Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2024, № 11
Покупка
Новинка
Тематика:
Молекулярная биология. Общая морфология, биофизика, биохимия, физиология / Медикобиологические дисциплины
Издательство:
Наука
Наименование: Российский физиологический журнал им И М Сеченова
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 80
Дополнительно
Тематика:
- 030605: Молекулярная биология. Общая морфология, биофизика, биохимия, физиология
- 0908: Медикобиологические дисциплины
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Учредитель: Р О С С И Й С К А Я А К А Д Е М И Я Н А У К РОССИЙСКИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ им. И.М. СЕЧЕНОВА Russian Journal of Physiology ISSN0869-8139, e-ISSN2658-655X Основан И.П. Павловым в 1917г. Издается 12 номеров в год Журнал издается при поддержке Отделения физиологических наук РАН и Российского физиологического общества им.И.П. Павлова Главный редактор академик РАН Л.Г. Магазаник (ИЭФБ РАН) Заместитель главного редактора д.б.н. А.В. Зайцев (ИЭФБ РАН) Р е д а к ц и о н н а я к о л л е г и я Антонов С.М.(ИЭФБ РАН), Балабан П.М.(ИВНД и НФ РАН), Безпрозванный И.Б. (СПбПУ, Санкт-Петербург, Россия; UT Southwestern Medical Center, Даллас, США), Брежестовский П.Д. (INSERM, Aix Marseille Université, Марсель, Франция), Гайнетдинов Р.Р. (СПбГУ), Гамбарян С.П. (ИЭФБ РАН), Герасименко Ю.П. (ИФ РАН, Санкт-Петербург, Россия; University of Louisville, Луисвилл, США), Глазова М.В. (ИЭФБ РАН), Гуляева Н.В. (ИВНД и НФ РАН), Колесников С.С. (ИБК РАН), Марков А.Г. (СПбГУ), Наливаева Н.Н. (University of Leeds, Великобритания), Салмина А.Б. (НЦН, Kanazawa University, Канадзава, Япония; КрасГМУ, Красноярск; НЦН, Москва, Россия), Семьянов А.В. (ИБХ РАН), Степаничев М.Ю. (ИВНД и НФ РАН), Ткачук В.А. (МГУ), Фирсов М.Л. (ИЭФБ РАН), Шенкман Б.С. (ИМБП РАН) Зав. редакцией Кручинина О.В.(ИЭФБ РАН) Сайт журнала: https://rusjphysiol.org/index.php/rusjphysiol Москва ФГБУ «Издательство «Наука» ©Российская академия наук, 2024 © Редколлегия “Российского физиологического журнала им. И.М. Сеченова” (составитель), 2024
РОССИЙСКИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ им. И.М. СЕЧЕНОВА Том 110, № 11, 2024 С О Д Е Р Ж А Н И Е Обзорные статьи Нейростероидный гормон витамин Д: современные горизонты исследований А. С. Лебедев, А. Д. Шевляков, Н. П. Ильин, Д. С. Галстян, К. В. Апухтин, Н. И. Голушко, A. В. Калуев 1801 К вопросу о функциональной гетерогенности микроглии и астроглии М. М. Котова, К. В. Апухтин, В. С. Никитин, А. В. Калуев 1824 Эндотелий, старение и сосудистые заболевания Н. В. Гончаров, П. И. Попова, А. Д. Надеев, Д. А. Белинская, Е. А. Корф, П. В. Авдонин 1846
РОССИЙСКИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ им. И.М. СЕЧЕНОВА Том 110, № 11, 2024 Reviews Neurosteroid Hormone Vitamin D: Modern Prospects A. S. Lebedev, A. D. Shevlyakov, N. P. Ilyin, D. S. Galstyan, N. I. Golushko, and A. V. Kaluev 1801 On Functional Heterogeneity of Micro- and Astroglia М. М. Kotova, K. V. Apukhtin, S. V. Nikitin, and A. V. Kalueff 1824 Endothelium, Aging and Vascular Diseases N. V. Goncharov, P. I. Popova, А. D. Nadeev, D. A. Belinskaia, E. A. Korf and P. V. Avdonin 1846 CONTENTS
РОССИЙСКИЙ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ им. И.М. СЕЧЕНОВА 2024, том 110, № 11, с. 1801–1823 НЕЙРОСТЕРОИДНЫЙ ГОРМОН ВИТАМИН Д: СОВРЕМЕННЫЕ ГОРИЗОНТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ © 2024 г. А. С. Лебедев1, 2, 3, А. Д. Шевляков2, Н. П. Ильин1, 3, Д. С. Галстян1, 3, К. В. Апухтин2, Н. И. Голушко3, A. В. Калуев1, 2, 3, * 1Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова МЗ РФ, Санкт-Петербург, Россия 2Направление «Нейробиология», Научный центр генетики и наук о жизни, Научно-технологический университет «Сириус», Федеральная территория Сириус, Россия 3Институт трансляционной биомедицины, Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия *E-mail: avkalueff@gmail.com Поступила в редакцию 16.08.2024 г. После доработки 03.10.2024 г. Принята к публикации 04.10.2024 г. Секостероидный гормон витамин Д является важнейшим витамином в организме, регулирующим метаболизм кальция и функционирование костно-мышечной, иммунной и сердечно-сосудистой систем. Витамин Д и его рецепторы также участвуют в регуляции многих процессов в нервной системе, позволяя считать его классическим нейростероидным гормоном. Недостаточность витамина Д ассоциирована с целым рядом заболеваний мозга, многие симптомы которых ослабляются при его введении. В работе рассмотрены клинические и доклинические данные последних лет о роли витамина Д и его рецепторов в функционировании мозга, а также новые перспективы исследований в данной области. Более полное понимание нейробиологии данного нейростероида и механизмов его действия может способствовать созданию новых подходов к лечению и профилактике расстройств мозга, связанных с нарушениями в системе витамина Д. Ключевые слова: витамин Д, нервная система, биомедицина, патологии, традиционные и экспериментальные модели DOI: 10.31857/S0869813924110018, EDN: VGMTAY ВВЕДЕНИЕ Секостероид витамин Д (кальциферол, рис. 1) является важным витамином в организме [1–4], регулирующим клеточную пролиферацию, уровень кальция и фосфора [5–7], а также работу костно-мышечной, иммунной [8–11], сердечно-сосудистой [12] и нервной систем [13–15]. За последние десятилетия отмечается растущий интерес к физиологической роли витамина Д в организме (рис. 2). Витамин Д синтезируется в коже из 7-дегидрохолестерола под действием ультрафиолетовых лучей [16], и основной механизм его действия заключается в связывании активной формы (кальцитриола) данного гормона с ядерным рецептором витамина Д (VDR) и индукции экспрессии ОБЗОРНЫЕ СТАТЬИ
ЛЕБЕДЕВ и др. более 1000 генов-мишеней [18, 19, 20–22]. Ген VDR высококонсервативен среди позвоночных [23] и широко экспрессируется в тканях человека и животных, в том числе практически во всех отделах мозга (рис. 3). Описаны также и быстрые (негеномные) эффекты витамина Д на мембранные рецепторы mVDR (см. рис. 3) [24, 25], молекулярная идентичность и механизмы сигнальных путей которых на сегодня остаются малоизученны [26–29]. За последние десятилетия накоплены обширные сведения о позитивных клинических эффектах витамина Д в мозге [30–33] (см. рис. 2) и рисках развития мозговых нарушений при дефиците витамина Д и генетических мутациях VDR [34–38] (табл. 1 и 2). Доклинические данные (см. табл. 3) также говорят о важности сигналинга витамина Д и VDR в мозге [3, 39, 40]. Несмотря на растущий интерес к роли витамина Д в мозге, многие аспекты его нейробиологии остаются малоизученны. В работе приведены совРис. 1. Схема синтеза и биологического действия витамина Д. DBP – витамин Д-связывающий белок. Метаболизм витамина Д происходит путем дальнейшего гидроксилирования с последующим выводом из организма с желчью [17].
НЕЙРОСТЕРОИДНЫЙ ГОРМОН ВИТАМИН Д ременные клинические данные и результаты доклинических исследований об эффектах витамина Д в мозге за последние 10 лет, позволяющие расширить представления о его роли в центральной нервной системе (ЦНС), а также обсуждаются направления перспективных исследований в данной области. Таблица 1. Неврологические и психические заболевания, ассоциированные с витамином Д Неврологические заболевания Психические заболевания Болезнь Паркинсона [40] Болезнь Альцгеймера (БА) [41] Рассеянный склероз [42] Болезнь Девика [43] Депрессия [33] Тревожные расстройства [44] Биполярное расстройство [45] Шизофрения [32] Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) [46] Аутизм [47] Эпилепсия [48] Таблица 2. Неврологические и психические заболевания, ассоциированные с полиморфизмами гена ядерного рецептора витамина Д (VDR) Неврологические заболевания Психические заболевания и полиморфизмы Болезнь Паркинсона (BsmI, ApaI, FokI) [37, 40] Депрессия (FokI, BsmI, ApaI, TaqI) [49] Болезнь Альцгеймера, БА (Cdx-2, FokI, BsmI, ApaI, TaqI) [50] Шизофрения (rs10741657 AA, rs10877012 TT, rs6013897 АА) [51] Рассеянный склероз (ApaI, BsmI, FokI, TaqI) [52] Аутизм (Cdx-2, FokI, BsmI, TaqI) [53] Таблица 3. Подходы к изучению витамина Д с использованием животных моделей Модель Физиологические эффекты Рацион без витамина Д [55, 56] (грызуны) Снижение уровня кальцидиола и кальцитриола в крови, изменения в анатомии высших отделов головного мозга, гиперлокомоция, повышенная исследовательская активность, снижение способности к обучению, уменьшение размеров боковых желудочков Введение парикальцитола* [55] (грызуны) Снижение уровня кальцидиола и кальцитриола в крови Нокаут по гену VDR [39, 57] (мыши) Нарушения преимпульсного торможения, тревожность, снижение активности в открытом поле и У-образном лабиринте, моторные дисфункции Рацион без витамина Д [5] (рыбы зебраданио, Danio rerio) Сниженное плавание рыб у поверхности (тревожноподобное поведение), гиполокомоция Введение различных доз и форм витамина Д (мальки зебраданио) [58] Изменение активности мальков зебраданио в зависимости от освещенности аквариума *Препарат, используемый для профилактики и лечения вторичного гиперпаратиреоза, связанного с хронической почечной недостаточностью, является аналогом кальциферола.
ЛЕБЕДЕВ и др. На фоне связи многих заболеваний мозга с гиповитаминозом Д [59–61] при терапии витамином Д снижается риск трех наиболее распространенных расстройств ЦНС – тревожности [44], депрессии [62] и деменции [63]. Генетические вариации гена VDR связаны с болезнями Альцгеймера (БА) [35] и Паркинсона [37] и когнитивными нарушениями [36], а также с депрессией и аутизмом (см. табл. 2). Считается, что эффекты витамина Д могут быть опосредованы защитой нейронов от окислительного стресса и нейровоспаления [8], в т.ч. действием данного гормона как антиоксиданта, снижающего риск развития нейродегенеративных заболеваний [33, 60, 65]. Витамин Д также способствует синтезу нейротрофических факторов (фактора роста нервов NGF и мозгового нейротрофического фактора BDNF) [66–68], регулирует уровень кальция и фосфора в мозге [69, 70] и защищает миелиновую оболочку нервных волокон, тогда как его дефицит приводит к деструкции миелина и развитию рассеянного склероза [42] и болезни Девика [43]. Помимо нейронов, витамин Д влияет на глию, снижая провоспалительный М1-фенотип микроглии [21]. Активированные астроциты демонстрируют высокую экспрессию генов VDR и цитохрома Cyp27B1 (фермента синтеза Рис. 2. Актуальность исследований витамина Д в ЦНС (показан рост числа публикаций по витамину Д и мозгу в базе данных Pubmed, www.Pubmed.gov, на август 2024 г.). Слева проиллюстрирована общая консервативность генов VDR человека, приматов, грызунов, амфибий и рыб зебраданио (Danio rerio), проанализированная по нуклеотидным последовательностям в CDS в формате FASTA по базе данных Ensembl (www.ensembl.org/index.html, август 2024 г.) в виде филогенетического древа, созданного в программе MEGA 11. Внизу представлены группы болезней ЦНС, на которые оказывает влияние гиповитаминоз Д и терапия витамином Д (см. также детали в табл. 1 и тексте).
НЕЙРОСТЕРОИДНЫЙ ГОРМОН ВИТАМИН Д Рис. 3. Действие витамина Д на его специфические ядерные (VDR) и мембранные (mVDR) рецепторы. Внизу суммировано распределение VDR в различных тканях и в разных отделах мозга человека (по данным Атласа белков человека, www.proteinatlas.org/ENSG00000111424-VDR/, август 2024 г.) и в мозге мыши (по данным Атласа мозга Аллена, www.mouse.brain-map.org/experiment/show/100144119, август 2024 г.). RXR – ретиноидный рецептор (образует гетеродимер с VDR в ядре при связывании витамина Д).