CC BY
42
УДК 616.831-001-036.17:616.1/.9-055.5/.7-092]-085-092.9.259
Бшошицький В.В., Михальський С.А., Кв^ницька-Рижова Т.Ю. Вплив лшосомальноЧ трансфекцп клггин головного мозку геном апо£3 на пошкодження аксошв, зумовлене експериментальною черепно-мозковою травмою
1нститут нейрохiрургii iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украши, 1нститут геронтологи iм. акад. Д.Ф. Чеботарьова НАМН Украши, м. Ки'в
Черепно-мозкова травма (ЧМТ) е одшею з основ-них причин смертност й швал1дизацп в 1ндустр1ально розвинених краiнах 1 кра'нах, що розвиваються [1]. Полшшення результалв лшування наслщюв ЧМТ досягнуте завдяки усшхам у розвитку штенсивно' терапii, нейрохiрургiчноi техшки та реабШтацп [2]. Наступним кроком мае бути розробка ефективноi фармакотерапii ЧМТ, проте, у бшьшоси клМч-них дослщжень у цьому напрямку бажана мета не досягнута [1].
Серед структурних змш нервово' тканини при ЧМТ особливе значення мае пошкодження аксошв, яке проявляеться через рiзнi строки пiсля травми, залежно вщ моделi травми, штенсивносл та виду експериментально' тварини. Вторинну аксотомш в експериментальних тварин виявляють у середньому через 2-6 год шсля травми мозку [3].
Термшом "дифузне аксональне пошкодження" (ДАП) визначають поширену деструкцiю трактiв бшо' речовини головного мозку, що справляе знач-ний вплив на невролопчний дефiцит у потерпiлих з ЧМТ [4]. ДАП при ЧМТ пов'язане з пршими наслщками травми i збiльшенням витрат системи охорони здоров'я. Це робить актуальним дослщ-ження патогенезу ДАП i можливостей лшувального впливу на цей стан [5].
Метою роботи було вивчення пошкодження структури аксошв за тяжко' ЧМТ в експерименл, а також можливостей корекцп патолопчних змш з використанням методу генно' терапп, спрямовано' на шдукцш синтезу в нервовiй тканиш iзоформи е3 аполiпопротеiну Е (АпоЕЗ означае бiлок; апоЕЗ означае ген).
Матер1али 1 методи дослщження. Дослiдження проведено на дорослих (вшом 6-8 мiс) щурах-самцях лiнii Wistar, маса тiла вщ 350 до 400 г, розведення вiварiю 1нституту нейрохiрургii. Тварини розподшеш на 4 групи:
- К — група штактних тварин (5).
- Пл — тваринам в лiвий бiчний шлуночок вста-новлювали канюлю, яку з'еднували з введеним шд шкiру резервуаром (осмотичною помпою ALZET), для внутрiшньошлуночковоi iнфузii катюнних лiпосом з плазмiдним вектором, який шс ген апоЕЗ (5).
- ЧМТ — група тварин з експериментальною ЧМТ (5).
- ЧМТ+Пл — у тварин моделювали ЧМТ i встанов-лювали в лiвий бiчний шлуночок канюлю, з'еднували п з введеним шд шкiру резервуаром (осмотичною помпою ALZET) для внутрiшньошлуночковоi iнфузii катюнних лшосом з плазмiдним вектором, який шс ген апоЕЗ, у шслятравматичному перiодi (6).
Тяжко' ЧМТ завдавали щурам шляхом вшь-ного падшня вантажу масою 450 г з висоти 1,5 м. Моделювання експериментально' ЧМТ i всi хiрур-
пчш манiпуляцii виконували пiд наркозом шляхом внутршньом'язового введення розчину калiпсолу в дозi 0,7 мг/кг. Як лшувальний препарат дослщжува-ли комплекс катюнних лшосом DOTAP Methosulfate (виробництва Sigma-Aldrich, США) i 25 мкг плазмщ-ного вектору pCMV•SPORT6 (виробництва Invitrogen, США), що мiстив ген апоЕЗ, пiд контролем цитоме-галовiрусного промотора.
Для морфолопчного дослiдження через 10 дiб пiсля травми та/або введення плазмщного вектору тварин умертвляли шляхом внутршньочеревного введення розчину тiопентал-натрiю (200 мг/кг). Для електронно-мшроскошчного дослiдження вирiзали тонкi фронтальнi зрiзи (завтовшки 0,5 мм) в дшянщ гiпокампа, яю фiксували у 2,5% розчинi глутараль-дегiду протягом 6 год при температурi 4°С. Пiсля цього шматочки промивали у фосфатному буфер1 (рН 7,4) протягом 2 год i дофiксовували протягом 2 год в 1% розчиш OsO4 на фосфатному буферi (рН 7,4). Подальше зневоднення у спиртах (70% етанол мштив 2% урашлацетату) та ацетонi, а також зали-вання в смолу (епон-аралдитна сумш) здiйснювали за загальноприйнятою методикою. Виготовляли фронтальнi нашвтоню зрiзи (завтовшки 1 мкм) дь лянки гiпокампа, якi вмiщували на предметне скло в краплю 5% водного розчину ацетону, висушували й фарбували толу'диновим сишм. Ультратоню зрiзи (товщиною 60-70 нм) контрастували у 2% розчиш урашлацетату й цитрату свинцю, дослщжували шд електронним мшроскопом ПЕМ-125К ('^е1тГ', Укра'-на) при прискорювальнш напрузi 60 кВ.
Отримаш електронно-мiкроскопiчнi мшрофотог-рафii зони гшокампа використовували для визначен-ня частки ушкоджених мiелiнових волокон. Для цього на плош^ мiкрофото (розмiр 6x9 см) обчислювали за-гальну юльюсть аксонiв i кiлькiсть аксонiв з ознаками ушкодження. Частку ушкоджених мiелiнових волокон обчислювали за формулою:
(кiлькiсть аксонiв з ознаками ушкодження / за-гальна юльюсть аксошв)х100%. Кiлькiсть мшрофотог-рафiй, на яких здшснювали пiдрахунки, становила вщ 50 до 100 на одну тварину.
Статистична обробка отриманих результаив проведена за допомогою пакета '^а^^са 5.5" з використанням непараметричних методiв оцшки даних. Оцiнювали нормальнiсть розподшу ознак за кожним з отриманих варiацiйних рядiв, середнi значення за кожною ознакою, що вивчали, та стан-дартнi вщхилення. Достовiрнiсть рiзницi значень мiж незалежними юльюсними величинами визначали за допомогою и-критерш Манна-Уiтнi.
Результати та Чх обговорення. Як показано нами у попередшх дослiдженнях [6], тяжка дифузна ЧМТ у щурiв на 10-ту добу пiсля п нанесення характеризуемся ураженням такого чутливого вщдшу
головного мозку, як гшокамп. За даними свилооп-тичного та електронно-мшроскошчного дослщження при ЧМТ виявлеш значш змiни цитоархiтектонiки гiпокампа з ушкодженням всiх елементiв мозку (ней-ронiв, глп, капiлярiв): дiлянки випадшня нейронiв (нейрональна депопуляцiя гiпокампа); пдрошчш порушення, що проявлялися набряком, насамперед, перикапшярних астроглiальних структур; реактив-ний глюз; ознаки активацп мжроглп та запально! реакцп, а також дистрофiчнi змiни, представленi значним накопиченням лшофусцину й залишкових тiлець в нейронах та глюцитах.
Ушкодження структури гшокампа корелюють з наявнiстю значного когштивного дефiциту, що характеризуемся стшкою антероградною амнезiGЮ, а саме, зниженням в посттравматичному перiодi про-сторово! пам'ятi, здатностi до навчання, вираженими порушеннями дослщницько1 поведiнки й емоцшного стану тварин, що вiдображуG наявшсть пiдвищеного рiвня стресу й тривожност [7, 8].
При ЧМТ глибою ультраструктурнi змiни ви-являли не лише в перикарюнах, а й у вщростках нервових клiтин. Вщзначене пошкодження бiльш нiж 30% мiелiнових волокон (рис. 1). Характерною реак-цiGЮ е ушкодження аксонiв у виглядi !х локального набряку, деформацп осьового цилiндра, його облгге-рацп, а в даних спостереженнях — вiдшарування вiд мiелiновоí оболонки; утворення мiж осьовим цилiндром i мiелiном великих вакуолей (рис. 2, 3). Це поеднувалося з дезштегращею, гомогешзащею i де-струкщею внутрiшньоклiтинних структур нейрилв. Спостерiгали вираженi змiни цитоскелету — ушкод-ження нейрофiламентiв, локальну, рщше - повну втрату мiкротрубочок, що спричиняло порушення аксонального транспорту. Суттевi змши виявленi у мiтохондрiях — на rai гшертрофп деяких органел вщзначали ознаки дискомплексацп !х крист, а також значний набряк, аж до утворення вакуолей. При цьому досить часто виявляли виражеш порушення мiелiнових оболонок у виглядi !х розшарування, де-загрегацп, порушення ламелярно1 структури, формування здутпв i випинань. Крiм того, спостерь гали деструктивнi змiни деяких синапыв.
При застосуваннi геино1 тера-пп шляхом внутршньошлуночко-вого введення катюнних лiпосом з плазмiдним вектором, що несе ген апоЕЗ (група ЧМТ+Пл), вщзначено меншу iнтенсивнiсть та поширен-ня деструктивно-дистрофiчних змiн, зумовлених ЧМТ. Зокре-ма, структура аксошв у групi ЧМТ+Пл була пошкоджена мен-шою мiрою, шж при ЧМТ (рис. 4). Нормалiзацiя стосувалась як структури осьового цилшдра, його цитоскелету та мiтохондрiй, так i структури мiелiнових оболонок. Рвдше виявляли набряк та деформацш аксонiв. Частка пошкоджених мiелiнових волокон становила 22%, тодi як в у груш ЧМТ — 35% (див. рис. 1).
4U -
35 -
30 -
_0
(D * 25 -
<D
CD 1- 20 -
о
О 15 -
h-
10 -
5 -
0 -1
I I
Пл ЧМТ
Групи тварин
ЧМТ+Пл
Рис. 1. Частота пошкодження мiелiнових волокон у гшокамш щурiв з ЧМТ.
Рис. 2. Електронограма. Деструктивно змшений ол^одендроглюцит в оточенш ушкоджених мiелiнi-зованих аксошв з вираженими деструктивними змшами як осьових цилiндрiв, так i мiелiнових оболонок (Зб.х1600).
Рис. 3. Електронограма. Дiлянки нейрошлю зони гiпокампа щурiв з ЧМТ. Деструкщя осьових цилiндрiв та мiелiнових оболонок аксонiв рiзного ступеня. Деформащя осьових цилiндрiв, локальний набряк, порушення цитоскелету, набряк гшертрофованих мiтохондрiй аж до формування вакуолей, розшарування мiелiнових оболонок.
К
Як правило, ДАП вважають наслщком при-скорення/уповшьнення при травм^ що зумовлюе поширене пошкодження мозку у виглядi невеликих петехiальних крововиливiв, якi виявляють за даними комп'ютерно! томографа, а також масивного пору-шення цитоскелету аксонiв — за даними пстолопч-них та iмуногiстохiмiчних дослiджень. Ранiше ДАП вважали компонентом лльки тяжко! ЧМТ, проте, результати дослщжень свiдчили, пошкодження ак-сонiв вiдбуваGться за будь-якого типу травми мозку, не тшьки дифузно!, а й вогнищево!, його виявляють бiльш нiж у 90% спостережень ЧМТ [9, 10]. Сьогодш встановлено, що ДАП виявляють у 25-30% потерш-лих, яю померли шсля тяжко! ЧМТ, а також у тих, у кого шсля ЧМТ виник вегетативний стан або тяжка швалщизащя (вщповщно у 4 i 15%) [11]. Пошкодження аксошв е також основою порушення функцп ретику-лярно! формацп, яке вважають причиною виникнен-ня коматозних станiв за тяжко! ЧМТ [12].
Рашше пошкодження цитоскелету аксошв вважали швидким наслщком передачi зсувно! дефор-мацп ("shearing") речовиною мозку. Зараз вважають, що анатомiчний розрив аксонiв внаслщок первинно! травми виникае рiдко [3]. Первинна аксотомiя е наслiдком тяжко!, переважно ротацшно!, травми мозку, яка спричиняе порушення цШсноси аксонiв та !х набряк. Проте, встановленi мехашзми, якi зу-мовлюють прогресуюче вщстрочене ураження бшо! речовини, при тому не е безпосередшм наслiдком впливу сили, прикладено! в момент травми. Бшь-шiсть нейронiв втрачають цШсшсть вiдросткiв, тобто зазнають вторинно! аксотомп, у пiзнiшi строки [13]. Критичним компонентом прогресування вторинно-го ушкодження е порушення гомеостазу кальцiю. Шсля травми шдвищуеться проникнiсть мембран, що зумовлюе входження в аксони позаклггинного Ca2+ [14]. Навантаження кальцiем зумовлюе швидке набрякання мггохондрш аксонiв, деполяризацш !х мембран, вiдкриття пор мiтохондрiальних мембран i вивiльнення чинникiв, що шщшють програмовану смерть клiтин [15, 16]. Наслщком пiдвищення концен-
Рис. 4. Електрнограма. Нормалiзуючий вплив генно! терапп на структуру мiелiнiзованих аксонiв зони гiпокампа.
трацп Ca2+ в аксонах е також активащя ферментiв, якi розщеплюють основнi структурш бiлки, вщповь дальнi за шдтримку форми аксонiв та аксонального транспорту. Це, зрештою, спричиняе акумуляцш транспортованих проте!шв, набухання аксонiв i, в остаточному шдсумку, !х дезiнтеграцiю [3]. Зокрема, доведено активацш кальпа!н-залежного [17] та кас-паза-залежного [18] шляхiв протеолiзу.
З огляду на зазначене, зрозумша провiдна роль ДАП у формуванш якостi життя потерпiлих шсля як тяжко!, так i легко! ЧМТ. Шсля тяжкого ушкодження порушуються важливi тракти бшо! речовини, що, навиь за нормального внутрiшньочерепного тиску, стае причиною смерт чи формування вегетативного стану. За легко! травми ураження бшо! речовини може зумовити появу стшких нейро-когштивних симптомiв [4].
Як ми повщомляли ранiше, лшосомальна транс-фекцiя тканини головного мозку плазмщним вектором з геном апоЕ3 позитивно впливае на структуру й ультраструктуру гшокампа: зменшуе ЧМТ-шдуко-вану загибель нейронiв, полiпшуе !х якiсний склад, вираженiсть реактивного глюзу i перикапiлярного на-бряку, мшро^альну активацiю та запальнi реакцп, накопичення лшофусцину [6]. Це супроводжуеться прискоренням регресу невролопчних симптомiв та когштивного дефiциту в експериментальних тварин [7, 8].
Результати нашого дослщження свiдчать, що АпоЕ3, додатковий синтез якого в нервовш тканинi iндукований шляхом генно! терапп, може справляти позитивний лiкувальний ефект, зокрема, завдя-ки зменшенню вираженост ДАП при ЧМТ. Точнi мехашзми, за допомогою яких АпоЕ забезпечуе обмеження структурних проявiв i функцюнальних наслiдкiв ЧМТ, недостатньо вивченi, хоча можливи-ми поясненнями можуть бути вплив на нейрогенез, запальну вщповщь, процесiнг АР i метаболiзм ней-ронiв [19]. Дослщження останнiх рокiв показали, що АпоЕ3, зв'язуючись з бiлком рецептору лшопроте!шв низько! щiльностi (low-density lipoprotein receptor-related protein), гальмуе апоптоз нейрошв через включення шляху внутршньокл^инно! сигнал^ зацп, що передбачае активацш протешшнази С5 та шактива-цiю глшогенсинтазно! кiнази 3Р [20]. Використання технологи Microarray у мишей з ЧМТ дозволило визначити геномну вщповщь гшокампа на травму залежно в^ апоЕ-генотипу. Доведено, що у тварин з апоЕ3-генотипом посилюеться експреыя 621 гена, знижуеться — 86; у мишей з генотипом апоЕ4, який пов'язують з менш ефективною вщповщдю нервово! тканини на травму — вщповщно 207 i 74 гешв. Змiни експресп стосувались груп гешв, що регулюють рухом^ть клiтин, морфологш тканин, iмунну вщ-повiдь, мiжклiтинну сигналiзацiю та взаемодiю, запальну вщповщь,
р^т клггин та пролiферацiю, метаболiзм лiпiдiв i смерть клггин [19].
Беручи до уваги даш лiтератури, результати наших дослiджень свщчать про ефективнiсть внут-ршньошлуночкового введення катюнних лшосом з плазмiдним вектором, що несе ген апоЕ3, при ЧМТ, шдтверджують перспективнiсть використання генно! терапп за травматичного ураження мозку, а також вказують на необхщшсть проведення подальших дослiджень у цьому напрямку. Висновки
1. Тяжка ЧМТ в експеримент характеризуеться порушенням цитоархиектошки гiпокампа з форму-ванням деструктивно-дистрофiчних змш уых еле-ментiв мозку (нейрошв, глп, капiлярiв). Характерною ознакою такого ураження е ДАП, що проявляеться глибокими порушеннями цитоскелету аксошв, на-бряком, деструкцiею м№охондрш, a також тяжким ушкодженням мiелiнових оболонок.
2. Лшосомальна трансфекцiя клгтин головного мозку плазмщним вектором, що несе ген Тзоформи е3 апоЕ людини, забезпечуе при експериментальнiй ЧМТ зменшення тяжкост та вираженостi ДАП. Це корелюе з позитивним впливом на структуру й ультраструктуру нейрошв гшокампа, зменшенням тяж-кост реактивного глюзу i перикапiлярного набряку, вираженосл мiкроглiальноl активацп та запальних реакцш, накопичення лшофусцину.
3. Аполшопротеш Е, додатковий синтез якого в нервовш тканиш iндукований шляхом генно! терапп, може справляти позитивний лiкувальний ефект при ЧМТ, зокрема, завдяки зменшенню ДАП головного мозку.
Список лггератури
1. Clinical trials in head injury / R.K. Narayan, M.E. Michel,
B. Ansell [et al.] // J. Neurotrauma. — 2002. — V.19,N5.
— P.503-557.
2. Johnston A.J. Advanced monitoring in the neurology inten-
sive care unit: microdialysis / A.J. Johnston, A.K.Gupta // Curr. Opin. Crit. Care. — 2002. — V.8, N2. — P.121-127.
3. Maxwell W.L. A mechanistic analysis of nondisruptive
axonal injury: a review / W.L. Maxwell, J.T. Povlishock, D.L. Graham // J. Neurotrauma. — 1997. — V.14.
— P.419-440.
4. Park E. Traumatic brain injury: Can the consequences be
stopped? / E. Park, J.D. Bell // C.M.A.J. — 2008. — V.178, N9. — P.1163-1170.
5. Wang H.-C. Experimental models of traumatic axonal
injury / H.-C. Wang, Y.-B. Ma // J. Clin. Neurosci. — 2010.
— V.17. —P.157-162.
6. Влияние трансфекции гена аполипопротеина Е человека
на структуру гиппокампа и когнитивные нарушения после черепно-мозговой травмы у крыс разного возраста / С.А. Михальский, В.В. Белошицкий, Л.А. Цыба [и др.]
// Пробл. старения и долголетия. — 2008. — Т.17, №2.
— С.240-258.
7. Влияние липосомальной трансфекции гена аполипоп-
ротеина Е3 на динамику неврологического и когнитивного дефицита при черепно-мозговой травме в эксперименте / В.В. Белошицкий, Н.Я. Гридина, Цыба Л.А., Величко О.Н. // Укр. жйрохГрург. журн. — 2009.
— №2. — С. 59-60.
8. Вплив лiпосомальноl трансфекцп в клГтини головного
мозку гену апоЕ3 на дослщницьку поведшку та емо-цшний стан щурГв тсля експериментальноl черепно-мозково! травми / В.В. Бшошицький, О.М. Величко, Н.Я. Гридша [та ш.] // Укр. жйрохГрург. журн. — 2010.
— №2. — С.55-62.
9. Acute subdural hematoma and diffuse axonal injury after
severe head trauma / J. Sahuquillo-Barris, J. Lamarca-Ciuro, J. Vilalta-Castan [et al.] // J. Neurosurg. — 1988.
— V.68. — P.894-900.
10. Axonal injury: a universal consequence of fatal closed head injury? / S.M. Gentleman, G.W. Roberts, T.A. Gen-narelli [et al.] // Acta Neuropathol. (Berl.). — 1995. — V.89.
— P.537-543.
11. Reinert M.M. Clinical trials in head injury / M.M. Reinert,
R. Bullock // Neurol. Res. — 1999. — V.21. — P.330-338.
12. Immediate coma following inertial brain injury dependent on axonal damage in the brainstem / D.H. Smith, M. Nonaka, R. Miller [et al.] // J. Neurosurg. — 2000. — V.93.
— P.315-322.
13. Ultrastructural evidence of axonal shearing as a result of lateral acceleration of the head in non-human primates / W.L. Maxwell, C. Watt, D.I. Graham [et al.] // Acta Neu-ropathol. (Berl.). — 1993. — V.86. — P.136-144.
14. Traumatic axonal injury induces calcium influx modulated by tetrodotoxin-sensitive sodium channels / J.A. Wolf, P.K. Stys, T. Lusardi [et al.] // J. Neurosci. — 2001.
— V.21. — P.1923-1930.
15. Buki A. All roads lead to disconnection? Traumatic axonal injury revisited / A. Buki, J.T. Povlishock // Acta Neuro-chir. (Wien). — 2006. — V.148. — P.181-194.
16. Toxic proteins released from mitochondria in cell death / X. Saelens, N. Festjens, L. Vande Walle [et al.] // Oncogene.
— 2004. — V.23. — P.2861-2874.
17. The role of calpain-mediated spectrin proteolysis in trau-
matically induced axonal injury / A. Buki, R. Siman, J.Q. Trojanowski, J.T. Povlishock // J. Neuropathol. Exp. Neurol. — 1999. — V.58. — P.365-375.
18. Apoptotic and antiapoptotic mechanisms after traumatic brain injury / R.W. Keane, S. Kraydieh, G. Lotocki [et al.] // J. Cereb. Blood Flow Metab. — 2001. — V.21, N10.
— P.1189-1198.
19. Apolipoprotein E-genotype dependent hippocampal and cortical responses to traumatic brain injury / F. Crawford, M. Wood, S. Ferguson [et al.] // Neuroscience. — 2009.
— V.159. — P.1349-1362.
20. Apolipoprotein E-containing lipoproteins protect neurons from apoptosis via a signaling pathway involving low-density lipoprotein receptor-related protein-1 / H. Hayashi, R. B. Campenot, D.E. Vance, J.E. Vance // J. Neurosci.
— 2007. — V.27, N8. — P.1933-1941.
Одержано 24.02.2011
Бшошицький В.В., Михальський С.А., Квтницька-Рижова Т.Ю.
Вылив лшосомально"! трансфекцп клггин головного мозку геном апо£3 на пошкодження аксошв, зумовлене експериментальною черепно-мозковою травмою
1нститут нейрохiрургп iм. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра!ни, 1нститут геронтологи iм. акад. Д.Ф. Чеботарьова НАМН Украши, м. Ки!в Вивчеш ушкодження структури аксошв за тяжко! черепно-мозково! травми (ЧМТ) в екс-периментi, а також можливост корекцп патологiчних змiн з використанням методу генно! терапп, спрямовано! на iндукцiю синтезу в нервовш тканинi iзоформи е3 аполшопроте!ну Е. Тяжко! дифузно'^ ЧМТ завдавали щурам шд загальною анестезiGЮ шляхом вшьного падiння вантажу масою 450 г з висоти 1,5 м. Внутршньошлуночкову шфузш катiонних лiпосом DOTAP, що несли 25 мкг плазмiдного вектору pCMV•SPORT6 з кДНК гену АРОЕ3, здiйснювали за допомогою осмотичних помп ALZET. Тяжка ЧМТ в експеримент характеризуеться пору-шенням цитоархiтектонiки гшокампа з формуванням деструктивно-дистрофiчних змiн уых елементiв мозку (нейронiв, глi!, капiлярiв). Характерною ознакою такого ураження е дифузне аксональне пошкодження, що проявляеться глибокими порушеннями !х цитоскелету, набряком та деформащею, деструкцiею мiтохондрiй, а також тяжким пошкодженням мiелiнових оболо-нок. Лiпосомальна трансфекцiя головного мозку плазмщним вектором, що несе ген iзоформи е3 аполiпопроте!ну Е, справляе позитивний лшувальний вплив при ЧМТ, зокрема, внаслщок зменшення дифузного аксонального пошкодження головного мозку.
Ключов1 слова: черепно-мозкова травма, дифузне аксональне пошкодження, генна тератя, аполтопротегн Е, ультраструктура, експеримент.
Белошицкий В.В., Михальский С.А., Квитницкая-Рыжова Т.Ю.
Влияние липосомальной трансфекции клеток головного мозга геном апо£3 на повреждение аксонов, обусловленное экспериментальной черепно-мозговой травмой
Институт нейрохирургии им. акад. А.П. Ромоданова НАМН Украины, Институт геронтологии им. акад. Д.Ф. Чеботарева НМАН Украины, г. Киев Изучены повреждения структуры аксонов при тяжелой черепно-мозговой травме (ЧМТ) в эксперименте, а также возможности коррекции патологических изменений с использованием метода генной терапии, направленной на индукцию синтеза в нервной ткани изоформы е3 аполипопротеина Е. Тяжелую ЧМТ наносили крысам под общей анестезией путем свободного падения груза массой 450 г с высоты 1,5 м. Внутрижелудочковую инфузию катионных липосом DOTAP, несущих 25 мкг плазмидного вектора pCMV•SPORT6 с кДНК гена АРОЕ3, осуществляли с помощью осмотических помп ALZET. Тяжелая ЧМТ в эксперименте характеризуется нарушением цитоархитектоники гиппокампа с формированием деструктивно-дистрофических изменений всех элементов мозга (нейронов, глии, капилляров). Характерной чертой такого поражения является диффузное аксональное повреждение, проявляющееся глубокими нарушениями их цитоскелета, отеком и деформацией, деструкцией митохондрий, а также тяжелым повреждением миелиновых оболочек. Липосомальная трансфекция головного мозга плазмидным вектором, несущим ген изоформы е3 аполипопротеина Е, оказывает положительный лечебный эффект при ЧМТ, в том числе вследствие уменьшения диффузного аксонального повреждения головного мозга.
Ключевые слова: черепно-мозговая травма, диффузное аксональное повреждение, генная терапия, аполипопротеин Е, ультраструктура, эксперимент.
Biloshytsky V.V., Mikhalsky S.A., Kvitnitskaya-Ryzhova T.Yu.
Influence of liposome-mediated APOE3 gene transfection of brain tissue on diffuse axonal injury, caused by traumatic brain injury, in experiment
Institute of Neurosurgery named after acad. A.P. Romodanov of National Academy of Medical Sciences of Ukraine, Institute of Gerontology named after acad. D.F. Chebotaryov of National Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kiev The goal of study was to estimate the structural damage of axons in rats with severe traumatic brain injury (TBI), and the possibilities of such disorders correction by means of gene therapy that launches the synthesis of g3 isoform of apolipoprotein E in brain tissue. Severe diffuse TBI in rats was inflicted under overall anesthesia by free load weighing 450 g, falling from a 1.5 m elevation. The mixture of DOTAP liposome and 25 ^g of plasmid vector pCMV-SPORT6 with cDNA of APOE3 gene was infused intraventricularly using ALZET osmotic pumps. Severe experimental TBI is characterized by the damage of hippocampal cytoarchitectonics with destructive-dystrophic changes of all brain elements (neurons, glia, capillaries). The distinguishing feature of this damage is diffuse axonal injury exhibited by pronounced changes of axonal cytoskeleton, axonal edema and deformity, mitochondrial destruction and serious damage to myelin sheathes. The liposome-mediated brain tissue transfection with plasmid vector carrying the gene of g3 isoform of apolipoprotein E has a positive therapeutic effect after TBI including the decrease of diffuse axonal injury. Key words: traumatic brain injury, gene therapy, apolipoprotein E, diffuse axonal injury.
Коментар
до статтi В.В. Б/'лошицького та ст'вавтор/'в "Вплив лтосомально)' трансфекци клтин головного мозку геном апоЕ3 на пошкодження аксон/в, зумовлене експериментальною черепно-мозковою травмою"
Дослщження патогенезу черепно-мозкового ушкод-ження i розробка сучасних, бтьш ефективних методiв лкування щеТ патологи е актуальною проблемою сучас-ноТ медицини. Незважаючи на появу нових пiдходiв до лкування черепно-мозковоТ травми (ЧМТ), результати лкування та наслщки тяжкоТ ЧМТ не задовольняють пащенлв i лiкарiв. За даними лтератури, частота невро-лопчних i когжтивних порушень при ЧМТ значною мiрою зумовлена тяжюстю пошкодження аксошв ^ вщповщно, дисфункщею нейрональних мереж.
В основу пропонованого дослщження покладеш сучасж уявлення про бiохiмiчнi та молекулярш каскади вторинного ушкодження головного мозку, як залежать вщ експресп або активацп вщповщних гешв чи бтюв. Вважають, що зсув у баланс мiж пошкоджуючими та захисними бтковими факторами в бк експресп сполук, що шдукують смерть кл^ин, визначае тяжюсть ЧМТ i
глибину невролопчного дефщиту.
З огляду на зазначене, проведене авторами комп-лексне дослщження структурних характеристик експе-риментальноТ ЧМТ, зокрема морфометричних та ультра-структурних дослщжень ушкодження аксошв, а також можливостей корекцп патолопчних змш за допомогою нового методу лкування — генноТ терапiТ з переносом гену АРОЕ3, здiйснено на сучасному методичному рiвнi та мае безперечну наукову новизну. Саме аполтопротеТн Е, за сучасними уявленнями, вщграе захисну роль при рiзних видах патологи центрально!' нервовоТ системи, проявляючи здатжсть модифiкувати реакцiТ мкрошаль-них кл^ин на ЧМТ та сприяти захисту нервових кл^ин вiд ексайтотоксичного ураження.
Результати дослав, отриманi пщ час вивчення цього питання, сприятимуть розробц нових методiв лiкування ЧМТ як в експериментальнш, так i клiнiчнiй практицi.
О.Г. ¡-Иконенко, доктор б'юл. наук, npoeidHL/й науковий спвроб1тник Siddwy цитологи, 1нститут фЫологП ¡м. О.О. Богомольця
