Научная статья на тему 'Стимулирование нейрогенеза в гиппокампе при болезни Альцгеймера'

Стимулирование нейрогенеза в гиппокампе при болезни Альцгеймера Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
1342
192
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА / APP/PS1 МЫШИ / ГИППОКАМП / НЕЙРОГЕНЕЗ / МОНОНУКЛЕАРНЫЕ КЛЕТКИ ПУПОВИННОЙ КРОВИ / НЕСТИН / ДАБЛКОРТИН / ALZHEIMER''S DISEASE / APP/PS1 MICE / HIPPOCAMPUS / NEUROGENESIS / UMBILICAL CORD BLOOD MONONUCLEAR CELLS / NESTIN / DOUBLECORTIN

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Петухова Е.О., Мухамедшина Я.О., Васильева О.Ю., Аксенова Л.Ю., Соловьева В.В.

Болезнь Альцгеймера хроническое нейродегенеративное заболевание, характеризующееся специфическими патоморфологическими изменениями в головном мозге, в частности, в гиппокампе Одним из перспективных направлений в разработке подходов к лечению болезни Альцгеймера является использование генно-клеточных технологий В настоящей работе нами была исследована возможность стимулирования нейрогенеза в гиппокампе у трансгенных APP/PS1 мышей после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, трансдуцированных аденовирусным вектором, сверхэкспрессирующим глиальный нейротрофический фактор (GDNF). Оценку эффективности терапии выполнили на основании характера и интенсивности иммуноэкспрессии маркеров стволовых и прогениторных клеток (при помощи антител к даблкортину и нестину) в различных областях гиппокампа Анализ полученных данных показал, что трансплантация мононуклеарных клеток пуповинной крови, сверхэкспрессирующих глиальный нейротрофический фактор или усиленный зеленый флуоресцентный белок, стимулирует нейрогенез в гиппокампе трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера, что свидетельствует о высоком терапевтическом потенциале данных генно-клеточных конструкций

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Петухова Е.О., Мухамедшина Я.О., Васильева О.Ю., Аксенова Л.Ю., Соловьева В.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Stimulation of neurogenesis at hippocampus in Alzheimer''s disease

Alzheimer's disease is a chronic neurodegenerative disease, which is characterized by specific pathomorphological changes in brain including hippocampus One of prospective direction in development of approaches for treatment of Alzheimer's disease is use of gene-cell technologies In present work we studied the possibility to stimulate neurogenesis at hippocampus of APP/PS1 transgenic mice by transplantation of umbilical cord blood mononuclear cells transduced with adenoviral vector overexpressing recombinant glial neurotrophic factor (GDNF). Effectiveness of therapy was evaluated basing on immunoexpression of stem and progenitor cells (using antibodies against doublecortin and nestin) in different hippocampal areas Analysis of obtained data showed that transplantation of umbilical cord blood mononuclear cells overexpressing glial neurotrophic factor or enhanced green fluorescent protein stimulates processes of neurogenesis at hippocampus of transgenic mice with Alzheimer's disease model, certifying high therapeutic potential of these gene-cell constructs

Текст научной работы на тему «Стимулирование нейрогенеза в гиппокампе при болезни Альцгеймера»

СТИМУЛИРОВАНИЕ НЕЙРОГЕНЕЗА В ГИППОКАМПЕ ПРИ БОЛЕЗНИ АЛьЦГЕЙМЕРА

Е.О. Петухова 1 Я.О. Мухамедшина12, О.Ю. Васильева12, Л.Ю. Аксенова 12, В.В. Соловьева2, Е.Е. Гаранина2, А.А. Ризванов2, А.Л. Зефиров1, Р.Р. Исламов 1, М.А. Мухамедьяров 1

1 Казанский государственный медицинский университет, Казань, Россия

2 Казанский (Приволжский) федеральный университет, Казань, Россия

Stimulation of neurogenesis at hippocampus in Alzheimer's disease

E.O. Petukhova 1, Y.O. Mukhamedshina 12, O.Y. Vasilieva 12, L.Y. Aksenova 12, V.V. Solovyeva 2, E.E. Garanina 2, AA. Rizvanov 2, A.L. Zefirov1, R.R. Islamov1, MA. Mukhamedyarov1

1 Kazan State Medical University, Kazan, Russia

2 Kazan (Volga Region) Federal University, Kazan, Russia

Болезнь Альцгеймера — хроническое нейродегенера-тивное заболевание, характеризующееся специфическими патоморфологическими изменениями в головном мозге, в частности, в гиппокампе . Одним из перспективных направлений в разработке подходов к лечению болезни Альцгей-мера является использование генно-клеточных технологий В настоящей работе нами была исследована возможность стимулирования нейрогенеза в гиппокампе у трансгенных АРР/те1 мышей после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, трансдуцированных аденовирусным вектором, сверхэкспрессирующим гли-альный нейротрофический фактор ^й^) . Оценку эффективности терапии выполнили на основании характера и интенсивности иммуноэкспрессии маркеров стволовых и прогениторных клеток (при помощи антител к даблкортину и нестину) в различных областях гиппокампа . Анализ полученных данных показал, что трансплантация мононуклеар-ных клеток пуповинной крови, сверхэкспрессирующих гли-альный нейротрофический фактор или усиленный зеленый флуоресцентный белок, стимулирует нейрогенез в гиппо-кампе трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера, что свидетельствует о высоком терапевтическом потенциале данных генно-клеточных конструкций

Ключевые слова: болезнь Альцгеймера, АРР/те1 мыши, гиппокамп, нейрогенез, мононуклеарные клетки пу-повинной крови, нестин, даблкортин

Alzheimer's disease is a chronic neurodegenerative disease, which is characterized by specific pathomorphological changes in brain including hippocampus . One of prospective direction in development of approaches for treatment of Alzheimer's disease is use of gene-cell technologies . In present work we studied the possibility to stimulate neurogenesis at hippocampus of APP/PS1 transgenic mice by transplantation of umbilical cord blood mononuclear cells transduced with adenoviral vector overexpressing recombinant glial neurotrophic factor (GDNF). Effectiveness of therapy was evaluated basing on immunoexpression of stem and progenitor cells (using antibodies against doublecortin and nestin) in different hippocampal areas Analysis of obtained data showed that transplantation of umbilical cord blood mononuclear cells overexpressing glial neurotrophic factor or enhanced green fluorescent protein stimulates processes of neurogenesis at hippocampus of transgenic mice with Alzheimer's disease model, certifying high therapeutic potential of these gene-cell constructs

Keywords: Alzheimer's disease, APP/PS1 mice, hippocampus, neurogenesis, umbilical cord blood mononuclear cells, nestin, doublecortin .

Введение

Болезнь Альцгеймера — хроническое нейроде-генеративное заболевание, характеризующееся развитием деменции и выраженными патоморфологическими изменениями в гиппокампе и коре головного мозга . Начинаясь с когнитивных нарушений (в первую очередь — с нарушений памяти), болезнь Альцгеймера постепенно охватывает все сферы жизнедеятельности человека и становится причиной инвалидности . Смерть наступает в среднем через 8 лет после постановки диагноза .

В настоящее время накоплен значительный опыт применения лекарственных средств при болезни Альцгеймера, но, к сожалению, до сих пор медицина не располагает эффективными средствами для ее лечения В связи с этим, необходима разработка новых, эффективных подходов для лечения данной патологии, основанных на детальных сведениях о молекулярных механизмах патогенеза заболевания .

Одним из перспективных направлений в разработке подходов к лечению болезни Альцгеймера является использование генно-клеточных технологий, в частности — трансплантация мононуклеарных клеток пуповинной крови человека (МКПК), трансдуци-рованных аденовирусными векторами, кодирующими

e-mail: maratm80@list. ru

трофические и ростовые факторы . Доставка с помощью МКПК генов естественных ростовых и трофических факторов в область дегенерации способствует выживанию нейронов, росту аксонов, процессам синаптогенеза и нейрогенеза, а, следовательно, улучшает высшие нервные функции .

Нейрогенез во взрослом мозге — это явление, относительно недавно признанное научным сообществом, которое опровергло существовавшую долгое время научную теорию о статичности нервной системы и её неспособности к клеточной регенерации . Сейчас общепризнанным является тот факт, что нейрогенез постоянно происходит в двух ограниченных областях мозга — в субгранулярной зоне (СГЗ) гиппокампа и субвентрикулярной зоне (СВЗ) боковых желудочков Новые нейроны, образующиеся в СГЗ, мигрируют в слой гранулярных клеток зубчатой извилины гиппокампа [1]. Нейроны, образующиеся в СВЗ, поступают в ассоциативную новую кору, эн-торинальную кору и обонятельные луковицы [2, 3]. Недавние исследования показали, что вновь образовавшиеся нейроны во взрослом мозге встраиваются в существующие нейронные сети и получают функциональные входы [4]. Нейрогенез во взрослом мозге регулируется физиологическими и патологи-

ческими факторами на всех уровнях, а новые нейроны могут быть необходимы для определенных функций мозга, например, обучения и памяти . При болезни Альцгеймера наблюдается дизрегуляция нейрогенеза . У трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера на ранних стадиях наблюдается усиленная пролиферация и дифференцировка нейронов, тогда как на поздних стадиях нейродегенерации в разных исследованиях получены данные как об усилении, так и об угнетении данных процессов [5]. В настоящей работе мы провели оценку процессов нейрогенеза в модели болезни Альцгеймера на мышах после трансплантации генетически модифицированных МКПК человека .

Материал и методы

Создание генно-клеточных конструкций. Заготовку пуповинной крови человека проводили после получения информированного согласия у беременной и дородового скрининга на наличие противопоказаний к донорству пуповинных клеток . Кровь собирали в пластиковые контейнеры CPDA-1 250 GG (Terumo) и доставляли в Банк стволовых клеток Казанского государственного медицинского университета, где из неё выделяли мононуклеарную фракцию с помощью центрифугирования в градиенте плотности фиколла [6]. Полученные клетки ресуспензировали в среде DMEM, к которой были добавлены сыворотка крови плодов коровы (10%), L-глутамин (2 мМ), смесь антибиотиков пенициллина и стрептомицина (1%) (Sigma, США) . Для генетической модификации клетки трансдуцировали рекомбинантными аденовирусами, экспрессирующими ген EGFP или GDNF (10 бляшко-образующих единиц на клетку). Моно-нуклеарные клетки пуповинной крови (МКПК) культивировали 14—16 ч . в 10 см культуральных чашках при 37°С в условиях термостатирования с поддержанием 5% уровня СО2 во влажной атмосфере . Перед трансплантацией МКПК осаждали центрифугированием и разводили в стерильном физиологическом растворе до концентрации 2х10в кл ./мл . Методика получения указанных генетически модифицированных МКПК была более подробно описана ранее [7, 8].

Ксенотрансплантация клеток. Ксенотранспланта-ция генетически модифицированных клеток экспериментальным животным осуществлялась однократно в количестве 2 млн в ретроорбитальный венозный синус

Экспериментальные группы животных. В качестве модели болезни Альцгеймера использовалась генетическая модель болезни Альцгеймера у мышей с генотипом B6C3-Tg(APP695)85Dbo Tg(PSENI)85Dbo . Были сформированы следующие экспериментальные группы: трансгенные мыши после трансплантации МКПК человека, экспрессирую-щих репортерный зеленый флуоресцирующий белок EGFP (группа Alz-EGFP), трансгенные мыши после трансплантации МКПК человека, экспрессирующих молекулы глиального нейротрофического фактора (группа Alz-GDNF), трансгенные мыши и мыши дикого типа, не подвергавшиеся трансплантации (группы Alz и WT, соответственно).

Иммунофлуоресцентное окрашивание. Для оценки процессов нейрогенеза исследовали характер и интенсивность экспрессии маркеров нейрональных стволовых и прогениторных клеток (нестин, даблкор-тин) в гиппокампе мышей с моделью БА на девятые

сутки после трансплантации МКПК, экспрессирующих EGFP и GDNF . Нестин — белок промежуточных филаментов, маркер прогениторных клеток, находящихся на стадии пролиферации . Даблкортин — ассоциированный с микротрубочками белок, экспресси-рующийся в мигрирующих и дифференцирующихся нейронах [4].

Анестезированных мышей транскардиально пер-фузировали сначала фосфатно-солевым буферов (PBS), затем 4% раствором параформальдегида . После этого извлекали головной мозг и фиксировали в растворе параформальдегида в течение суток, далее перекладывали в 30% раствор сахарозы на PBS с добавлением азида натрия (0,02%) . Для приготовления криостатных срезов ткань помещали в заливочную среду Neg 50 и замораживали в течение 2 мин Приготовленные срезы помещали в PBS, промывали в 0,1% растворе Triton-X100 на PBS (PBST), инкубировали в 5% растворе ослиной сыворотки в PBST в течение 45 мин при комнатной температуре Для оценки процессов нейрорегенера-ции срезы инкубировали с антителами к даблкорти-ну (Doublecortin, Abcam, Англия, 1:200) и нестину (Nestin, Millipore, США) в течение 2 сут . при 4°С, промывали в PBS, затем инкубировали со вторичными антителами осла, коньюгированными с флуоресцентным красителем anti-rabbit Alexa 647 и anti-mouse Alexa 555 в течение 2 ч . при комнатной температуре в темноте, промывали в PBS Для визуализации ядер срезы дополнительно окрашивали раствором 4',6-диамидино-2-фенилиндола (DAPI, 10 мкг/мл в фосфатно-солевом буфере, Sigma, США) далее промывали в PBS . Окрашенные срезы заключали в среду Shandon Immu-Mount и изучали при помощи конфокального сканирующего микроскопа LSM 510-Meta (Carl Zeiss, Германия) . Исследовали следующие области гиппокампа: CA1, CA3, зубчатая извилина .

Интенсивность свечения даблкортина и нестина анализировали при помощи программы ZEN 2012 . Значение интенсивности выражали в условных единицах, которые рассчитывали как соотношение флюоресцирующих точек (пикселей) в пределах данного участка к несветящимся (шкала от 0 до 256) . Результаты морфометрии обрабатывали с использованием дисперсионного анализа ANOVA, отличия считались достоверными при P<0,05 .

Результаты

Иммуноэкспрессия нестина в зубчатой извилине. В зубчатой извилине гиппокампа мышей с моделью БА средняя плотность свечения нестина была достоверно ниже, чем у мышей дикого типа того же возраста (рис . 1А). Иммунореактивные к нестину области в группе «WT» были наиболее сконцентрированы в субгранулярной зоне и хилусе зубчатой извилины . В группе мышей с моделью БА единичные нестин-позитивные (Nestin + ) клетки располагались во всех слоях зубчатой извилины . В гиппокампе по распределению иммунореактивности к нестину нами выделено 2 вида Nestin+ клеток: 1) тело клетки крупное (диаметр «10 мкм) с ветвистыми нестин-позитивными отростками; 2) небольшие клетки (диаметр <5 мкм), в которых иммуноэкспрессия нестина наблюдалась лишь в телах . В зубчатой извилине гиппокампа мышей группы «WT» клетки первого вида были широко распространены, а клетки второго вида встречались редко . В группе «Alz» картина была

обратная, за исключением, хилуса, где одинаково обнаруживались оба вида клеток (рис . 2).

В зубчатой извилине гиппокампа мышей группы «Alz-EGFP» средняя плотность свечения нестина была достоверно больше, чем в группе «Alz» . Уровень иммуноэкспрессии нестина в группе «Alz-GDNF» не отличался от показателей группы «Alz» (рис . 1А) . После трансплантации МКПК, экспрессирующих как EGFP, так и GDNF, в субгранулярной зоне локализовались преимущественно крупные нестин-позитивные клетки со слабо окрашенными отростками, а в хилусе зубчатой извилины находились оба вида нестин-по-зитивных клеток: крупные ветвистые и небольшие по размерам клетки без отростков (рис 2)

Иммуноэкспрессия даблкортина в зубчатой извилине. Средняя плотность свечения даблкортина в группе «Alz» была ниже, чем в группе «WT», но отличия не являлись статистически достоверными (см . рис . 1Б) . Было идентифицировано 2 вида даблкортин-позитивных (DCX+) нейробластов с диаметром 10±2 мкм: 1) иммунореактивные области к даблкортину равномерно распределялись по телу клетки, но не распространялась на отростки; 2) им-мунореактивные области распределялись по периферии тел клеток и распространялась на отростки У мышей дикого типа отмечено большое количество DCX+ клеток, в которых иммунореактивность равномерно распределялась по всей соме, но не распространялась на отростки . Локализованы эти клетки были преимущественно в гранулярной и субгранулярной зонах . Клетки, в которых иммунореактивные области к даблкортину распределялась по периферии тел и распространялась на отростки, встречались преимущественно в хилусе и молекулярном слое зубчатой извилины В зубчатой извилине гип-покампа мышей группы «Alz» DCX+ клеток первого вида либо не было, либо они встречались редко, а второй вид клеток был распространен повсеместно,

при этом небольшое количество из них находилось в гранулярной зоне (рис . 3).

Средняя плотность свечения даблкортина достоверно увеличивалась в группах «Alz-EGFP» и «Alz-GDNF» по сравнению с показателями мышей с моделью болезни Альцгеймера, не получивших лечения (рис . 1Б) . В группах «Alz-EGFP» и «Alz-GDNF» в субгранулярной зоне гиппокампа располагались даблкортин-позитивные клетки обоих видов. DCX+ клетки второго вида в небольшом количестве были интегрированы в гранулярную зону, а основная их часть находилась в молекулярном слое и хилусе зубчатой извилины (рис 3)

Иммунокспрессия нестина в CA1 зоне гиппокампа. Средняя плотность свечения нестина не различалась у мышей с моделью БА и мышей дикого типа (рис . 1А) . В CA1 зоне гиппокампа обеих групп были отмечены оба вида нестин-позитивных клеток, интегрированных в пирамидный слой и расположившихся в молекулярном слое .

На 9 сут . после трансплантации МКПК человека, экспрессирующих как EGFP, так и GDNF, отличий в средней плотности свечения нестина, а также в типе и локализации нестин-позитивных клеток от группы «Alz» не было (см . рис . 1А). Здесь также встречались преимущественно небольшие по размерам Nestin + клетки без отростков, не имеющие конкретных мест локализации

Иммуноэкспрессия даблкортина в CA1 зоне гиппокампа. Средняя плотность свечения даблкортина в группе «Alz» была ниже, чем в группе «WT», но отличия не являлись достоверными (рис . 1Б) . В группе «WT» DCX+ клетки обоих видов были распределены повсеместно в пределах поля зрения, в том числе интегрированы в пирамидный слой клеток. В группе «Alz» DCX+ второго вида были расположены преимущественно в молекулярном слое CA1 зоны гиппокампа

А

Нестин

Б

Даблкортин

Рис . 1. Уровни иммуноэкспрессии нестина и даблкортина в различных областях гиппокампа: А — средняя плотность свечения нестина в зубчатой извилине (DG), CA1 и CA3 зонах гиппокампа мышей; Б — средняя плотность свечения даблкортина в DG, CA1 и CA3 зонах гиппокампа мышей тех же групп. WT — мыши дикого типа; Alz — мыши с моделью болезни Альцгеймера; Alz-EGFP — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих репортерный зеленый флуоресцирующий белок EGFP; Alz-GDNF — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих глиальный нейротрофический фактор GDNF. * — статистически достоверное отличие по критерию ANOVA (P<0,05)

WT Alz Alz-EGFP Alz-GDNF

Рис. 2. Иммуноэкспресссия нестина (красный цвет) в зубчатой извилине гиппокампа:

WT — мыши дикого типа; Alz — мыши с моделью болезни Альцгеймера; Alz-EGFP — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих репортерный зеленый флуоресцирующий белок EGFP; Alz-GDNF — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих глиальный нейротрофический фактор GDNF. Докраска ядер — DAPI. Merge — совмещение двух верхних панелей. Масштабный отрезок — 20 мкм

WT Alz Alz-EGFP Alz-GDNF

Рис. 3. Иммуноэкспресссия даблкортина (желтый цвет) в зубчатой извилине гиппокампа: WT — мыши дикого типа; Alz — мыши с моделью болезни Альцгеймера; Alz-EGFP — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих репортерный зеленый флуоресцирующий белок EGFP; Alz-GDNF — мыши с моделью болезни Альцгеймера после трансплантации мононуклеарных клеток пуповинной крови человека, сверхэкспрессирующих глиальный нейротрофический фактор GDNF. Докраска ядер — DAPI. Merge — совмещение двух верхних панелей. Масштабный отрезок — 20 мкм

Средняя плотность свечения даблкортина достоверно увеличивалась в группе «Alz-EGFP» по сравнению с группой «Alz» . В группе мышей с моделью БА после трансплантации МКПК, экспрессирующих GDNF, средняя плотность свечения даблкортина также увеличивалась, по отношению к показателям таких же мышей, не получивших лечения, но отличия были статистически недостоверными (рис . 1Б) . В группе «Alz-GDNF», как и в группе «Alz», были обнаружены DCX+ клетки второго вида, распределенные преимущественно в молекулярном слое В группе «Alz-EGFP» отмечены даблкортин-позитивные клетки обоих видов

Иммуноэкспрессия нестина в CA3 зоне гиппо-кампа. Средняя плотность свечения нестина имела тенденцию к снижению в группе «Alz» в сравнении с «WT» (рис . 1А). В CA3 области гиппокампа здоровых мышей и мышей с моделью БА присутствовали оба вида нестин-позитивных клеток, которые располагались и в молекулярном, и пирамидном слоях

Средняя плотность свечения нестина в CA3 зоне гиппокампа групп «Alz-EGFP» и «Alz-GDNF» была выше, чем в гиппокампе мышей с моделью болезни Альцгеймера, не получивших лечения, но статистически отличия не являлись достоверными (см рис 1А). По морфологии и локализации нестин-позитив-ные клетки были такие же, как в группах «Alz» и WT — преимущественно небольшие клетки без отростков, расположившиеся в молекулярном и пирамидном слоях

Иммунокспрессия даблкортина в CA3 зоне гиппокампа. Средняя плотность свечения даблкор-тина была недостоверно снижена в группе «Alz» в сравнении с показателями мышей дикого типа (рис . 1Б). В группе «WT» присутствовали DCX+ клетки обоих видов, тогда как в группе «Alz» обнаруживались преимущественно DCX+ второго вида .

Средняя плотность свечения даблкортина в группах «Alz-EGFP» и «Alz-GDNF» достоверно не отличалась от показателей мышей с моделью БА, не получивших лечения (рис . 1Б) . Как и в группе «Alz» здесь обнаруживались преимущественно DCX+ второго вида .

Обсуждение

На начальных стадиях БА происходит активация нейрорегенерации, но по мере развития заболевания нейрогенез нарушается . Уровень нейрорегенерации регулируется рядом экзогенных и эндогенных факторов как известно, БА характеризуется наличием амилоидных бляшек в тканях мозга и нейрофибрил-лярных клубков, нагруженных тау-белком, внутри нервных клеток . Данные протеинопатии сопровождаются воспалительными реакциями и массивной потерей нейронов и синапсов Соответственно, при БА пагубно влиять на регенерацию могут воспалительные реакции, возникающие в ответ на накопление ß-амилоида . Провоспалительные цитокины IL-1, IL-6 и фактор некроза опухоли тормозят нейрогенез

и пролиферацию клеток гиппокампа [9]. Кроме того, число новообразующихся нейронов снижается при нарушении холинергической иннервации: иммунохи-мическое повреждение холинергических нервов приводит к снижению числа клеток, меченых по В^и, в зубчатой извилине гиппокампа и ольфакторной области . При этом усиление холинергической ней-ротрансмиссии способствует образованию новых нейронов [10].

Проведенное нами исследование показало, что у мышей с генетической моделью болезни Альцгей-мера снижена экспрессия нестина и даблкортина в гиппокампе, что свидетельствует о нарушении процессов нейрогенеза . В норме у взрослых млекопитающих нейронные клетки-предшественницы, расположенные в зубчатой извилине, сохраняют свою способность генерировать нейроны и глию на протяжении всей жизни . У грызунов увеличение производства новых гранулярных нейронов ассоциировано с улучшениями памяти, в то время как снижение гиппокампального нейрогенеза приводит к ее нарушениям В мышиных моделях болезни Альцгеймера (в частности, APP/PS1 мышах) нейрогенез замедлен, а образуемые гранулярные нейроны не интегрируются в существующие нейронные сети [11]. Таким образом, активация нейрогенеза должна улучшить функциональную пластичность гиппокампа

Трансплантация МКПК, сверхэкспрессирующих как EGFP, так и GDNF оказывала положительное влияние на характер и уровень экспрессии нестина и даблкортина в гиппокампе мышей с моделью болезни Альцгеймера . Вероятным этому объяснением является наличие в пуповинной крови стволовых клеток, способных давать начало специализированным клеткам разных тканей, а также являющихся источником многочисленных ростовых и нейротрофиче-ских факторов [12—14]. Ранее нами были получены данные о том, что после инъекции МКПК человека у мышей с моделью БА улучшалась пространственная память [15]. В настоящем исследовании мы установили, что уже на девятые сутки после трансплантации МКПК человека обнаруживаются свидетельства активации нейрогенеза в гиппокампе этих мышей Полученные данные свидетельствуют о высоком терапевтическом потенциале предложенных генно-клеточных конструкций для лечения болезни Альцгеймера, и одним из механизмов их действия, является, очевидно, стимулирование нейрорегене-рации

Благодарности

Исследование поддержано грантами РФФИ № 13-04-02057, 13-04-40286, грантом ФСРМФП в НТС № 463, а также при поддержке программы повышения конкурентоспособности Казанского федерального университета и субсидии, выделенной КФУ для выполнения государственного задания в сфере научной деятельности.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Altman J ., Bayer, S .A . Migration and distribution of two populations of hippocampal granule cell precursors during the perinatal and postnatal periods . J . Comp . Neurol . 1990; 301: 365-81.

2 . Bedard A., Parent A. Evidence of newly generated neurons in the human olfactory bulb . Brain Res Dev Brain Res . 2004; 151: 159-68 .

3 . Gould E . , Reeves A . J ., Graziano M . S . et al . Neurogenesis in the neocortex of adult primates . Science . 1999; 286: 548-52 .

4 . Zhao C . , Deng W ., Gage F . H . Mechanisms and functional implications of adult neurogenesis . Cell 2008; 132: 645-60 .

5 . Schaeffer E . L . , Novaes B .A ., da Silva E . R . et al . Strategies to promote differentiation of newborn neurons into mature functional

cells in Alzheimer brain . Prog . Neuropsychopharmacol . Biol . Psychiatry 2009; 33: 1087-102 .

6 . Fuss I .J ., Kanof M . E ., Smith P . D . et al . Isolation of whole mononuclear cells from peripheral blood and cord blood . Curr . Protoc . Immunol 2009 7; 7 1

7 . Черенкова Е . Е ., Федотова В . Ю . , Борисов М .А . и др . Создание рекомбинантных аденовирусов и лентивирусов, экспрессирующих ангиогенные и нейропротекторные факторы, с помощью технологии клонирования Gateway . Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2012; 7(3): 164-8 .

8 . Исламов Р . Р ., Ризванов А .А ., Черенкова Е . Е . и др . Исследование экспрессии рекомбинантных терапевтических генов в мононуклеарных клетках крови пуповины,трансдуцированных тремя аденовирусными векторами, кодирующими нейротрофические факторы GDNF и VEGF и молекулу нейрональной адгезии NCAM . Гены и клетки 2014; 9(3): 204-8 .

9 . losif R . E ., Ekdahl C . Т ., Ahlenius H . et al . Tumor necrosis factor receptor 1 is a negative regulator of progenitor proliferation in adult hippocampal neurogenesis . J . Neurosci . 2006; 26: 9703-12 .

10 . Kotani S ., Yamauchi T ., Teramoto T . et al . Donepezil, an acetylcholinesterase inhibitor, enhances adult hippocampal neurogenesis . Chem . Biol . Interact . 2008; 175: 227-30 .

11. Richetin K ., Leclerc C ., Toni N . et al . Genetic manipulation of adult-born hippocampal neurons rescues memory in a mouse model of Alzheimer's disease . Brain 2015; 138: 440-55 .

12 . Neuhoff S ., Moers J ., Rieks M . et al . Proliferation, differentiation, and cytokine secretion of human umbilical cord blood-derived mononuclear cells in vitro . Exp . Hematol . 2007; 35: 1119-31.

13 . Fan C . G ., Zhang Q . J ., Tang F .W . et al . Human umbilical cord blood cells express neurotrophic factors Neurosci Lett 2005; 380: 322-5

14 . Chen N ., Newcomb J ., Garbuzova-Davis S . et al . Human Umbilical Cord Blood Cells Have Trophic Effects on Young and Aging Hippocampal Neurons in Vitro . Aging Dis . 2010; 1: 173-90 .

15 . Петухова Е . О ., Мухамедшина Я . О ., Ризванов А .А . и др . Трансплантация мононуклеарных клеток пуповинной крови человека улучшает пространственную память у APP/PS1 трансгенных мышей с моделью болезни Альцгеймера . Гены и клетки 2014; 9: 40-5 .

Поступила: 15.09.2015

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.