Тревожно-депрессивные расстройства и инсулинорезистентность: клинико-патогенетические параллели (стр. 3 )

Мы впервые показали (Рисунок 9), что в гиппокампе головного мозга крыс, перенесших стресс раннего периода жизни, происходит увеличенная экспрессия NLRP3 инфламмасом. Интересно, что и базальный уровень экспрессии NLRP3 в гиппокампе достаточно высок по сравнению с корой и миндалиной головного мозга (Таблица 8).

Таблица 8 - Экспрессия NLRP3 в коре, миндалине и гиппокампе у крыс на 90 сутки постнатального развития при депрессии

Регион головного мозга	Группа	Относительное количество клеток, экспрессирующих маркер NLRP3, %	Достоверность различий
Mе[25;75]
Кора	Контроль	0 [0; 1,8]	р>0,05
Опыт	1,6 [0; 6,1]
Миндалина	Контроль	3,1 [0; 6,5]	р>0,05
Опыт	6,8 [5,3; 7,4]
Гиппокамп	Контроль	3,7 [2,4; 4,2]	р=0,001

Примечание: различия по исследуемым показателям рассчитаны с критерия Хи-квадрат.

Рисунок 9 - Экспрессия NLRP3 в гиппокампе головного мозга крыс (90 сутки постнатального развития) (увеличение x500)

(А) – контрольная группа, (Б) – группа с экспериментальной депрессией

Результаты этого анализа свидетельствуют о том, что усиление апоптоза в клетках лимбической системы мозга соответствует увеличению экспрессии NLRP3 инфламмасом, в то время как интенсификация апоптоза и формирование NLRP3 инфламмасом ассоциировано с подавлением нейрогенеза и снижением экспрессии NeuroD1. При оценке корреляционной взаимосвязи между выраженностью поведенческих расстройств к 90-суткам развития животных и экспрессией NLRP3 и NeuroD1 мы установили, что между ними отмечается умеренная отрицательная взаимосвязь (Таблица 9).

В целом, можно заключить, что для экспериментальной депрессии характерным является подавление нейрональной дифференцировки, интенсификация синаптогенеза на фоне усиленных процессов апоптоза и экспрессии NLRP3 в лимбической системе головного мозга. Снижение экспрессии NeuroD1 у животных с экспериментальной депрессией свидетельствует о нарушении этапа окончания амплификации прогениторных клеток и выхода из клеточного цикла. Интересно, что полиморфизм гена, кодирующего NeuroD1, ассоциирован с развитием ИР у людей (Gong Z. C. et al., 2012), а экспрессия NLRP3 соответствует развитию метаболических нарушений и ИР (Benetti E. et al., 2013). Поэтому выявленное нами подавление экспрессии NeuroD1 и увеличение экспрессии NLRP3 в лимбической системе головного мозга может маркировать собой развитие локальной инсулинорезистентности у животных с экспериментальной депрессией, что соответствует характеру метаболических нарушений и формированию специфического поведенческого фенотипа (тревожно-эмоциональные расстройства, потеря интереса к новым стимулам).

Таблица 9 - Взаимосвязь процессов нейрогенеза, апоптоза и микроглии в гиппокампе головного мозга крыс с экспериментальной депрессией

Маркер 1	Маркер 2	Коэффициент корреляции	Достоверность различий
TUNEL+(маркер апоптоза)	NeuN	-0,05	р>0,05
	Pax6	-0,519	р<0,0001
	PSD-95	-0,032	р>0,05
	NeuroD1	-0,409	р<0,0001
	Ngn2	-0,61	р>0,05
NLRP3 (маркер инфламмасом)	NeuN	0,104	р>0,05
	Pax6	-0,56	р<0,0001
	PSD-95	-0,11	р>0,05
	NeuroD1	-0,334	р<0,001
	Ngn2	-0,141	р>0,05
	апоптоз	0,489	р<0,0001
NeuroD1 (маркер терминально дифференцирующихся нейронов)	NLRP3	-0,334	р=0,004
	апоптоз	-0,409	р<0,0001

Примечание: корреляции рассчитаны по Спирману.

В целом, проведенное нами клинико-экспериментальное исследование демонстрирует, что коморбидность МС, сопровождающегося ИР, и ТДР является вполне закономерной, и одной из вероятных причин существования тесной связи является альтерация механизмов нейрогенеза в лимбической системе мозга, запускаемая перенесенным острым или хроническим стрессом. Патогенетическая связь между этими состояниями может осуществляться через молекулярные механизмы нейровоспаления и локальной ИР.

Формирование инфламмасом в лимбической системе мозга ответственно за продукцию провоспалительных цитокинов, которые, действуя локально, нарушают процессы нейрогенеза, стимулируют апоптоз и влияют на метаболизм глюкозы в клетках головного мозга. Действительно, развитие ТДР сопровождается увеличением продукции провоспалительных цитокинов (Yang K et al., 2007), в то же время, подавление активности NLRP3 инфламмасом улучшает чувствительность к инсулину и гомеостаз глюкозы, а у NLRP3 нокаутных мышей отмечается снижение уровня IL-1β и повышение чувствительности к инсулину жировой ткани (Stienstra R. et al., 2010).

Важным представляется обнаружение нами подавления экспрессии транскрипционного фактора NeuroD1 в клетках гиппокампа и миндалины головного мозга. Коль скоро этот транскрипционный фактор является регулятором продукции инсулина в β-клетках ПЖ и контролирует процессы терминальной дифференцировки нейронов головного мозга (Machida M. et al., 2012; Kawai T. et al., 2008), логично предположить, что торможение его экспрессии при развитии депрессии может вносить вклад в механизм формирования ИР в головном мозге.

Интересным представляется обнаружение нами снижения интенсивности нейрогенеза в клетках лимбической системы мозга: в гиппокампе (одном из основных нейрогенных регионов развивающегося и зрелого мозга) к 90 суткам развития животных, перенесших стресс раннего периода жизни, нарушаются начальные этапы нейрогенеза, нейрональная дифференцировка и синаптогенез; в миндалине аналогичным образом нарушаются ранние этапы нейрогенеза, но формирование синапсов интенсифицировано, что вполне соотносится с физиологической функцией этого региона мозга (восприятие и оценка эмоциональных событий). Полученные нами данные об увеличении экспрессии маркера синаптогенеза PSD95 в миндалине головного мозга животных, перенесших стресс раннего периода жизни, соответствуют недавно сформулированной (Eisch A. J., Petrik D., 2012) гипотезе о неоднозначной роли дизрегуляции нейрогенеза в патогенезе депрессии, в контексте т. н. «буферной» функции вновь образующихся нейронов по отношению к действию стрессового фактора (увеличение количества активно взаимодействующих нейронов необходимо для преодоления последствий стресса).

Мы полагаем, что среди потенциальных мишеней для коррекции ИР в ткани головного мозга следует рассматривать NLRP3 и NeuroD1. Изучение клеточно-молекулярных механизмов развития ИР позволит реализовать новые фармакотерапевтические подходы при тревожно-депрессивных расстройствах и метаболическом синдроме.

На рисунке 10 представлена обобщенная схема патогенеза ТДР и ИР с учетом полученных нами клинических и экспериментальных данных.

ВЫВОДЫ

1.  Наличие метаболического синдрома с лабораторными признаками ИР является фактором риска развития ТДР. Стресс, отягощенная наследственность по АГ и СД, одиночество являются факторами, ассоциированными с формированием ТДР у пациентов с МС.

2.  У пациентов с МС и ТДР более выражена ИР по сравнению с пациентами, имеющими только МС. У женщин, имеющих сочетание МС и ТДР, регистрируются положительные корреляционные связи между ТДР/депрессией и ИР (r=0,361, r=0,386), достоверно чаще встречается абдоминальный тип ожирения.

3.  Развитие стресс-индуцированной депрессии у экспериментальных животных (крысы) сопровождается формированием метаболических нарушений в динамике постнатального развития: к 60 суткам - увеличение массы общего абдоминального жира на 13%; к 90 суткам - увеличение уровня глюкозы крови на 19%; брыжеечного жира на 34%; массы общего абдоминального жира 25% по сравнению с контрольной группой.

4.  Появление поведенческих признаков стресс-индуцированной депрессии у экспериментальных животных (крысы) - тревожность, потеря интереса к новым стимулам - сопровождается снижением экспрессии маркеров ранних этапов постанатального нейрогенеза в клетках гиппокампа и миндалины головного мозга (в миндалине на 73%, в гиппокампе на 66,4%) по сравнению с контролем, экспрессии транскрипционного фактора NeuroD1 (в миндалине на 46%, в гиппокампе на 39,8%), на фоне интенсификации апоптоза в лимбической системе мозга и трехкратного увеличения экспрессии NLRP3 в клетках гиппокампа.

Рисунок 10 - Клеточно-молекулярные механизмы формирования тревожно-депрессивных расстройств и инсулинорезистентности.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1.  Молекулярные механизмы инсулинорезистентности: новые молекулы-маркеры и молекулы-мишени для диагностики и терапии заболеваний центральной нервной системы / , ,  // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием Сахарный диабет, метаболический синдром и сердечно-сосудистые заболевания, г. Томск, Печатная мануфактура. – 2012. – С. 155-156.

2.  Перспективы использования тестов для оценки эмоциональности и тревожности у крыс / , , ,  // VII Сибирский съезд физиологов. Материалы съезда / Красноярск. – 2012. – С. 242-243.

3.  Петрова, депрессии в мире / , // Актуальные вопросы психиатрии и наркологии. – Томск. – 2012. – С. 106-109.

4.  Влияние обогащенной среды на поведение зрелых и стареющих крыс / , , , ,  // Вестник НГУ. Сер. Биология, клиническая медицина. – 2012. – Т. 10, № 5. – С. 57-62.

5.  Молекулярные механизмы нарушения развития мозга в пренатальном и неонатальном периодах / , , , , // Вопросы современной педиатрии. – 2012. – Т. 11, № 6. – С. 14-19.

6.  Современные экспериментальные модели депрессии / , ,  // Биомедицина. – 2013. – №1. – С. 61-71.

7.  Проницаемость гематоэнцефалического барьера в норме, при нарушении развития головного мозга и нейродегенерации / , , Н. А, Малиновская, , ,  // Журнал неврологии и психиатрии им. . – 2013. – 113, № 4. – С. 80-85.

8.  Влияние стресса раннего периода жизни на поведение, нейрогенез и апоптоз клеток головного мозга крыс / , , , // Сибирское медицинское обозрение. – 2013. – № 5. – С. 22-26.

9.  Molecular mechanism of adult neurogenesis in enriched environment / Yu. K. Komleva, A. B. Salmina, A. V. Morgun, N. V. Kuvacheva, N. A. Malinovskaya, A. Chernyh, S. V. Cherepanov, N. A. Yauzina // Abstract Book, Shanghai. – 2013. – Р. 532-533.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АГ – артериальная гипертензия;

АД – артериальное давление;

АИ – апоптотический индекс;

ГЭБ – гематоэнцефалический барьер;

ИМТ – индекс массы тела;

ИР – инсулинорезистентность;

ЛПВП – липопротеины высокой плотности;

ЛПНП – липопротеины низкой плотности;

ЛПС – липополисахариды;

МС – метаболический синдром;

МХ – митохондрии;

НТГ – нарушение толерантности к глюкозе;

ОП – тест открытое поле;

ОТ – окружность талии;

ОВП – общая врачебная практика;

ПКЛ – тест приподнятый крестообразный лабиринт;

СД – сахарный диабет;

ТГ – триглицериды;

ТДР – тревожно-депрессивные расстройства;

ХЛ – холестерин;

HADS-A – Hospital Anxiety and Depression Scale –Anxiety (тревога);

HADS-D – Hospital Anxiety and Depression Scale –Depression (депрессия);

P – день постнатального развития;

TNF – фактор некроза опухоли;

TUNEL – TdT-mediated dUPT nick end labeling.