Журнал высшей нервной деятельности имени И.П. Павлова, 2024, № 3
Покупка
Новинка
Тематика:
Психофизиология. Психогенетика
Издательство:
Наука
Наименование: Журнал высшей нервной деятельности имени И П Павлова
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 130
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 06.00.00: БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
- 31.00.00: КЛИНИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
- 32.00.00: НАУКИ О ЗДОРОВЬЕ И ПРОФИЛАКТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА
- 37.00.00: ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ имени И.П. ПАВЛОВА Том 74 № 3 2024 Май–Июнь Основан в январе 1951 г. Выходит 6 раз в год ISSN: 0044-4677 Журнал издается под руководством Отделения физиологии РАН Главный редактор П.М. БАЛАБАН Редакционная коллегия Ю.И. АЛЕКСАНДРОВ, М.А. АЛЕКСАНДРОВА, К.В. АНОХИН, И.В. БОНДАРЬ, Н.П. БОНДАРЬ, Н.В. ГУЛЯЕВА (зам. гл. редактора), В.А. ДУБЫНИН, Н.Н. ДЫГАЛО, В.Н. ИЕРУСАЛИМСКИЙ (отв. секретарь), Г.Г. КНЯЗЕВ, Н.Г. ЛЕВИЦКАЯ, А.В. КУРГАНСКИЙ, А.В. ЛАТАНОВ, Р.И. МАЧИНСКАЯ (зам. гл. редактора), А.Ю. МАЛЫШЕВ, О.В. МАРТЫНОВА, С.В. МЕДВЕДЕВ, Е.С. МИХАЙЛОВА, Д.А. НАПАЛКОВ, В.В. РАЕВСКИЙ, Р.Н. ХАЗИПОВ, А.Е. ХРАМОВ Редколлегия журнала выражает благодарность за помощь в рецензировании статей этого номера О.С. ГЛАЗАЧЕВУ, Н.В. ГУЛЯЕВОЙ, А.Я. КАПЛАНУ, Н.А. КРУПИНОЙ, А.В. ЛАТАНОВУ, О.В. МАРТЫНОВОЙ, Р.И. МАЧИНСКОЙ, И.И. ПОЛЕТАЕВОЙ, М.Ю. СТЕПАНИЧЕВУ Редакция Заведующая редакцией Н.Г. ПУДОВКИНА Адрес редакции: 117485 Москва, ул. Бутлерова, 5а, комн. 320 тел.: 334-84-19, 789-38-52* (перевод в тональный режим) 2086 E-mail: zhvnd@yahoo.com Internet: http://www.jvnd.ru © Российская академия наук, 2024 © Редколлегия «Журнала высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова» (составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Том 74, номер 3, 2024 Обзоры и теоретические статьи Гены белков миелина, экспрессия которых связана с болезнью Паркинсона М. В. Шульская, П. А. Сломинский, М. И. Шадрина, А. Х. Алиева 259 Глимфатическая система, сон, нейродегенерация А. В. Горбачевский, О. А. Кичерова, Л. И. Рейхерт 269 Физиология высшей нервной (когнитивной) деятельности человека Паттерны межполушарных взаимодействий при пробуждении от коротких эпизодов дневного сна А. Е. Манаенков, Н. В. Лигун, Д. С. Свешников, Е. Б. Якунина, В. И. Торшин, В. Б. Дорохов 285 Выявление нейрофизиологических маркеров обработки интрацептивных сигналов с помощью метода связанных с событиями потенциалов Е. Д. Словенко, О.В. Сысоева 297 Вызванные потенциалы на движение звуковых стимулов при межушных различиях по интенсивности Л. Б. Шестопалова, Е. А. Петропавловская 311 Физиологические механизмы поведения животных: восприятие внешних стимулов, двигательная активность, обучение и память Влияет ли длительный отбор по реакциям на человека на особенности процесса принятия решения у лисиц при научении? И. А. Мухамедшина, А. В. Харламова 324 Hypoxic preconditioning in rats with low and high prepulse inhibition of acoustic startle is implemented through topographically different sensory inputs. Working hypothesis E. I. Zakharova, Z. I. Storozheva, A. T. Proshin, M. Yu. Monakov, A. M. Dudchenko 336 Влияние содержания крыс в условиях повышенной скученности на тревожность и условно-рефлекторный страх И. В. Павлова, Н. Д. Брошевицкая 353 Методика AVRAWRA – application for video raw record acquisition for neuroimaging and videoregistration research D. S. Suchkov, V. V. Shumkova, V. R. Sitdikova, V. M. Silaeva, A. E. Logashkin, A. R. Mamleev, Y. V. Popova, L. S. Sharipzyanova, M. G. Minlebaev 369
Contents Vol. 74, No 3, 2024 Reviews and theoretical articles Role of individual structural and functional elements of myelin in Parkinson’s disease M. V.Shulskaya, P. A. Slominsky, M. I. Shadrina, A. Kh. Alieva 259 Glymphatic system, sleep, neurodegeneration A. V. Gorbachevskii, O. A. Kicherova, L. I. Reikhert 269 Physiology of higher nervous (mental) activity in humans Patterns of interhemispheric interactions in the short day sleep episodes A. E. Manaenkov, N. V. Ligun, D. S. Sveshnikov, E. B. Yakunina, V. I. Torshin, V. B. Dorokhov 285 Identification of neurophysiological markers of interoceptive signals using the event-related potential technique E. D. Slovenko, O. V. Sysoeva 297 Motion onset responses elicited by sound stimuli with interaural level differences L. B. Shestopalova, Е. А. Petropavlovskaia 311 Physiology of behavior: perception, locomotion, learning and memory Does the selection of fox for their reactions to humans affect the decision-making during learning? I. A. Mukhamedshina, A. V. Kharlamova 324 Hypoxic preconditioning in rats with low and high prepulse inhibition of acoustic startle is implemented through topographically different sensory inputs. Working hypothesis E. I. Zakharova, Z. I. Storozheva, A. T. Proshin, M. Yu. Monakov, A. M. Dudchenko 336 The effect of overcrowding on anxiety and conditioned fear in rats I. V. Pavlova, N. D. Broshevitskaya 353 Methods AVRAWRA – application for video raw record acquisition for neuroimaging and videoregistration research D. S. Suchkov, V. V. Shumkova, V. R. Sitdikova, V. M. Silaeva, A. E. Logashkin, A. R. Mamleev, Y. V. Popova, L. S. Sharipzyanova, M. G. Minlebaev 369
ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2024, том 74, № 3, с. 259–268 ОБЗОРЫ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СТАТЬИ УДК 57.023 ГЕНЫ БЕЛКОВ МИЕЛИНА, ЭКСПРЕССИЯ КОТОРЫХ СВЯЗАНА С БОЛЕЗНЬЮ ПАРКИНСОНА © 2024 г. М. В. Шульская*, П. А. Сломинский, М. И. Шадрина, А. Х. Алиева Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”, Москва, Россия *e-mail: shulskaya.m@yandex.ru Поступила в редакцию 08.02.2024 г. После доработки 26.03.2024 г. Принята к публикации 12.07.2024 г. Миелин представляет собой высокоспециализированную форму плазматической мембраны. Постепенная потеря миелина является одним из характерных признаков как возрастных, так и патологических изменений мозга. В данном обзоре мы попытались охарактеризовать спектр генов, чьи продукты принимают участие в формировании и функционировании миелина ЦНС, а также оценить их возможный вклад в патогенез БП. Анализ опубликованных в настоящее время данных, полученных на модельных объектах и пациентах с БП, позволил выявить несколько генов белков миелина, которые могут быть связаны с развитием БП. Гены PLP1, MOBP, FA2H и HSPA8 являются наиболее перспективными для исследования их вклада в патогенез БП. Ключевые слова: миелин, аксон, миелинизация, болезнь Паркинсона DOI: 10.31857/S0044467724030011 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МИЕЛИНА НЕЙРОНОВ ЦНС И ЕГО РОЛЬ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ НЕРВНЫХ КЛЕТОК Миелин представляет собой высокоспециализированную форму плазматической мембраны. Многослойная (250–300 слоев в центральной нервной системе) оболочка образуется в результате разрастания и последующего спирального закручивания плазматической мембраны вокруг фрагментов аксонов проекционных нейронов при помощи особых глиальных клеток. В центральной нервной системе такими клетками являются олигодендроциты. Известно, что один олигодендроцит участвует в процессе миелинизации 40–60 аксонов, ограничиваясь притом лишь одним миелиновым сегментом; таким образом, один аксон миелинизируется сразу несколькими олигодендроцитами (Nave, 2010; Saab, Nave, 2017). характерным свойством миелина является его высокая пластичность, обусловленная сложными молекулярными механизмами, такими как синтез компонентов миелина, их метаболизм и деградация. Предполагается, что процесс формирования миелина зависит от подтипа нейронов, области мозга и пространственно-временной передачи сигналов нейромедиаторов, высвобождаемых из разных клеток (Saab, Nave, 2017). Еще одна важная особенность миелина заключается в его способности изменяться структурно в течение онтогенеза (Cermenati et al., 2015). Изменениям подвержены такие параметры, как толщина миелина, длина междоузлия и перинодальная организация, регулируемые при помощи везикулярного экзоцитоза (Ford et al., 2015; Etxeberria et al., 2016; Schneider et al., 2016; Dutta et al., 2018). Довольно интенсивное и сложное взаимодействие между миелином и аксоном, осуществляемое при помощи целого ряда белков и липидов, а также межлипидные взаимодействия в слоях самого миелина помогают поддерживать правильность его структуры и стабильность (Olsen, Faergeman, 2017). Главная функция миелина как в центральной, так и в периферической нервной системе – обеспечение электроизоляции аксонов, что позволяет регулировать скорость передачи нервного импульса. Компактность и многослойность (до 100 слоев) миелина позволяет увеличить скорость распространения нервного импульса от 1 до 50– 100 м/с (Zalc, 2006; Simons, Nave, 2015). Другим Миелин в пересчете на сухую массу состоит на 70—85% из липидов и на 15–30% из белков (Pierre Morell, 1999). Высокое содержание липидов способствует лучшей электроизоляции 259
ШУЛЬСКАЯ и др. (Harayama, Riezman, 2018). Основными липидными компонентами миелина ЦНС являются холестерин, сфингогликолипиды (в основном галактоцереброзид), различные фосфолипиды и сфингомиелин. Основными белковыми компонентами являются основной белок миелина (MBP), протеолипидный белок (PLP) и миелиновый олигодендроцитарный гликопротеин (MOG) (Clements et al., 2003). др. В других случаях (лейкодистрофии, болезни лизосомального накопления, наследственные невропатии и т.д.) происходит дегенерация нейронов, приводящая в конечном итоге к их демиелинизации (Garcia-Gil, Albi, 2017). Например, при болезни Альцгеймера потеря миелина аксонами происходит уже на ранних клинических стадиях заболевания задолго до появления первых симптомов (Altevogt et al., 2002; Dean et al., 2017; Papuc, Rejdak, 2020). ПРОЦЕССЫ МИЕЛИНИЗАЦИИ ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА Болезнь Паркинсона (БП) является одним из наиболее распространенных нейродегенеративных заболеваний и обусловлена медленной неуклонно прогрессирующей дегенерацией дофаминергических нейронов среднего мозга. Известно, что характерные для БП двигательные симптомы, такие как тремор, постуральная неустойчивость, гипокинезия и пластический гипертонус, появляются при гибели примерно 50– 60% ДАергических нейронов в черной субстанции и снижении дофамина в стриатуме на 70–80% (Bernheimer et al., 1973; Fowler, 2007; Cookson et al., 2008). На сегодняшний день известен целый ряд молекулярных клеточных процессов, лежащих в основе патогенеза БП, начиная с классических (аутофагия, митохондри аль ная дисфункция и др.) (Shimura et al., 2001;Youle, Narendra, 2011; Ding, Yin, 2012; Lin, Farrer, 2014; Beilina, Cookson, 2016; Bose, Beal, 2016; Voigt et Постепенная потеря миелина является одним из характерных признаков возрастных изменений мозга (Kohama et al., 2012). При патологии происходит нарушение формирования миелина или же его деградация под влиянием как генетических факторов, так и факторов внешней среды (например, дефицит питательных веществ, терапевтические вмешательства, химические и биологические токсины) (рис. 1). Биохимические изменения, связанные с демиелинизацией нейронов ЦНС, как правило, сходны независимо от этиологии (Saab, Nave, 2017), однако сама демиелинизация может быть как причиной, так и следствием патологического процесса. Так, при одних демиелинизирующих заболеваниях сначала происходит избирательная дегенерация миелина или миелинизирующих олигодендроцитов, а затем деградации подвергаются и аксоны. Как правило, данные заболевания имеют иммуноопосредованный или инфекционный патогенез; среди них наиболее распространенным является рассеянный склероз, также встречаются лейкоэнцефалопатии, периферические невропатии и Рис. 1. Схематическое изображение миелина ЦНС в норме и в процессе деградации. Fig. 1. Schematic representation of normal and degradating CNS myelin. ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024
ГЕНЫ БЕЛКОВ МИЕЛИНА ловного мозга, на развитие БП изучено недостаточно (Signorelli et al., 2021). al., 2016) и заканчивая такими недавно выявленными процессами, как нарушение везикулярного транспорта, окислительный стресс и апоптоз (Dong-Chen et al., 2023; Ye et al., 2023). Однако поиск молекулярно-генетических механизмов развития БП активно продолжается, поскольку известны далеко не все механизмы, связанные с патогенезом БП, а процессы, инициирующие развитие процесса нейродегенерации при БП, и вовсе остаются малоизученными. В результате исследований, проведенных in vitro, с использованием животных моделей БП, а также образцов периферической крови и тканей пациентов с БП было показано, что прогрессирование БП и тяжесть ее течения напрямую связаны с изменением метаболизма сфингомиелина. Тем не менее его молекулярные механизмы остаются не до конца изученными. Предполагается, что сфингомиелин участвует в развитии БП за счет обеспечения передачи нервных импульсов, пресинаптической пластичности и влияния на локализацию рецепторов нейромедиаторов (Signorelli et al., 2021). Анализ ферментов, метаболизирующих сфингомиелин, позволил частично прояснить его роль в патогенезе БП. Известно, что гидролиз сфингомиелина осуществляется в плазматической мембране (с получением церамида и фосфохолина) при помощи сфингомиелиназ. У человека имеется пять сфингомиелиназ, которые отличаются N-концевым участком и кодируются генами SMPD1SMPD5 (Hofmann et al., 2000; Airola, Hannun, 2013). Для двух из них (SMPD1 и SMPD3) существуют данные о роли в патогенезе БП. Изучая патологические изменения в мозге больных БП, известный немецкий патологоанатом Х. Браак впервые отметил нейропротекторную роль миелина при данном заболевании. Им было отмечено, что сильнее всего деградации подвержены проекционные нейроны, имеющие разветвленные и тонкие аксоны, которые начинают миелинизироваться в последнюю очередь. В то же время нейроны с сильно миелинизированными аксонами (как правило, такая миелинизация начинается еще пренатально) оказываются невосприимчивы к нейродегенерации. Интересно, что данная закономерность была выявлена для всех типов нейронов и областей мозга (Braak, Del Tredici, 2009). Таким образом, им был сделан вывод о том, что развитие нейродегенеративного процесса в коре головного мозга при БП в обратном порядке повторяет последовательность миелинизации нейронов данной области (Braak, Del Tredici, 2004). На сегодняшний день имеются данные о том, что толщина миелина имеет решающее значение для эффективной передачи сигналов, а его повреждение или истончение приводит к десинхронизации передачи электрического импульса, который со временем затухает на коротком расстоянии, несмотря на его более высокую скорость, что, несомненно, может иметь значение при изучении патогенеза заболеваний, связанных с демиелинизацией (Jacak, Jacak, 2022). Роль липидов миелина при БП Было показано, что мутации в гене SMPD1 приводят к существенному снижению активности сфингомиелиназы, что в свою очередь приводит к накоплению сфингомиелина и нарушению процесса аутофагии (Bernardo et al., 2021). На сегодняшний день уже несколькими группами исследователей на различных этнических выборках было показано, что мутации c.996delC (p.fsP330), p.L302P, p.P332R, p.Y500H, p.P533L и p.R591C в гене SMPD1 достоверно чаще встречаются у больных БП по сравнению с контрольными выборками. Гомозиготность по мутациям в данном гене приводит к развитию болезни Немана–Пика, в то время как гетерозиготные мутации в SMPD1 являются новым генетическим фактором риска развития БП (Dagan et al., 2015; Gan-Or et al., 2015; Schuchman, Wasserstein, 2015; Mao et al., 2017). Тесная связь сфинголипидов с нейродегенеративными заболеваниями обусловлена их функцией основного структурного компонента плазматической мембраны олигодендроцитов и миелина (Cermenati et al., 2015). В последние годы активно расширяются знания о роли сфинголипидов в патогенезе БП, при этом наибольшее внимание уделяется церамидам, являющимся предшественниками сложных сфинголипидов (Custodia et al., 2021, Vos et al., 2023), а влияние сфингомиелина, играющего ключевую роль в нормальной и патологической физиологии гоНикаких различий в уровне экспрессии генов SMPD1 и SMPD2 в клетках стриатума и черной субстанции мышей с MPTP-индуцированной моделью БП выявлено не было (Blokhin et al., 2022). В то же время было обнаружено снижение уровня экспрессии гена SMPD3 в стриатуме и гиппокампе мышей с MPTP-индуцированной моделью БП, что подчеркивает важность дальнейшего изучения вклада сфингомиелиназ в паЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024
ШУЛЬСКАЯ и др. тогенез БП (Cataldi et al., 2017; Signorelli et al., 2021). новных белковых компонентов миелина в патогенезе БП. Роль структурных белков миелина в БП Белки составляют около 15–30% от общего количества вещества миелина. Их отличительной особенностью является небольшой размер (до 30 кДа). Наиболее представленными являются: основной белок миелина (myelin basic protein (MBP)), миелиновый протеолипидный белок (myelin proteolipid protein (PLP)) и основной олигодендроцитный белок миелина (myelin oligodendrocyte basic protein (MOBP)) (Yamamoto et al., 1994; Baron, Hoekstra, 2010; Frid et al., 2015). Роль везикулярного транспорта миелина при БП Везикулярный транспорт является одним из базовых клеточных процессов. Нарушения путей транспортировки, сортировки или правильной доставки везикул могут быть вовлечены в развитие БП (Ebanks et al., 2019). Миелинизирующие олигодендроциты образуют самые маленькие внеклеточные везикулы, экзосомы, которые переносят ряд необходимых для формирования миелина белков (прежде всего PLP) (KramerAlbers et al., 2007; Jin et al., 2021). Было показано, что нарушение процесса транспорта PLP приводит к нехватке данного белка в местах синтеза миелина, а следовательно, к остановке его роста (Hines et al., 2015; Koudelka et al., 2016; Almeida et al., 2021) и невозможности повторной миелинизации (Bakhti et al., 2011; Domingues et al., 2016). Снижение миелинизации нейронов вследствие нарушения везикулярного транспорта может быть одной из причин развития БП (Braak, Del Tredici, 2004; Braak, Del Tredici, 2009). Основной белок миелина представляет собой мембранный полупогружной белок. MBP кодируется одним геном и имеет множество изоформ, возникающих в результате альтернативного сплайсинга или посттрансляционных модификаций. Основной его особенностью является способность к многочисленным поверхностным взаимодействиям, причем данное свойство MBP уникально среди всех белков миелина (Harauz et al., 2009). При демиелинизации MBP довольно быстро деградирует с формированием агрегатов, что было показано при хроническом рассеянном склерозе. Авторами также была высказана гипотеза о возможном существовании подобных агрегатов при БП (Frid et al., 2015). Другие связанные с функционированием миелина гены, которые могут вносить вклад в развитие БП Помимо генов, чьи продукты напрямую участвуют в формировании миелина, существует ряд белков, опосредованно влияющих на дифференцировку олигодендроцитов, утилизацию поврежденного миелина и повторную миелинизацию аксона. При помощи анализа основных белковых продуктов миелина в базе данных STRING, а также анализа опубликованных данных нами был выявлен ряд генов, чьи белковые продукты могут быть связаны с развитием БП (табл. 1). Миелиновый протеолипидный белок (PLP) кодируется геном PLP1 и является вторым основным белковым компонентом миелина, обеспечивающим его стабильность и компактизацию (Greer. Lees, 2002). Полнотранскриптомный анализ образцов лобной коры пациентов с БП (post mortem) и трансгенных крыс со сверхэкспрессией альфа-синуклеина показал повышенную экспрессию гена PLP1 в обоих случаях (Hentrich et al., 2020). Так, была показана повышенная экспрессия мРНК-генов, входящих в кластер “миелин” (Atp1b1, Tspan2, Hspa8) в стриатуме и черной субстанции мышей с МФТП-индуцированной моделью БП (ранняя симптомная и поздняя досимптомная стадии) (Alieva et al., 2018). Интересно отметить, что схожие данные были получены для генов ATP1B1 и HSPA8 в черной субстанции пациентов с БП, в то время как ген TSPAN2 практически не экспрессируется в миелине головного мозга человека (Hauser et al., 2005; Jayakrishna et al., 2020). Основной олигодендроцитный белок миелина, кодируемый геном MOBP, является третьим по распространенности миелиновым белком, а его основная роль состоит в поддержании уплотненной структуры миелина (Montague et al., 2006). Было показано, что полиморфизм rs616147 в гене MOBP является фактором риска развития БП (Siokas et al., 2022). Кроме того, MOBP был выявлен в качестве компонента кортикальных телец Леви в образцах мозга, полученных от пациентов с БП (Kon et al., 2019). Другой исследовательской группой было выявлено изменение экспрессии ряда генов, кодирующих ферменты миелина (Asah1, Asah2, Gba1, Таким образом, полученные на сегодняшний день данные косвенно подтверждают участие осЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024
ГЕНЫ БЕЛКОВ МИЕЛИНА Таблица 1. Гены, продукты которых связаны с функционированием миелина и развитием БП Table 1. Genes encoding products that are associated with myelin functioning and the development of PD Ген Белок Связь с миелином Связь с БП GO Onthology term FA2H Гидроксилаза жирных кислот Участвует в поддержании структурной целостности миелина. GO:0006682 Galactosylceramide biosynthetic process GO:0022010 Central nervous system myelination GO:0048709 Oligodendrocyte differentiation GO:0021782 Glial cell development GO:0042552 Myelination Один из субстратов убиквитина. Повышенная экспрессия у пациентов с БП и трансгенных крыс. Гомозиготная точковая мутация выявлена у пациента с гомозиготной делецией одного экзона в гене PARK2 (Kruer et al., 2010; Benger et al., 2019; Hentrich et al., 2020) GPR37 Рецептор, связанный с G-белком GO:0031175 Neuron projection development GO:0022008 Neurogenesis GO:0048468 Cell development GO:0007399 Nervous system development GO:0016043 Cellular component organization Повышенная экспрессия у пациентов с БП и трансгенных крыс. Мыши с выключенным Gpr37 демонстрируют пониженную экспрессию миелин-ассоциированного гликопротеина MAG и повышенную восприимчивость к демиелинизации (Imai et al., 2001; Yang et al., 2016; Smith et al., 2017; Hentrich et al., 2020) Негативный регулятор дифференцировки олигодендроцитов и миелинизации. Мембранный полипептид, связанный с G-белком и названный рецептором Pael, является субстратом паркина, накопление Pael-R может привести к гибели дофаминергических нейронов при AR-JP MAG Миелин-ассоциированный гликопротеин Повышенная экспрессия у пациентов с БП и трансгенных крыс (Quarles, 2007; Hentrich et al., 2020), (Lopez, 2014) Активно экспрессируется при инициации миелинизации, опосредует взаимодействие между олигодендроцитами и близлежащими аксонами GO:0032289 Central nervous system myelin formation GO:0032288 Myelin assembly GO:0022010 Central nervous system myelination GO:0048709 Oligodendrocyte differentiation GO:0021782 Glial cell development MOG Миелиновый олигодендроцитный гликопр о теин GO:0007417 Central nervous system development GO:0007399 Nervous system development GO:0016043 Cellular component organization “Молекула адгезии”, необходимая для обеспечения структурной целостности миелина, синтезируется олигодендроцитами на поздних этапах миелинизации. Повышенная экспрессия у пациентов с БП и трансгенных крыс, MOG-индуцированная нейропротекция поврежденной нигростриарной системы в мышах с MPTP-индуцированной моделью БП (Kurkowska-Jastrzebska et al., 2009; Hentrich et al., 2020) Повышенная экспрессия у пациентов с БП и трансгенных крыс (Hentrich et al., 2020; Bouscary et al., 2021) UGT8 Церамидгалактозилтрансфераза GO:0006682 galactosylceramide biosynthetic process GO:0032288 Myelin assembly GO:0042552 Myelination GO:0031175 Neuron projection development GO:0007417 Central nervous system development Обеспечивает перенос церамида непосредственно в аппарат Гольджи, где дальнейшее добавление к нему фосфохолина приводит к образованию сфингомиелина. ATP1B1 GO:0016043 Cellular component organization Компонент Na/K канала мембран в миелинизированных аксонах спирального ганглия улитки человека Субъединица бета-1 АТФазы, транспортирующая натрий/ калий Изменение экспрессии у мышей с МФТП-индуцированной моделью БП через 6ч после введения токсина, а также у пациентов с БП (post mortem черная субстанция) (Hauser et al., 2005; Alieva et al., 2018) ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024
ШУЛЬСКАЯ и др. Продолжение Таблицы 1 Ген Белок Связь с миелином Связь с БП GO Onthology term TSPAN2 Тетраспанин 2 Изменение экспрессии у мышей с МФТП-индуцированной моделью БП через 6 ч после введения токсина (Birling et al., 1999; Yaseen et al., 2017; Alieva et al., 2018; Gargareta et al., 2022) Синтезируется олигодендроцитами для облегчения процесса передачи сигнала от нейрона, возможно участвует в поддержании его стабильности миелина GO:0048709 Oligodendrocyte differentiation GO:0021782 Glial cell development GO:0042552 Myelination GO:0031175 Neuron projection development GO:0007417 Central nervous system development GO:0016043 Cellular component organization HSPA8 Белок теплового шока 70 Является шапероном для основного белка миелина (MBP), может принимать участие в дисагрегации токсичных олигомеров α-синуклеина Изменение экспрессии у мышей с МФТП-индуцированной моделью БП через 6 ч после введения токсина. Снижение уровня мРНК и его белка в периферической крови пациентов с БП (Redeker et al., 2012; Papagiannakis et al., 2015; Alieva et al., 2018; Bonam et al., 2019; Jayakrishna et al., 2020) CNTN1 Контактин 1 Белок клеточной адгезии участвует в регулировании процессов миелинизации и формирования перехватов Ранвье GO:0032289 Central nervous system myelin formation GO:0032288 Myelin assembly GO:0022010 Central nervous system myelination GO:0048709 Oligodendrocyte differentiation GO:0021782 Glial cell development Количество белка контактина в спинномозговой жидкости понижено у пациентов с БП накапливаясь в то же время в тельцах Леви. Связь rs1442190 в CNTN1 с мутацией G2019S в гене LRRK2 у пациентов с БП (Çolakoğlu et al., 2014; Vacic et al., 2014; Chatterjee et al., 2020) Cers1, Cers5), в черной субстанции мышей с МФТП-индуцированной моделью ранней симптомной и досимптомной стадий БП (Blokhin et al., 2022). В одной из работ было показано достоверное изменение экспрессии гена MAG, а также еще четырех генов, связанных с функционированием миелина (FA2H, MOG, GPR37, UGT8), в образцах лобной коры как пациентов с БП, так и трансгенных крыс со сверхэкспрессией альфа-синуклеина (Hentrich et al., 2020). ются непосредственными компонентами миелина, участвуют в молекулярных вза и модействиях миелина и окружающей его среды (табл. 1), приводят к нарушению миелинизации аксонов и усилению процессов нейродегенерации, что косвенно подтверждает исследования Браака по наличию большого числа слабомиелинизированных или же вовсе лишенных миелина нейронов при БП (Braak, Del Tredici, 2004; Braak, Del Tredici, 2009). Резкое снижение экспрессии генов может говорить о том, что компенсаторные возможности клеток иссякают, приводя к развитию процесса демиелинизации и дальнейшей нейродегенерации. При этом повышение экспрессии какого-либо гена также приводит к клеточной гибели. Например, при БП наблюдается накопление сфингомиелина (Signorelli et al., 2021), а также агрегатов белков MBP и MOBP (Frid et al., 2015; Kon et al., 2019), что приводит к гибели клеток из-за цитотоксичности данных веществ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В данном обзоре мы попытались охарактеризовать спектр генов, чьи продукты принимают участие в формировании и функционировании миелина ЦНС, а также оценить их возможный вклад в патогенез болезни Паркинсона. Анализ работ, связанных с изменением экспрессии генов миелина, позволяет утверждать, что любые изменения экспрессии (как повышение, так и снижение) генов, чьи продукты являИзменение миелинизации нейронов начинается на самых ранних клинических стадиях БП. На сегодняшний день мы не можем однозначно утверждать, являются ли эти изменения причиЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024
ГЕНЫ БЕЛКОВ МИЕЛИНА данных, доступных по ссылкам из списка литературы. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ Airola M.V., Hannun Y.A. Sphingolipid metabolism and neutral sphingomyelinases. Handb. Exp. Pharmacol. 2013. 215: 57–76. ной или же результатом нейродегенеративных процессов. Кроме того, необходимо отметить, что все исследования, связанные с изменением экспрессии в тех или иных отделах головного мозга, проводятся с использованием постмортальных образцов пациентов либо животных моделей БП и имеют ряд ограничений (технических, морфологических, генетических и др.). Alieva A.K., Zyrin V.S., Rudenok M.M., Kolache va A.A., Shulskaya M.V., Ugryumov M.V. et al. Wholetranscriptome analysis of mouse models with MPTPinduced early stages of Parkinson’s disease reveals stage-specific response of transcriptome and a possible role of myelin-linked genes in neurodegeneration. Mol. Neurobiol. 2018. 55 (9): 7229–7241. Almeida R.G., Williamson J.M., Madden M.E., Early J.J., Voas M.G., Talbot W.S. et al. Myelination induces axonal hotspots of synaptic vesicle fusion that promote sheath growth. Curr. Biol. 2021. 31 (17): 3743–3754. Поскольку на сегодняшний день невозможно проводить прижизненные исследования экспрессии генов в тканях головного мозга пациентов с БП, необходимо производить сопоставление всех получаемых данных: результатов анализа как постмортальных образцов мозга или периферической крови пациентов, так и данных, получаемых на различных моделях БП, что позволит в дальнейшем выявить ряд новых генов-кандидатов БП. На данный момент хотелось бы выделить гены PLP1, MOBP, FA2H и HSPA8 как наиболее перспективные для дальнейшего изучения их вклада в патогенез БП. Altevogt B.M., Kleopa K.A., Postma F.R., Scherer S.S., Paul D.L. Connexin29 is uniquely distributed within myelinating glial cells of the central and peripheral nervous systems. J. Neurosci. 2002. 22 (15): 6458–6470. Bakhti M., Winter C., Simons M. Inhibition of myelin membrane sheath formation by oligodendrocytederived exosome-like vesicles. J. Biol. Chem. 2011. 286 (1): 787–796. Bandres-Ciga S., Cookson M.R., Saez-Atienzar S., BonetPonce L., Billingsley K., Vitale D., Blauwendraat C., Gibbs J.R. et al. International Parkinson›s Disease Genomics Consortium (IPDGC). ФИНАНСИРОВАНИЕ Работа Марины Шульской, Петра Сломинского проведена в рамках выполнения государственного задания НИЦ “Курчатовский институт” (ГЗ - 5Ф - ИМГ.9). Работа Марии Шадриной, Анели Алиевой проведена при частичной финансовой поддержке Российским научным фондом (РНФ) (соглашение № 20-15-00262). Baron W., Hoekstra D.On the biogenesis of myelin membranes: sorting, trafficking and cell polarity. 2010. FEBS Lett. 584 (9): 1760–1770. Beilina A. Genes associated with Parkinson’s disease: regulation of autophagy and beyond. J Neurochem. 2016. 139, Suppl 1: 91–107. СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ НОРМ Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей и животных в качестве объектов. Benger M., Mankad K., Proukakis C., Mazarakis N.D., Kinali M. The Interaction of Genetic Mutations in PARK2 and FA2H Causes a Novel Phenotype in a Case of Childhood-Onset Movement Disorder. 2019. Front. Neurol. 10: 555. КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Bernardo A., De .Nuccio C., Visentin S., Martire A., Minghetti L., Popoli P., Ferrante A. Myelin Defects in Niemann-Pick Type C Disease: Mechanisms and Possible Therapeutic Perspectives. Int. J. Mol. Sci. 2021. 22 (16). ИНФОРМАЦИЯ О ВКЛАДЕ КАЖДОГО АВТОРА М.В. Шульская – написание текста статьи, П.А. Сломинский, М.И. Шадрина – редактирование текста статьи, А.Х. Алиева – разработка концепции. Bernheimer H., Birkmayer W ., Hornykiewicz O., Jellinger K., Seitelberger F. Brain dopamine and the syndromes of Parkinson and Huntington. Clinical, morphological and neurochemical correlations. J Neurol Sci. 1973. 20: 415–455. Birling M.C., Tait S., Hardy R.J., Brophy J. A novel rat tetraspan protein in cells of the oligodendrocyte lineage. J. Neurochem. 1999. 73 (6): 2600–2608. Blokhin V ., Shupik M., Gutner U., Pavlova E., Lebedev A.T., Maloshitskaya O. et al. The Sphingolipid Asset Is УКАЗАНИЕ НА ДОСТУПНОСТЬ ПЕРВИЧНЫХ ДАННЫХ Данный обзор не содержит каких-либо первичных данных и основан на литературных ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ том 74 № 3 2024