Нейроспецифические белки в цнс

К концу 1960-х гг. серологическими методами анализа было доказано наличие в составе головного мозга органоспецифических антигенов [6]. Наиболее известными представителями нейроспецифических белков являются белок S-100 [10], нейроспецифическая енолаза (NSE или антиген 14-3-2) [9], альфа-2-гликопротеин Варецкой (α2-GP) [7] и глиофибриллярный кислый антиген (GFAP) [6].

Все вышесказанное относится и к исследованиям нейроспецифических белков с подобными свойствами и их приложению к клиническим проблемам неврологии и нейрохирургии.

Цель исследования

Поиск новых нейроспецифических белков с экстремальными физико-химическими характеристиками и оценка значения иммунохимических тестов на эти нейробелки для диагностики и прогнозирования нейротравмы.

Материалы и методы

Биологический материал получали в бюро судебно-медицинской экспертизы г. Астрахани в виде аутопсийного материала мозга от лиц, погибших от случайных причин. К диализованным после центрифугирования продуктам фракционирования экстрактов дефинитивного мозга 10%-ной сульфосалициловой кислотой, насыщенным раствором сульфата аммония или термообработкой при 100°С × 10 мин получали антисыворотки путем иммунизации кроликов по общепринятым схемам с полным адьювандтом Фрейнда.

После абсорбции антисывороток сывороткой крови доноров и сухой плазмой, а также смесью экстрактов различных органов удалось получить моноспецифические антисыворотки к трем органоспецифическим антигенам мозга, аналогичным описанным в литературе нейроспецифическим антигенам: термостабильному антигену Каспари-Филда или к альфа1-BE-глобулин мозга [7], кислотостабильному антигену мозга, идентичному альфа-2-СС-глобулины мозга [7] и органоспецифическому белку мозга, растворимому в насыщенном сульфате аммония, иммунохимически идентифицированному как белок S-100 [10].

Моноспецифические тест-системы к альфа1- и альфа2-глобулинам мозга и белку S-100 были использованы нами для поиска их в составе сывороточных белков при травматической болезни мозга.

Тяжесть повреждения ЦНС при черепно-мозговых травмах (ЧМТ) различной степени тяжести оценивали по шкале ком Глазго (SCG) [1].

Клинический материал представлен данными 142 больных мужского и женского пола в возрасте от 19 до 70 лет с изолированными закрытыми черепно-мозговыми травмами различной степени тяжести и 30 больных в возрасте от 23 до 66 лет, госпитализированных с последствиями и осложнениями ЧМТ. Диагноз ставили в соответствии с принятой единой классификацией острой ЧМТ [1]. Больные с ЧМТ условно были разделены на две группы.

В группу пациентов с легкой черепно-мозговой травмой (ЧМТ I) были включены больные с сотрясением головного мозга (СГМ) - 30 человек и ушибом головного мозга (УГМ) легкой степени - 22 человека. Средняя оценка по шкале комы Глазго на момент поступления в клинику составила 13,7±0,09 балла.

Группу с тяжелой черепно-мозговой травмой (ЧМТ II) составили 90 пациентов, из которых 41 пациент с УГМ средней степени тяжести и 49 с тяжелым УГМ и сдавлением головного мозга. Средняя оценка по шкале комы Глазго на момент поступления в клинику составила 8,0±0,19 и колебалась от 11 до 5-4 баллов.

30 пациентов, перенесших ЧМТ и имевших клинические признаки поздних осложнений ЧМТ, составили группу ПО ЧМТ.

Контролем служили 68 образцов сывороток крови доноров обоего пола в возрасте от 30 до 56 лет, полученных из областной станции переливания крови. Общее количество образцов сыворотки крови от 172 пациентов и 68 доноров составило 620 проб.

Полученные результаты подвергались статистической обработке с вычислением средних величин и их ошибок (М ± m), достоверными считались различия при р

Белки головного мозга в соответствии с их функциями подразделяют на структурные, регуляторные (ферменты, гормоны) и рецепторные, локализующиеся преимущественно в области синаптических мембран. Такое деление в известной степени условно, поскольку один и тот же белок может участвовать в различных процессах.

Основные данные о структуре и функциях нейроспецифических белков головного мозга были получены в течение последних 15—18 лет путем изучения антигенного спектра целого мозга животных и человека и различных его отделов с помощью прямых иммунохимических методов. К настоящему времени выделены нейроспецифические белки с преимущественно нейрональной и глиальной локализацией, антигены клеточной поверхности, белки, входящие в состав миелиновой оболочки, микротрубочек, микро и нейрофиламентов, а также белки синаптических мембран, среди которых обнаружены кислые и основные.

Некоторые белки характеризуются строгой видоспецифичностью (белки нервной системы апплизий и головоногих моллюсков), тогда как другие присутствуют в мозге различных животных, т. е. являются видонеспецифическими. К последним, в частности, относят нейроспецифический белок S-100, которому придают большое значение в процессах обучения и памяти. Этот кислый глобулярный белок (изоэлектрическая точка 4, 2) с относительной молекулярной массой 19 500—24 000 был впервые выделен В. W. Мооге и D. McGregor из мозга быка, а впоследствии обнаружен в мозговой ткани практически у всех позвоночных животных и человека.

Белок S-100 присутствует в сером и белом веществе мозга, в коре больших полушарий, гиппокампе, мозжечке (место наибольшей концентрации), стволовых образованиях, спинном мозге, в периферических и черепно-мозговых нервах. Идентификация его структуры и получение моноспецифической антисыворотки к нему позволили изучать его субклеточное распределение, а также динамику накопления в мозге на разных этапах онтогенеза у различных животных и человека.

Установлено [Donato R., 1977], что S100 является растворимым белком, связанным с мембранами синаптосом. Связывание является специфическим, обратимым и насыщаемым и зависит как от температуры, так и от присутствия в среде ионов Са++ и конкурентно тормозится моновалентными катионами (калий, натрий). Обычно одна молекула S-100 связывает 10 молекул Са++, что сопровождается изменением конформационных свойств этого белка [Реrumal A. S., 1976]. Обработка мембран трипсином или другими детергентами практически устраняет возможность связывания S-100, что позволило выделить две формы его существования — водорастворимую и мембраносвязанную.

Наличие этих двух форм объясняет его присутствие как на поверхности, так и внутри постсинаптических мембран, а также в ядерных мембранах, в синаптических везикулах и в митохондриях аксональных терминалей [Haglid К. G. et al., 1977].

По данным R. Donato (1976), белок S100 в синаптосомах морской свинки и крысы связывается со специфическими рецепторными образованиями, что довольно хорошо согласуется с его способностью увеличивать проницаемость искусственной липопротеиновой мембраны для целого ряда ионов [Calissano P., 1971]. Позднее было показано [Calissano P. et al., 1973], что эта способность обусловлена взаимодействием белка S-100 с фосфолипидами мембраны.

Это взаимодействие было наиболее выраженным в случае, когда основным липидом липосом являлись фосфатидилсерин, стеариламин или сфингомиелин, и наиболее слабым в присутствии фосфатидилхолина. Кроме того, в присутствии ионов Са ++ S-100 специфически связывается с основным белком миелина [Mahadik S. P. et al., 1976].

Сложные белки

Простые белки

· Нейроальбумины –основные растворимые белки (89-90%) нервной ткани, являются белковым компонентом фосфопротеинов, в свободном состоянии встречаются редко. Легко соединяются с липидами, нуклеиновыми кислотами, углеводами и другими небелковыми компонентами.

· Нейроглобулины,содержатся в небольшом количестве (в среднем 5%).

· Катионные белки- основные белки (рН 10,5 – 12,0), например, гистоновые. При электрофорезе они движутся к катоду.

· Нейросклеропротеины (опорные белки).Например,нейроколлагены, нейроэлластины, нейростромины и др. Они составляют 8-10% от всех простых белков нервной ткани, локализованы в основном в белом веществе головного мозга и ПНС, выполняют структурно-опорную функцию.

Сложные белки нервной ткани представлены: нуклеопротеинами, липопротеинами, протеолипидами, фосфопротеинами, гликопротеинами и т.д.

· Гликопротеины –содержат олигосахаридные цепи, которые придают специфические отличия клеточным мембранам. Нейроспецифические гликопротеины участвуют в формировании миелина, в процессах клеточной адгезии, нерорецепции и взаимном узнавании нейронов в онтогенезе и при регенерации.

· Протеолипиды –в наибольших количествах содержатся в миелине и в небольших количествах - в синаптических мембранах и синаптических пузырьках.

В цитоплазме нейронов присутствуют кальцийнейрин, белок 14-3-2, белок S-100, белок Р-400.

· Белок S-100 (или кислый белок), содержит много глутаминовой и аспарагиновой кислот, гомологичен мышечному тропонину С, находиться в цитоплазме или связан с мембранами. На 85-90% он сосредоточен в нейроглии, и на 10-15% в нейронах. Участвует в развитии нервной системы и ее пластичности. Концентрация S-100 возрастает при обучении животных.

· Белок 14-3-2 -кислый белок, который преимущественно локализован в нейронах ЦНС.

· Белок Р-400находится в мозжечке мышей, где, возможно, отвечает за двигательный контроль.

К сократительным белкам нейронаотносятсянейротубулин, нейростенин, актиноподобные белки (кинезин и др.). Они обеспечивают ориентацию и подвижность цитоскелета (микротрубочек и нерофиламентов), активный транспорт веществ в нейроне, участвуют в работе синапсов.

В нейронах имеются белки, осуществляющие гуморальную регуляцию. Это некоторые гликопротеины гипоталамуса, нейрофизины и подобные им белки.

На мембране нейронов расположены нейроспецифические поверхностные антигены (NS₁, NS₂, L₁) с неизвестной функцией и факторы адгезии клеток(N-САМ), важные для развития нервной системы.

Нейроспецифические белки участвуют в осуществлении всех функций нервной системы - генерации и проведении нервного импульса, процессах переработки и хранении информации, синаптической передаче, клеточном узнавании, рецепции и др.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Гетеротипическая Са 2+ -независимая адгезия между нейронами и глиальными клетками опосредована специфическим гликопротеином. По сравнению с гликопротеином N-CAM, влияющим на межнейрональные контакты, белок Ng-CAM содержит меньшее количество сиаловых кислот. Он локализован исключительно на поверхности плазматической мембраны нейронов и в ходе онтогенеза появляется на более поздних стадиях, чем гликопротеин N-CAM.

В постсинаптических уплотнениях и в участках синаптических соединений обнаружен целый ряд других гликопротеинов, которые могут служить субстратами для протеиназ и сиалидаз, под действием которых происходят локальные модификации структуры гликопротеинов в ответ на изменение функционального состояния синапса. Интересно, что аминокислотная последовательность гликопротеина Thy-1 обнаруживает гомологию с вариабельными доменами иммуноглобулина. Роль этого гликопротеина на поверхности нейронов остается невыясненной, хотя весьма важно учитывать эти данные в связи с гипотезой об иммунохимических основах нейрологической памяти.

Таким образом, приведенные данные свидетельствуют о большой роли, которую играют гликопротеины в осуществлении специфических функций нервной ткани, особенно в формировании специфических контактов между различными нейронами.

5. Роль белков, участвующих в процессах адгезии и клеточного узнавания, в развитии болезней цнс

Из числа многих белков поверхности нейронов особое внимание в связи с участием в патогенезе тяжелой патологии мозга – болезни Альтцгеймера – привлекает в настоящее время так называемый белок β-АРР (β-amyloid precursor protein), являющийся предшественником пептида β-амилоида, появляющегося в изобилии на поверхности нейронов больного мозга. В здоровом организме β-АРР – белок, состоящий из 695 аминокислотных остатков, фиксирован в мембранах нейронов так, что его N-концевой фрагмент из 625–630 остатков расположен на поверхности клетки. Он участвует, по-видимому, в организации межнейрональных контактов, особенно в области нервных окончаний. Кроме того, выстоящая над поверхностью часть β-АРР в норме отщепляется специфическими протеинами и, как недавно установлено, стимулирует развитие отростков, участвуя в формировании памяти. При болезни Альцгеймера отщепляется несколько более короткий участок, так что на поверхности нейрона остается упомянутый выше небольшой β-амилоидный пептид.

6. Нейроспецифические белки - ферменты

Первым ферментным нейроспецифическим белком, открытым в 1968 г. Б. Муром и Р. Пересом в мозге крупного рогатого скота, оказался белок 14-3-2; название он получил по номерам хроматографических и электрофоретических фракций. 14-3-2 оказался ферментом — енолазой. Встречается во всех тканях и органах животного и человека. Построена из двух типов субъединиц — α и γ, причем именно γ-субъединица является нейроспецифической. В нервной ткани встречаются следубщие изоформы енолазы: αα - неспецифическая енолаза, идентичная енолазе печени; αγ - гибридная форма, обозначаемая как белок 14-3-1 и γγ – нейроспецифический изоэнзим енолазы, локализованный только в нейронах.

Молекулярная масса белка 14–3–2 близка к 80 кД. Как и белок S-100, он содержит относительно много дикарбоновых кислот. Интересно, что эта изоформа термостабильна до температуры 50°С, Значительно различаются и периоды полужизни изоферментов енолазы: для γγ -димера он равен 320 мин, а для αα-димера – 15 мин.

Белок 14–3–2 широко распространен в ЦНС и ПНС млекопитающих и птиц. Его количество составляет около 1,5% от общих растворимых белков мозга. В отличие от белка S-100 он локализован главным образом в нейронах, а в клетках нейроглии его содержание незначительно.

Белок 14–3–2 сосредоточен в сером веществе больших полушарий. В других органах и тканях человека этот белок отсутствует или содержится в количествах, в 50–100 раз меньших. Иммуно-химическим методом показано, что в постнатальный период развития головного мозга крыс белок 14–3–2 наиболее интенсивно синтезируется в гиппокампе и синаптических мембранах. В опытах с дегенерацией зрительного нерва было обнаружено снижение содержания и интенсивности метаболизма белка 14–3–2.

В настоящее время идентифицирован целый ряд нейроспецифических изоферментов; среди них можно назвать мозговые формы альдолазы, арилсульфатазы, ВВ-изозим креатинкиназы и многие другие.

Очень многие белки ЦНС так или иначе взаимодействуют с ионами Са. Однако особо выделяют группу белков с очень высоким сродством к Са + , которые регулируют перемещения и концентрации Са + и, благодаря способности менять конфор-мацию при связывании Са + , участвуют в разнообразных специфических процессах. Многие из белков этой группы называют калбиндинами. По особенностям структуры различают ан-нексины, содержащие длинные консервативные последовательности аминокислот, преимущественно дикарбоновых, и белки, обладающих так называемой «EF-pyKoff - петлей из 12-14_и аминокислот, образующих как бы гнездо для Са + , фланкированные а-цепями.

К аннексинам относится первый открытый нейроспецифический белок - S_100. Белок S_100, точнее, как было установлено позже, - группа белков S_100, был открыт в 1965 г. Б. Муром и Мак-Грегором при сравнении белковых карт водорастворимых белков мозга и печени. После хроматографии и электрофореза был выявлен первый специфический белок нервной ткани, названный белком Мура или белком S_100, поскольку он остается в растворе при 100%-ном насыщении Н₂S0₄ при рН 7,2. В дальнейшем белокБ_100 был выделен в препаративных количествах из головного мозга человека, обезьяны, собаки, кролика, свиньи, крысы, мыши. В других тканях животных этих же видов - печени, почках, мышцах, в эритроцитах и сыворотке крови - он практически отсутствовал. Установлено, что S_100 может содержаться в других органах и тканях, но в количествах, в 10-10 раз меньших, чем в нервной ткани. Интересно, что в 1984 г. белок S_100 был обнаружен японскими исследователями в жировой ткани, из которой он высвобождался при действии адреналина in vitro. Кроме того, его присутствие иммунологически выявлено на поверхности клеток Лангерганса и родственных им клеток лимфоузлов.

S_100 является гетерогенным кислым Са-связывающим белком. Он состоит из двух главных фракций: S_100 А и S_100 В, субъединичный состав которых соответственно аа и ар. Интересно, что аминокислотная последовательность р-субъединицы близка к таковой других Са-связывающих белков.

В зависимости от способа выделения может быть выявлено различное количество фракций и подфракций этого белка, что отражает как его природную гетерогенность, так и различные артефакты, связанные с методами выделения. Например, при электрофорезе с использованием высокой концентрации ПААГ обнаруживалось 5 фракций, причем все они реагировали с антисывороткой к белку S_100. На сефадексе G_100 белок S_100 может быть разделен также на 5 фракций, обозначаемых как f_1? f₂, f₃, f₄, f₅> причем до 85% этого белка приходится на долю первой фракции. Последующие стадии очистки приводят к разделению этой первой фракции на подфракций f_1A, f_]B, fjri основная масса белка была сосредоточена в последней подфракций, молекулярная масса которой составляла 19-22 кД. Кроме указанных субфракций в эту же группу включают в настоящее время еще около десятка родственных белков, содержание которых относительно невелико.

Своеобразен аминокислотный состав белка S_100: характерно высокое содержание кислых аминокислот - около 36% приходится на остатки глутаминовой и 22% - на остатки аспарагиновой кислоты, т.е. более половины аминокислотного состава белка приходится на моноаминодикарбоновые аминокислоты. Этим определяются кислые свойства и низкая изоэлектрическая точка белка S_100.

Из оставшихся 42% аминокислотных остатков основная масса приходится на гидрофобные алифатические аминокислоты, которые придают глобулам белка S_100 частично гидрофобный характер. Наконец, можно отметить, что 3-4% от общего аминокислотного состава приходится на цистеин. Часть SH-rpynn цистеина свободна и способна к взаимодействию с ионами Са + . Такое взаимодействие приводит к значительному изменению конформации молекул белка S_100. Меняется пространственное расположение гидрофильных и гидрофобных участков. В конечном счете изменяется способность S_100 к миграции через мембраны клетки.

Белок S_100 сосредоточен преимущественно в астроцитах - до 85-90% от общего содержания в нервной ткани. В олигодендроцитах его количество невелико. В нейронах обнаружено не более 10-15% от общего количества белка S_100.

С помощью радиохимических, цитохимических и иммунохимических методов установлена внутриклеточная локализация белка S_100. Основная масса этого белка сосредоточена в цитоплазме клеток и 15% - в мембранных структурах: в пре- и постсинаптических мембранах, ядерной мембране и плазматической мембране олигодендроглии. В ядрах нейронов его содержание крайне мало, несколько больше белка S_100 найдено в ядрышках.

В то же время, недавно обнаружено, что в поясничном отделе спинного мозга крыс а-субъединица белка S_100 локализована преимущественно в нейронах, а р-субъединица - в сателлитных глиальных и шванновских клетках.

Интересен вопрос об интенсивности биосинтеза белка S_100 и появлении его в структурах мозга в онтогенезе. В мозге эмбриона человека он появляется на 10-15 неделе в мозжечке, Варолиевом мосту, стволе мозга, среднем и спинном мозге. К концу 30_й недели происходит отчетливое накопление белка S_100 во всех отделах ЦНС, кроме лобной доли коры больших полушарий, где повышение количества этого белка совпадает во времени с появлением биоэлектрической активности мозга.

Подробно изучено накопление белка S_100 на различных этапах онтогенеза у грызунов. Показано, что в мозге мышей с 3_го до 15_го дня постнатального развития уровень этого белка остается относительно низким, а с 16_го до 22_го дня происходит быстрое возрастание его содержания примерно в 4 раза.

Содержание белка S_100 в мозге повышается при обучении, тренировках и формировании условных рефлексов у животных. В период обучения происходит усиление биосинтеза белка S_100, что подтверждается более интенсивным включением в него меченых аминокислот. Известный нейрохимик Х. Хиден и его сотрудники обнаружили, что наиболее интенсивный биосинтез данного белка происходит в пирамидальных клетках гиппокам-па. При интрацистернальном введении антисыворотки к белку S_100 процесс обучения у животных нарушается.

Корреляция количества белка S_100 в головном мозге со способностью к обучению показана и иным способом. У мышей некоторых инбредных линий, характеризующихся лучшей обучаемостью, содержание S_100 выше.

Однако вопрос о непосредственном участии белка S_100 в формировании и хранении памяти нельзя считать окончательно решенным. Не исключена возможность, что его участие является опосредованным.

На основании экспериментального материала и косвенных данных выдвинуто несколько предположений о возможных молекулярных механизмах участия белка S_100 в специфических функциях нервной системы. Большинство авторов отдает предпочтение гипотезе о роли упомянутых выше конформационных изменений молекул белка S_100, наступающих при взаимодействии его SH_групп с ионами Са + с последующим возрастанием на поверхности белковой глобулы количества гидрофобных групп. При проведении нервного импульса важным лимитирующим фактором служит проницаемость ионных каналов; в присутствии свободных ионов Са + ряд каналов становится непроницаемым для ионов К + и Na + . В этом случае функциональная роль белка S_100, по-видимому, связана с регуляцией проницаемости ионных каналов посредством связывания свободных ионов Са + .

В нервной ткани велико содержание кальмодулина - одного из важнейших регуляторов и посредников эффектов Са + . Он присутствует и в других тканях и включение его в категорию нейроспецифических белков условно, однако его роль в нервной ткани велика: он участвует в активации Са + -ионами многих ключевых протеинкиназ и ряда других ферментов. Относительно низкомолекулярный белок - 17 кД - он консервативен по первичной структуре, высокостабилен и содержит четыре центра связывания Са*. Интересно, что активность кальмодулина подавляется хлорпромазином - одним из нейролептиков, применяемых при подавлении синдрома шизофрении.

В свою очередь функции кальмодулина контролируются, по крайней мере, двумя белками. Первый - кальцинейрнн. Он состоит из двух субъединиц - 15 и 61 кД и, обладая высоким сродством к кальмодулину, ингибирует его активность. Кроме того, кальцинейрин обладает протеинфосфатазной активностью и как бы обращает результаты действия протеинкиназ, включаемых кальмодулином.

Второй белок, способный связывать и как бы резервировать кальмодулин, является липопротеином. Это так называемый фосфомиристин В его молекулу входит жирная кислота - миристиновая. Кроме того, в нем велика доля гидрофобных аминокислотных остатков. Все это определяет его способность встраиваться в мембраны. В то же время он может фосфорилироваться под действием протеинки-назы С. В дефосфорилированном состоянии он связывает, резервирует кальмодулин, а после фосфорилирования - освобождает его. Содержание его в ткани мозга также велико.

Особо следует отметить высокую чувствительность процесса фосфорилирования белка В_50 к адренокортикотропину, неодинаково выраженную в разных структурах мозга. Так, АКТГ₁-24 в 10 раз более эффективен в торможении фосфорилирования белка В_50 в синаптических мембранах из септальной области мозга, чем в мембранах из целого мозга. На основании этих наблюдений сделано заключение об участии белка В_50 в функционировании пептидергических синапсов.

В процессах: синаптической передачи принимает участие еще один нейроспецифический белок - фодрин. Это - структурный белок постсинаптических мембран глутаматергических синапсов. Молекулярная масса его очень велика - 230 кД. Функциональная роль фодрина связана с тем, что он блокирует рецепторы глутамата. Г. Линч и М. Бодри предложили гипотезу, согласно которой повышение концентрации ионов Са + вблизи постсинаптической мембраны активирует мембранную Сй-зависимую протеиназу калпеин, которая расщепляет фодрин. Результатом этого является освобождение активных рецепторов глутамата, ранее экранированных фодрином, и повышение проводимости синапса, которое наблюдается в течение 3-6 суток.

Недавно методом иммунохимического скрининга с помощью моноклональных антител к компонентам поверхности синаптосом идентифицирован новый фосфопротеин F 1-20, который локализуется в синапсах головного мозга, причем его содержание начинает резко возрастать после 7 дня постнатальной жизни животного. Показано, что этот фосфопротеин является так же, как и фодрин, субстратом для калпеина нейронов.

Основу неспецифической реакции организма на травматическое повреждение вещества спинного мозга составляет инициация экспрессии различных цитокинов, определяющих направленность и интенсивность тканевого метаболизма, активацию механизмов апоптоза, выраженность локальной и системной воспалительной реакции, формирование и регуляцию иммунного ответа, а также состоятельность процессов ремоделирования поврежденной нервной ткани. Данные процессы реализуются за счет аутокринных, паракринных, эндокринных гуморальных межклеточных и межсистемных взаимодействий интерлейкинов, факторов некроза опухолей, хемокинов, интерферонов, колониестимулирующих и ростовых факторов, которые определяют функциональную активность отдельных клеток (нейронов, астроцитарной глии) в зоне, окружающей первичный травматический очаг, их способность к пролиферации и дифференцировке, а также выживаемость или программируемую гибель. Эти факторы определяют конечный объем повреждения спинного мозга и возможность последующей внутриклеточной регенерации выживших нейронов или интенсивность неонейрогенеза [1, 3, 8].

Острый период травматической болезни спинного мозга характеризуется гиперпродукцией как паренхиматозной микроглии, локализованной вдоль участка повреждения, так и провоспалительных цитокинов, за которой следует выработка различных подсемейств нейроспецифических белков – нейротрофинов, цилиарных нейротрофических факторов, нейропоэтических цитокинов и других факторов роста нервной ткани. Так, интерлейкины IL-1β, IL-6, индуцируя астроцитами экспрессию факторов роста нервов, цилиарного нейротрофического фактора, способствуют внутриклеточной регенерации нервной ткани. Представители суперсемейства факторов некроза опухоли регулируют ремиелинизацию аксонов посредством активации специфических высокоаффинных мембраносвязанных или растворимых рецепторов [2, 5, 10].

В этой связи определение корреляционных взаимоотношений содержания плазматических нейроспецифических белков и цитокинов у больных с осложненными повреждениями позвоночника позволяет вскрыть новые механизмы пато- и саногенеза травматической болезни спинного мозга.

Цель – на основании сопоставительного анализа содержания нейроспецифических белков, про- и противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови пациентов с осложненными повреждениями шейного отдела позвоночника выявить новые и значимые в пато- и саногенезе корреляции, характеризующие ремоделирование нервной ткани в посттравматическом периоде.

Материал и методы исследования

Статистическую обработку полученных данных осуществляли с помощью пакета программ IBM SPSS 20 Statistics. Проверяли гипотезы о виде распределений (критерий Шапиро – Уилкса). Большинство наших данных не соответствовало закону нормального распределения, поэтому для сравнения значений использовали непараметрические критерии (U-критерий Манна – Уитни). Сопоставительный анализ статистически значимых показателей проводили с помощью определения коэффициента корреляции рангов Спирмена (R). Рассчитывали показатель достоверности (р), который определяли как статистически значимый при значениях р 0,05

Особо необходимо остановиться на секретируемых белках, выполняющих функцию транспорта и защиты от разрушения пептидных регуляторов, вырабатываемых ЦНС. Из них наиболее изучены нейрофизины, локализованные преимущественно в задней доле гипофиза и гипоталамуса. Они представляют собой гетерогенную группу низкомолекулярных кислых белков. Нейрофизины головного мозга человека и ряда животных достаточно хорошо исследованы. Выделены три фракции этих нейроспецифических белков - НФI, НФII, НФIII, а также четыре минорные фракции. Суммарная фракция НФ имеет молекулярную массу около 10 кД. Содержание НФ в задней доле гипофиза относительно очень велико и составляет у крыс в среднем 0,15 нМ, а в гипоталамусе 0.01 нМ. В небольших количествах НФ обнаружены также в плазме крови.

Пептидная цепь НФ состоит из 91-95 а.о. Интересно, что 85-90% аминокислотных остатков в составе нейрофизинов идентичны у человека и исследованных видов животных. Иммуно-химическими методами установлено, что фракция НФI синтезируется в паравентрикулярных ядрах, а НФII - а супраоптическом ядре.

В интактном состоянии нейрофизины находятся в прочном комплексе с окситоцином или вазопрессином. Связь НФ с этими гипофизарными гормонами нековалентная и осуществляется фрагментом молекулы, находящимся в пределах 37-54-го аминокислотных остатков полипептидной цепи НФ. В нормальных условиях существует определенное молярное соотношение между НФ и гипофизарными гормонами. Так, в гипофизе это соотношение между НФ и окситоцином равно 1:10, а в гипоталамусе - 1:14.

Применение метода ЯМР позволило показать, что происходит очень быстрый обмен между комплексами НФ-окситоцин или НФ-вазопрессин и свободным гормоном.

В последнее пятилетие обнаружено, что нейрофизины отнюдь не являются единственными представителями белков-носителей пептидных регуляторов. Установлено существование разнообразных по структуре белков, которые находятся в тесной, но нековалентной связи с опиоидными пептидами, корти-колиберином, тафцином и др., защищая их от расщепления протеазами в жидкостях организма.

На примере гликопротеинов симпатических нейронов в культуре показана возможность их секретирования в среду после ряда модифлкаций как белковой, так и углеводной части молекул. Содержащие маннозу и несиалированные гликопротеины PI и РЗ после сиалирования и включения в плазматическую мембрану модифицируются в гликопротеины В1 и ВЗ, которые в ходе дальнейших модификаций превращаются, соответственно, в гликопротеины В2 и В4 а затем секретируются в форме растворимых производных S2 и S4. Процессы модификации гликопротеинов ускоряются при выбросе медиаторов. Производные гликопротеина В1 иммунологически идентичны большому поверхностному гликопротеину различных типов нейронов центральной и периферической нервной системы, увеличение концентрации которого индуцируется фактором роста нервов.

К секретируемым белкам относятся и некоторые из эпендименов - б,в,г. Нейроспецифичны только в и г. Они обнаружены в мозге рыб, амфибий, крыс. Под действием специфической протеазы эпендимин в превращается в эпендимин г и секретируется из нейронов. В опытах с золотыми рыбками показано, что этот процесс усиливается при адаптации рыб к новым условиям плавания, что позволило предположить участие эпендиминов в механизмах формирования долговременной памяти.

Приводя примеры регуляторных белков нервной ткани, следует особо остановиться на нейротрофинах. Нейротрофины определяются вообще как факторы, стимулирующие дифференциацию нейронов, поддерживающие их выживание, индуцирующие рост дендритов и аксонов в направлении клеток-мишеней. Перечисленные процессы управляются большим числом факторов различной природы. Однако среди них важную роль играют интенсивно изучаемые белковые соединения. Прежде всего - семейство белков - факторов роста и трофики нервов. Отнесение их к категории нейроспецифических белков не безоговорочно: их содержание велико, например, в слюнной железе самца мыши, ядах некоторых змей и в некоторых других периферических тканях. Тем не менее, их содержание и функции в нервной ткани настолько специфичны, что они требуют краткого рассмотрения.

Нейросекреторные гранулы гипоталамуса продуцируют ряд гликопротеинов, выполняющих специфические регуляторные функции. А.А. Галояном и сотр. в 1971г. выделены и далее всесторонне исследованы гликопротеины, являющиеся коронаррасширяющими и коронарсуживающими гормоиоподобиыми факторами с молекулярным весом около 20-30 кД. Они не имеют строгой мозговой специфичности: в небольших количествах они обнаружены в сердце, скелетных мышцах, надпочечниках, печени.

В гипоталамусе вырабатывается и секретируется также ряд относительно низкомолекулярных пептидных регуляторов - так называемых рилизинг-гормонов. Нейропептиды имеют в качестве предшественников пептиды, которые по размерам следует относить к белкам, - так называемые протопептиды с Мг 20-50 кД. Многие из них гликозилированы.

Белок поверхности нейронов в-АРР также является источником белка-регулятора. Отщепляемая внешняя часть белка выходит в межклеточную жидкость и индуцирует образование новых отростков и нервных окончаний, участвуя в формировании памяти. При болезни Альцгеймера этот процесс искажается.

Белковый состав миелина своеобразен, но существенно проще, чем в нейронах и глиальных клетках.

В миелине велика доля катионного белка - КБМ. Он представляет собой относительно небольшой полипептид. КБМ содержит значительную долю диаминокислот и в то же время около половины составляющих его аминокислот - неполярные. Это обеспечивает, с одной стороны, тесный контакт с гидрофобными компонентами липидов миелина, а с другой стороны, определяет его способность к образованию ионных связей с кислыми группировками липидов.

Необычайно высокой гидрофобностью характеризуются так называемые протеолипидные белки Фолча, составляющие большую часть остальных белков миелина. В свою очередь, главный из этих белков - липофилин, в котором 2/3 составляющих аминокислот - неполярные. Интересна определенная избирательность контактов липофилина с липидами, например, вытеснение холестерина из его окружения. Полагают, что это связано с особенностями вторичной структуры липофилина.

Довольна велика также доля так группы белков, названных белками Вольфграма - кислые протеолипиды, довольно богатые остатками дикарбоновых аминокислот, и, в то же время, содержащие около половины остатков неполярных аминокислот.

Наконец, из нескольких десятков других белков миелина отметим миелинассоциированный гликопротеин, расположенный на экстраделлюлярной поверхности мембран; он встречается, кроме того, в олигодендроцитах до миелинизации и в миелине периферической нервной системы. В ЦНС человека он представлен тремя полипептидными цепями с Мг=92, 107, 113 кД, а в периферической нервной системе - одним белком с Мг=107 кД. МАГ относится к гликопротеинам с относительно низким содержанием углеводных остатков - около 30% от массы молекулы, но содержит характерный для гликопротеинов набор углеводов: N-ацетилглюкозамин, N-ацетилнейраминовая кислота, фукоза, манноза и галактоза. Для белковой части молекулы характерно высокое содержание глутаминовой и асларагиновой кислот.

Функции белка Вольфграма и МАГ неизвестны, если не считать общих соображений об их участии в организации структуры миелиновых оболочек.

Важную роль в работе миелина играют так называемые основные белки, одним из которых является А1-белок, являющийся мембранным белком.