В лабораториях ученых |
||
В
лаборатории молекулярной генетики человека ПИЯФ НИЦ КИ
д.б.н. Софья Николаевна Пчелина и ее ученики к.б.н. Емельянов
А.К. и к.б.н. Усенко Т.С. при активной помощи молодых ученых: аспиранта
Андоскина П.А. и студентов ВУЗов Санкт-Петербурга Николаева
М. и Нужного Е.П. - провели самое крупное в России исследование по
выявлению генетических маркеров, позволяющих выделять группы людей
с высокой степенью риска развития болезни Паркинсона. В данной статье вед.н.с. лаборатории молекулярной генетики человека ОМРБ ПИЯФ Софья Николаевна Пчелина рассказывает о ценности проведенного исследования. |
||
Болезнь Паркинсона (БП) – распространенное нейродегенеративное (связанное с гибелью нейронов мозга) заболевание,
второе по частоте после болезни Альцгеймера. Начало заболевания в
среднем приходится на 55 лет.
С возрастом риск развития заболевания значительно возрастает. БП является
хронической прогрессирующей болезнью, связанной с расстройствами движения.
Начинается заболевание, как правило, с тремора (дрожания) конечностей,
обычно рук. Далее нарастает
тонус (ригидность) скелетной мускулатуры, снижается
подвижность (гипокинезия) до полной обездвиженности (акинезия), дрожание
распространяется на другие конечности, голову и нижнюю челюсть, происходит
нарушение походки, также, примерно в 1/3 случаев, присоединяются расстройства интеллектуальной
сферы. В настоящее время болезнь считается неизлечимой. Впервые симптомы заболевания были описаны Джеймсом
Паркинсоном в Внешние двигательные, а в ряде случаев и интеллектуальные
расстройства, обусловлены гибелью в мозгу определенной группы нервных
клеток - нейронов, синтезирующих передатчик сигналов дофамин. Эти
нейроны называются дофаминергическими и
располагаются они в отделе среднего мозга человека, называемом черной
субстанцией из-за темного цвета данной группы нейронов благодаря присутствию
в них красящего пигмента меланина. Уровень дофаминэргических
нейронов черной субстанции на начальном этапе заболевания снижается
на 50% от возрастной нормы и на 80% по сравнению с молодыми обследуемыми.
Считается, что процесс нейродегенерации начинается задолго до клинического проявления
заболевания. В частности, многие из пациентов задолго до начала заболевания,
бывало и за 20 лет, сообщали о нарушении обоняния, расстройствах сна,
нарушении потенции и запорах. Однако все вышеперечисленные маркеры
не являются строго специфичными для диагностики данного заболевания.
Проблема выявления болезни Паркинсона на доклинических
стадиях, а также диагностики заболевания на ранних клинических стадиях
стоит очень остро. Существует предположение, что если бы удавалось
выявлять болезнь на ее начальных доклинических стадиях, когда гибель
нейронов лишь начинается, тогда общие нейропротекторные
средства могли, если и не предотвратить развитие болезни, то хотя
бы отодвинуть его на более поздний возраст. Следует отметить, что
проведение позитрон-эмиссионной томографии
(ПЭТ) или однофотонной позитронно-эмиссионной компьютерной томографии
(SPECT) мозга с метками, окрашивающими дофамин-синтезирующие нейроны
черной субстанции, позволяет отличить больного БП от контроля с точностью
до 95% уже на доклинических стадиях заболевания. Однако данный метод
является дорогостоящим и применяется для подтверждения диагноза крайне
редко. Таким образом, поиск биомаркеров
заболевания, которые бы позволили проводить досимптоматическую
диагностику БП, а также дифференциальный диагноз с другими нейродегенеративными
заболеваниями, является крайне актуальным. Проведенное нами обследование более 1000 пациентов с диагнозом болезни Паркинсона,
позволило выделить группу из 100 человек с семейными формами заболевания
(в семье несколько больных БП). При поиске мутаций ряда генов среди
этих пациентов были выявлены генетические детерминанты (мутации в
генах LRRK2 и GBA), позволяющие прогнозировать
с высокой вероятностью развитие данного заболевания. Нами была проведена
оценка частоты распространения мутаций в
этих генах в популяции и среди больных. Мутации
в первом гене LRRK2 являются редкими (не обнаружены среди 400 здоровых, среди
100 семей с семейными формами БП мутация выявлена в 8 семьях), однако
их наличие приводит к развитию заболевания к возрасту 60-80 лет с
вероятностью 80%. Носителями мутаций во втором гене GBA является
каждый 150 житель России, и их наличие повышает риск развития ранних
форм заболевания в 15 раз. Авторами впервые был предложен алгоритм
выявления групп высокого риска болезни Паркинсона на основании
проведения молекулярно-генетического анализа и рекомендовано внедрение
в клиническую практику методов молекулярно-генетического анализа для
выявления групп риска заболевания. Полученные данные позволяют прогнозировать
развитие болезни, что может служить предпосылкой к созданию новых
подходов к нейропротекторной терапии путем ее проведения среди групп
высокого риска развития этого распространенного заболевания. С другой стороны, наличие мутации является
маркером предрасположенности к заболеванию, но не может служить критерием,
например, эффективности применяемой терапии, поскольку наличие мутации,
полученной при рождении, в течение жизни уже не изменится. В настоящее
время причины развития БП (гибели нейронов) остаются неизвестными.
Предполагается, что основными нейротоксическими агентами, вызывающими
гибель нейронов, являются агрегаты небольшого белка альфа-синуклеина,
который в норме участвует в транспорте нейромедиатора
дофамина к мембране клеток. Почему агрегаты данного белка образуются
именно в данной группе нейронов, а также, почему они формируются у
определенной группы лиц, остается неясным. Однако определенно доказано,
что агрегированные формы данного белка (олигомерные формы) являются
губительными для нервных клеток и что повышение концентрации молекул
данного белка способствует его агрегации. Предполагается, что факторами, способствующими
накоплению альфа-синуклеина, могут быть
как нарушение систем деградации белков в клетке с возрастом, так и
усиление химических модификаций данного белка (окисление, фосфорилирование,
нитрозилирование), происходящее в нейронах,
в которых само присутствие дофамина
может усилить процессы окисления. Оказалось, что альфа-синуклеин
присутствует также в клетках крови и обнаруживается в периферических
жидкостях человека – в плазме крови, в спинно-мозговой
жидкости, в том числе, в агрегированном виде. В последние годы высказывалось
предположение, не может ли уровень альфа-синуклеина
крови отражать процессы, происходящие в мозге человека и быть маркером
развития заболевания. Большинство исследований, включая выполненные
в лаборатории молекулярной генетики человека ОМРБ, показали, что уровень
альфа-синуклеина плазмы крови не может являться
маркером заболевания. Однако нами впервые показано увеличение концентрации
данного белка в определенных клетках крови у пациентов с таким заболеванием.
Данные клетки крови (имеющие на мембране маркер CD45+) сами синтезируют и секретируют дофамин, имеют рецепторы дофамина на поверхности
клетки, поэтому до определенной степени могут отражать процессы, происходящие
в клетках мозга. Основываясь на полученных результатах, можно предположить,
что повышение уровня альфа-синуклеина в
данной клеточной фракции крови может быть маркером развития заболевания.
Для ответа на вопрос, может ли уровень альфа-синуклеина
CD45+ клеток изменяться при проведении лекарственной терапии болезни Паркинсона,
необходимы дальнейшие исследования. Таким образом, результаты исследований,
проводимых в отделе молекулярной радиационной биофизики ПИЯФ, позволяют
уже сегодня выделять группу высокого риска развития болезни Паркинсона.
С другой стороны, исследования направлены на понимание молекулярного
механизма данного заболевания, что в будущем позволит обозначить мишени
для новых нейропротекторных лекарств. |