Скачать

Нейроны как проводники электричества. Физиология синапсов

Содержание

Введение. 3

1. Краткая характеристика и история разработки нейропептидных препаратов (Семакс, Церебролизин, Кортексин) 6

2. Концепция нейротрофического терапевтического эффекта Церебролизина 11

3. Подсемейство нейротрофических факторов. 14

3.1 Фактор роста нервов (ngf) 14

3.1.1 Нейротрофический фактор мозга (bdnf) 15

3.1.2 Нейротрофин-3 (nt-3) 16

3.1.3 Нейротрофин-4/5 (nt-4/5) 17

3.1.4 Глиальный нейротрофический фактор (gdnf) 18

3.2 Подсемейство ростовых факторов. 18

3.2.1 Инсулиноподобный ростовой фактор (igf-i) 18

3.2.2 Трансформирующий ростовой фактор-альфа (tgf-alpha) 19

3.3 Молекулярно-биохимические аспекты механизма действия церебролизина 20

4. Основные терапевтические эффекты Церебролизина при лечении различных патологиях ЦНС.. 23

4.1 Церебролизин и деменциальные расстройства различной этиологии. 23

4.2 Церебролизин и терапия ишемического инсульта. 24

4.3 Церебролизин и терапия экстрапирамидных расстройств мозга (дискинезии и паркинсонизм) 26

4.4 Церебролизин и терапия психосоматических расстройств, обусловленных экстремальными воздействиями. 26

4.5 Церебролизин и травма мозга. 27

4.6 Церебролизин и детская психоневрология. 28

4.7 Церебролизин и другие заболевания. 30

Заключение. 32

Список литературы.. 34

Введение

Современная цивилизация оказывает огромное непосредственное давление на высшую нервную деятельность человека. В перечне таких воздействий: психоэмоциональные нагрузки в форме стрессов, непрерывно увеличивающиеся информационные и интеллектуальные нагрузки, физические травмы мозга и их последствия, неблагоприятная экологическая обстановка, “засоренность” продуктов питания и воды ксенобиотиками, влияние лекарств и алкоголя, приводящих к формированию токсической энцефалопатии с интеллектуальными и соматическими нарушениями, возрастающее влияние электромагнитных воздействий.

Эти и другие отрицательные факторы окружающей среды ведут к увеличению численности людей с патологиями центральной нервной системы, такими как ишемические энцефалопатии, деменциальные расстройства, болезнь Альцгеймера, хроническая цереброваскулярная недостаточность, интеллектуально-мнестические расстройства, вегетососудистая дистония и эндогенная депрессия.

Заболевания головного мозга, особенно вызванные патологическим процессом в системе кровеносных сосудов (цереброваскулярные ишемии, инсульты), стоят на третьем месте в мире среди ведущих причин смерти, после заболеваний сердца и рака. Вот почему такой важной и актуальной для современной науки и медицины является проблема разработки высокоэффективных и безопасных препаратов для лечения данных патологий.

С физиологической и биохимической точки зрения нарушение кровоснабжения структур мозга вносит серьезный дисбаланс в соотношение систем биорегуляторов и является источником патологических процессов, развивающихся на нейрональном и субклеточном уровнях. Нейрохимические процессы, происходящие при цереброваскулярной ишемии, представляют собой комплекс реакций, включающих интенсивное накопление экстрацеллюлярного глутамата, нарушение ионного гомеостаза, активизация кальцийзависимых внутриклеточных протеаз (кальпаин), образование токсических свободных радикалов и активных форм кислорода, неизбежно ведущих к некротической или/и апоптической гибели нейронов. Поэтому можно предположить, что вещества, блокирующие компоненты этого каскада, антагонисты рецепторов глутамата, ингибиторы протеаз и каспаз, нейтрализаторы свободных радикалов и активаторы репаративных процессов могут рассматриваться как потенциальные средства терапии церебральной ишемии.

Представленная в общем виде картина свидетельствует о том, что распространенная некогда концепция монотерапевтического подхода для лечения цереброваскулярных ишемией, представляющая собой неотложную реперфузию тромболитическими препаратами, оказывается несостоятельной. Мультитерапевтический подход, учитывающий многостадийность и степень тяжести ишемических расстройств мозга, должен включать:

вазоактивную терапию, обеспечивающую функционально необходимый метаболизм в тканях мозга;

компенсаторную (заместительную) терапию, направленную на ликвидацию нейротрансмиттерного дефицита в поврежденных структурах мозга;

нейротрофическую коррекцию ростовыми факторами, необходимыми для раннего поддержания биохимических сигнальных и трансляционных процессов в нервной клетке;

торможение образования продуктов перекисного окисления липидов;

торможение активности кальпаинов, ферментов протеолиза;

торможение экспрессии и активности каспаз, ферментов апоптоза.

Такая полифункциональная активность наблюдается у ноотропов нового поколения - препаратов нейропептидной природы (Семакс, Цереброзин, Кортексин).

Целью курсовой работы является изучение молекулярно-биохимических основ терапевтического действия данных препаратов.

Для выполнения поставленной в работе цели необходимо решить следующие задачи:

1. На основе анализа прочитанной литературы охарактеризовать химическое строение нейропептидных препаратов, сформулировать особенности фармакологического действия.

2. Кратко ознакомиться с историей открытия, разработки и внедрения в клиническую практику ноотропов пептидной природы.

3. Подробно рассмотреть механизм действия комплексного природного препарата Церебролизина, учитывая данные о химическом строении и биологической роли его предполагаемых компонентов.

4. Ознакомиться с основными терапевтическими эффектами Церебролизина при лечении различных патологиях ЦНС.

1. Краткая характеристика и история разработки нейропептидных препаратов (Семакс, Церебролизин, Кортексин)

По сравнению с реперфузией (тромболизисом), такое направление лечения цереброваскулярных патологий, как нейропротективная терапия, практически не имеет противопоказаний и каких-либо ограничений (сахарный диабет, высокое артериальное давление). Нейропротекцию условно разделяют на первичную, направленную на прерывание быстрых реакций глутамат-кальциевого каскада, свободно-радикальных механизмов, что позволяет увеличить период "терапевтического окна" для активной реперфузии, и вторичную, обеспечивающую прерывание отсроченных механизмов смерти клеток. К группе препаратов, обеспечивающих как первичную, так и вторичную нейропротекцию, относят широко применяющихся в последние годы в клинической практике пептидные препараты – Семакс, Церебролизин, Кортексин.

Семакс (Semax) - синтетическое олигопептидное соединение, созданное группой российских ученых во главе с академиком РАМН И.П. Ашмариным в 1997 году. Одна капля (0,05 мл) 0,1% водного раствора Семакса содержит 50 мкг синтетического олигопептида метионил-глутамил-гистидил-фенилаланил-пролил-глицил-пролина (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro-ОН), аналога фрагмента 4-10 адренокортикотропного гормона (АКТГ), обладающего выраженной физиологической активностью.

Механизм действия препарата основан на адаптивных изменениях клеточного метаболизма лимбической системы. Эти изменения приводят к увеличенной продукции цАМФ. Кроме того, Семакс влияет на уровень моноаминов, ацетилхолинэстеразную активность и допаминовые рецепторы ЦНС. Изучение биохимических основ действия Семакса показало, что препарат снижает уровень оксида азота (׀׀) в церебральном кортексе и подавляет процессы перекисного окисления при глобальной ишемии мозга. Исследования в культуре глиальных клеток выявили экспрессию нейротрофических ростовых факторов мозга (NGF, BDNF) под влиянием данного олигопептида. Экспериментально продемонстрировано, что Семакс увеличивает адаптационные возможности организма, повышает его устойчивость к гипоксии в условиях высокогорного разрежения воздуха, при заболеваниях сердца или при остром дефиците притока крови к мозгу, в том числе в результате тромбоза мозговых артерий. В условиях нервно-психического утомления препарат облегчает концентрацию внимания, способствует сохранению и ускоряет восстановление умственной работоспособности. Семакс широко используется в клинике острого нарушения мозгового кровообращения и в восстановительный период реанимационных мероприятий.

Церебролизин (Cerebrolysin) – ноотроп пептидной природы, единственный лекарственный препарат с доказанной нейротрофической активностью, аналогичной действию естественных факторов нейронального роста (NGF, BDNF), но проявляющейся в условиях периферического введения. Церебролизин представляет собой концентрат из мозга свиней, содержащий комплекс левовращающихся аминокислот и низкомолекулярные биологически активные нейропептиды, которые естественно сбалансированы в соотношении 85% и 15%. Молекулярный вес пептидов не превышает 10 000 дальтон, что позволяет им проникать через гематоэнцефалический барьер и поступать непосредственно к нервным клеткам. Препарат повышает эффективность аэробного энергетического метаболизма, улучшает внутриклеточный синтез белка в развивающемся и стареющем мозге. Кроме того, Церебролизин предотвращает образование свободных радикалов и снижает концентрацию продуктов перекисного окисления липидов, повышает выживаемость нейронов в условиях гипоксии и ишемии, снижает повреждающее нейротоксическое действие возбуждающих аминокислот и лактата, стимулирует формирование синапсов.

В списке современных ноотропных препаратов Церебролизин занимает важное место, благодаря своей высокой эффективности, чрезвычайно низкому числу побочных проявлений, растущему числу успешных применений при заболеваниях центральной нервной системы. У этого препарата хорошая клиническая история и высокая обоснованность, подтвержденная современными экспериментальными исследованиями.

Церебролизин является основным и наиболее успешным "детищем" австрийской фирмы "EBEWE Pharma". История Церебролизина (ТАБЛ.5) начинается с открытия Герхарда Харрера, который, работая в университете Инсбрука, обнаружил, что вещества, образующиеся при ферментативном гидролизе тканей мозга, могут оказывать стимулирующее действие на нервные клетки и регулировать вегетативные расстройства. После технологической разработки лекарственного средства 1 августа 1954 года препарат Церебролизин был впервые зарегистрирован в Австрии.

Первые клинические публикации по применению Церебролизина относятся к 1954-55 годам, когда был обнаружен пробуждающий эффект препарата у больных в состоянии гипогликемической комы (Hetzel, 1954; 1955). В последующие годы увеличивается число клинических публикаций об использовании препарата при лечении психических расстройств различной природы (Radmay, 1957), цереброваскулярных расстройствах (Krammer, 1959), хронических травмах мозга (Wenzel E, 1976) и церебральном атеросклерозе (Sutterlin, 1977).

Открытие в пятидесятых годах ростового фактора нервов (NGF) и последующий интерес к экспериментальному изучению нейротрофинов послужили поводом для зарождения идеи нейротрофической терапии и объяснения терапевтического механизма Церебролизина. В 1973 году Sommer и Quandt в электронно-микроскопических исследованиях на мозге молодых крыс показали, что Церебролизин способствует активации и пролиферации глиальных клеток, а также ранней дифференцировке кортикальных структур головного мозга. В экспериментах Lindner G. et al. (1975) было доказано стимулирующее действие препарата на рост нейронов узелкового ганглия, аналогичное действию ростового фактора нервов.

Эти результаты экспериментальных работ послужили основой для понимания нейротрофической роли Церебролизина при использовании его в терапии большого спектра неврологических расстройств. Современный этап изучения препарата рассматривает основные механизмы его нейротрофической и нейропротективной активности, о чем будет сказано ниже.

На сегодняшний день Церебролизин используется в клинической практике более чем 30-ти стран мира. По данным статистики за период 1998-2003 гг. Церебролизин был успешно использован при лечении 6 миллионов 200 тысяч пациентов. Фирма “EBEWE Pharma” продолжает работать в направлении улучшения качества препарата и получения новых форм его апликации.

Церебролизин: история открытия, внедрения, клинического опыта:

❒ 1954-56 гг. - Первые публикации о клиническом применении гидролизатов из мозга при нарколепсии и гипергликемической коме.

❒ 1975 г. - Фармакологические исследования биодоступности (GLP). Первые клинические испытания препарата "Церебролизин". Открыты нейропротективные свойства.

❒ 1990 г. - Доказан нейротрофический эффект ЦР:

масштабные испытания в клиниках Австрии, Германии, Японии, России. Эффективность при ишемических и деменциальных заболеваниях мозга.

❒ 1995-2002 гг. Прорыв в изучении

Кортексин (Cortexin) - отечественный препарат пептидной структуры, полученный путем ферментативного гидролиза тканей мозга телят или свиней. Содержит комплекс левовращающихся аминокислот и биологически активных полипептидов с молекулярной массой от 1 до 10 кДа. Кортексин был разработан в начале 1980-х гг. коллективом ученых Военно-медицинской академии под руководством академика РАМН Ф.И. Комарова, прошел широкую доклиническую и клиническую проверку на мощной экспериментальной базе кафедр, НИИ и клиник Военно-медицинской Академии, а затем был успешно применен в ходе боевых действий в Афганистане.

Последнее десятилетие характеризуется широким использованием препарата неврологами, неонатологами, педиатрами, нейрохирургами, терапевтами, психиатрами, нейрореаниматологами и врачами смежных специальностей. В многоцентровых плацебо-контролируемых рандомизированных исследованиях доказана эффективность Кортексина в остром периоде впервые возникшего полушарного ишемического инсульта и геморрагического инсульта у пациентов в возрасте от 50 до 85 лет.

Фармокологическое действие Кортексина исследовали при лечении черепно-мозговой травмы и ее последствий, энцефалопатиях различного генеза, острых и хронических энцефалитах и энцефаломиелитах, в составе комплексной терапии эпилепсии, различных формах детского церебрального паралича - и во всех случаях отечественные специалисты обнаруживали достоверный клинический эффект препарата.

Механизм действия кортексина связан с его метаболической активностью: он, свободно преодолевая гематоэнцефалический барьер, регулирует соотношение тормозных и возбуждающих нейромедиаторов, уровень серотонина и дофамина, оказывает ГАМКергическое влияние, обладает антиоксидантной активностью, нормализует глутамат-кальциевые каскады, замедляет процессы апоптоза.

Кортексин можно назвать препаратом информационно-метаболической терапии: разовая доза составляет всего 10 мг, доза после проведения курса лечения не превышает 0,2 г. Его введение в организм служит сигналом для активизации организмом собственных восстановительных механизмов.

2. Концепция нейротрофического терапевтического эффекта Церебролизина

Как уже было сказано выше, современный этап изучения терапевтических эффектов Церебролизина рассматривает основные механизмы его нейротрофической и нейропротективной активности. Поэтому для лучшего понимания молекулярно-биохимических основ терапевтического действия препарата, необходимо ознакомиться с важнейшей группой нейропептидов - нейротрофическими ростовыми факторами (НРФ).

Начиная с 70-х годов ХХ столетия, открытие и продолжающиеся интенсивные исследования нейротрофических ростовых факторов побудили к развитию новой стратегии "пептидергической", или "нейротрофной" терапии сосудистых и дегенеративных патологий мозга. Нейротрофические ростовые факторы (НРФ) относятся к физиологически активным полипептидам, которые регулируют рост и дифференцировку нейронов в развивающихся системах и их функциональную стабильность. В зрелом мозге нейротрофическим ростовым факторам принадлежит особая роль в защите и репарации нейрональных структур при ишемических и травматических повреждениях.

Действие ростовых и нейротрофических факторов заключается в модуляции биологических процессов, осуществляемых на различных уровнях; в общем виде это влияние состоит в регуляции экспрессии генов функционально значимых белков, рецепторов, медиаторов и, соответственно, включении и/или выключении альтернативных регуляторных звеньев (систем). Структурно нейротрофические и ростовые факторы представлены полипептидами в несколько десятков (до 100-150) аминокислотных остатков, организованных в одно - или двухдоменные формы. Реализация активности любого фактора происходит при взаимодействии с рецептором.

Структура рецептора обычно включает два основных компонента: лиганд-связывающий и эффекторный домены. Лиганд-связывающий домен определяет специфичность лиганда. Эффекторный домен инициирует начало биологического ответа после связывания лиганда.

Димерные рецепторные комплексы активируют индивидуальные сигнальные пути, начинающихся реакцией фосфорилирования и завершающихся различными типами биологического ответа, таких как пролиферация и апоптоз.

Ни по химическим признакам, ни по характеру биологической активности нет четких градаций между РОСТОВЫМИ и НЕЙРОТРОФИЧЕСКИМИ факторами. Однако анализ современных экспериментальных данных позволяет провести условное разделение:

1. Нейротрофические факторы - Фактор роста нервов (NGF), Нейротрофический фактор мозга (BDNF), Нейротрофины - 3 и 4/5 (NT-3, - 4/5), Глиальный и Цилиарный нейротрофические факторы (GDNF и CNTF). Контролируют дифференцировку, рост и сохранение клеток преимущественно центральной и периферической нервной систем. Для них характерен транспорт зрелых молекул по аксону или локальный синтез в прилегающих клетках.

2. Ростовые факторы – Эпидермальный ростовой фактор (EGF), Инсулиноподобный ростовой фактор (IGF), Эндотелиальный фактор роста сосудов (VEGF), Тромбоцитарный ростовой фактор (PDGF), Трансформирующий ростовой фактор (TGF), Фактор некроза опухоли (TNF) Участвуют в регуляции роста, дифференцировки, локомоции и сократимости клеток большинства тканей на периферии, включая клетки крови. По типу запускаемых сигнальных реакций ростовые факторы характеризуются в большинстве случаев как митогены, т.е. промотеры активности ядерного аппарата клетки. Ростовым факторам в большей мере присущ эндокринный принцип влияния на ткани и потому изначальное наименование отдельных факторов может не соответствовать профилю их действия.

Рассмотрим химический состав и биологическую роль наиболее важных для развития и функционирования ЦНС нейротрофических и ростовых факторов

3. Подсемейство нейротрофических факторов

3.1 Фактор роста нервов (ngf)

NGF был открыт и впервые исследован в 1951 году (Levi-Montalchini). Позднее фактор был идентифицирован в других тканях и у других видов, включая человека. В 1986 году Леви-Монтальчини получила совместно с С. Коэном Нобелевскую премию за работы по исследованию NGF.

Структура. Химические аспекты. NGF содержит 118 аминокислотных остатков, структурированных в две полипептидные цепи, с МВ 13 кД каждая:

NH2-ser-ser-thr-his-pro-val-phe-his-met-gly (10) -

glu-phe-ser-val-cys-asp-ser-val-ser-val (20) -

trp-val-gly-asp-lys-thr-thr-ala-thr-asn (30) -

ile-lys-gly-lys-glu-val-thr-val-leu-ala (40) -

glu-val-asn-ile-asn-asn-ser-val-phe-arg (50) -

gln-tyr-phe-phe-glu-thr-lys-cys-arg-ala (60) -

ser-asn-pro-val-val-ser-gly-cys-arg-gly (70) -

ile-asp-ser-lys-his-trp-asn-ser-tyr (80) -

cys-thr-thr-thr-his-thr-phe-val-lys-leu (90) -

thr-thr-asp-glu-lys-gln-ala-ala-trp-arg (100) -

phe-ile-arg-ile-asn-thr-ala-cys-val-cys (110) -

val-leu-ser-arg-lys-ala-thr-arg-COOH (118)

Последовательности Cys (15) -Cys (81), Cys (58) -Cys (112), Cys (68) -Cys (110) соединены S-S-мостиками.

Общая характеристика. Многие ненейрональные клетки, включая эпителиальные клетки, фибробласты, лимфоциты и макрофаги, синтезируют NGF. Фактор обнаруживается в клетках нервной, иммунной и эндокринной систем, что указывает на его обширную роль в регуляции гомеостаза. В ЦНС высокая концентрация NGF выявляется в крупноклеточных холинергических нейронах преимущественно базальных структур переднего мозга (гиппокамп, неокортекс, обонятельная луковица). Выявлена защитная роль NGF в отношении симпатических сенсорных и холинергических нейронов.

Фактор стимулирует дифференцировку клеток и поддерживает их жизнеспособность в симпатических и сенсорных структурах на периферии и в холинэргических участках ЦНС, в основном в базальном переднем мозге и в полосатом теле. NGF стимулирует синтез ферментов, вовлеченных в метаболизм катехоламинов и нейрон-специфических пептидов, таких как вещество Р, соматостатин и холецистокинин. Эта регуляторная функция NGF осуществляется не только в период нейрональной дифференцировки, но также является важным звеном поддержания нейрональной активности взрослых организмов.

3.1.1 Нейротрофический фактор мозга (bdnf)

Структура. Химическая характеристика. Димер с общим МВ 27,2 кДа, структурно сходен с NGF; идентичность аминокислотной последовательности BDNF у свиньи и крысы свидетельствует о видовой консервативности фактора.

Общая характеристика. Подобно другим нейротрофинам, BDNF участвует в развитии и сохранении нейрональных клеток мозга, включая сенсорные нейроны, допаминергические нейроны черной субстанции, холинергические нейроны переднего мозга, гиппокампа, ганглиев сетчатки. В мозге мРНК BDNF и сам полипептид идентифицированы в гиппокампе, амигдале, таламусе, пирамидных клетках неокортекса, в мозжечке. BDNF координирует развитие дорзальных и вентральных участков нейрональной структуры. В целом, распространение BDNF в нейроструктурах значительно большее, чем для NGF. BDNF и его мРНК обнаружены в плаценте и в периферических ганглиях.

Баланс глутаматергической и ГАМК-ергической систем контролирует уровень экспрессии BDNF. Блокада глутаматергического звена и/или стимуляция ГАМК ведет к быстрому снижению уровня мРНК BDNF. BDNF модулирует постсинаптическое торможение ГАМК-ергической нейротрансмиссии.

С помощью рекомбинантного BDNF человека (rh BDNF) доказано существование ретроградного аксонального транспорта фактора в неокортексе и лимбической коре крыс. Ретроградный транспорт BDNF был идентифицирован в коре переднего мозга, латеральном гипоталамусе, структурах locus coeruleus в и других отделах мозга (Sobreviela T. et al, 1996).

3.1.2 Нейротрофин-3 (nt-3)

Химическая характеристика. NT-3 образуется из макромолекулярного предшественника и является полипептидом, включающим 119 аминокислотных остатков. Его структура на 50% соответствует гомологии NGF и BDNF. Полипептидная цепь NT-3 содержит 6 остатков цистеина, образуя три дисульфидных мостика, совершенно соответствующих структуре NGF.

Общая характеристика. NT-3 обладает активностью, характерной для остальных членов семейства нейротрофинов. Он стимулирует развитие и жизнеспособность нейрональной популяции, промотирует дифференцировку клеток. Кроме того, NT-3 модулирует функцию проприоцептивных афферентных нейронов, передающих информацию от периферических мышечных волокон к мотонейронам.

В период развития мозга NT-3 экспрессируется в больших количествах, чем NGF и BDNF; у взрослых крыс высокая концентрация NT-3 выявлена в структурах гиппокампа и мозжечка. Наряду с NGF нейротрофин-3 участвует в эмбриональном и постнатальном развитии симпатических нейронов. Нейтрализация активности факторов специфическими антителами ведет к апоптозу этих клеток.

Помимо участия в постнатальном развитии нервных клеток, NT-3 способствует регуляции трансмиттерных функций и жизнеспособности нейронов взрослого мозга. NT-3 увеличивает выживаемость допаминергических нейронов мезэнцефалона и предотвращает дегенерацию норадренергических клеток Locus ceruleus.

Развитие мышечной дегенерации связывается с недостаточной экспрессией мРНК NT-3. Способность NT-3 промотировать репарацию поврежденных клеток может иметь терапевтическое приложение.

Функции NT-3 реализуются при участии рецепторов протеинкиназы типа Trk-C.

3.1.3 Нейротрофин-4/5 (nt-4/5)

Химическая и общая характеристики. Именуемый как Нейротрофин-4/5 (NT-4/5), или NF-5, представляет собой димерный полипептид с общей массой 28 кДа. Экспрессируется во многих тканях и в большинстве регионов мозга.

Фактор промотирует выживание и дифференцировку нейронов различных популяций, включая спинальные нейроны, базальные холинергические нейроны переднего мозга, нейроны гиппокампа и гранулярные клетки мозжечка. В эмбриональном мозге NT-4/5 обнаруживается в небольших количествах основных отделов ствола мозга, достигая наибольших значений к 40 дню развития (Katoh-Semba et al. 2003).

Наряду с BDNF, NT-4/5 ускоряет образование дендритов в пирамидных клетках коры за счет аутокринного механизма (Wirth et al. 2003). Подобно другим нейротрофинам, NT-4/5 влияет на активность норадренергических структур в Locus coeruleus, а также допамин-, ГАМК-, и серотонинергические нейроны в черной субстанции. Недостаточная экспрессия NT-4/5 ведет к незначительной гибели сенсорных нейронов мышей, указывая на ограниченную роль фактора в нейропротекции развивающихся и зрелых клеток. Подобно BDNF, NT-4/5 специфически взаимодействует с Trk-В рецепторами.

3.1.4 Глиальный нейротрофический фактор (gdnf)

Химическая структура и общая характеристика.

Гликозилированный гомодимер с МВ 33-45 кДа. Образуется в результате процессинга 135 - членного предшественника. Структурно сходен с нейротрофинами, имеющими цистеиновые мостики, и представителями семейства TNF-beta.

Впервые выделен в 1993 году из допаминергических нейронов глиальных клеток среднего мозга крысы (Lin et al. 1993). Распространен практически во всех больших регионах ЦНС и в спинном мозге. GDNF рассматривается как аутокринный регулятор нейромышечной активности; влияет на рост аксонов, экспрессию генов нейрональной регенерации и поддерживает фенотип мотонейронов при возрастной патологии ЦНС.

Фактор способствует сохранению различных популяций клеток центральной и периферической нервной системы, включая допаминергические нейроны среднего мозга, клеток Пуркинье, нейронов зрительной системы, мотонейронов ганглиев дорзальных рогов спинного мозга.

3.2 Подсемейство ростовых факторов

3.2.1 Инсулиноподобный ростовой фактор (igf-i)

Известен также как Соматомедин С. Синтезируется в печени и секретируется под влиянием гипофизарного гормона роста. Экспрессия IGF-I в других органах зависит от вида ткани и стимулирующего стимула.

IGF-I обладает митогенной активностью для фибробластов, остеобластов, фетальных клеток мозга, глиальных клеток, гладкомышечных клеток. Продуцируется некоторыми опухолями человека. IGF-I присутствует в качестве основной формы в мозге и экспрессируется в нервной ткани в период развития, присутствуя в наивысших концентрациях в зрительном тракте, таламусе и мозжечке. Рецептор IGF-I присутствует в высоких концентрациях во всех отделах развивающейся нервной ткани.

IGF-I исполняет роль аутокринного или паракринного агента пролиферации нейрональных и глиальных клеток и облегчает их дифференцировку и переживание. Эксперименты показывают, что в период развития IGF-I защищает моторные нейроны от клеточной гибели в условиях повреждения и способствует регенерации аксонов. У взрослых животных инъекции IGF-I промотируют спроутинг нервных окончаний и увеличивают размеры нейромускулярных контактов.

Эти данные указывают на возможное применение IGF-I в терапии неврологических заболеваний, включая латеральный амиотрофический склероз и периферические невропатии (Landreth et al. 1999). IGF-I рассматривается как полипептидный гормон, потенциальный нейропротектор в терапии инсульта и других форм нейрональных расстройств. Относительно крупные размеры молекулы делают затруднительным прямое использование фактора в клинике; апробируются формы интраназального введения IGF-I.

3.2.2 Трансформирующий ростовой фактор-альфа (tgf-alpha)

Структура. Общая характеристика. Секретируемый полипептид с МВ 5,5 кДа, включающий 50 аминокислотных остатков; структурно на 30% повторяет гомологию EGF и содержит шесть цистеиновых остатков. TGF-alpha экспрессируется в моноцитах, кератиноцитах, во многих опухолях, а также в плаценте, в почках, гипофизе.

Синтез Ростового фактора фибробластов (FGF) в астроцитах гипоталамуса регулируется TGF-alpha при участии эстрогена (Galbiati et al. 2002). мРНК TGF-alpha детектирована на всех стадиях развития ЦНС, что указывает на его аутокринно-/паракринную функцию в контроле дифференцировки и роста фетального и неонатального мозга. Участвует в астроглиозе после экспериментального повреждения мозга и во время нейродегенерации.

TGF-α препятствует апоптозу клеток мозга. Колотая травма коры мозга сопровождается повышенной экспрессией TGF-alpha, которая вызывает гипертрофию астроцитов; в репаративном механизме, развивающемся вокруг зоны повреждения, участвуют также глиальный кислый белок и интерлейкин-6 (Isono et al. 2003).

3.3 Молекулярно-биохимические аспекты механизма действия церебролизина

Сложный химический состав природного концентрата Церебролизина и его мультимодальное действие на нервную систему не позволяет рассматривать препарат как аналог какого-либо одного нейротрофического ростового фактора. Это своеобразный "терапевтический коктейль", в который входят различные биологически активные нейропептиды. Благодаря уникальному природному набору активных субстанций, Церебролизин (ЦР) воздействует на различные "мишени" нейрональных структур и, соответственно, корригирует различные звенья патологического процесса в мозге. В результате сложного взаимодействия комплекса факторов, входящих в состав препарата, с нейрональными структурами может быть достигнута нейротрофическая стимуляция различных популяций клеток центральной и периферической нервной системы.

В многочисленных экспериментальных исследованиях было установлено, что ЦР повышает сниженный при различных деменциальных патологиях уровень экспрессии гена BBB GLUT-1. Поскольку соответствующий данному гену белок выполняет функцию транспортера глюкозы через гематоэнцефалический барьер, введение препарата способствует улучшению церебрального метаболизма глюкозы.

При использовании различных трансгенных животных моделей болезни Альцгеймера (БА) была доказана способность ЦР редуцировать образование амилоидогенного пептида (Аβ 1-42). Этот эффект прямо коррелирует с процессом образования новых синаптических контактов в головном мозге экспериментальных животных, а также с улучшением у них нарушенной памяти и способности к обучению. Установлено, что Церебролизин значительно ослабляет патологическую активацию клеток микроглии, характерной уже для начальных стадий БД, и тем самым препятствует высвобождению этими клетками воспалительных цитокинов.

Был подтвержден антиоксидантный эффект ЦР, в частности на экспериментальной модели повреждения гиппокампа. После недельного введения препарат снижал активность ферментов, сопровождающих оксидативный стресс, - каталазы и супероксиддисмутазы.

Кроме того, на различных экспериментальных моделях были получены доказательства того, что ЦР предотвращает утрату белка, ассоциированного с микротрубочками (МАР2) и составляющего основу цитоскелета нейронов. Утрата МАР2 является маркером ранней стадии повреждения нейронов. Церебролизин, ингибируя действие кальций-зависимых внутриклеточных протеаз, таких как кальпаин, препятствует процессу распада МАР2 и деградации цитоскелета нейронов.

Влияние церебролизина на гормональные регуляторные механизмы заключается в стабилизации гипофизарно-гонадных соотношений с повышением уровня тиреотропного гормона и тироксина и снижением трийодтиронина. Выявленное улучшение функциональной активности щитовидной железы под действием нейрометаболического препарата (при отсутствии собственно гормональной терапии) косвенно подтверждает "центральный" (гипофизарный) генез гормональной дизрегуляции у обследованных детей.

Церебролизин также способствует нормализации неспецифических механизмов иммунной защиты, вызывая стабилизацию функциональной активности лимфоцитов крови, о чем убедительно свидетельствуют увеличение лимфоцитарно-тромбоцитарной адгезии, снижение концентрации в сыворотке крови провоспалительных цитокинов - биологически активных регуляторов межклеточного взаимодействия, и купирование явлений дисиммуноглобулинемии.

Современные представления связывают основной механизм молекулярного действия Церебролизина с предупреждением апоптоза – “программируемой” смерти нервных клеток (О.А. Гомазков, 2003).

Таким образом, спектр фармакологической активности препарата во многом совпадает с характеристиками НРФ, практическое медицинское применение которых ограничено в связи с трудностью прохождения через гематоэнцефалический барьер. Церебролизин обладает значительными преимуществами перед НРФ не только из-за легкой доставки в головной мозг, многочисленные клинические исследования доказали его безопасность. Установлено, что препарат практически не вызывает аллергических реакций, не проявляет мутагенного эффекта, не оказывает тератогенного действия. Этим обеспечивается уникальная терапевтическая активность препарата при широком спектре неврологических и психиатрических заболеваний, о чем более подробно будет сказано ниже.

4. Основные терапевтические эффекты Церебролизина при лечении различных патологиях ЦНС

4.1 Церебролизин и деменциальные расстройства различной этиологии

Современная неврология понимает под сосудистой деменцией гетерогенное по основным клиническим, морфологическим и биохимическим характеристикам состояние, которое включает нарушения лимбических, паралимбических, диэнцефальных и фронтальных зон мозга и приводит к нарушениям мнестической и других когнитивных сфер, включая речь, ориентировку, абстрактное мышление.

Одним из наиболее распространенных нейродегенеративных демененциальных заболеваний современности является болезнь Альцгеймера (БА). В общепринятом представлении нейропатология БА характеризуется рядом событий, непреложно связанных между собой: отложение амилоидных бляшек и образование нейрофибриллярных сплетений; дефицит холинергических медиаторов в структурах переднего мозга; экспрессия экзайтотоксических продуктов; нарастающая потеря нейрональных и синаптических структур в гиппокампе и коре; мутации предшественника амилоидного пептида или полиморфизм АРО-Е генов, которые ведут к образованию токсических амилоидов с нарушением обмена Са++, развитию окислительного стресса (образование АФК) и апоптозу.

Изучение эффективности ЦР при деменциях Альцгеймеровского типа было в различные годы проведено в России, Австрии, Китае, Норвегии. В серии выполненных в мире рандомизированных плацебо-контролируемых клинических исследований была доказана терапевтическая эффективность церебролизина и безопасность его применения у пациентов с БА на стадии мягкой-умеренной деменции. Проведенные исследования также показали, что терапевтический эффект препарата сохраняется па протяжении 2-6 месяцев после завершения терапии.

Выполненное в России сравнительное клиническое исследование долговременных эффектов церебролизина (4 курса на протяжении 22 месяцев) доказало, что препарат представляет собой не только эффективное средство симптоматической терапии, но и обладает отчетливым позитивным модифицирующим воздействием на течение нейродегенеративного процесса.

Совокупность полученных клинических данных по терапии Церебролизином различных форм деменциальной патологии позволяет сделать следующие выводы:

1. Церебролизин, помимо симптоматического эффекта, обладает специфическим нейротерапевтическим действием, которое достоверно документируется клиническими, нейропсихологическими и электрофизиологическими критериями.

2. Процент бо