Регистрация / Вход
Прислать материал

Изучение механизма нейротоксичности альфа-синуклеина при болезни Паркинсона. Роль митохондрий, ионов кальция и окислительного стресса.

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
нейродегенерация, болезнь паркинсона, митохондрия, культура клеток, нейрон, нейротоксичность, кальций, афк, nrf2, синуклеин

Цель проекта:
Выяснение механизмов токсичности альфа-синуклеина и эффектов этого пептида на основные клеточные мишени при болезни Паркинсона - митохондрии, кальциевую сигнализацию и на продукцию активных форм кислорода нейронами и астроцитами, а также разработка новых способов защиты клеток мозга от токсического действия альфа-синуклеина.

Основные планируемые результаты проекта:
На клеточных культурах – нейронах мозга крысы, человеческих нейронах, полученных из клеток iPS или hES с высоким и низким уровнем экспрессии а-син с применением методов флуоресцентной и конфокальной микроскопии будет показано, что экзогенный (а также эндогенный) олигомерный, но не мономерный, α-син нарушает кальциевый гомеостаз клеток, в частности, за счет формирования ионопроницаемой поры в плазмалемме, а также путем нарушения нормального функционирования основных путей кальциевой сигнализации (PLC-IP3 и cAMP-PKA). Будет показано, что кальциевая перегрузка нейронов под действием а-син предотвращается в присутствии активаторов Nrf2.
Будет количественно охарактеризовано влияние α-син на кальциевый гомеостаз и биоэнергетику митохондрий нейронов. Будет показано, что увеличение концентрации альфа-синуклеина (мономера или олигомера) способствует деэнергизации митохондрий, вызывает кальциевую перегрузку и открытие неспецифической митохондриальной поры. При этом использование флуоресцентно-меченых олигомеров а-син позволит понять как они влияют на сигнализацию кальция в нейронах и астроцитах, за счет визуализации локализации олигомеров на или в клетках и одновременного измерения внутриклеточного кальция.
Будет показана гиперактивация продукции активных форм кислорода (АФК) в нейронах при действии олигомерного а-син. Будут определены сигнальные пути, приводящие к такой активации продукции АФК. Будет определено какая доза олигомера и длина цепи олигомера необходима для реализации этого эффекта и как активность путей активации продукции АФК изменяется в присутствии избытка эндогенного а-син.
Будет показано нейротоксическое влияние кратковременной и долговременной инкубации с синуклеином. При этом с учетом полученных данных по влиянию а-син на кальциевый гомеостаз, продукцию АФК и биоэнергетику митохондрий, будет разработан новый подход для защиты клеток, подвергнутых токсическому действию а-син. Новый подход будет основан на стимуляции антиоксидантной системы клеток путем активации экспрессии фактора транскрипции Nrf2, а также предотвращения нейротоксического действия а-син путем восстановления кальциевой сигнализации, митохондриальной функции и концентрации эндогенных АФК путем воздействия на соответствующие сигнальные каскады.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
С учетом полученных данных по влиянию а-син на кальциевый гомеостаз, продукцию АФК и биоэнергетику митохондрий, будет разработан новый подход для защиты клеток, подвергнутых токсическому действию а-син. Новый подход будет основан на стимуляции антиоксидантной системы клеток путем активации экспрессии фактора транскрипции Nrf2, а также предотвращения нейротоксического действия а-син путем восстановления кальциевой сигнализации, митохондриальной функции и концентрации эндогенных АФК путем воздействия на соответствующие сигнальные каскады.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Результаты работ по данному проекту в перспективе направлены на помощь пациентам с болезнью Паркинсона, поскольку будет получена информация о новых мишенях, воздействие на которые поможет предотвратить развитие нейродегенерации. Также будет получена новая информации о механизмах нейропротекторного действия Nrf2, активаторы которого в настоящее время проходят клинические исследования в ряде стран. Данные, которые будут получены и опубликованы по результатам данного исследования, будут использованы нами и научным сообществом для лечения болезни Паркинсона. Очевидно, что это возможно только в случае публикации или патентования полученных результатов. Поэтому подготовка публикаций в ведущие научные рецензируемые журналы является одной из важнейших частей данного проекта. Данное исследование представляет собой уникальную возможность понять роль а-син в физиологии и патологии клеток мозга, что поможет нам значительно улучшить понимание клеточных механизмов нейродегенерации. Данные, которые будут получены по результатам данного проекта, могут быть использованы как основа для развития принципиально новой стратегии для лечения болезни Паркинсона. Экспериментальные результаты данного исследования, также как и разработанные новые подходы, будут сделаны достоянием научной общественности путем публикации в ведущих рецензируемых журналах.

Текущие результаты проекта:
В настоящее время разработана методика получения клеточной модели нейронов мозга крысы, позволяющей оценивать влияние мономерного, олигомерного и фибриллярного а-син на кальциевую сигнализацию, митохондрии и продукцию АФК клетками. Иностранным партнером разработана методика получения человеческих нейронов, дифференцированных из фибробластов и плюрипотентных клеток пациентов с болезнью Паркинсона и их здоровых родственников.
С использованием вышеуказанных объектов исследования нами показано, что экзогенный олигомерный, но не мономерный, а-син нарушает кальциевый гомеостаз клеток, вызывая кальциевые сигналы в клетках мозга, по-видимому, за счет формирования ионопроницаемой поры в плазмалемме. Эффект зависит от внеклеточного кальция. Кроме того, добавление олигомерного а-син приводит к активации каспаз и индукции апоптоза в течение 15 минут с последующей гибелью клеток мозга.