Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова

К 120-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ ЕВГЕНИЯ МИХАЙЛОВИЧА КРЕПСА (1899–1985)

2020-04-30T17:59:35+03:00

LIPID RAFTS AND AMYLOID METABOLISM: ROLE IN PATHOGENESIS OF ALZHEIMER’S DISEASE

2020-04-30T17:59:35+03:00

Brain lipids play an important role not only as ubiquitous structural membrane components providing the scaffolding and compartmentalisation outside and within the cells but also participating in various signalling processes either by facilitating them or by acting as signal molecules. Membrane lipids form highly specialised domains, called lipid rafts, which are more ordered structures than the rest of the membrane and are enriched in cholesterol and sphingolipids. These domains provide a platform for specific and targeted protein-lipid and protein-protein interactions and as such facilitate binding and/or enzymatic processes on the surface and within the membranes. These lipid-protein interactions are important for various signalling events and proper cell functioning. When normal structure and functions of lipid rafts is disturbed due to the changes in lipid metabolism, caused by various internal and environmental factors, it results in a cascade of pathological events. Among proteins whose metabolic pathways depend on the lipid raft structure and integrity is amyloid precursor protein (APP) – the protein highly implicated in the pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD). Proteolytic processing of APP by a metalloproteinase called β-secretase (BACE1) and a multiprotein complex called γ-secretase results in production of the amyloid β peptide (Aβ) - one of the key molecules leading to development of AD. These events take place in the lipid rafts. Some lipid components of the rafts, including ganglioside GM1, facilitate Aβ aggregation and formation of its toxic oligomers. Understanding the mechanisms regulating lipid-protein interactions in the rafts might result in new therapeutic strategies and treatments. In this review we discuss the implications of lipids in APP processing and Aβ metabolism and possible therapeutic avenues derived from studying lipid raft structure and functions in normal and AD brain.

ГАНГЛИОЗИДЫ МОЗГА И ИХ ФУНКЦИИ КАК ПРИРОДНЫХ АДАПТОГЕНОВ

2020-04-30T17:59:36+03:00

В обзоре охарактеризованы на примере ганглиозидов некоторые аспекты исследований липидов мозга позвоночных, проводившихся под руководством академика Е.М.Крепса и продолженных его сотрудниками. Показано, что для ганглиозидов (как и фосфолипидов) мозга холодноводных стенотермных видов костистых рыб характерно более высокое содержание моно- и полиеновых жирных кислот, чем для аналогичных липидов мозга тепловодных стенотермных видов костистых рыб. Изменения состава жирных кислот липидов мозга рыб при адаптации к жизни в холодной воде (или на больших глубинах) направлены на поддержание оптимальной степени жидкостности и микрогетереогенности мембран клеток мозга. Результаты кластерного анализа данных о составе и строении углеводного компонента ганглиозидов мозга представителей различных классов эктотермных позвоночных были использованы для построения дендрограммы. Эта дендрограмма, как оказалось, является сходной с эволюционным древом, соответствующим классической таксономии позвоночных. Выдвинуто предположение, что изменения молекулярной организации ганглиозидов в процессе эволюции позвоночных вносят вклад в процессы дифференцировки мозга и усложнения его функций в ходе их филогенетического развития. Основные ганглиозиды мозга млекопитающих (GM1, GD1a, GD1b и GT1b) защищают нейроны и клетки РС12 от действия возбуждающих аминокислот, перекиси водорода, амилоидного бета-пептида, причем их защитный эффект зависит от активации тирозинкиназы Trk-рецепторов и протеинкиназ, активирующихся после этой протеинкиназы (Akt, ERK1/2, протеинкиназы С). Другой механизм защиты используется ганглиозидами GM1 и GD1a против токсического действия бактериального липополисахарида (ЛПС). Он, очевидно, связан с изменением состава липидных рафтов плазматических мембран нервных клеток благодаря включению экзогенных ганглиозидов, что приводит к предотвращению транслокации рецепторов ЛПС TLR4 в их состав. Используя водный тест Морриса, показана способность ганглиозидов, введенных крысам с диабетом 2-го типа, предотвращать нарушения пространственной памяти. Интраназальное введение ганглиозидов применено впервые, показана его высокая эффективность.

GPR40/FFA1-РЕЦЕПТОРЫ СВОБОДНЫХ ЖИРНЫХ КИСЛОТ И ИХ ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ РОЛЬ

2020-04-30T17:59:37+03:00

Эндогенными лигандами GPR40/FFA1-рецепторов, принадлежащих к типу G-белок-связанных рецепторов, являются насыщенные и ненасыщенные свободные жирные кислоты средней (C6 - C12) и длинной (C > 12) структуры. Самый высокий уровень экспрессии этих рецепторов обнаружен в β-клетках поджелудочной железы и нейронах различных отделов ЦНС. С момента «деорфанизации» рецепторов в 2003 г. накоплен огромный объем экспериментальных данных, касающийся функциональной роли этих рецепторов в центральной и периферической регуляции метаболического статуса организма. В настоящем обзоре обобщены современные представления о механизмах регуляции GPR40/FFA1-рецептора эндогенными и синтетическими лигандами, о системах внутриклеточной сигнальной трансдукции, активируемых при действии свободных жирных кислот. Рассматриваются механизмы GPR40/FFA1-опосредованных эффектов свободных жирных кислот на глюкозо-стимулированную секрецию инсулина β-клетками поджелудочной железы, продукцию инкретинов энтероэндокринными клетками, обеспечение нейрогенеза и нейродифференцировки. Обсуждаются достижения и перспективы использования синтетических лигандов GPR40/FFA1-рецепторов в лечении метаболических нарушений.

НЕЗАМЕНИМЫЕ ПОЛИНЕНАСЫЩЕННЫЕ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ В ФИЗИОЛОГИИ И МЕТАБОЛИЗМЕ РЫБ И ЧЕЛОВЕКА: ЗНАЧЕНИЕ, ПОТРЕБНОСТИ, ИСТОЧНИКИ

2020-04-30T17:59:38+03:00

Длинноцепочечные полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) семейства омега-3 (ω3 или n-3), а именно эйкозапентаеновая (ЭПК, 20:5n-3) и докозагексаеновая (ДГК, 22:6n-3), признаны веществами высокой физиологической ценности для животных разных таксономических групп, включая человека. N-3 ПНЖК обеспечивают нормальное функционирование сердечно-сосудистой и нервной систем, иммунитета и метаболизма в целом, а их применение носит профилактический характер. Лекарственные свойства этих веществ неоднозначны и активно обсуждаются в литературе. Основным источником ЭПК и ДГК для человека является рыба. Содержание n-3 ПНЖК в рыбе зависит от большого числа факторов и, как следствие, варьирует в широких пределах. Потребности самих рыб в ПНЖК неодинаковы. Некоторые виды эффективно синтезируют ЭПК и ДГК из предшественников, другие же получают эти ЖК только с пищей. При этом в метаболизме всех рыб n-3 ПНЖК играют важную роль. Вылов дикой рыбы достиг своих пределов, но при этом он не удовлетворяет потребности человечества в n-3 ПНЖК. Для снижения дефицита ЭПК+ДГК в питании человека существует несколько путей, а именно, аквакультура, биотехнология микроорганизмов и генная инженерия.

ВЛИЯНИЕ ФОТОПЕРИОДА НА ЛИПИДНЫЙ СПЕКТР МОЛОДИ АТЛАНТИЧЕСКОГО ЛОСОСЯ SALMO SALAR L.

2020-04-30T17:59:39+03:00

На выращиваемой в условиях рыбоводного завода молоди (двухлеток 1+) атлантического лосося Salmosalar L. с августа по октябрь проведен эксперимент по влиянию двух световых режимов: 16/8 (16 ч - свет и 8 ч - темнота) и 24/0 (24 ч - свет) на липидный состав организма в процессе роста и развитияю. Проанализирован уровень общих липидов (ОЛ), структурных липидов – фосфолипидов (ФЛ) и их классов (ФХ, ФЭА, ФС, ФИ, СФМ, ЛФХ), холестерина (ХС), запасных липидов – триацилглицеринов (ТАГ , а также диацилглицеринов (ДАГ),свободных жирных кислот (СЖК), эфиров холестерина (ЭХС). Показано, что в процессе роста двухлеток лосося (с августа по октябрь) индекс отношения структурных липидов к запасным ФЛ+ХС/ТАГ+ЭХС повышается в большей степени у особей, развитие которых проходило под воздействием экспериментальных световых режимов, чем в контрольных вариантах. Полученные данные указывают на преобладание структурного роста органов и тканей над жиронакоплением в большей степени у рыб при дополнительном освещении в данный период. Эти изменения сопровождались повышенным темпом роста молоди лосося в сентябре и октябре при двух световых режимах по сравнению с контролем и таковыми в августе.

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЛИПИДНОГО СОСТАВА И МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЯДЕРНЫХ И БЕЗЪЯДЕРНЫХ ЭРИТРОЦИТОВ В УСЛОВИЯХ ГИПОКСИИ

2020-04-30T17:59:40+03:00

Проведено сравнительное исследование свойств ядерных и безъядерных эритроцитов в условиях экспериментальной гипоксии. Определяли фосфолипидный и жирнокислотный состав индивидуальных фосфолипидов, содержание свободных жирных кислот в составе безъядерных и ядерных эритроцитов при помощи тонскослойной хроматографии. Методом лазерной интерференционной микроскопии изучали морфометрические характеристики ядерных и безъядерных эритроцитов и распределение гемоглобина. Методом спектроскопии комбинационного рассеяния изучали конформационные изменения гемопорфирина ядерных и безъядерных эритроцитов в условиях гипоксии. Показано, что в условиях гипоксии в мембранах как ядерных, так и безъядерных эритроцитов происходят изменения в фосфолипидном и жирнокислотном составе, ведущие к накоплению лизоформ фосфолипидов, диацилглицерола и свободных жирных кислот, а также к повышению степени насыщенности жирных кислот в составе фосфолипидов. Данные изменения свидетельствуют о структурных перестройках в мембране безъядерных и ядерных эритроцитов и, вследствие этого о функциональных изменениях как со стороны эритроцита в целом, так и основного кислородтранспортного белка эритроцитов – гемоглобина.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ И УРОВНИ ЭКСПРЕССИИ мРНК БЕЛКОВ NAP-22 И GAP-43 У КРЫС СО СПОНТАННОЙ ГИПЕРТЕНЗИЕЙ

2020-04-30T17:59:40+03:00

Цель исследования - выявитьвить различия в двигательной активности крыс линии SHR и WKY и оценить уровень экспрессии мРНК белков NAP-22 и GAP-43 в нейронах теменной коры и гиппокампа. Двигательную активность крыс линий SHR и WKY (4 животных в каждой группе) фиксировали телеметрическим методом в течение 3 суток. Уровни экспрессии мРНК белков NAP-22 и GAP-43 в нейронах теменной коры и гиппокампа у других групп крыс этих линий (по 10 животных каждой линии) определялись методом ПЦР в реальном времени. Работа выполнена с использованием животных из Биоколлекции ИФ РАН. Найдено, что двигательная активность крыс линии SHR была выше, чем крыс линии WKY, но статистически эти различия были достоверны только во время темновой фазы. Уровень экспрессии мРНК белков NAP-22 и GAP-43 у крыс линии SHR был ниже, чем у крыс линии WKY как в теменной коре, так и в гиппокампе.

Заключается, что большая подвижность крыс линии SHR отражает характерную для крыс этой линии гиперактивность, что делает их удобной моделью синдрома дефицита внимания с гиперактивностью. Изменения в уровне экспрессии мРНК белков NAP-22 и GAP-43 могут быть связаны с поведенческими нарушениями.