального цитоскелета и гиперфосфорилированию белка тау

4. Хроническое нарушение метаболизма холестерина (посредством назначения диеты с повышенным содержанием холестерина) вызывает отложение в ткани мозга крыс амилоидных бляшек альцгеймеровского типа, усиление синтеза липидов мозга, и приводит к нарушениям синаптической пластичности и поведения животных Возвращение к стандартной диете в течение пяти недель приводит к нормализации электрофизиологических процессов

5. Малые и средние дозы перекиси водорода, а также усиление и ингибирование перекисного окисления липидов оказывают модулирующий эффект на нейропластичность и базальную синаптическую функцию Эффект перекиси водорода имел сложную концентрационную зависимость модулятора нейропластичности в гиппокампе

6. Малые дозы перекиси водорода и витамин Е вызывают медленное биохимическое долгосрочное усиление вызванных потенциалов в отсутствии тетанического раздражения

7. Амилоид бета стимулирует синтез холестерина, а также холинсодержащих и холин- несодержащих фосфолипидов в ткани гиппокампа Амилоид бета также усиливает захват внеклеточного холестерина (холестерина инкубационной среды) тканью мозга

8. Синаптическая пластичность усиливает топические липидные синтезы в гиппокампе в месте записи вызванных потенциалов Напротив, базальная синаптическая активность не сопровождается усилением липидных синтезов в ткани мозга

9. Амилоид бета восстанавливает синаптическую пластичность в срезах, поддерживаемых in vitro в течении более чем 20 часов, ингибитор синтеза холестерина статин мевинолин снимает такой эффект Ар

10.В данной диссертационной работе разработано новое объяснение общности морфо-биохимических признаков различных нейродегенеративных заболеваний Согласно предложенной схеме, ткань мозга обладает стандартным набором компенсаторных механизмов, объясняющим однотипность морфологических признаков различных нейродегенеративных заболеваний, в частности - схожесть нейродегенеративных проявлений при болезни Альцгеймера, синдроме Дауна, болезни Нимана Пика тип С

Список сокращений

Aß- амилоид бета

ААРН- 2,2'-азобис (2-амидинопропан) дигидрохлорид БА- болезнь Альцгеймера

ВПСП, ВП- вызванные постсинаптические потенциалы CAI, САЗ- зоны гиппокампа DAPI- 4,6 диамидино-2-фенилиндолгидрохлорид DG- dentate gyrus, зубчатая борозда гиппокампа крыс

ДП-долгосрочная потенциация, длительное усиление вызванных потенциалов

FITC-флуоресцеин изотиоционат

иСМЖ- искусственная спинно-мозговая жидкость

ЛП-липопротеины

ЛПНП- липопротеины низкой плотности

ЛПВП- липопротеины высокой плотности

ЛПОВП- липопротеины очень высокой плотности

ЛПР- липопротеин рецептор

ЛХАТ- лецитин-холестерин ацил трансфераза

МрЦЦ, ЦД- мегил-р-циклодекстрин

мМ- милли Моль

микроМ- микро моль

НПС- Болезнь Нимана Пика Тип С

Н2Ог перекись водорода

ХС- холестерин

ЦНС- центральная нервная система PBS- фосфатно-соляной буфер ПБА, ПАБ- предшественник бета амилоида ПОЛ- перекисное окисление липидов рАр- растворимая форма амилоида бета SR- stratum radiatum гиппокампа SP- stratum pyramidale гиппокампа СД- Синдром Дауна

SREBP- стерол регулирующий связывающий элемент

СМЖ- спинномозговая жидкость

ФЛ-фосфолипиды

ФС- фосфатидилсерин

ФХ- фосфатидилхолин

ФЭ- фосфатидилэтаноламин

ФИ- фосфатидилинозитол

ЭТС- эмбриональная телячья сыворотка

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПЕЧАТНЫХ РАБОТ.

ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Кудинова НВ, Кудинов АР. Березов ТТ (2007) Амилоид бета функциональный белок или биологический мусор Биомед Химия 53(2): 105-130

2. Кудинов АР. Кудинова НВ, Березов ТТ (2006) Холестерин - важнейшая молекула в процессах синаптической пластичности и дегенерации нейронов Вестник Российской Академии Медицинских Наук 9-10:61-6

3. Koudinov AR. Berezov ТТ, Koudinova NV (2006) Homeostasis of cholesterol and lipid peroxidation are integrated components of neural membrane neuroplasticity mechanisms 36th Society for Neuroscience Annual Meeting Abstracts online Program No 672 12

4. Koudinov AR. Berezov TT (2005) Cholesterol, statins, & Alzheimer disease PLoSMed 2, e81

5. Березов ТТ, Кудинова НВ, Кудинов АР (2005) Роль Альцгеймеровских амилоидных бляшек в механизмах нарушения синаптической пластичности нейронов Вестник Российской Академии Медицинских Наук 10, 3-7

6. Koudinov AR. Koudinova NV (2005) Cholesterol homeostasis failure as a unifying cause of synaptic degeneration J Neurol Sci 229-230:233-40

7. Koudinov AR. Berezov TT (2005) Lipid peroxidation modulates synaptic plasticity and implicates compensatory nature of oxidative mechanisms in neurodegeneration 35th Society for Neuroscience Annual Meeting Abstracts online Program No 903 11

8. Katz-Brull R, Koudinov AR. Degani H (2005) Direct detection of brain acetylcholine synthesis by magnetic resonance spectroscopy Brain Res 1048(1-2), 202-10

9. Koudmov AR. Berezov TT (2004) Is oxidative stress a physiologic modulator for neural plasticity' 34th Society for Neuroscience Annual Meeting Abstracts onlme Program No 556 8

10. Koudinov AR. Berezov TT (2004) Alzheimers amyloid-beta (Ab) is an essential synaptic protein, not neurotoxic junk Acta Neurobiol Exp 64(1), 71-79

11. Koudinov AR (2003) Dietary cholesterol impairs behavior of lab rats with naive genotype evidence for the sufficiency of the environmental bram cholesterol modulation to cause sporadic Alzheimer's phenotype 33rd Society for Neuroscience Meeting Abstracts online No 730 8

12. Koudmov AR. Koudinova NV (2003) Cholesterol, synaptic function and Alzheimer's disease Pharmacopsychiatry 36, S107-12

13. Koudinov AR. Koudinova, Natalia (2003) Amyloid beta protein restores hippocampal long-term potentiation a central role for cholesterol'' Neurobiol Lipids, 1, 8

14. Kirsch C, Eckert GP, Koudinov AR. Muller WE (2003) Bram cholesterol, statins and Alzheimer's disease Pharmacopsych 36, SI 13-9

15. Koudinov AR (2003) A link between cholesterol, synapse, degeneration and neurological disorders reinvention or integration Bioessays 25(7), 736-737

16. Koudinova NV, Kontush A, Berezov TT, Koudinov AR Amyloid beta, neural lipids,' cholesterol and Alzheimer's disease (2003) Neurobiol Lipids 1,6

17. Koudinov AR. Smith MA, Perry G, Koudinova NV Alzheimer's disease and amyloid beta protein Science (14 June 2002) http www sciencemag org 'cgi'eletters> 296 5575 1991-469

18. Koudinov AR. Koudinova NV (2002) Cholesterol, synaptic function, neural plasticity and Alzheimer disease Alzheimer actuahtes 165,8-12

19. Koudinov AR. Koudinova NV, Beisiegel U Cholesterol homeostasis failure at neuromuscular junctions and CNS synapses a unifying cause of synaptic degenera- Поп' Neurology (26 Feb 2002 online) http www neurology orgcgi eletters '58 3 438

20. Koudinov AR. Koudinova N (2002) Cholesterol role in synapse formation Science 295,2213

21. Koudinov AR. Koudinova NV Amyloid hypothesis, synaptic function, and Alzheimer's disease, or Beware the dogma is revitalized British Medical Journal (15 May 2002 online) http ' bmj com'cgi eletters '324 7338 656#22216

22. Koudinov AR. Smith MA, Perry G, Koudinova NV Alzheimer's amyloid dogma A time for change BMJ(21 June 2002 online) http /,bmj com cgieletters'324-'7352'1467ii23l97

23. Koudinov AR. Koudinova NV Is neurodegeneration a unique multifanous human brain disease' BMJ(25 June 2002 online) http vbmj comcgi eletters/324'7352'1465#23308

24. Katz-Brull R, Koudinov AR. Degani H (2002) Choline in the aging Brain Bram Research 951(2), 158

25. Koudinov AR. Berezov TT, Koudraova NV (2002) Cholesterol and Alzheimer's disease Is there a link1? Neurology 58,1135

26. Koudinov AR. Berezov TT, Koudmova NV (2001) The Levels of Soluble Amyloid Beta in Different High Density Lipoprotein Subfractions Distinguish Alzheimer's and Normal Aging Cerebrospinal Fluid Implication for Brain Cholesterol Pathology'' Neurosci Lett 314,115-118

27. Koudinov AR. Koudmova N (2001) Bram Cholesterol Pathology is The Cause of Alzheimer's Disease Clm Med Health Res Published online November 27,2001, clinmed/2001100005

28. Koudinov AR. Koudmova NV (2001) Essential Role for Cholesterol in Synaptic Plasticity and Neuronal Degeneration FASEB J 15, 1858-1860 Published online June 27, 2001, 10 1096/f] 00-0815fje

29. Koudinov AR. Berezov TT, Koudmova NV (2001) Amyloid plaque (and not diffuse amyloid) is a condition for neuronal dysfunction Clin Med Health Res Published online December 17, 2001 clinmed/2001110002

30. Koudmova NV, Koudinov AR. Yavin E (2000) Alzheimer's Abetal-40 Peptide Modulates Lipid Synthesis In Neuronal Cultures And Intact Rat Fetal Bram Under Normoxic And Oxidative Stress Conditions Neurochem Res 25, 653-660

31. Koudinov AR. Koudmova NV, Berezov TT, Ivanov YuD (1999) HDL Phospholipid a Natural Inhibitor of Alzheimer's Amyloid beta Fibrillogenesis'? Clin Chem Lab Med 37,993-4

32. Кудинова HB, Березов TT, Кудинов АР (1999) Амилоид бета болезнь Альцгеймера и амилоидозы мозга Биохимия 64,752-757

33. Kaplan В, Haroutunian V, Koudinov AR. Patael Y, Pras M, Gallo G (1999) Biochemical assay for amyloid beta deposits to distinguish Alzheimer's disease from other dementias Clm Chim Acta 280, 147-159

34. Koudinov AR. Berezov TT, Koudmova NV (1998) Alzheimer's amyloid beta and lipid metabolism a missing link 1 FASEB J12, 1097-1099

35. Koudinov AR. Berezov TT, Kumar A, Koudmova NV (1998) Alzheimer's amyloid beta interaction with normal human plasma high density lipoprotein association with apohpoprotein and lipids Clm Chim Acta 270, 75-84

36. Кудинова HB , Кудинов АР. Березов TT (1998) Болезнь Альцгеймера амилоид бета и метаболизм липидов Вопр Мед Химии 44 (1), 28-34

37. Кудинова Н В , Кудинов АР (1998) Белок забывчивости Химия и жизнь №1, 23-27

38. Кудинова НВ, Березов ТТ, Козырев КМ, Кудинов АР (1998) Влияние амилоида бета на этерификацию холестерина в плазме крови и синтез липидов в культуре клеток печени человека Вопр Биоч МедиФарм Химии№2, 13-16

39. Кудинова НВ, Бивис Р, Березов ТТ, Кудинов АР Выделение и характеристика амилоида бета и липопротеинов спинномозговой жидкости здоровых доноров Бют Экс пер Kuoi Мед (1997)10,425-428

40. Koudinov AR. Koudmova NV (1997) Soluble amyloid beta protein is secreted by HepG2 cells as an apohpoprotein Cell Biol Inter 25,265-271

41. Koudmova NV, Berezov TT, Koudinov AR (1996) Multiple inhibitory effects of Alzheimer's peptide Abetal-40 on lipid biosynthesis in HepG2 cells FEBS Letter!, 395,204-206

42. Кудинова HB , Кудинов АР. Березов TT (1996) Амилоид бета в плазме крови и спинномозговой жидкости ассоциирован с липопротеинами высокой плотности Вопр Мед Химии 42 (3), 253-262

43. Koudinov AR. Koudmova NV, Kumar A, Beavis R, Ghiso J (1996) Biochemical charactenzation of Alzheimer's soluble amyloid beta protein in human cerebrospinal fluid association with high density lipoproteins Biochem Biophys Res Commun 223, 592-597

44. Koudinov AR. Koudmova NV, Berezov TT (1996) Alzheimer's peptides Abetal-40 and Abetal-28 inhibit the plasma cholesterol estenfication rate Biochem Mo!Biol Inter 38,747-752

45. Koudinov AR. Matsubara E, Frangione B, Ghiso J (1994) The Soluble form of Alzheimer's amyloid beta protein is complexed to high density lipoprotein 3 and very high density lipoprotein in normal human plasma plasma Biochem Biophys Res Commun 205, 1164-71

46. Ghiso J, Matsubara E, Koudinov AR. Choi Miura NH, Tomita M, Wisniewski T, Frangione В (1993) The cerebrospinal fluid soluble form of Alzheimer's amyloid beta is complexed to SP-40,40 (apohpoprotein J), an inhibitor of the complement membrane-attack complex Biochem J 293,27 30

РОЛЬ ЛИПИДОВ В ПРОЦЕССАХ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ И НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ

Кудинов Алексей Рудольфович

В настоящей диссертационной работе была исследована роль липидов и их перекисного окисления в процессах синаптической пластичности и нейродегенерации, а также в развитии функционально-морфологических признаков болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний мозга В экспериментах использовали срезы гиппокампа т vitro это наиболее зрелая, дифференцированнная, и подходящая для сравнения результатов синаптическая система Биохимическими и гистохимическими методами было показано, что в «остром» эксперименте инкубация срезов с липопротеинами высокой плотности спинно-мозговой жидкости или метил-р-циклодекстрином, приводила к отклонениям динамики тканевого холестерина и фосфолипидов и обеднению их содержания в ткани гиппокампа Нарушенная динамика липидов мозга в свою очередь вызывала нарушение электрофизиологических процессов синаптической передачи (кривая вход-выход, парное усиление) и синаптической нейропластичности (долгосрочная потенциация), а также нейродегенеративные изменения нормального цитоскелета и гиперфосфорилирование белка тау В условиях «хронического» эксперимента, крысы, длительно содержащиеся на диете с повышенным содержанием холестерина, обнаруживали в ткани мозга повышенный синтез холестерина и фосфолипидов, отложения амилоида бега (АР) Альцгеймеровского типа, нарушение поведения животных, и обратимое нарушение синаптической нейропластичности С другой стороны, как показал биохимический анализ липидов срезов гиппокампа и радиоавтография, АР и индукция долгосрочной потенциации сами по себе усиливали биохимический синтез холестерина и фосфолипидов Более того, амилоид бета также восстанавливал синаптическую пластичность срезов гиппокампа, длительно содержащихся in vitro, а ингибитор синтеза холестерина статин мевинолин снимал такой положительный эффект АР В работе была также продемонстрирована важная роль перекисного окисления липидов как модулятора нейропластичности в гиппокампе Стало понятным, что оксидативные реакции играют важную роль в модуляции синаптического ответа, могут вызывать медленную биохимическую долгосрочную потенциацию, и таким образом дополнительно модулировать нейропластичность нейронов Эксперименты с ингибитором и активатором перекисного окисления липидов были дополнены результатами экспериментов с перекисью водорода, выявившими сложный концентрационно-зависимый модулирующий эффект перекиси на нейропластичность Представленные в настоящем диссертационном исследовании результы позволяют заключить, что нарушение биохимии липидов - единая первичная причина спорадической и семейной форм болезни Альцгеймера, Синдрома Дауна, болезни Нимана-Пика тип 2, объясняют однотипность нейродегенеративных признаков при этих заболеваниях, и предлагают новое направление поиска терапии лекарственной коррекции метаболизма липидов как первичного нейродегенеративного нарушения

ESSENTIAL ROLE FOR LIPIDS IN NEUROPLASTICITY AND NEURODEGENERATION

Alexei R Koudinov

The present study investigated the role of lipids and lipid peroxidation in synaptic neuroplasticity, neurodegeneration, and the development of morphological and functional features of Alzheimer's disease and related disorders. The analysis was performed in vitro using Albino Vistar rat hippocampal slices. This is most studied, differentiated, laminated and thus convenient for standardization mature synaptic system. By using biochemical and histochemical methods we showed that acute incubation of hippocampal slices with high density lipoproteins 3 of the human cerebrospinal fluid or methyl-P-cyclodextrine causes the abnormality of dynamics of tissue cholesterol and phospholipids, and the reduction of their tissue content. This leads to the abnormality of the electrophysiological parameters of synaptic transmission (I/O curve, paired pulse facilitation), synaptic neuroplasticity (long-term potentiation), as well as neurodegenerative changes of neuronal cytoskeleton and excessive phosphorylation of tau protein. In the "chronic" experiment, rats fed 2 % cholesterol diet for 4+ months, expressed an increase of cholesterol and phospholipids synthesis in the hippocampus, deposition of Alzheimer's type brain amyloid, abnormality of behavior, and reversible deterioration of synaptic neuroplasticity. On the other hand, biochemical analysis and autoradiography showed, that AP and long-term potentiation itself increase hippocampal biochemical synthesis of cholesterol and phospholipids. Moreover, AP recreated the ability of slices to express long-term potention after slices' incubation for a prolonged period of time in vitro, while statin mevinolin removed such beneficial effect of Ap. We also demonstrated that lipid peroxidation serves as a modulator of hippocampal synaptic neuroplasticity, and that oxidative stress cascade has important function of synaptic strength regulation. Experiments with an inhibitor and an activator of lipid peroxidation were supplemented with the hydrogen peroxide study. Hydrogen peroxide showed complicated concentration dependency of the effect on synaptic plasticity. At low concentration, similarly to lipid peroxidation blocker Vitamin E, H2O2 caused slow onset potentiation in the absence of tetanic stimulation. The present study led the author i) to conclude that the break of the normal biochemistry of brain lipids is the primary cause of the sporadic and familial Alzheimer's disease, Down syndrome, Niemann-Pick type 2 disease, ii) to explain the unity of neurodegenerative features across the spectrum of neurodegenerative diseases, and iii) to propose new therapy approach of combating primary neurodegenerative event of mentioned pathologies, the correction of brain lipid biochemistry.

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Кудинов, Алексей Рудольфович

ГЛАВА 1.

ВВЕДЕНИЕ.

1.1. Актуальность работы.

1.2. Цель и задачи исследования.

1.3.Положения, выносимые на защиту.

1 АНаучная новизна работы.

1.5. Научно-практическая значимость работы.

ГЛАВА 2.

СОВРЕМЕННЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О РОЛИ ЛИПИДОВ В НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).

2.1. ХОЛЕСТЕРИН И ЕГО ОБМЕН В ЖИВОТНОМ ОРГАНИЗМЕ.

2.1.1. Биохимия холестерина.

2.1.2. Распределение холестерина в животном организме.

2.2. ХОЛЕСТЕРИН И ФОСФОЛИПИДЫ В СТРУКТУРЕ МЕМБРАН.

2.2.1. Холестерин и фосфолипиды в строении клеточной мембраны.

2.2.2. Микродомены в плазматической мембране.

2.2.2.1 .Клатрин-окаймленные ямки.

2.2.2.2. Кавеолы.

2.2.3. ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В СТРУКТУРЕ МЕМБРАН.

2.2.3.1. Первичные радикалы.

2.2.3.2. Активные формы кислорода.

2.2.3.3. Цепное окисление липидов.

2.2.3.4. Биологические последствия ПОЛ.

2.2.3.5. Регуляция ПОЛ.

2.2.3.6. Водорастворимые антиоксиданты.

2.2.3.7. Липидные антиоксиданты.

2.3. ГОМЕОСТАЗ ХОЛЕСТЕРИНА В КЛЕТКЕ.

2.3.1. Захват холестерина.

2.3.2. Биосинтез холестерина.

2.3.3. Регулирование биосинтеза холестерина.

2.3.4. Транспорт холестерина из клетки.

2.3.5. Холестерин модулирует внутриклеточный липидный транспорт.

2.4. ХОЛЕСТЕРИН В ТКАНИ МОЗГА.

2.4.1. Ano Е, холестерин и нейромышечные болезни.

2.4.2. Болезнь Нимана Пика тип С, холестерин и нейродегенерация.

2.4.3. Синдром Дауна и другие наследственные заболевания.

2.5. ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СРЕЗОВ МОЗГА-НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ И ДОЛГОСРОЧНАЯ ПОТЕНЦИАЦИЯ.

2.5.1. Анализ нейропластичности: долгосрочная потенциация.

2.5.2. Почему электрофизиологическая запись в гиппокампе.

2.6. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ.

2.6.1. Амилоид бета. Формирование амилоидных бляшек.

2.6.2. АР, ПБА, холестерин, и нейромышечные патологии.

2.6.3. Амилоид р, нормальный функциональный белок организма?.

2.6.2. Белок тау. Образование нейрофибриллярных клубков.

ГЛАВА 3.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. ИЗУЧЕНИЕ ХОЛЕСТЕРИНА И ФОСФОЛИПИДОВ

В СРЕЗАХ ГИППОКАМПА КРЫСЫ.

3.1.1. Животные.

3.1.2. Реактивы.

3.1.3. Методы.

3.1.3.1. Приготовление срезов гиппокампа.

3.1.3.2. Метаболическое мечение липидов срезов гиппокампа.

3.1.3.3. Авторская инкубационная камера для срезов.

3.2. БИОХИМИЧЕКИЙ АНАЛИЗ ЛИПИДОВ МОЗГА.

3.2.1. Изучение синтеза липидов в ткани гиппокампа.

3.2.2. Радиоавтографический анализ срезов гиппокампа.

3.3. ИММУНОГИСТОХИМИЧЕКИЙ АНАЛИЗ СРЕЗОВ ГИППОКАМПА.

3.4. ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ СРЕЗОВ ГИППОКАМПА.

3.4.1. Регистрация ВПСП, ДП и парного усиления.

3.4.2. Обработка данных и статистический анализ.

3.4.3. Экспериментальная установка для двухканальной записи.

3.4.4. Изучение поведения лабораторных крыс.

3.5. БИОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОДУКТОВ ПОЛ.

ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ.

4.1. ИЗУЧЕНИЕ РОЛИ ХОЛЕСТЕРИНА И ФОСФОЛИПИДОВ В НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ НЕЙРОНОВ.

4.1.1. Биохимический и гистохимический анализ холестерина и фосфолипидов срезов гиппокампа.

4.1.2. «Острый» дисбаланс холестерина и фосфолипидов вызывает нейро-дегенерацию в гиппокампе.

4.1.3. Холестерин, фосфолипиды и нейропластичность.

4.1.3.1. Роль в инициации и поддержании ДП.

4.1.3.2. Роль в пресинаптическом компоненте нейротрансмиссии.

4.1.4. Острая модуляция липидов гиппокампа не влияет на Aß.

4.2. ИЗУЧЕНИЕ КРЫС СОДЕРЖАЩИХСЯ НА ДИЕТЕ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ХОЛЕСТЕРИНА.

4.2.1. Хроническое повышение холестерина в пище приводит к отложению амилоида ß в ткани мозга крыс.

4.2.2. Диета с повышенным холестерином пищи вызывает нарушение поведения лабораторных крыс.

4.2.3. Диета с повышенным холестерином вызывает нарушение долгосрочной потенциации в гиппокампе крыс.

4.2.4. Пищевой холестерин усиливает синтез собственного холестерина в ткане мозге.

4.3. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ОКСИДАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ И ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ (ПОЛ) НА НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ.

4.3.1. Перекись водорода модулирует нейропластичность.

4.3.2. ПОЛ модулирует нейропластичность.

4.4. ВЛИЯНИЕ АМИЛОИДА БЕТА И НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТИ НА МЕТАБОЛИЗМ ЛИПИДОВ.

4.4.1. Амилоид бета и метаболизм липидов в ткани мозга.

4.4.2. Влияние нейропластичности на синтез липидов в гиппокампе.

4.4.3. Амилоид бета, холестерин и нейропластичность,

ГЛАВА 5.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ.

5.1. ЛИПИДЫ И СИНАПТИЧЕСКАЯ НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ.

5.1.1. Экспериментальная система острой модуляции липидов гиппокампа крысы.

5.1.2. Биохимический анализ динамики холестерина и фосфолипидов в срезах гиппокампа.

5.1.3. Липиды важны для синаптической пластичности и нейротрансмиссии.

5.2. ЛИПИДЫ И ДЕГЕНЕРАЦИЯ ЦИТОСКЕЛЕТА.

5.3. ЛИПИДЫ, НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ, Ар и БА.

5.3.1. Холестерин и болезнь Альцгеймера.

5.3.2. «Хроническая» модуляция холестерина вызывает нарушение нейропластичности и нейродегенерацию.

5.4. ОКСИДАТИВНЫЕ РЕАКЦИИ, ПОЛ И НЕЙРОПЛАСТИЧНОСТЬ.

5.4.1. Перекись водорода и нейропластичность.

5.4.2. Перекисное окисление липидов (ПОЛ) и нейропластичность.

5.5. АМИЛОИД БЕТА - ФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ БЕЛОК?.

5.5.1. Амилоид бета, нейропластичность и липиды.

5.5.2. Ар и ПБА - интегрированная система для регулирования холестерина и динамики мембран ейронов.

5.6. НАРУШЕНИЕ БИОХИМИИ ХОЛЕСТЕРИНА - ПЕРВИЧНАЯ ПРИЧИНА НЕЙРОДЕГЕНЕРАЦИИ?.

5.6.1. Холестерин и признаки нейродегенерации.

5.6.2. Наложение характеристических черт нейродегенерации при разных нейродегенеративных болезнях.

5.6.3. Какова первичная причина нейродегенерации?.

5.6.4. Холестерин, нейродегенерация и химическая специфичность нейротрансмиссии.

ГЛАВА 6.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации"

За последние десятилетие медико-биологической науке существенно возрос интерес к проблеме взаимосвязи биохимии липидов и целого ряда нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера (БД), Синдром Дауна, болезнь Пимана Пика Тип С (НПС), нейромышечные патологии. Болезнь Альцгеймера относится к группе патологий старческого возраста и является четвертой причиной смертности развитых стран после сердечно-сосудистых в большинстве и раковых заболеваний. Напротив, Синдром Дауна и болезнь Нимана Пика тип С поражают в детском возрасте. Несмотря на это основные морфобиологические перечисленных отложения болезней почти бета идентичны. (АР) и Это характеристики внеклеточные белка-амилоида внутри наличие нейрофибриллярных клубков нейронов, обусловленных избыточным фосфорилированием белка тау, в норме ассоциированого с микротрубочками. В течение длительного времени в научной литературе существовало мнение, что главной причиной нейродегенарции при болезни Альцгеймера и синдроме Дауна являются отложения в ткани мозга амилоида бета. Считалось, что Ар, является состоящий из 39-43 аминокислотных остатков патологическим продуктом своего исключительно предшественника (ПБА) трансмембранного гликопротеина, ген которого локализован на 21 хромосоме. Однако, в 1992 году АР был обнаружен в плазме крови и спинномозговой жидкости (СМЖ) здоровых доноров, а также в культуральных средах многих клеточных линий в растворенной, неаггрегированной форме (1-3). Более того, в собственных новаторских исследованиях автора и его коллег (4-11) было показано, что в плазме крови, СМЖ и культуральной среде клеток печени HepG2 АР ассоциирован с липопротеинами высокой плотности (ЛВП). Это было позднее подтверждено другими научными группами (12-13). Десять лет назад автором было высказано предположение, что, как и многие другие белки липопротеинов (называемые апобелками или аполипопротеинами). Ар имеет функции, связанные с обменом липидов. Некоторые из таких возможных функций были обнаружены автором и его коллегами, в частности, ингибирование этерификации холестерина (ХС) в плазме крови (14-15) и снижение синтеза липидов в культуре клеток печени человека (16-17). Дальнейшее изучение биохимической роли Ар в метаболизме липидов, в частности в переживающих срезах являлось одним из направлений данной работы. Важно заметить, что причинные факторы изменения биологии АР и белка тау при болезни Альцгеймера и других патологических состояниях остаются все еще не раскрытыми (4,5). Возможно, что подобные гиппокампа крысы, Исследования ассоциации амилоида бета с липопротеинами были представлены в диссертации Кудинова А.Р. на соискание ученой степени кандидата биологических наук (январь 1995 г.) изменения являются компенсаторным ответом на другие, из более фундаментальные первичных патологические процессы. Одной возможных и причин нейродегенерации при болезни Альцгеймера родственных заболеваниях является нарушение специфичности обмена липидов, способное в свою очередь вызвать каскад вторичных компенсаторных изменений, в том числе изменение биохимии амилоида бета, белка тау, и баланса реакций оксидативного стресса. В последующих

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Кудинов, Алексей Рудольфович, Москва

1. Shoij М., Golde Т.Е., Ghiso J. Production of the Alzheimers amyloid beta protein by normal proteolytic processing. Science, 1992,258,126-

2. Seubert P., Vigo-Pelfrey C, Esch F.D. et al. Isolation and characterization of soluble Alzheimerss beta-peptide from biological fluids. Nature, 1992,359,325-

3. Haass C, Schlossmacher M.G., Hung A.Y. Amyloid p-peptide is produced by cultured cells during normal metabolism. Nature, 1992,359,322-

4. Koudinov A.R., Berezov T.T. Alzheimers amyloid-beta (Ap) is an essential synaptic protein, not neurotoxic junk. Acta Neurobiol Exp, 2004, 64(1), 71-

5. Koudinov A.R., Berezov T.T. Cholesterol, statins, and Alzheimer disease. PLoS Med, 2005,2(3), e

6. Koudinov A., Matsubara E., Ghiso J., Frangione B. The soluble form of Alzheimers amyloid beta protein is complexed with high density lipoproteins 3 and very high density lipoproteins in normal human plasma. Biochem Biophys Res Commun, 1994, 205,1164-1

7. Koudinov A. R., Koudinova N.V., Kumar A., Beavis R., and Ghiso J. Biochemical characterization of Alzheimers soluble amyloid beta protein in human cerebrospinal fluid: association with high density lipoproteins. Biochem Biophys Res Commun, 1996, 223,592-

8. Кудинова H.B., Кудинов A.P., Березов T.T. Амилоид p в плазме крови и спинномозговой жидкости ассоциирован с линопротеинами высокой плотности. Вопр Мед Химии, 1996,3,253-

9. Koudinov A.R., Koudinova N.V. Soluble amyloid beta protein is secreted by HepG2 cells as an apolipoprotein. Cell Bid Internat, 1997,25,265-

10. Koudinov A. R., Berezov T. Т., Kumar A., and Koudinova N. V. Alzheimers amyloid beta interaction with normal human plasma high density lipoprotein: association with apolipoprotein and lipids. Clin ChimActa, 1998,270,75 -

11. Koudinov A.R., Berezov T.T., Koudinova N.V. The levels of soluble amyloid beta in different HDL subfractions distinguish Alzheimers and normal aging CSF: implication for brain cholesterol pathology? Neurosci Lett, 2001,314,115-

12. Fagan A.M., Younkin L.H., Morris J.C., Fryer J.D., Cole T.G., Younkin S.G., and Holtzmann D.M. (2000) Differences in the Abeta40/Abeta42 ratio associated with cerebrospinal fluid lipoproteins as a function of apolipoprotein E genotype. Ann Neurol, 2000,48,201-210 Mulder M., Terwel D. Possible link between lipid metabolism and cerebral amyloid angiopathy in Alzheimers disease: a role for high density lipoproteins? Haemostasis, 1998,28,174-

13. Koudinov A.R., Koudinova N.V., and Berezov, T. T. Alzheimers peptides Api-40 and Api-28 inhibit the plasma cholesterol esteriflcation rate. Biochem Mol Biol Inter, 1996, 38,747-

14. Koudinova N.V., Berezov T.T., Kozirev K.M., Burbaeva G.Sh., Koudinov A.R. Effect of amyloid beta on esterification of plasma cholesterol and on synthesis of lipids in cultured human hepatic cells. Vopr Biol Med Pharm Khim, 1998,2,13-

15. Koudinova N.V., Berezov T.T., Koudinov A.R. Multiple inhibitory effects of Alzheimers peptide Abetal-40 on lipid biosynthesis in HepG2 cells. FEBS Letters 1996,395,204-

16. Koudinova N., Koudinov A.R., Berezov T. Alzheimers disease: amyloid beta and lipid metabolism (review). Vopr Med Chim (1998) 44,28-34. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17.

17. Weisgraber КН, Roses AD, Strittmatter WJ. The role of apolipoprotein E in the nervous system. Curr Opin Lipidol. 1994,5(2), 110-116.

18. Ashford J.W. ApoE4: is it the absense of good or the presence of bad? JAlzheimers Dis, 2002,4,141-143.

19. Papassotiropoulos A., Lutjohann D., Bagli M., et al. Plasma 24S-hydroxycholesterol: a peripheral indicator of neuronal degeneration and potential state marker for Alzheimers disease. Neuroreport, 2000,11,1959-1962.

20. Mori Т., Paris D., Town Т., et al. Cholesterol accumulates in senile plaques of Alzheimer disease patients and in transgenic APP mice. J Neuropathol Exp Neurol, 2001, 60,778-785.

21. Refolo L.M., Pappolla M.A., Malester В., et al. Hypercholesterolemia accelerates the Alzheimers amyloid pathology in a transgenic mouse model. Neurobiol Dis, 2000, 7, 321-331.

22. Sparks D.L. Induction of Alzheimer-like beta-amyloid immunoreactivity in the brains of rabbits with dietary cholesterol. Exp Neurol, 1994,126,88-94.

23. Bums M.P., Noble W.J., 01m V., Gaynor K., Casey E., LaFrancois J., Wang L., Duff K. Co-localization of cholesterol, apolipoprotein E and fibrillar Abeta in amyloid plaques. Brain Res Mol Brain Res, 2003,110,119-125.

24. Jick H., Zomberg G.L., Jick S.S., Seshadri S., Drachman D.A. Statins and the risk of dementia. Lancet, 2000,356,1627-1631.

25. Wolozin В., Kellman W., Ruosseau P., Celesia G.G., Siegel G. Decreased prevalence of Alzheimer disease associated with 3-hydroxy-3-methyl-glutaryl coenzyme A reductase itMnioxs. Arch Neurol, 2000,57,1439-1443.

26. Haley R.W., Dietschy J.M. Is there a connection between the concentration of cholesterol circulating in plasma and the rate of neuritic plaque formation in Alzheimer disease? Arch Neurol, 2000,57,1410-1412.

27. Lacko A.G., Hayes J.D., McConathy W.J., Lacko I., Redheendran R. Lecithin: cholesterol acyl-transferase in Dovms syndrome. Clin ChimActa, 1983,132,133-141.

28. Diomede L., Salmona M., Albani D., et al. Alteration of SREBP activation in liver of Trisomy 21 fetuses. Biochem Biophys Res Commun, 1999,260,499-503.

29. Jaworska-Wilczynska M., Wilczynski. G.M., Engel W.K., Strickland D.K., Weisgraber K.H., Askanas V. (2002) Three lipoprotein receptors and cholesterol in inclusion-body myositis muscle. Neurology 58,438-445. 31. Liu Y., Peterson D.A., Schubert D. Amyloid beta peptide alters intracellular vesicle trafficking and cholesterol homeostasis. Proc Natl Acad Sci USA, 1998, 95, 1326613271.

30. Cornelius F. Cholesterol modulation of molecular activity of reconstituted shark Na+, K(+)-ATPase. Biochim Biophys Ada, 1995,1235,205-212

31. Whetton A.D., Gordon L.M., Houslay M.D. Adenylate cyclase is inhibited upon depletion of plasma-membrane cholesterol. Biochem J, 1983,212,331-338

32. Lasalde J. A., Colom, A., Resto E., and Zuazaga С Heterogeneous distribution of acetylcholine receptors in chick myocytes induced by cholesterol enrichment. Biochim Biophys Ada, 1995,1235,361-368

33. Albert A.D., Young J.E., and Yeagle P.L. Rhodopsin-cholesterol interactions in bovine rod outer segment disk membranes. Biochim. Biophys. Acta, 1996,1285,47-55.

34. Muller W.E., Hartmann H., Eckert G.P., Eckert A., and Eisert S. Cholesterol affects neuronal calcium signalling. A possible link between apolipoprotein poIymoфhism, pamyloid neurotoxocity, and neurodegeneration in Alzheimers disease. Nutr Metab Cardiovasc Dis, 1997,7,210-216

35. Brown D.A., London Е. Functions of lipid rafts in biological membranes. Ann. Rev. Cell Z)ev.5/o/., 1998,14,111-136.

36. Simons K., Ikonen E. Functional rafts in cell membranes. Nature, 1997,387,569-572.

37. Mukherjee S., Maxfield FR. Role of membrane organization and membrane domains in endocytic lipid trafficking. 7>£#c, 2000,1,203-211.

38. Stoffel W. Structural and functional aspects of phospholipid molecules/Phosphatidylcholine (polienephosphatidylcholine/PPC): effects on cell membranes and transport of cholesterol/Ed. A.I. Archakov, R.J. Gudermann, BingenRein: wbn-Verlag, 1989,15-24.

39. Jain M.K., Wagner R.C. Introduction to biological membranes, NY:John Wiley, 1980.

40. Korn E.D. Structure of biological membrane. Science, 1966,153,1491-1498. 44. Сим Э. Биохимия мембран. Пер. с англ. М: Мир, 1985,110.

41. Ивков В.Г., Берестовский Г.Н. Липидный бислой биологических мембран. М: Наука, 1982,324.

42. Simons К., Ikonen Е. How cells handle cholesterol. Science, 2000,290,1721-1726.

43. Simons K., Toomre D. Lipid rafts and signal transduction. Nature Rev. Mol Cell Biol, 2000,1,31.

44. Pralle A., Keller P., Florin EL., Simons K., Horber JK. Sphingolipid-cholesterol rafts diffuse as small entities in the plasma membrane of mammalian cells. J. Cell Biol., 2000,148, 997.

45. Браун Г., Уолкен Дж. Жидкие кристаллы и биологические структуры. Пер. с англ. М:Мир, 1982,198.

46. Fielding C.J, Fielding P.J. Intracellular cholesterol transport. J Lipid Res, 1997, 38, 1503-1523.

47. Pierce B.M.F.Clathrin: a unique protein associated with intracellular transfer of membrane by coated pits. Proc Natl AcadSci USA, 1976,73,1255-1259.

48. Santini F., Keen J.H. Endocytosis of activated receptors and clathrin coated pit formation: deciphering the chick or egg relationship. J Cell Biol, 1996, 1322, 10251036.

49. Hinshaw J.E. and Schmit S.L. Dinamin self-assembles into rings suggesting a mechanism for coated vesicle budding. Nature, 1995,374,190-192.

50. Holstein S.H.E., Ungewickell H. and Ungewickell E. Mechanism of clathrin basket dissociation: separate ftinctions of protein domains of the DnaJ homologue auxilin. J Cell Biol, 1996,135,925-937.

51. Ungewickell E., Ungewickell H., Holstein SHE., Lindner R., Prasad K., Barouch W., Martin В., Greene LE., Eisenberg E. Role of auxilin in uncoating clathrin-coated vesicles. Nature, 1995,378,632-635.

52. Wang L.H., Sudhof Т.е., Anderson R.G.W. The appendage domain of alpha-adaptin is a high affinity binding site for dynamin. JBiol Chem, 1995,270,79-83.

53. Brodsky F.M. Living with clathrin: its role in intracellular membrane traffic. Science, 1988,242,1396-1401.

54. Anderson R.G. The calveolae membrane system. Ann Rev Biochem, 1998,67,199-225.

55. Simionescu N., Lupu F., Simionescu M. Rings of membrane sterols surround the openings of vesicles and fenestrae in capillary endothelium. JC//5/o/, 1983,97,15921600. 60. Li S., Song G.S., Lisanti M.P. Expression and characterization of recombinant caveolin. Purification by polyhistidine tagging and cholesterol-dependent incorporation into defined lipid membranes. JBiol Chem, 1996,271,573-582.

56. Murata М., Peranen J., Schreiner R., Wieland F., Kurzchalia T.V., Simons K. VIP21/caveolin is cholesterol-binding protein. Proc Natl Acad Sci USA, 1995, 92, 10339-10

57. Heino S. Dissecting the role of the golgi complex and lipid rafts in biosynthetic transport of cholesterol to the cell surface. Proc Natl Acad Sci USA, 2000, 97, 83758380. Fra A.M., Williamson E., Simons K., Parton R.G. De novo formation of caveolae in lymphocytes by expression of VIP21-caveoIin. Proc Natl Acad Sci USA, 1995, 92, 8655-8

58. Scherer P.E., Tang Z., Chun M., Sargiacomo M., Lodish H.F., Lisanti M.P. Caveolin isoforms differ in their N-terminal protein sequence and subcellular distribution. J Biol Chem, 1995,270,16395-16

59. Schnitzer J.E., Lui J., Oh P. Endothelial caveolae have the molecular transport machinery for visicle budding, docking and fusion including VAMP, NSF, SNAP, annexins and GTFases. JBiol Chem, 1995,270,14399-14

60. Schnitzer J.E., Mclntosh D.P., Dvorak A.M. Liu J. Oh P. Separation of calveolae from associated microdomains of GPI-anchored proteins. Science, 1995,269,1435-1

61. Koleske A.J., Baltimore D., Lisanti M.P. Reduction of caveolin and caveolae in oncogenically transformed cells. Proc Natl Acad Sci USA, 1995,92,1381-1385. Fra A.M., Williamson E., SimonsK., Parton R.G. Detergent-insoluble glycolipid microdomains in lymphocytes in the absence of caveolae. J Biol Chem, 1994, 269, 30745-30

62. Fielding C.J., Fielding P.E. Calveolae and intracellular trafficking of cholesterol. Adv. Drug Deliv Rev, 2001,49,251-

63. Fielding C.J., Fielding P.E. Cellular cholesterol efflux. Biochim Biophys Acta, 2001, 1533,175-

64. Smart E.J., Ying Y.S., Conrad P.A., Anderson R.G.W. Caveolin moves from caveolae to the Golgi apparatus in response to cholesterol oxidation. J Cell Biol, 1994,127,11851

65. Graf G.A., Connell P.M., van der Westhuyzen D.R., Smart E.J. The class B, type I scavenger receptor promotes the selective uptake of high density lipoprotein cholesterol ethers into calveolae. JBiol Chem, 1999,274,12043-12

66. Hoekstra D., Ijzendoom S.C.D. Lipid trafficking and sorting: how cholesterol is filling gaps. Curr Opin Cell Biol, 2000,12,496-

67. Repa J.J., Turley S.D., Lobaccaro J.-M.A., et al. Regulation of absoфtion and ABClmediated efflux of cholesterol by RXR heterodimers. Science, 2000,289,1524-1

68. Fielding P.E., Fielding C.J. Intracellular transport of low density lipoprotein derived free cholesterol begins at clathrin-coated pits and terminates at cell surface caveolae. Biochemistry, 1996,35,14939-14

69. Владимиров Ю.А. Перекисное окисление липидов. Повреждение компонентов биологических при патологических состояниях. Лекция

70. Курс лекций по биофизики. Последний просмотр 14 марта 2007 URL: http://www.biophysics.hotmail.ru/lect_/d05.htm Liscum L., Munn N.J. Intracellular cholesterol transport. Biochem Biophys Acta, 1999, 1438,19-

71. Goldstein J.L., Brown M.S. Regulation of low density lipoprotein receptors; implications for pathogenesis and therapy of hypercholesterolemia and atherosclerosis. Circulation, 1987,76,504-

72. Lange Y., Ye J., Steck T.L. Circulation of cholesterol between lysosomes and plasma membrane. J Л/о/С/гш, 1998,273,18915-18922. 62. 63. 64. 65. 66. 67. 68. 69. 70. 71. 72. 73. 74. 75. 76. 77. 78. 79.

73. Neufeld E.B., Wastney M., Patel S., Suresh S., Cooney A.M., Dwyer N.K., Roff C.F et al. The Niemann-Pick Cl protein resides in a vesicular compartment linked to retrograde transport of multiple lysosomal cargo. JBiol Chem, 1999,274,9627-9635.

74. Patel S.C., Suresh S., Kumar U., Hu C.Y., Cooney A., Patel Y.C. et al. Localization of Niemann-Pick Cl protein in astrocytes: implications for neuronal degeneration in Niemann-Pick type С disease. Proc Natl AcadSci USA, 1999,96,1657-1662.

75. Keller P., Simons K. Post-Golgi biosynthetic trafficking. J Cell Sci, 1997, 110, 30013019.

76. Meer G. Lipid traffic in animal cells. Arm Rev Cell Biol, 1989,5,247-275.

77. Fielding C.J., Fielding PE. Intracellular cholesterol transport. J Lipid Res, 1997, 38, 1503-1521.

78. Климов A.H.. Васильева Л.Е., Климова T.A., Диже Э.Б. Участвует ли малонат в синтезе стеринов Биохимш, 1990,55,549-553.

79. Климов А.Н., Климова Т.А., Петрова Л.А., Полякова Э.Д. Торможение биосинтеза холестерина производными мевалоновой кислоты. Биохимия, 1971,36,851-856.

80. Goldstein J.L., Brown M.S. Regulation of the mevalonate pathway. Nature, 1990, 343, 425-430.

81. Brown M.S., Goldstein J.L. A receptor mediated pathway for cholesterol homeostasis. Science, me, 232,34-47.

82. Briggs M.R., Yokoyama C, Wang X., Brown M.S., Goldstein J.L. Nuclear protein that binds sterol regulatory element of low density lipoprotein receptor promoter.

83. Identification of the protein and delineation of its target nucleotide sequence. J Biol Chem, 1993,268,14490-14496.

84. Wang X., Briggs M.R., Hua X., Yokoyama C, Goldstein J.L., Brown M.S. Nuclear protein that binds sterol regulatory element of LDL receptor promoter П. Purification and characterization. JBiol Chem, 1993,268,14497-14504.

85. Schoenheimer R., Breusch F. Synthesis and destruction of cholesterol in the organism. J Biol Chem, 1933,103,43948.

86. Gould R.G., Taylor C.B., Hagerman J.S., Warner I., and Campbell D.J. Cholesterol metabolism: effect of dietary cholesterol on the synthesis of cholesterol in dog tissue in vitro. JBiol Chem, 1953,201,519-523.

87. Siperstein M.D., Fagan V.M. Feedback control of mevalonate synthesis by dietary cholesterol. JBiol Chem, 1966,241,602-609.

88. Bucher N.L.R., Overath P., Lynen F, 3-Hydroxy-methyIglutaryl coenzyme A reductase, cleavage and condensing enzymes in relation to cholesterol formation in rat liver. Biochim BiophysActa, 1960,40,491-501,

89. Guan G., Jiang G., Koch R.L., and Shechter, I. Molecular cloning and functional analysis of the promoter of the human squalene synthase gene. J Biol Chem, 1995,270, 21958-21965.

90. Ericsson J., Jackson S.M., and Edwards P.A. Synergistic binding of sterol regulatory element-binding protein and NF-Y to the famesyl diphosphate synthase promoter is critical for sterol-regulated expression of the gene. J Biol Chem, 1996, 271, 2435924364.

91. Osbome T.F. Transcriptional control mechanisms in the regulation of cholesterol balance. Crit Rev Eukaryot Gene Expr, 1995,5,317-335.

92. Duncan E.A., Brown M.S., Goldstein J.L., and Sakai, J. (1997) Cleavage site for sterolregulated protease localized to a Leu-Ser bond in lumenal loop of sterol regulatory element binding protein-2.JВ/о/C/zw, 1997,272,12778-12785.

93. Duncan E.A., Brown M.S., Goldstein J.L., Sakai J. Cleavage site for sterol-regulated protease localized to a Leu-Ser bond in lumenal loop of sterol regulatory element binding protein-2. J5/o/CAm, 1997,272,12778-12785. 101. Hua X., Sakai J., Brown M.S., Goldstein J.L. Regulated cleavage of sterol regulatory element binding proteins (SREBPs) requires sequences on both sides of endoplasmatic reticulum membrane. J5/o/C/zew, 1996,271,10379-10384.

94. Wang X., Sato R., Brown M.S., Hua X., Goldstein J.L. SREBP-1, membrane-bound transcription factor released by sterol-regulated proteolysis. Cell, 1994,77,53-62.

95. Sakai J., Duncan E.A., Rawson R.B., Hua X., Brown M.S., and Goldstein J.L. Sterolregulated release of SREBP-2 from cell membranes requires two sequential cleavages, one within a transmembrane segment. Cell, 1996, 85,1037-1046.

96. Brown M, Goldstein J.L. The SREBP pathway: regulation of cholesterol metabolism by proteolysis of a membrane-bound transcription factor. Cell, 1997,89,331-340.

97. Sabine J.R. Cholesterol, NY: Marcel Dekker, 1977,489.

98. Hasan, M.T., Chang, C.C.Y., Chang, T.Y. Somatic cell genetic biochemical characterization of cell lines resulting from human genomic DNA transfections of Chinese hamster ovary cell mutants defective in sterol-dependent activation of sterol synthesis and LDL receptor expression. Somatic Cell Mol. Genet.,1994,20,183-194. 107. liidgway ND.Interactions between metabolism and intracellular distribution of cholesterol and sphingomyelin. Biochim. Biophys. Acta, 2000,1484,129-141.

99. Laitinen S., Olkkonen VM., Ehnholm C, Ikonen E.Family of human oxysterol binding protein (OSBP) homologues. A novel member implicated in brain sterol metabolism. J. LipidRes., 1999,40,2204-2211.

100. Ridgway ND., Dawson PA, Ho YK., Brown M.S., Goldstein J.L.Translocation of oxysterol binding protein to Golgi apparatus triggered by ligand binding. J. Cell Biol. 1992,116,307-319.

101. Ridgway ND., Lagace HW., Cook HW., Byers DM. Differential effects of sphingomyelin hydrolysis and cholesterol transport on oxysterol-binding protein phosphorylation and golgi Realization. J. Biol. Chem., 1998,273,31621-31628.

102. Kutchai H.C. Cellular membrane and transmembrane transport of solutes and water in R.M. Berne, M.N. Levy (Eds.), Physiology, Mosby PubL, St. Louis, MO, 1993,1-26.

103. Haberland M.E., Reynolds J.A. Self-association of cholesterol in aqueous solution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1973,70,2313-2316.

104. Broccardo C, Luciani M., Chimini G The ABCA class of mammalian transporters. Biochim. Biophys. Acta, 1999,1461,395-404.

105. Rotblat G.H., Mahlbergm F.H., Johnson W.J., Phillips M.C. Apolipoproteins, membrane cholesterol domains, and the regulation of cholesterol efflux. J. Lipid Res.,1992, 33,1091-1097.

106. Orso E., Broccardo C, Kaminski WE., Bottcher A., Liebisch G., Drobnik W., Gotz A., et al. Transport of lipids from Golgi to plasma membrane is defective in Tangier disease patients and ABC 1-deficient mice. Nature Genet, 2000,23,192-196.

107. Bodzioch M. The gene encoding ATP-binding cassette transporter 1 is mutated in Tangier disease. Nature Genet., 1999,22,347-353.

108. Brooks-Wilson A.Mutations of ABC 1 in Tangier disease and familial high density lipoprotein deficiency. Nature Genet, 1999,22,336-343.

109. Rust S. Tangier disease is caused by mutations in the gene encoding ATP- binding cassette transporter

110. Ломге Genet, 1999,22,352-360.

111. Lavie Y., Fiucci G., Gzamy M, Liskovitch M.Changes in membrane microdomains and calveolae constituents in multidrug-resistant cancer cells. Lipids, 1999,34,S57-63.

112. Hamon Y. ABCl promotes engulfment of apoptotic cells and transbilayer redistribution of phosphatidylserine. Nature CellBiol, 2000,2,399-406.

113. Rothblat G.H. Cell cholesterol effluxrintegration of old and new observations prodides new insights. JLipidRes, 1999,40,781-796.

114. Eisenberg S. High density Iipoprotein metabolism. JZ,/p/W/?e5, 1984,25,1017-1023.

115. Sergest J.P., Jones M.K., DeLoof H., Brouillette Y.V., Anantharamaiah G.M. Amphipathic helix in the exchangeable apolipoproteins: a reiew of secondary structure and function. У I/p/Wi?w, 1992,33,141-166.

116. Fielding C.J., Fielding P.E. Molecular physiology of reverse cholesterol transport. J LipidRes, \995,36,2U-227

117. Fielding C.J., Moser K. Exidence for the separationof albumin- and apoA-I-dependent mechanisms of cholesterol efflux from cultured fibroblasts into human plasma. J BiolChem, 1982,257,10955-10960.

118. Sparks D.L., Pritchard P.H. The neutral lipid composition and size of recombinant high density lipoproteins regulates lecithin-cholesterol acyl transferase activity. Biochem Cell Biol 1989,67,358-364.

119. Fielding C.J., Shore V.G., Fielding P.E. A protein cofactor of lecithin: cholesterol acyltransferase. Biochem Biophys Res Comm, 1972,46,1493-1498.

120. Gotto A.R., Pownall H.J., Havel R.J. Introduction to the plasma lipoproteins. Methods in Enzymology. Plasma Lipoproteins, Edt. Sergest J.P., Alberts J.J. Academic Press, Inc. 1986,128.

121. Jonas A. Lecithin-cholesterol acyltransferase in the metabolism of high density lipoproteins. Biochim. Biophys. Acta, 1991,1084,205-220.

122. Marcel Y.L., Vezina C, Teng В., Sniderman A. Transfer of cholesterol esters between human high density lipoproteins controlled by plasma protein factor. Atherosclerosis, 1980,35,127-132. 131. Ha Y.C., Barter PJ. Differences in plasma cholesreryl ester-transfer activity in sixteen vertebrate species. Comp Biochem Physiol, 1982,71,265-271.

123. Hopkins G.J., Chang L.B.F., Barter P.J. Role of lipid transfer in the formation of a subpopulation of small high density lipoproteins. JLipidRes, 1985,26,218-233.

124. Khoo C, Innerarity T.L., Mahley R.W. Obligatory role of cholesterol and apolipoprotein E in the formation of large cholesterol-enriched and receptor-active high density lipoproteins. J Л/о/C/zew, 1985,260,11934-11943.

125. Sherrill B.C., Innerarity T,L., Mahley R.W. Rapid hepatic clearence of the canine lipoproteins containing only E apoprotein by a high affinity receptor: identity with chylomicron remnant transport process. JBiol Chem, 1982,255,11442-11453.

126. Glass C, Pittman R.C. Weisten D., Steinberg D. Dissociation of tissue uptake of cholesterol ester from that apoprotein A-I of rat plasma high density lipoprotein. Selective delivery of cholesterol ester to liver, adrenal and gonad. Proc Natl Acad Sci USA, 1983,80,5435-5443.

127. Delamatre J.G., Saфhie T.G., Archibold R.C., Homick C.A. Metabolism of apoE-free high density lipoproteins in rat hepatoma cells: evidence for a retroendocytic pathway. J Lipid Res, 1990,2\,m-20\.

128. Rodal SK., Skretting G., Garred Q.,Vilhardt F., Van Deurs В., Sandvig K. Extraction of cholesterol with methyl-beta-cyclodextrin perturbs formation of clathrin-coated endocytic vesicles. M?/5/o/Ce//, 1999,10,961-974.

129. Subtil A., Gaidarov I., Kobylatz K., Lampson MA., Keen JH., McGraw TW. Acute cholesterol depletion inhibits clatrin-coated pit budding. Proc Natl Acad Sci USA, 1999, 96,6775-6780.

130. Thiele C, Hannah M.J., Fahrenholz F., Hutter W.B. Cholesterol binds to synaptophysin and its required for biogenesis of synaptic vesicles. Nature Cell Biol, 2000,2,42-49.

131. Rodgway ND., Lagace ТА., Cook HW., Byers DM Differential effects of sphingomyelin hydrolysis and cholesterol transport of oxysterol-binding protein phosphorylation and Golgi localization. J. Biol. Chem., 1998,273,31621-31628.

132. Posse de Chaves El, Rusinol AE, Vance DE et al. Role of lipoproteins in the delivery of lipids to axons during axonal regeneration. J. Biol Chem, 1997,272,30766-30773

133. Steiner R.D., Linck L.M., Flavell D.P. et al. Sterol balance in the Smith-Lemli-Opitz syndrome: reduction in whole body cholesterol synthesis and normal bile acid production. JLipidRes, 2000,41,1437-1447.

134. Osono Y., Woollett LA., Herz J., Dietschy JM. Role of the low density lipoprotein receptor in the flux of cholesterol through the plasma and across the tissues of the mouse, y. Clin. Invest., 1995,95,1124-1132.

135. Turley SD., Bums DK., Rosenfeld CR., Dietschy JM. Brain does not utilize low density lipoprotein-cholesterol during fetal and neonatal development in the sheep. J. LipidRes., 1996,37,1953-1961.

136. Lund EG., Guileyardo JM, Russell DW. cDNA cloning of cholesterol 24-hydroxyIase, a mediator of cholesterol homeostasis in the brain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1999, 96, 7238-7243.

137. Bjorkhem 1., Lutjohann D., Diczfalusy U. et al. Cholesterolo homeostasis in human brainUurnover of 24S-hydroxycholesterol and evidence for a cerebral origin of most of this oxysterol in the circulation. J. LipidRes., 1998,39,1594-1600.

138. Bjorkhem 1., Lutjohann D., Breuer 0. et al. Importance of the novel oxidative mechanism for elimination of brain cholesterol. J. Biol. Chem., 1997, 272, 3017830184. 151. The role of apoE in Alzheimers disease: an alternative view: live discussion held on 11 Dec 2

139. Alzh Res Forum. Available at: http://www.alzforum.org/res/for/joumal/ crutcher/crutcher_transcript.asp (2001)

140. Bedlack R.S., Strittmatter W.J., Morgenlander J.C. Apolipoprotein E and neuromuscular disease: a critical review of the literature. Arch Neurol. 2000,57,1561-1565.

141. Saito Y., Suzuki K., Nanba E., Yamamoto Т., Ohno K., Murayama S. Niemann-Pick type С disease: accelerated neurofibrillary tangle formation and amyloid beta deposition associated with apolipoprotein E epsilon 4 homozygosity. Ann Neurol. 1QQ2,52,7>5\-35S. 154. Xie C, Bums DK., Turley SD., Dietschy JM. Cholesterol is sequestered in the brain of mice with Niemann-Pick type С disease but turnover is increased. J. Neuropathol. Exp. Neurol.,2000,59,1040-1052.

142. Erickson RP., Garver WS., Camargo F. et al. Pharmacological and genetic modifications of somatic cholesterol do not substantially alter the course of CNS disease in NiemannPick С mice. J. Inherit. Metab. Dis., 2000,23,54-62. 156. Ong W.Y., Kumar U., Switzer R.C., Sidhu A., Suresh G., Hu C.Y., Patel S.C. (2001) Neurodegeneration in Niemann-Pick type С disease mice. Exp Brain Res, 2001, 141, 218-231.

143. German D.C., Liang C.L., Song Т., Yazdani U., Xie C, Dietschy J.M. Neurodegeneration in the Niemann-Pick С mouse: glial involvement. Neuroscience. 2002,109,437-450.

144. Distl R., Treiber-Held S., Albert F., Meske V., Harzer K., Ohm T.G. Cholesterol storage and tau pathology in Niemann-Pick type С disease in the brain. J Pathol, 2003, 200, 104-111.

145. Irons M., Elias E.R., Tint G.S. et al. Abnormal cholesterol metabolism in the SmithLemli-Opitz syndrome: report of clinical and biochemical fmdings in four patients and treatment in one patient. Am JMed Genet, 1994,50,347-352.

146. Nwokoro N.A., Hyde В., Mulvihill J.J., Smith-Lemli-Opitz syndrome: biochemical before clinical diagnosis; early dietary management. Am J Med Genet, 1994, 50, 375376.

147. Malenka R.C. and Nicoll R.A. Long-term potentiation-a decade of progress? Science, 1999,285,1870-1874.

148. Cain D.P. LTP, NMDA, genes and leaning. Curr. Opin. Neurobiol, 1997,7,235-242. 166. McEachem J.C., Shaw C.A. An alternative to the LTP orthodoxy:a plasticity-pathology continuum model. Brain Res. Rev., 1996,22,51-92.

149. Воронин Л.Л. Анализ пластических свойств центральной нервной системы. Тбилиси, Мецниереба, 1982, с.ЗО1

150. Клещевников A.M. Синаптическая пластичность в гиннокамне при афферентной активации, воспроизводящей паттерн тета-ритма (тета-пластичность). Журнал высш. нервн. деят. и нейрофизиологии, 1998, .№1, с.3-18.

151. Bliss T.V., Lomo Т. Long-lasting potentiation of synaptic transmission in the dentate area of the anaesthetized rabbit following stimulation of the perforant path. J Phisiol (Zo«;, 1973,232,331-356. 152. Bliss T.V., Collingridge G.L. A synaptic model of memory: long-term potentiation in the hippocampus. Nature, 1993,361,31-39.

153. Malenka R.C. Synaptic plasticity in the hippocampus LTP and LTD. Cell, 1994, 78, 535-538.

154. Teyler T.J. Multideterminant role of calcium in hippcampal synaptic plasticity. Hippocampus, 1994,4,623-628.

155. Nicoll R.A., Malenka R.C. Contrasting properties of two forms of long-term potentiation in the hippocampus. Nature, 1995,377,115-118.

156. Lisman J. The CAM kinase II hypothesis for the storage of synaptic memory. Trends Neurosci., 1994, \l,me-4\2.

157. Kennedy М.В. The postsynaptic density at glutamatergic synapses. Trends Neurosci., 1997,20,264-270.

158. Silva A.J., Stevens C.F., Tonegawa S., Wang Y.Deficient hippocampal long term potentiation in alpha-calcium-calmodulin kinase II mutant mice. Science, 1992, 257, 201-209.

159. Pettit D.L., Perlman S., Malinow R. Potentiated transmission and prevention of further LTP by increased CAMKII activity in postsynaptic hippocampal slice neurons. Science, 1994,266,1881-1883.

160. Braun A.P. and Schulman H. The multifunctional calcium calmodulin dependent protein kinase: from form to function. Annu Rev Physiol, 1995,57,417-423.

161. Fukunaga K., Muller D., Miyamoto E.Increased phophorylation of Ca2+/calmodulin dependent protein kinase II and its endogeneous substrates in the induction of long term potentiation. JBiol Chem, 1995,270,6119-6125.

162. Barria A. Regulatory phosphrilation of AMPA-type glutamate receptors by CAMK II during long-term potentiation. Science, 1997,276,2042-2047.

163. Giese K.P., Fedorov N.B., Filipkowski R.K., Silva A.J.Autophosphorilation at Thr286 of the alpha calcium calmodulin kinase II in LTP and learning. Science, 1998,279, 870875.

164. Carroll R.C., Nicoll R.A., Malenka R.C. Effects of PKA and PKC on miniature excitatory postsynaptic currents in CAl pyramidal cells. J. NeurophysioL, 1998, 80, 2797-2802.

165. Biltzer R.D. Science, 1998,280,1940-1945. 184. Lu Y.M. Src activation in the induction of long-term potentiation in CAl hippocampal neurones. Science, 1998,279,1363-1367.

166. English J.D., Sweatt J.D. Activation of p42 mutogen-activated protein kinase in hippocampal long term potentiation. JBiol Chem, 1996,271,24329-24335.

167. Hawkins R.D., Son H., Arancio Q. Nitric oxide as a retrograde, messenger during long term potentiation in hippocampus. Prog Brain Res, 1998,118,155-161.

168. Schuman E.M., and Madison D.V. Nitric oxide and synaptic function. Ann. Rev. Neurosci., 1994,17,153-161.

169. Clark K.A. and Collingridge G.L. Synaptic potentiation of dual-component excitatory postsynaptic currents in the rat hippocampus. Nature, 1995,482,39-44.

170. Liao D., Hesser N.A. Malinow R.Activation of postsynaptic sicent synapses during pairing-induced LTP in CAl region of hippocampal slices. Nature, 1995,375,400-404.

171. Kuhnt U., and Voronin L.L. Interaction between paired pulse facilitation and long term potentiation in area CAl os guinea pig hippocampal slices: application of quantial analysis. Neuroscience, 1994,62,391-396.

172. Mammen A.L., Kameyma K., Roche K.W., Hunair R.L. Phosphorylation of the alphaamino-3-hydroxy-5 methyl-isoxazole-4-propionic acid receptor GIuRl subunit by calcium-calmodulin dependent kinase 11. JBiol Chem, 1997,272,35528-32532.

173. Derkach V., Barria A., Soderling T.R. Ca2+/calmodulin kinase II enhances channel conductance of alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxarolepropionate type glutamate receptors. Proc Natl Acad Sci USA, 1999,96,3269-3271.

174. Benke T.A., Luthi A., Isaac J.T.R., Collingridge G.L. Modulation of AMPA receptors unitary conductance by synaptic activity. Nature, 1998,393,793-801.

175. Zamanillo D. Importance of AMPA receptors of hippocampal synaptic plasticity but not for spatial learning. Science, 1999,284,1805-1809. 195. Lee H.K. Involvment of a postsynaptic protein kinase A substrate in the expression of homosynaptic long term depression. Neuron, 1998,21,1151-1159.

176. Carroll R.C. Rapid redistribution of glutamate receptors contributes to long term depression in hippocampal cultures. Nature Neurosci, 1999,2,454-457,

177. Проничев И.В. Роль лимбической системы в формировании эмоций. Лекции по физиологаи центральной нервной системы. Биолого-химический факультет УдГУ. (Последний просмотр 14 апреля 2007) URL: http://www.distedu.ru/edu4/p_13_2_3

178. Koudinov A.R., Berezov Т.Т., Koudinova N.V, Rodent hippocampal slice technology: essential tool for molecular neurologist? Society for Neuroscience Annual Meeting, 5 November 2000, Program No. 20.15.

179. Гаврилова СИ. Газета «Аргументы и факты», 1997,41 (886), 25.

180. Ойфа А.И. Сенильный церебрачьный аиилоидоз, 1987, Изд. Медицина, Москва.

181. Terry R.G., Gonatas N.K., Weiss М. The ultrastructjure of the cerebral cortex in Alzheimers disease. Am JPathol, 1964,44,269-281.

182. Glenner G.G., Wong C.S. Alzheimers disease and Downs syndrome sharing of a unique cerebrovascular amyloid fibril protein. Biochem Biophys Res Commun, 1984, 120,885-890.

183. Tagliavini F., Giaccone G., Frangione B. Preamyloid deposits in the cerebral cortex of patients with Alzheimers disease and nondemented individuals. Neurosci Lett, 1988, 93,191-196.

184. Goldgaber D., Lerman M.I., Saffiotti U., Gajdusek D.C. Localization of amyloid beta protein messenger RNAS in brains from patients with Alzheimers disease. Science, 1987,235,877-880.

185. Groner Y. Transgenic models for chromosome 21 gene dosage effects. Prog Clin Biol i?e5,1995,393,193-212.

186. Koenig G., Monning U., Czech C. Identification and differential expression of a novel alternative splice isoform of the beta A4 amyloid precursor protein (APP) mRNA in leukocytes and brain microglial cells. JBiol Chem, 1992,267,10804-10809.

187. Golde Т.Е., Estus S., Younkin L.H., Younkin S.G. Expression of beta amyloid protein precursor mRNAs: recognition of a novel alternatively spliced form and quantitation in Alzheimers disease using PCR. Neuron, 1990,4,253-267.

188. Rosen D.R., Martin-Morris L., LuoL., White K. A Drosophila gene encoding a protein resembling the human beta amyloid protein precursor. Proc Natl Acad Sci USA, 1989, 86,2478-2482.

189. Podlisny M.B., Tolan D., Selkoe D.J. ИomoIogy of the amyloid beta precursor protein in monkey and human supports a primate model for beta amyloidosis in Alzheimers disease. Am JPathol, 1991,138,1423-1435.

190. Multhaup G., Schlicksupp A., Hesse L. The amyloid precursor protein of Alzheimers disease in the reduction of copper (II) to copper (I). Science, 1996,271,1406-1409.

191. Zhong Z., Higaki J., Murakami K. Secretion of beta amyloid precursor protein involves multiple cleavage sites. JBiol Chem, 1994,269,627-632. 212. Xia W., Zhang J., Rezer R., Koo E.H., Selkoe D.J. Interaction between amyloid precursor protein and presenilins in mammalian cells: implications for the pathgenesis of Alzheimers disease. Proc Natl Acad Sci USA, 1997,94(15), 8208-8213.

192. Shoji M., Golde Т.Е., Ghiso J., Cheung T.T., Estus S., Cai X.D., McKay D.M., Frangione B. Production of the Alzheimer amyloid beta protein by normal proteolytic processing. Л/еисе, 1992,258,126-129.

193. Overfurth H.W., Jiang J., Geiger J.P. Caffeine stimulates amyloid beta peptide release from beta amyloid precursor protein transfected HEK293 cells. J Neurochem, 1997, 69(4), 1580-1592.

194. Nostrand W., Rozemuller A.J.M., Chung R. Amyloid. IntJClin Invest, 1994,1,1-7.

195. Smith R., Higuchi D., Broze G. Platelet coagulation factor XIa-inhibitor, a form of Alzheimer amyloid precursor protein. Science, 1990,248,1126-1128.

196. Strittmatter W., Saunders A., Schmechel D., Pericak-Vance M., Roses A.Apolipoprotein E: high avidity binding to beta-amyloid and increased frequency of type 4 allele in lateonset familial Alzheimers disease. Proc NatlAcadSci USA, 1993,90,1977-1981.

197. Schellenberg G.D. Genetic linkage evidence for a familial Alzheimers disease locus on chromosome

199. Koudinov A.R, Koudinova N.V. (2003) Amyloid beta protein restores hippocampal long term potentiation: a central role for cholesterol? Neurobiol Lipids 2003, 1,

200. Available at: http://neur0bi0l0gy0flipids.0rg/c0ntent/l/8/

201. Sherrington R., Rogaev E.I., Liang Y., Rogaeva E.A., Levesgue G., Ikeda M.,Chi H., Li G., Holman K. Cloning of a gene bearing missense mutations in early onset familial Alzheimers disease. Nature, 1995,375,754-760.

202. Rogaev E.L, Sherrington R., Rogaeva E.A., Levesque G., Ikeda M,, Liang Y,, Chi H,, Lin C, Tsuda T, Familial Alzheimers disease in kindreds with missense mutations in a gene on chromosome 1 related to the Alzheimers disease type 3 gene. Nature, 1995, 376,775-778.

203. Esch F.S., Keim P.S., Beatii E.C., Blacher R.W., Curwell A.R., Olterdorf Т., McCIure D,, Ward P,J, Cleavage of amyloid beta peptide during constitutive processing of its precursor. Science, 1990,248,1122-1124.

204. Busciglio J., Gabuzda D.H., Matsudaira P., Yanker B.A. Generation of beta amyloid in the secretory pathway in neuronal and nonneuronal cells. Proc Natl Acad Sci USA, 1993,90,2092-2096.

205. Golde Т.Е., Estus S., Younkin L.H., Selkoe D.J., Younkin S.G. Processing of the amyloid protein precursor to potentially amyloidogenic derivatives. Science, 1992, 255, 728-730.

206. Bodovitz S., Klein W.L. Cholesterol modulates x-secretase clevage of amyloid precursor protein. JBiol Chem, 1996,271,4436-4440.

207. Howland D.S., Trusko S.P., Savage M.J., et al. Modulation of secreted b-amyloid precursor protein and b-amyloid peptide in brain by cholesterol. JBiol Chem, 1998,273, 16576-16582

208. Masliah E., MalloryM., Veinberds I, Alterations in apolipoprotein E expression during aging and neurodegeneration. ProgNeurol, 1996,50,493-503.

209. Simons M., Keller P., De Strooper В., et al. Cholesterol depletion inhibits the generation of p-amyloid in hippocampal neurons. Proc Natl Acad Sci USA, 1998,95,6460-6464.

210. Askanas V., Engel W.K., Alvarez R.B. (1992) Strong immunoreactivity of beta-amyloid precursor protein, including the beta-amyloid protein sequence, at human neuromuscular )mcuor&. Neurosci Lett, 1992,143,96-100.

211. Torroja L, Packard M, Gorczyca M, White K, Budnik V. (1999) The Drosophila betaamyloid precursor protein homolog promotes synapse differentiation at the neuromuscular junction. УЛемгош., 1999,19,7793-7803.

212. Kamenetz F.R., Tomita Т„ Borchelt D.R., Sisodia S.S., Iwatsubo Т„ Malinow R. Activity dependent secretion of P-amyloid: roles of P-amyloid in synaptic transmission. Soc Neurosci Abstr, 2000, 26,491.

213. Kamenetz F,, Tomita T,, Hsieh H,, et al. APP processing and synaptic function. Neuron 2003, 37,925-937,

214. Kidd M, Alzheimers disease: an electron microscopical study. Brain, 1964, 87, 307320.

215. Terry R,D,, Gonatas N.K., Weiss M. Ultrastructural studies in Alzheimers presenile dementia. Am JPathol, 1964,44,269-297.

216. Iqbal К., Alonso A.D., Gondal J.A., Gong G.X., Haque N., lOiatoon S., Sengupta A et al. Inhibition of neurofibrillary degeneration: a rational and promising therapeutic target. ln:Alzheimer disease and related disorders: etiology, pathogenesis and therapeutics. Eds. Igubal K. et al, Wiley, England, 1999, p.269.

217. Grundke-Iqbal I., Iqbal K., Quinlan M., Tung Y.C., Zaidi M.S., Wisniewski H.M. Microtubule-associated protein tau: a component of Alzheimer paired helical filaments. JBiol Сйет, 1986,261,6084-6989.

218. Grundke-Iqbal I., Iqbal K., Quinlan M., Tung Y.C., Zaidi M.S., Wisniewski H.M. Abnormal phosphorylation of the microtubule associated protein x (tau) in Alzheimer cytoskeletal pathology. Proc Natl Acad Sci USA, 1986,83,4913-4917.

219. Poorkaj P., Bird T.P., Garruto R., Anderson L., Schellenberg G.P. Tau is a candidate gene for chromasome 17 fronto temporal dementia. Ann Neurol, 1998,43, 815.

220. Hutton M., Lendon L., Houlden H., Baker M., Ritza P. et al Association of missen and 5 splice site mutation in tau with inverted dementia FIDP-A. Nature, 1998,393,702.

221. Spillantini M.G., Murrell J.R., Goedert M., Farlow M.R. et al. Mutation in the tau gene in familial multiple system taupathy with preseniline dementia. Proc Natl Acad Sci USA, \9%, 95, 7737-7741.

222. Tomlinson B.E., Blessed G., Roth M. Observations on the brains of demented old people. JNeurol Sci, 1970,11,205-242.

223. Alafuzoff I., Iqubal K,, Friden H., Adolfsson R. Histopathological criteria for progressive dementia disordersxlinical-pathological correlation and classification by multivariate data analysis. Acta Neuropathol (Berl), 1987,74,209-225.

224. Arigada P.A., Growdon J.H., Hedley-White E.T. Hyman B.T. Neurofibrillary tangles but not senile plaques parallel duration and severity of Alzheimers disease. Neurology, 1992,42,631-639.

225. Dickson D.W., Crystal H.A., Mattiace L.A., Masur D.M. et al Identification of normal and pathological aging in prospectively studied non-demented elderly humans. Neurobiol Aging, 1991,13,179-189.

226. Games D., Adams P., Alessandrini R., Carr Т., Blackwell С Azheimer type neuropathology in transgenic mice overexpressing V717F beta-amyloid precursor protein. Nature, 1995,373,523.

227. Hsiao K., Nilsen S., Harigaya Y., Cole G. et al. Correlative memory deficits Ap evaluation and amyloid plaques in transgenic mice. Science, 1996,274,99.

228. Duff K. Characterization of pathology in transgenic mice over-expressing human genomic and cDNA tau transgenic. Neurobiol Dis, 2000,7,87.

229. Lewis J., Dikson D., Chisholmj L., McGowa E. Enhanced neurofibrillary degeneration in transgenic mice expressing mutant tau and APP. Science, 2001,293,1487.

230. Gotz J., Chen F., van Бофе R., Nitsh R.M. Formation of neurofibrillary tangles in P301L tau transgenic mice induced by Ap42fibrils.Science, 2001,293,1491.

231. Irizarry M.C., McNamars M., Hsiao K. AppSw transgengenic mice develop age related A beta deposits andf neurophil abnormalities, but no neuronal loss in CAl.JNeuropath Exp Neurol, 1997,56,965.

232. Irizarry M.C., Soriano F., McNamas M., et al. Abeta deposition is associatede with neurophil changes but not with overt neuronal loss in human amyloid precursor protein (PDAPP) transgenic mouse. JNeurosci, 97,17, 7053.

233. Ishihara Т., Hong M., Zhang В., Trojanowki J.Q., Lee V.M. Age dependent emergence and progression of a taupathy in transgenic mice overexpressing in shortest human tau isoform. Neuron, 1999,24,751.

234. Lewis J., KnighH., Refolo L.M., Adamson J., Davies P., et al. Characretization of pathology in transgenic mice overexpressing human genomic and cDNA tau transgenes. Nature Genet., 2000,25,402. 254. Lee V.M. Taurists and Paptists united-well almost. Science, 2001,24,1446-1447.

235. Friedman L., Koudinov A.R. Unilateral GluR2(B) hippocampal knockdown: a novel partial seizure model in the developing rat. JNeurosci, 1999,19(21), 9412-9425.

236. Koudinov A.R., Koudinova N.V. Essential role for cholesterol in synaptic plasticity and neuronal degeneration. FASEB J., 2001,15,1858-1860, originally published online June 27,2001,10.1096/fi.00-0815fie 257. DHooge R., De Deyn P.P. Applications of the Morris water maze in the study of learning and memory. Brain Res Brain Res Rev, 2001,36(1), 60-90.

237. Wegiel J., Wisniewski H.M., and Soltysiak Z. Region- and cell-type-specific pattern of tau phosphorylation in dog brain. Brain Res, 1999, 802,259-266.

238. Goussakov I.V., Fink K., Elger C.E., and Beck H. Metaplasticity of mossy fiber synaptic transmission involves altered release probability J Neurosci, 2000, 20, 34343441.

239. Bales K.R., Verina Т., Cummins D.J., Du Y., et al. Apolipoprotein E is essential for amyloid deposition in the APP(V717F) transgenic mouse model of Alzheimers disease. Proc Natl AcadSci USA ,1999,96,15233-15238.

240. Runz, H., Bergmann, C Reitdorf, J., Pepperkok, R., and Hartmann, T. Evidence for a possible association of Ap-generation with the intracellular trafficking of lipoproteinderived cholesterol. NeurobiolAging, 2000,21, SI89.

241. Geriai R. Behavioral tests of hippocampal function: simple paradigms complex problems. Behav Brain Res, 2001,125(1-2), 269-77.

242. Auerbach J.M., Segal M. Peroxide modulation of slow onset potentiation in rat hippocampus. J Neurosci, 1997,17, 8695-8701.

243. Green P., Glozman S., Weiner L., Yavin E. Enhanced free radical scavenging and decreased lipid peroxidation in the rat fetal brain after treatment with ethyl docosahexaenoate. Biochim Biophys Acta 2001,1532(3), 203-212.

244. Crews F.T., Camacho A., and Philips M.L Cholinergic stimulation of hippocampal pyramidal cells is inhibited by increasing membrane cholesterol. Brain Res., 1983, 261, 155-158.

245. Naguib M., Flood P., McArdle J.J., Brenner H.R. Advances in neurobiology of the neuromuscular junction: implications for the anesthesiologist. Anesthesiology. 2002, 96, 202-231.

246. Scanlon S.M., Williams D.C., Schloss P. Membrane cholesterol modulates serotonin transporter activity. Biochem, 2001,40,10507-10513.

247. Scalzitti J.M., Holstein D., Jeske N.A., Vela J., Berg K.A., Clarke W. 5-HTlA receptormediated ERK activation, but not adenylyl cyclase inhibition, is sensitive to membrane cholesterol depletion. Soc Neurosci Abstr, Program No. 362.14 Neurobiol Lipids. 2003, 2,3. available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

248. Laube B. (2003) Membrane cholesterol affects the pharmacology of the recombinant inhibitory glycine receptor Soc Neurosci Abstr, Program No. 797.10 Neurobiol Lipids. 2003,2,3. available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

249. Eisensamer В., Rammes G., Hapfelmeier G., ZeiglgSnsberger W., and Rupprecht R. Membrane cholesterol modulates the kinetics of 5-НТз and G A B A A receptor. Soc Neurosci Abstr, 2000,26,2159.

250. Sooksawate Т., Simmonds M.A. Influence of membrane cholesterol on modulation of the GABA(A) receptor by neuroactive steroids and other potentiators. Br J Pharmacol, 2001,134,1303-1311.

251. Butchbach ME, Guo H, Lin C-IG. (2003) The association of excitatory amino acid transporters and their interacting proteins with cholesterol-rich microdomains of the plasma membrane Soc Neurosci Abstr. Program No. 254.10 Neurobiol Lipids. 2, 3, Available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

252. Martens J.R., Navarro-Polanco R., Coppock E.A., Nishiyama A., Parshley L., Grobaski T.D., and Tamkun M.M. Differential targeting of Shaker-like potassium channels to lipid rafts. JBiol Chem, 2000,275,7443-7446.

253. Beretta N., Rossokhin A.V., Kasyanov A.M., Sokolov M.V., Cherubini, E., and Voronin, L. L. Postsynaptic hyperpolarization increases the strength of AMPA-mediated synaptic transmission at large synapses between mossy fibers and CA3 pyramidal cells Neuropharm, 2000,39,2288-2301.

254. Engert F., Bonhoeffer T. Dendritic spine changes associated with hippocampal longterm synaptic plasticity. Nature, 1999,399,66-70.

255. Maletic-Savatic M., Malinow R., Svoboda K. Rapid dendritic morphogenesis in CAl hippocampal dendrites induced by synaptic activity. Science, 1999,283,1923-1927.

256. Boyles J.K., Pitas R.E., Wilson E.R., Mahley R.W., and Taylor, J. M. Apolipoprotein E associated with astrocytic glia of the central nervous system and with nonmyelinating glia of the peripheral nervous system. JC/w Invest, 1985,76,1501-1513.

257. Rebeck G.W., Alonzo N.C., Berezovska 0., Harr S.D,, tCnowles R.B., et al. Structure and functions of human cerebrospinal fluid lipoproteins from individuals of different APOE gsnotyipes. Exp Neurol, 1998,149,175-182.

258. Demeester N., Castro G., Desrumaux C, De Geitere C, et al. Characterization and functional studies of lipoproteins, lipid transfer proteins, and lecithin:cholesterol acyltransferase in CSF of normal individuals and patients with Alzheimers disease. J Lipid Res, 2000,41,963-97A.

259. Zhuo M., Holtzman D.M., Li Y., Osaka H., DeMaro J., Jacquin M., and Bu G. Role of tissue plasminogen activator receptor LRP in hippocampal long-term potentiation. J Neurosci, 2000,20,542-549.

260. Igbavboa U., Avdulov N.A., Chochina S.V., and Wood W.G. Transbilayer distribution of cholesterol is modifled in brain synaptic plasma membranes of knockout mice deflcient in the low-density-lipoprotein receptor, apolipoprotein E, or both proteins. J Neurochem, 1997,69,1661-1667.

261. Mason R.P., Shoemaker W.J., Shajenko L., Chambers Т.Е., and Herbette L.G. Evidence for changes in the Alzheimers disease brain cortical membrane structure mediated by cho\QsXQxo\. Neurobiol Aging, 1992,13,413-419.

262. Binder L.L, Frankfurter A., and Rebhun L.I. Differential localization of MAP-2 and tau in mammalian neurons in situ. In Dynamic Aspects of Microtubule Biology (Soifer, D., ed), 1986, pp. 145-166, New York Academy of Sciences, New York, USA

263. Perry G., Kawai M., Tabaton M., Onorato M., Mulvihill P., Richey P., Morandi A., Connolly J.A., and Gambetti P. Neuropil threads of Alzheimers disease show a marked alteration of the normal cytoskeleton, JiVeMroc/, 1991,11,1748-1755

264. Hall G.F., Chu В., Lee S., Liu Y., and Yao J. The single neurofllament subunit of the lamprey forms filaments and regulates axonal caliber and neuronal size in vivo. Cell MotCytoskel, 1999,46,166-182.

265. Takei Y., Teng J., Harada A., Hirokawa N. Defects in axonal elongation and neuronal migration in mice with disrupted tau and maplb genes. J Cell Biol, 2000, 150, 9891000.

266. Krucker Т., Siggins G.R., Halpain S. Dynamic actin filaments are required for stable long-term potentiation (LTP) in area CAl of the hippocampus. Proc NatlAcadSci USA, 2000,97,6856-6861.

267. Lewis J., McGowan E., Rockwood J., Melrose V., et al. Neurofibrillary tangles, amyotrophy and progressive motor disturbance in mice expressing mutant (P301L) tau protein. Nature Gen, 2000,25,402-405. 289. Fan Q.W., Yu W., Senda Т., Yanagisawa K., Michikawa M. Cholesterol-dependent modulation of tau phosphorylation in cultured neurons. J Neurochem, 2001, 76, 391400.

268. Distl R., and Meske, V. Microdensitofluorometrically determined free cholesterol is higher in tangled-bearing neurons than in tangle-free neurons Neurobiol. Aging, 2000, 21,S21.

269. Sparks D.L. Intraneuronal beta-amyloid immunoreactivity in the CNS. Neurobiol Aging, 1996,17,291-299.

270. Llinas R., Gruner J.A., Sugimori M., McGuinness T.L., and Greengard P. Regulation by synapsin I and Cs* calmodulin-dependent protein kinase II of the transmitter release in squid giant synapse. JPhysiol, 1991,436,257-282.

271. Mattson M.P. Antigenic changes similar to those seen in neurofibrillary tangles are elicited by glutamate and Ca* infiux in cultured hippocampal neurons. Neuron, 1990,2, 105-117. 294. Liu Q., Lee H.G., Honda K., et al. Tau modifiers as therapeutic targets for Alzheimers disease. Biochim Biophys Acta. 2005,1739(2-3), 211-215

272. Knebl J., DeFazio P., Clearfield M.B., et al. Plasma lipids and cholesterol esterification in Alzheimers disease. Mech Aging Dev, 1994,73,69-77.

273. Demeester N., Castro G., Desrumaux C, et al. Characterization and functional studies of lipoproteins, lipid transfer proteins, and lecithin:cholesterol acyltransferase in CSF of normal individuals and patients with Alzheimers disease. J Lipid Res, 2000, 41, 963974.

274. Koudinov A.R., Berezov T.T., Koudinova N.V. Alzheimers amyloid beta and lipid metabolism: a missing link? F5£5J, 1998,12,1097-1099.

275. Hamanaka H., Katoh-Fukui Y., Suzuki K., et al. Altered cholesterol metabolism in human apolipoprotein E4 knock-in mice. Human Mol Gen, 2000,9,353-361. 299. Qiu ZH, Strickland DK, Hyman ВТ, Rebeck GW. Elevation of LDL receptor-related protein levels via ligand interactions in Alzheimer disease and in vitro. J Neuropath Exp Лемго/, 2001,60,430-440.

276. Auerbach J.M., Segal M. Peroxide modulation of slow onset potentiation in rat hippocampus. JiVeMro5c/, 1997,17,8695-8701.

277. Pellmar T.C., Hollinden G.E., Sarvey J.M. Free radicals accelerate the decay of longterm potentiation in field CAl of guinea-pig hippocampus. Neuroscience. 1991, 44(2), 353-9.

278. Nilova N.S., Polezhaeva L.N. Lipid peroxidation in slices of rat olfactory cortex under long-term potentiation. Fiziol Zh Im IM Sechenova. 1994,80(8), 43-47

279. Murray C.A., Lynch M.A. Dietary supplementation with vitamin E reverses the agerelated deficit in long term potentiation in dentate gyrus. J Biol Chem, 1998, 273(20), 12161-8

280. Akaishi Т., Nakazawa K., Sato K., Ohno Y., Ito Y. 4-Hydroxynonenal modulates the long-term potentiation induced by L-type Ca2+ channel activation in the rat dentate gyms in vitro. Neurosci Lett. 2004,370(2-3), 155-9. 305. Xie Z., Sastry B.R. Induction of hippocampal long-term potentiation by alphatocopherol. Brain Res, 1993,604(l-2),173-179

281. Walters СЕ., Austen В.М. Intracellular cholesterol and P-amyloid as factors in Alzheimers disease. iVijMroWo/gwg, 1998,19,49S.

282. Yamazaki Т., Chang T.Y., Haass C. Accumulation and aggregation of amyloid betaprotein in late endosomes of Niemann-Pick Type С Cells. J Biol Chem, 2001, 276, 4454-4460.

283. Manni M.E., Cescato R., Paganetti P.A. Lack of p-amyloid production in M19 cells deficient in site 2 processing of the sterol regulatory element binding proteins. FEBS Lett. 1998,427,367-370.

284. Michikawa M., Gong J.S., Fan Q.W., Sawamura N., Yanagisawa K. A novel action of Alzheimers amyloid beta-protein (AP): oligomeric Ap promotes lipid release. J. Neurosci.. 2001,21,7226-7235.

285. Igbavboa, U., Avdulov, N. A., Chochina, S. V., Sun, G. Y., and Wood, W. G. Amyloid beta peptides and cholesterol dynamics. Neurosci. Lett, 2000, S55, S25.

286. Koudinov A.R., Koudinova N.V., Berezov T.T., and Ivanov Y.D. HDL Phospholipid: a Natural Inhibitor of Alzheimers Amyloid beta Fibrillogenesis? Clin Chem Lab Med, 1999,37,993-994.

287. Muller W.E., Kirsch C Eckert G.P. Membrane-disordering effects of beta-amyloid peptides. Biochem Soc Trans, 2001,29,617-623.

288. Chochina S.V., Avdulov N.A., Igbavboa U., Cleary J.P., OHare E.O., Wood W.G. Amyloid beta-peptide(l-40) increases neuronal membrane fluidity. Role of cholesterol and brain region. J Lipid Res, 2001,42,1292-1297.

289. Gimpl G., Burger K., Fahrenholz F. Cholesterol as modulator of receptor function. Biochemistry, 1997,36,10959-10974.

290. Koudinova N.V., Koudinov A.R., and Yavin E. Alzheimers Abetal-40 Peptide Modulates Lipid Synthesis In Neuronal Cultures And Intact Rat Fetal Brain Under Normoxic And Oxidative Stress Conditions. Neurochem Res. 2000,25,653-660.

291. Schamagl H., Tisljar U., Winkler K., Huttinger M., et al. The betaA4 amyloid peptide complexes to and enhances the uptake of beta-very low density lipoproteins by the \a density lipoprotein receptor-related protein and heparan sulfate proteoglycans pathway. Lab Invest, 1999,79,1271-1286.

292. Koudinova N.V., Koudinov A.R. APP and amyloid beta protein are integrated sensoreffector system for neural cholesterol and membrane dynamics regulation Soc Neurosci Abstr. Program No. 23.8 Neurobiol Lipids, 2003, 2, 3. available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

293. Kontush A., Donarski N., Beisiegel U. Resistance of human cerebrospinal fluid to in vitro oxidation is directly related to its amyloid-beta content. Free Radic Res, 2001, 35, 507-17.

294. Zhang M., MacKenzie Ingano L., Kovacs D.M. (2003) Presenilin function regulates Niemann-Pick Cl protein levels. Soc Neurosci Abstr. Program No. 729.5 Neurobiol Lipids, 2003,2,3. available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

295. Hartmann Т., Grimm M., Paetzhold A., Grimm H., Ruppert T. Presenilin is essential for cellular lipid homeostasis. Soc Neurosci Abstr. Program No. 666.3 Neurobiol Lipids, 2003,2,

296. Available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/2/3/

297. Kontush A. Amyloid-beta as a lipid antioxidant: how excess becomes damaging. Abstract 145.00. 3rd International Congress on Vascular Dementia. Prague, Czech Republic, Oct. 25,2003. (2003) Available at: http://neurobiologyoflipids.org/symposia

298. Koudinova N.V., Kontush A., Berezov T.T., Koudinov AR. Amyloid beta, neural lipids, cholesterol and Alzheimers disease. Neurobiol Lipids, 2003 1, 6. available at: http://neur0bi0l0gy0flipids.0rg/c0ntent/l/6/

299. Primavera J., Lu B.X., Riskind P,J., Iulian M., De La Monte S.M. Brain Accumulation of amyloid-beta in non-Alzheimer neurodegeneration. J Alzheimers Dis, 1999, 1, 183193.

300. Koudinov A.R., Koudinova N.V. Beware the simplification in defining neurodegenerative diseases. BMJ online. (2002) Available at: http:/mj.com/cgi/ eletters/324/7352/1465#23278

301. Koudinov A.R., Koudinova N.V. Is neurodegeneration a unique multifarious human brain disease? British Medical Journal. (2002) Available at; http://bmj.bmjjoumals.com/cgi/eletters/324/7352/1465#23308

302. Dunnett A.B., Bjorklund A. Prospects for new restorative and neuroprotective treatments in Parkinson disease. Nature Neurological disorders. 1999,399, A32-A39.

303. Wood G.W., Koudinov A.R., Michikawa K., et al. Symposium Abstracts: Cholesterol and Alzheimers disease. Neurobiol Lipids 2002, 1, 4. available at: http://neurobiologyoflipids.Org/content/l/4

304. Dalziel A.W., Rollins E.S., McNamee M.G. The effect of cholesterol on agonistinduced fiux in reconstituted acetylcholine receptor vesicles. FEBSLett, 1980,122,193196.

305. Sooksawate Т., Simmonds M.A. Effects of membrane cholesterol on the sensitivity of the GABAA receptor to GABA in acutely dissociated rat hippocampal neurones. Neuropharm, 2001,40,178-184.

306. Simmonds M.A. The emerging neurobiology of cholesterol. Neurobiol. Lipids. 2002, 1,

307. Available at: http://neurobiologyofiipids.Org/content/l/l/ 331. DAlonzo A.J., McArdle J.J. Effects of 20,25- diazacholesterol treatment on the decay of end- plate currents. Exp Neurol. 1982,76,681-683.

308. Sogaard R., Werge T.M., Bertelsen C, Lundbye C, Madsen K.L., Nielsen C.H., Lundbaek J.A. GABA(A) receptor function is regulated by lipid bilayer elasticity. Biochemistry, 2006,45(43), 13118-13129.

Информация о работе

Кудинов, Алексей Рудольфович
доктора биологических наук
Москва, 2007
ВАК 03.00.04

Диссертация

Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации"

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Кудинов, Алексей Рудольфович

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации"

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Кудинов, Алексей Рудольфович, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль липидов в процессах нейропластичности и нейродегенерации
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия