Пущинские ученые показали, что нарушения памяти, вызванные введением в мозг крыс нейротоксина бета-амилоида Аβ25-35, одного из ключевых факторов в патогенезе болезни Альцгеймера, преимущественно связаны с конкретными областями гиппокампа. Кроме того, ученые продемонстрировали, что такие наносоединения как фуллерены способны осуществлять протекторную функцию, предупреждая как нейродегенерацию, так и нарушение механизмов памяти. Результаты совместной работы группы исследователей из Института биофизики клетки РАН и Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН опубликованы в августе 2017 г. в журнале Journal of Alzheimer’s Disease.

Гиппокамп, основная структура археокортекса, играет ключевую роль в процессах обучения и механизмах памяти. Его функции у грызунов связаны с пространственной ориентацией и памятью. Существуют методы исследования пространственной памяти у грызунов, которые позволяют ученым проследить нарушения памяти при повреждении гиппокампа. Согласно теории О’Kиффа и Бюргесса, именно гиппокамп представляет собой пространственную карту, которая позволяет животному определять направление движения и расстояние между объектами в пространстве и сама по себе отражает также распределение клеточных систем, осуществляющих анализ и интеграцию пространственных ориентиров. В связи с этим исследование состояния отдельных компонентов гиппокампа, (в частности полей СА1 и СА3, которые обладают разным порогом чувствительности к различным повреждающим факторам и зубчатой фасции) и их связей между собой представляет особый интерес. Несмотря на значительное количество работ, посвященных изучению этой проблемы, многие вопросы до сих пор остаются открытыми.

Действие различных повреждающих факторов приводят у грызунов к потере памяти аналогично тому, как это наблюдается у людей при нейродегенеративных заболеваниях. В частности, введение в мозг крысам бета-амилоидных пептидов Aβ25-35 , который является одним из ключевых факторов в патогенезе болезни Альцгеймера, приводит к значительному ухудшению пространственной ориентации и памяти у этих животных. Особый интерес исследователей вызвал сравнительный аспект исследования в динамике изменений, происходящих как на уровне обучения (исследование кратковременной и долговременной памяти), так и морфологических коррелятов — нейронов разных областей гиппокампа. Дело в том, что именно гиппокамп является мишенью основных афферентов, идущих от энторинальной коры, ранние нейродегенеративные процессы в которой ассоциируют с началом потери памяти при болезни Альцгеймера.

Микрофотография сечения гиппокампа мозга крысы....

Микрофотография сечения гиппокампа мозга крысы. «Супра» и" инфра " обозначают верхнюю и нижнюю пирамидальные лопасти зубчатой фасции (ДГ); СА1, СА3, СА4 — обозначения полей гиппокампа. Масштаб: 500 мкм.

В данном исследовании изменения в разных видах памяти и морфологии нейронов гиппокампа у крыс были проведены на 14 дней и 45 после введения в гиппокамп бета-амилоида Аβ25–35. Проявление нарушения памяти наблюдалось во всех временных точках после введения бета-амилоида Аβ25–35. Однако, на 14-е сутки, нейродегенерация выявляется в большей степени в поле СА1, в меньшей в СА3, в зубчатой фасции супрапирамидальный пучок полностью элиминирует. На 45 сутки нейроны поля СА1 частично, а зубчатая фасция полностью восстанавливаются. Нейроны поля СА3 подвергаются большей дегенерации.

Мы предполагаем, что бета-амилоид Аβ25–35 в первую очередь влияет на трисинаптический путь, разрушая гранулярные клетки в супрапирамидальной области зубчатой фасции, нейроны поля СА3 и, через коллатерали Шаффера, нейроны поля СА1. Внутригиппокампальная предварительная обработка гидратированным фуллереном С60 способствуют переживанию нейронов и их связей, предупреждая нарушения механизмов памяти.

Микрофотографии срезов СА3 поля гиппокампа двух...

Микрофотографии срезов СА3 поля гиппокампа двух крыс после введения раствора бета-амилоида Аβ25–35 на 45 день. А — без фуллерена C60, B — с введением фуллерена C60. На фото А — можно увидеть поврежденные клетки с нечеткой и раздробленной клеточной и ядерной мембранами. На фотографии В — Предварительная обработка фуллереном частично предотвращает такие патологические эффекты на клетках CA3.Можно увидеть большое количество неповрежденных нейронов с равномерно окрашенной цитоплазмой и выраженными ядрышками. Масштаб: 20 мкм.

Ученые отмечают, что они провели только модельные эксперименты на крысах, и восстановление и защиту нервных клеток они наблюдали на ранних стадиях развития болезни. У человека же болезнь Альцгеймера — системный процесс, развитие которого замечают чаще всего, к сожалению, только на поздних стадиях болезни. Поэтому пока рано говорить о том, что появилось лекарство от этого тяжелого недуга.

Источник: Gordon, R., Podolski, I., Makarova, E., Deev, A., Mugantseva, E.,Khutsyan, S., Sengpiel, F., Murashev, A., Vorobyov, V. Morpho-functional analysis of intrahippocampal pathways involved in learning/memory mechanisms affected by intracerebral infusions of amyloid-beta25-35 peptide and hydrated fullerene C60 in rats. J Alzheimers Dis. 2017;58(3):711-724

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/28482636

Фотографии предоставлены Р.Я. Гордон

Релиз подготовлен пресс-службой ИТЭБ РАН http://web.iteb.psn.ru/press-release.htm

Перевязова Татьяна iteb-press@yandex.ru,