CC BY
151
■■■ ■ I I I I I I I -ф- I ■ ■ игл
Новости клеточных технологий
КЛИНИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ
Дегенерация фетальных трансплантатов у больных хореей Хантингтона: долгосрочные результаты
Болезнь (хорея) Хантингтона (БГ) представляет собой неизлечимое и фатальное генетическое заболевание нервной системы, причиной которого является увеличение числа CAG повторов в гене хантингтина (huntingtin) [1 ]. В результате мутантный белок с длинным полиглу-таминовым «хвостом» активно вмешивается во многие внутриклеточные взаимодействия, приводя к дисфункции и гибели нейронов в области полосатого тела (corpus striatum), а также в коре головного мозга. Хотя хантин-гтин экспрессируется в организме повсеместно, наиболее чувствительными к патологическим изменениям оказываются так наз. проекционные шиповатые нейроны среднего размера (medium-sized spiny neurons), к которым относится около 95% всех нейронов стриатума.
Одна из стратегий лечения БГ заключается в замещении погибших и пораженных стриальных нейронов фетальными трансплантатами [2]. Многочисленные эксперименты с использованием in vivo моделей БГ на грызунах и приматах оказались успешными (например, [3—5]), что позволило в конце 1990-х гг. начать клинические испытания на единичных больных. Правда, результаты таких трансплантаций оказались противоречивы. Так, в течение 2^4 лет после трансплантации у пациентов отмечалось относительное улучшение клинических показателей, после чего следовало прогрессивное обострение заболевания [6—8]. Надежду на эффективность такого подхода в будущем давал тот факт, что отростки трансплантированных нейронов были способны формировать контакты с соответствующими нейронами реципи-ентной ткани, хотя полноценная функциональная интеграция трансплантатов так и не происходила. Тем не менее, жизнеспособные трансплантаты обнаруживались в corpus striatum спустя как 1,5 года [9], так и 6 лет [10], и поэтому дальнейшее прогрессирование заболевания связывали с проблемой образования синаптических связей между нейронами трансплантата и реципиента.
Недавно исследовательская группа нейрохирурга Томаса Фримана (Thomas Freeman) из Университета Южной Флориды оценила долгосрочные результаты трансплантации фетальных графтов у трех больных БГ. В июльском номере PNAS авторы сообщают, что спустя 10 лет после операции у пациентов отмечаются выраженные дегенеративные и воспалительные изменения в трансплантатах, что, в совокупности с сомнительными клиническими результатами, ставит под вопрос рациональность проведения дальнейших клинических испытаний.
В качестве материала для трансплантации использовались образцы солидной ткани размером 0,5—1,0 мм3 из дальне-латеральной части выступа бокового желудочка 8^9-недельных эмбрионов. Эмбриональную нервную ткань симметрично трансплантировали в хвостатое ядро (caudate nucleus) и скорлупу (putamen) corpus striatum (5^8 эмбриональных образцов на один трансплантат; общее количество трансплантатов — от 10 до 16). В работе F. Cicchetti с соавт. анализировались ткани головного мозга, полученные при аутопсии трех пациен-
тов, участвовавших в клиническом исследовании [7]. Авторы провели морфологический и гистологический анализ тканей полосатого тела в зонах трансплантации, иммуногистохимическую оценку клеточного состава, в том числе инфильтрацию лимфоцитами, анализ экспрессии мутантного белка хантингтина (ЕМ48), а также определение синаптических связей между нейронами трансплантата и окружающих его тканей.
Приживление трансплантатов было отмечено у двух из трех пациентов, при этом графты, трансплантированные в хвостатое ядро, не прижились ни у одного из больных. Более того, у пациентов с прижившимися трансплантатами наблюдалась выраженная (56,5% и 45%) атрофия putamen. Число проекционных нейронов в P-зонах трансплантата (т.е. зонах, содержащих стри-альные нейроны) по сравнению с окружающей тканью corpus striatum было снижено, а сами клетки несли морфологические признаки дегенерации, не характерные для интернейронов. Кроме того, трансплантированные и реципиентные стриальные нейроны экспрессировали каспазу-3 — один из маркеров апоптотической гибели клеток. Таким образом, дегенерация нейронов в трансплантатах протекала намного интенсивнее, нежели в окружающем их corpus striatum.
Почему же трансплантированные здоровые нейроны, вместо того, чтобы способствовать долговременному восстановлению пораженной нервной ткани, сами становятся мишенью прогрессирующего патологического процесса? Иначе говоря, как мутантный белок, локализованный в реципиентных тканях, «переносит» свой деструктивный эффект на трансплантат?
По всей видимости, мутантный хантингтин вызывает дегенерацию трансплантированных нейронов опосредованно, поскольку в самом трансплантате экспрессия мутантного гена (ЕМ48+) не наблюдается. Авторы полагают, что нейрональная дегенерация индуцируется за счет синтеза аномального белка в других частях corpus striatum и/или в иннервирующих его зонах. Действительно, маркер ЕМ48 присутствует в слое V коры головного мозга, откуда полосатое тело иннервируют глутаматер-гические кортикальные нейроны (кортикостриальные проекции). Кроме того, corpus striatum получает сигналы от дофаминергических нейронов substantia nigra pars compacta (нигростриальные проекции) [1]. Каким образом изменение иннервации стриатума может привести к гибели трансплантированных нейронов?
Согласно устоявшимся представлениям, один из основных механизмов гибели проекционных нейронов стриатума — так называемое «токсическое возбуждение» (excitotoxicity) [1, 11]. Токсическое возбуждение стриальных нейронов возникает в результате избыточного высвобождения глутамата терминалями аксонов, иннервирующих corpus striatum, что вызывает чрезмерное повышение концентрации внутриклеточного кальция, повреждение митохондрий, образование реактивных форм кислорода и азота и в итоге гибель клетки. Кроме
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том IV, № 4, 2009
■ ИМИ!
Новости клеточных технологий
того, нейротоксичность глутамата и его аналогов (NMDA, АМРА, каиновой и хинолиновой кислот) может быть связана с повышенной экспрессией и/или сенситизаци-ей глутаматных рецепторов, недостатком ингибирующих ГАМК-ергических сигналов или снижением способности глиальных клеток поглощать избытки высвобожденного из терминалей глутамата. Известно также, что кортико-стриальные проекции обеспечивают нейроны полосатого тела трофическими сигналами, недостаток которых может приводить к апоптозу. Более того, нарушение активности дофаминергического нигростриального пути тоже может приводить к гибели нейронов corpus striatum, вызывая окислительный стресс и повышая концентрацию внутриклеточного кальция.
F. Cicchetti с соавт. обнаружили, что оба афферентных пути могут быть вовлечены в процесс дегенерации трансплантатов. Так, по данным иммуногистохимичес-кого анализа, отростки дофаминергических нейронов формируют синаптические контакты с трансплантированными нейронами, a vGlutl + терминали аксонов кор-тикостриальных проекций прилежат к проекционным нейронам corpus striatum.
Дополнительный вклад в дегенерацию аллогенных трансплантатов также вносят воспалительные реакции. F. Cicchetti с соавт. обнаружили, что трансплантаты индуцировали воспалительный ответ, о чем свидетельствовали присутствие CD4+, CD8+ и HLA-DR+ лимфоцитов в графтах и воспалительный ответ со стороны глиальных клеток — астроцитов и микроглиоцитов. GFAP+ клетки с морфологией реактивных астроцитов располагались вокруг трансплантатов, а непосредственно среди стриальных нейронов трансплантата обнаруживались активированные, фагоцитирующие микроглиальные клетки.
Итак, обнаруженные Т. Фриманом и его коллегами дегенеративные изменения фетальных трансплантатов у больных БГ спустя десять лет после операции, к сожалению, не позволяют рассматривать данную форму трансплантации в качестве перспективного метода лечения хореи Хантингтона. Эти результаты кардинально отличаются от результатов, полученных при аналогичных трансплантациях пациентам с болезнью Паркинсона, у которых улучшение клинической картины наблюдалось на протяжении 11—12 лет [12, 13].
Низкая жизнеспособность стриальных проекционных нейронов донорской ткани указывает на то, что патологический процесс, схожий с БГ, распространяется в итоге и на аллогенный трансплантат. Как результат, объем поражения corpus striatum в исследованных образцах не отличается от такового у больных БГ, которым трансплантация не проводилась.
Из этого исследования можно сделать несколько выводов. Во-первых, corpus striatum и особенно хвостатое ядро — не лучшая мишень для трансплантации фетальных нейронов. Если патологический процесс начинается вне полосатого тела, то можно полагать, что и терапия должна быть направлена на первичный очаг поражения.
Во-вторых, патогенез БГ таков, что отсутствие мутантного белка — причинного фактора этой патологии — не защищает здоровую ткань трансплантата от деструкции.
В-третьих, следует отметить, что подобные трансплантации также сопряжены со значительным риском для пациентов. Так, у двух больных образовались суб-дуральные гематомы, что потребовало дополнительного хирургического вмешательства. При этом аналогичные трансплантации пациентам с болезнью Паркинсона, проводившиеся тем же хирургом, прошли успешно.
Наконец, полученные результаты указывают на необходимость разработки и развития альтернативных подходов в терапии БГ, которые направлены на устранение негативных эффектов мутантного хантингтина [14]. В частности, действие новых лекарственных средств может быть направлено: 1) на контроль токсичных для стриальных нейронов сигналов от нигростриальных и кортико-стриальных путей; 2) на повышение жизнеспособности стриальных нейронов за счет обеспечения трофических сигналов, восстановления функции митохондрий и предотвращения апоптотической гибели клеток; 3) на блокирование агрегации хантингтина и усиление его протеолитической деградации. Особое место занимает генная терапия хореи Хантингтона, с помощью которой можно добиться продукции нейротрофических факторов в зоне поражения либо непосредственного ингибирования экспрессии хантингтина с помощью РНК-интерфе-ренции. Некоторые из этих лекарств «нового поколения» (преимущественно нейропротекторные агенты — креатин, ненасыщенные жирные кислоты) уже находятся на стадии клинических испытаний [15].
ЛИТЕРАТУРА:
1. Gil J.M., Rego А.С. Mechanisms of neurodegeneration in Huntington’s disease. Eur. J. Neurosci. 2008; 27C11 ]: 2803—20.
2. Dunnett S.B., Rosser A.E. Cell therapy in Huntington’s disease. NeuroRx. 2004; 1 [41: 394-405.
3. Isacson 0., Brundin P., Kelly P.A. et al. Functional neuronal replacement by grafted striatal neurones in the ibotenic acid-lesioned rat striatum. Nature 1984; 311 [59851: 458—60.
4. Pritzel М., Isacson 0., Brundin P. et al. Afferent and efferent connections of striatal grafts implanted into the ibotenic acid lesioned neostriatum in adult rats. Exp. Brain Res. 1986; 65C1): 112—26.
5. Hantraye P., Riche D., Maziere М., Isacson 0. Intrastriatal transplantation of cross-species fetal striatal cells reduces abnormal movements in a primate model of Huntington disease. PNAS 1992; 89C9): 4187-91.
6. Freeman T.B., Cicchetti F., Hauser R.A. et al. Transplanted fetal striatum in Huntington’s disease: phenotypic development and lack of pathology. PNAS 2000; 97[251: 13877-82.
7. Hauser R.A., Sandberg P.R., Freeman T.B., Stoessl A.J. Bilateral human fetal striatal transplantation in Huntington’s disease. Neurology 2002; 58C11 ]: 1704.
8. Bachoud-Lwvi A.C., Gaura V., Bruginres P. et al. Effect of fetal neural transplants in patients with Huntington’s disease 6 years after surgery: a long-term follow-up study. Lancet Neurol. 2006; 5[4): 303—9.
9. Freeman T.B., Cicchetti F., Hauser R.A. et al. Transplanted fetal striatum in Huntington’s disease: phenotypic development and lack of pathology. PNAS 2000; 97[251: 13877-82.
10. Keene C.D., Sonnen J.A., Swanson P.D. et al. Neural transplantation in Huntington disease: long-term grafts in two patients. Neurology 2007; 68t241: 2093-8.
11. Cepeda C., Wu N.. Andrw V.M. et al. The corticostriatal pathway in Huntington’s disease. Prog. Neurobiol. 2007; 81 [5—6): 253—71.
12. Kordower J.H., Chu Y., Hauser R.A. et al. Lewy body-like pathology in long-term embryonic nigral transplants in Parkinson’s disease. Nat. Med. 2008; 14t5]: 504-6.
13. Kordower J.H., Chu Y., Hauser R.A. et al. Transplanted dopaminergic neurons develop PD pathologic changes: a second case report. Mov. Disord. 2008; 23t16]: 2303-6.
14. Martin B., Golden E., Keselman A. et al. Therapeutic perspectives for the treatment of Huntington’s disease: treating the whole body. Histol. Histopathol. 2008; 23(21: 237-50.
15. FulmerT. Low-Rhes approach to Huntington’s. SciBX2009; 2C25).
Подготовил А.В. Лелявский
По материалам: Cicchetti F„ Saporta S., Hauser R.A. et al. Neural transplants in patients with Huntington's disease undergo
disease-like neuronal degeneration. PNAS 2009; 106(30]: 12483-8
Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том IV, hl< 4, 2009
