Гены и Клетки

Пандемия COVID-19, повышение напряжённости политической обстановки, общее состояние неопределённости в современном мире привели к увеличению числа зарегистрированных случаев аффективных расстройств. Развитие аффективных нарушений принято связывать с такими нейротрансмиттерами, как серотонин и дофамин, однако современные тенденции направлены на изучение вовлечённости нейротрофических факторов в механизмы расстройства настроения.

Целью данного обзора являются обобщение и систематизация знаний о ключевых нейротрофических факторах и молекулярных механизмах их взаимосвязей.

Рассмотрены ключевые механизмы метаболизма таких белков, как нейротрофический фактор мозга (BDNF), фактор роста эндотелия сосудов (VEGF), инсулиноподобный фактор роста 1 (IGF-1), основной фактор роста фибробластов (FGF2), фактор роста нервов (NGF), нейротрофический фактор глиальной клеточной линии (GDNF). На основе анализа их отдельных молекулярных путей составлена комплексная схема множественного каскада взаимосвязанных реакций, в который включён каждый из этих белков. Выявлены ключевые молекулярные мишени — транскрипционный фактор NF-kB (ядерный фактор «каппа-би») и белок, связывающий элемент транскрипционного фактора cAMP (CREB), также в рамках обзора представлены кандидаты на роль лимитирующих факторов для данных молекулярных мишеней. Для каскада NF-kB в качестве лимитирующего фактора предложен рецептор нейротрофинов p75(NTR), для каскада CREB — внутриклеточная фосфолипаза (α-γ), бинарные молекулярные переключатели семейства родственных белков (RAS-GTP) и протеинкиназа В (AKT).

Скелетная мускулатура является главным местом инсулинозависимого поглощения глюкозы, а появление инсулинорезистентности скелетных мышц — основным фактором развития инсулинорезистентности организма. Это нарушение связывают с дефектами канонического инсулинового каскада, регулирующего захват глюкозы; при этом конкретные молекулярные механизмы до сих пор остаются предметом дискуссии. Панорамный масс-спектрометрический фосфопротеомный анализ представляется оптимальным подходом для исследования сложных сигнальных сетей.

В обзоре обобщены данные фосфопротеомных исследований, в которых изучались изменения внутриклеточной сигнализации в скелетной мышце при стимуляции инсулином в норме и при инсулинорезистентности. Исследования in vitro и in vivo показали, что стимуляция инсулином/приём пищи вызывают масштабные изменения фосфопротеома (сотни фосфосайтов). Эти изменения затрагивают не только канонические инсулиновые каскады, но и другие сигнальные пути и множество белков, выполняющих разные функции (ферменты углеводно-жирового обмена, саркомерные и митохондриальные белки, транскрипционные факторы, шапероны и др.), а также вызывают изменения транскриптома. Инсулинорезистентность нарушает фосфопротеомный ответ на инсулин, однако эти изменения слабо затрагивают канонический инсулиновый каскад, регулирующий захват глюкозы. Обсуждается предположение, что причины нарушений инсулинозависимого захвата глюкозы вызваны главным образом комбинацией множественных нарушений в различных сигнальных молекулах, которые регулируют захват глюкозы напрямую или опосредованно, но не связаны с каноническим инсулиновым каскадом.

Одной из важных, но недостаточно изученных характеристик мезенхимальных стромальных клеток (МСК), их микровезикул (МВ МСК) и плазмы, обогащённой растворимыми факторами тромбоцитов (ПОРФТ/PRP), является их трофическая функция, обеспечивающая жизнеспособность клеток-мишеней.

Цель исследования — провести анализ способности МСК, МВ МСК, ПОРФТ/PRP оказывать влияние на жизнеспособность, спонтанный и активационный апоптоз культивированных in vitro лимфоцитов селезёнки крыс.

Материалы и методы. МСК выделяли из фракции мононуклеарных клеток костного мозга бедренной кости крыс линии Wistar методом адгезии на пластике. МВ МСК получали из кондиционной среды культуры МСК методом центрифугирования при 14 500 g. ПОРФТ/PRP приготавливали путём замораживания/оттаивания концентрата тромбоцитов периферической крови крыс. Лимфоциты селезёнки крыс выделяли на градиенте плотности 1,077 г/см³. Выживаемость и степень апоптоза лимфоцитов in vitro оценивали методом проточной цитометрии по включению красителя 7-AAD и связыванию с annexin V.

Результаты. Присутствие МСК в концентрациях 10 и 20% вызывало повышение количества живых интактных и ФМА-активированных лимфоцитов (ФМА — форбол-миристат-ацетат) к концу 3-суточного культивирования in vitro. По сравнению с контролем в 8,3–13,5 раза снизилось количество некротических клеток, в 2,3–4,0 раза — количество апоптотических клеток, преимущественно за счёт лимфоцитов, находящихся в стадии позднего апоптоза. МВ МСК в использованных концентрациях не оказывали существенного эффекта на жизнеспособность лимфоцитов, культивированных in vitro, но снижали уровень апоптоза интактных и ФМА-активированных лимфоцитов в 3,6 (р=0,03) и 4,8–5,2 (р=0,048; р=0,03) раза соответственно. Исследования с крысиной ПОРФТ/PRP показали, что в концентрации 1,25% она обладает рост-стимулирующим действием в отношении МСК, но не лимфоцитов, культивированных in vitro. В культуре интактных лимфоцитов ПОРФТ/PRP не оказывала существенного влияния на жизнеспособность клеток при некотором снижении (в 2,7–2,9 раза, p >0,05) количества некротических клеток. В культуре ФМА-активированных лимфоцитов 1,25–2,50% ПОРФТ/PRP обеспечивали повышение количества живых клеток в 1,6–2,2 раза (р=0,002, р=0,01) и снижение числа некротических клеток — в 2,0 раза (р=0,02).

Заключение. МСК, МВ МСК и ПОРФТ/PRP вызывают в убывающем порядке повышение жизнеспособности, подавление позднего апоптоза лимфоцитов селезёнки крыс при культивировании in vitro. Лимфоциты, активированные ФМА, более чувствительны к их витальному действию по сравнению с покоящимися клетками.