Возможно ли восстановление аксонов

Полинейропатия (ПНП) — заболевание периферической нервной системы, развивающееся в результате диффузного поражения периферических нервов — их аксонов (аксональные полинейропатии), миелиновой оболочки (демиелинизирующие полинейропатии) либо тел нейронов (нейронопатии) [9]. В основе патогенеза полинейропатий аксонального типа лежит генерализованное повреждение осевых цилиндров периферических нервов.

Патогенез. Аксональная дегенерация (аксонопатия) — результат нарушения метаболизма нейрона вследствие недостаточной выработки энергии в митохондриях и/или нарушения аксонального транспорта. Миелиновая оболочка при аксонопатиях страдает вторично (вторичная демилинизация). Миелин может повреждаться в результате ишемии нервов (поражения vasa nevrorum), отложения токсичных для нерва веществ или иммунных комплексов в эндоневрии (что характерно, например, для сахарного диабета, особенно 1-го типа — с высокой гипергликемией и аутоиммунными нарушениями) [4]. Соответственно, среди причин аксонопатии периферических нервов указывают нарушения метаболизма, токсические влияния, ишемию нервных стволов, наследственную предрасположенность и аутоиммунные механизмы [5]. По этиологическому фактору подавляющее большинство аксональных ПНП составляют метаболические и токсические, среди которых первое место занимают диабетическая (до 50% среди пациентов с сахарным диабетом и до 90% поражений нервной системы при диабете [9, 12]) и алкогольная (до 50% среди больных алкоголизмом [2, 9]).

Причиной токсико-метаболических ПНП является экзо- и эндогенные интоксикации. Поступающие извне вещества или собственные его метаболиты, токсичные для периферических нервов, вызывают их повреждение. Тяжесть этого повреждения зависит от степени токсичности данного агента (выделяют острые метаболические ПНП, развивающиеся на фоне тяжелой общей интоксикации, например, ПНП при быстро нарастающих печеночной недостаточности или уремии, при отравлении фосфоорганическими веществами, мышьяком, свинцом, как нежелательный эффект лечения препаратами лития, цитостатиками), длительности его воздействия, собственных генетических особенностей метаболизма нервной ткани, немаловажную роль играет также аутоиммунный фактор [13].

Большинство часто встречающихся в клинике метаболических ПНП являются итогом длительного воздействия эндо- и экзогенного токсического агента (диабетическая, печеночная, уремическая, алкогольная, профессиональная, лекарственная). Результатом такой интоксикации является повреждение осевого цилиндра аксона. Клинически это проявляется не только нарушениями чувствительности и мышечной слабостью (что свойственно и для демиелинизирующих ПНП), но и мышечными гипотрофиями, выраженными трофическими нарушениями. Все эти признаки свидетельствуют о длительном страдании аксонов периферических нервов. При электронейромиографии (ЭНМГ) выявляется снижение (иногда — вплоть до полного отсутствия) амплитуды сенсорных потенциалов и М-ответов периферических нервов. У пациентов с ПНП аксонального типа зачастую в достаточной степени сохранены двигательные функции (отсутствуют выраженные парезы, больные сохраняют способность ходить, часто без дополнительной опоры), тогда как инвалидизирующими являются чувствительные (боли и парестезии) и трофические нарушения. Так, аксональная сенсомоторная ПНП является одним из важных патогенетических факторов развития синдрома диабетической стопы [3]. Аксональное повреждение нервов развивается медленно, исподволь, но при правильном лечении потенциально обратимо.

При массивном воздействии токсичного для периферической нервной системы агента, участии ишемического компонента (за счет страдания vasa nevrorum), аутоиммунных влияний развиваются ПНП аксонально-демиелинизирующего типа такие, например, как уремическая, свинцовая, амиодароновая, вызываемые воздействиями высокотоксичных для нервов веществами [9]. При наиболее распространенной диабетической ПНП, демиелинизирующий компонент максимально представлен при инсулинпотребном сахарном диабете (характеризующимся более высокой гипергликемией), а выраженность демиелинизации периферических нервов нарастает при резких повышениях уровня глюкозы крови [4, 7]. На представленность демиелинизирующего компонента при метаболических ПНП влияют наследственные факторы (генетически обусловленная миелинопатия, которая протекала бы субклинически без дополнительного воздействия токсического агента), аутоиммунное повреждение (например, миелинопатия более выражена при сахарном диабете 1-го типа, при котором иммунокомпетентные клетки повреждают ткань поджелудочной железы) [4, 14].

ПНП аксонально-демиелинизирующего типа протекают более тяжело, с выраженными парезами, сенситивной атаксией, нейропатическим болевым синдромом, но нередко, при своевременном устранении действия токсического фактора, быстро регрессируют. При очень тяжелом и упорном течении заболевания, учитывая роль аутоиммунного механизма в развитии данного типа метаболических ПНП, необходимо кратковременное назначение иммуномодулирующей терапии (чаще глюкокортикоидов, иногда цитостатиков) [9, 11].

Клиническое течение ПНП. Как уже было сказано, при длительном воздействии умеренно токсичного для нервов агента аксонопатия развивается медленно, что не всегда заметно. Преимущественное поражение бедно миелинизированых вегетативных и сенсорных волокон вызывает парестезии, повышенную холодовую чувствительность кистей и стоп, негрубые трофические нарушения. При ЭНМГ не всегда удается выявить характерные признаки сенсорной и моторной аксонопатии — снижение амплитуд сенсорных потенциалов и М-ответов — если исследуются крупные богато миелинизированные нервы, аксоны которых страдают позднее. Быстрее выявляются признаки вторичной миелинопатии, как клинические — присоединение нейропатических болей, парезов, так и миографические — снижение скорости распространения возбуждения (СРВ) по нервам.

При условии адекватной терапевтической стратегии — устранения действия повреждающего периферические нервы фактора, назначение препаратов, влияющих на метаболизм нервной ткани, — наступает ремиелинизация, что отражается и на ЭНМГ в виде нарастания СРВ, и клинически — в виде регресса парезов и нейропатических болей, улучшения чувствительности. Однако, если полинейропатия развивалась в условиях длительного действия токсического агента, поражение аксонов периферических нервов, снижение амплитуд сенсорных потенциалов и М-ответов на ЭНМГ сохраняется, поскольку осевые цилиндры нервов обладают гораздо меньшей способностью к регенерации, чем миелин.

Так, в проведенном исследовании [8], посвященном лечению алкогольной ПНП, ведущим ЭНМГ-признаком поражения периферических нервов у большинства пациентов имелось снижение СРВ. В условиях элиминации токсического фактора (в данном случае приема алкоголя) и лечения препаратом α-липоевой кислоты (берлитион в суточной дозе 600 мг), у пациентов быстро, в течение 1-го месяца, регрессировали ЭНМГ и клинические признаки миелинопатии — уменьшалась выраженность парезов и болевого синдрома (в баллах по визуальной аналоговой шкале с 5,2±1,0 до 2,6±0,5) достоверно (р<0,05) нарастала СРВ (по моторным волокнам n. tibialis с 36,93±1,12 до 42,22±0,8 м/с, по сенсорным волокнам n. suralis c 32,45±0,70 до 38,24±0,50 м/с), но признаки аксонопатии (снижение амплитуд сенсорных и моторных ответов периферических нервов, сенсорные выпадения по полиневритическому типу, трофические нарушения) сохранялись и после 6 нед лечения.

Таким образом, можно представить следующую схему развития и течения метаболических ПНП (см. таблицу): высокотоксичные, высококонцентрированные токсические агенты приводят к развитию полинейропатии аксонально-демиелинизирующего типа (в развитии которых также значительную роль играют наследственный, сосудистый, аутоиммунный факторы), длительно действу­ющие эндо- и экзогенные яды приводят преимущественно к страданию аксонов с умеренно выраженным вторичным поражением миелина (так как постоянно идет процесс ремиелинизации) [7].

Лечение. Аксональное повреждение нервов как первичного, так и вторичного характера, обратимо за счет регенерации поврежденных аксонов и концевого спрутинга сохранившихся аксонов, однако этот процесс протекает медленно (месяцы), часто аксональная регенерация бывает неполной. Для регресса аксонопатии периферических нервов необходимо нивелировать воздействие токсического агента (коррекция метаболических и алиментарных нарушений, детоксикация, влияние на аутоиммунные механизмы), большое значение имеет также патогенетическая терапия, направленная на восстановление нарушенного метаболизма аксонов (митохондриальные нарушения, повреждения, вызванные окислительным стрессом).

Таким образом, в патогенетическом лечении аксональных ПНП, в зависимости от их нозологического и клинико-электрофизиологического варианта, должны присутствовать детоксикация и коррекция метаболических и алиментарных нарушений; сосудистая терапия (дезагреганты, венотоники, пентоксифиллин, вазопростан); препараты, воздействующие на универсальные механизмы поражения аксонов (витамины и витаминоподобные препараты); при необходимости — воздействие на аутоиммунные компоненты (глюкокортикоиды, плазмаферез). В некоторых случаях, когда представленность миелинопатии в структуре поражения периферических нервов велика и трудно отличить токсико-метаболическую полинейропатию от воспалительной (например, синдром Гийена-Барре у пациента с алкоголизмом или дебют хронической воспалительной демиелинизирующей ПНП у больного с сахарным диабетом) необходимо проводить пробную иммуномодулирующую терапию, ее быстрая эффективность позволит высказаться в пользу превалирования у пациента аутоиммуного механизма поражения периферических нервов [7, 11].

В лечении всех метаболических ПНП необходимо устранить (по возможности) поражающий периферические нервы яд и использовать препараты, улучшающие метаболизм нервной ткани периферических нервов. Последние необходимо применять в течение длительного времени, так как первым эффектом данных препаратов будет ускорение ремиелинизации, но для восстановления самих аксонов — а данные ПНП являются аксональными — требуется значительно большее количество времени.

α-липоевая (тиоктовая) кислота — витаминоподобное вещество, эндогенно образующееся в организме, как кофермент участвует в окислительном декарбоксилировании α-кетокислот. Основная функция эндогенной липоевой кислоты в организме — участие в аэробном метаболизме продукта гликолиза пирувата. Тиоктовая кислота является коферментом в окислительном декарбоксилировании пировиноградной кислоты до ацетил-КоА и α-кетоглутаровой до сукцинил-КоА в цикле Кребса. Облегчая превращение молочной кислоты в пировиноградную с последующим декарбоксилированием последней, α-липоевая способствует ликвидации метаболического ацидоза [6]. Тиоктовая кислота обладает сложным комплексным действием: гипогликемическим, липотропным, гепатопротекторным, антиатеросклеротическим, является мощным антиоксидантом. Липоевая кислота может существовать в окисленной (-S-S-) и восстановленной (SH-)-формах, благодаря чему реализуются ее коферментные и антиоксидантные функции. Восстановленная форма, дигидролипоевая кислота, служит донором электронов для восстановления других антиоксидантов (витамины С, Е и глутатион), осуществляет рецикл витамина Е при его истощении. Дигидролипоат повышает интра- и экстрацеллюлярный уровни глутатиона — эндогенного антиоксиданта.

Эффект экзогенно вводимой α-липоевой кислоты в отношении полиневритического синдрома впервые обнаружен при сахарном диабете. Обусловленная сахарным диабетом гипергликемия приводит к отложению глюкозы на матричных протеинах кровеносных сосудов и образованию конечных продуктов прогрессирующего гликозилирования, в результате чего уменьшается эндоневральный кровоток, возникает эндоневральная ишемия. α-липоевая кислота приводит к снижению уровня глюкозы в крови и повышению содержания гликогена в печени, обладает гипогликемическим действием. На фоне воздействия препарата уменьшается выраженность сенсорных симптомов полинейропатии — боли, жжения, ощущения онемения и «ползания мурашек» в конечностях.

Применение α-липоевой кислоты оказывает положительное влияние на универсальные механизмы аксонального повреждения, такие как повреждающее действие окислительного стресса и митохондриальная дисфункция — за счет антиоксидантного действия, повышения содержания глутатиона. Энергокорригирующее действие α-ли­по­евой кислоты, тропное именно к аксонам нервов, способствует, в конечном итоге, быстрейшей регенерации аксонов [18].

Препарат не только редуцирует проявления окислительного стресса, но и оказывает влияние на сосудистый компонент поражения периферических нервов, нормализуя эндоневральный кровоток (что имеет большое значения, например, при дибетической микроангиопатии) [16, 17]. Комплексный механизм действия α-липоевой кислоты объясняет ее эффективность в отношении всех аксональных ПНП, патогенез которых связан с токсико-дисметаболическим и сосудистым факторами. Так, эффективность тиоктовой кислоты показана при уремической и алкогольной ПНП, при поражении периферических нервов, индуцированном цитостатиками [15]. Для регенерации аксонов периферических нервов на фоне токсико-метаболических влияний важны также детоксикационный и гепатопротекторный эффекты α-липоевой кислоты. Положительный эффект препарата отмечен в отношении заболеваний печени, печеночной комы, некоторых интоксикаций, в том числе алкогольной [6, 10].

При значительно выраженной аксонопатии, учитывая медленную скорость регенерации аксонов, необходимо длительное применение достаточно высоких доз α-липоевой кислоты. Обычно ее суточная доза составляет 600 мг. Предпочтительнее начинать лечение с внутривенного капельного введения препарата — 600 мг (24 мл раствора) в разведении на 200 мл физиологического раствора, длительность инфузии составляет от 2 до 4 нед в зависимости от тяжести ПНП. В особо тяжелых случаях препарат вводят внутривенно капельно в дозе 1200 мг в сутки. После переходят на пероральный прием α-липоевой кислоты — в таблетках по 600 мг не менее 2 месяцев [1].

В соответствии с такой клинической потребностью — необходимостью длительного приема достаточно высоких доз α-липоевой кислоты, учитывая потенциально обратимый, но медленный характер аксональной регенерации — разработаны и фармацевтические формы препарата. Например, берлитион 300 и берлитион 600, производимые в виде раствора для внутривенных вливаний по 12 и 24 мл соответственно (для начального этапа лечения ПНП), так и таблеток по 300 и 600 мг (для продолжения терапии).

Соблюдение всех условий патогенетического лечения ПНП — нормализация гликемии, прекращение поступления экзогенного яда, детоксикация, коррекция аутоиммунных нарушений, длительное применение препаратов, нормализующих аксональный метаболизм, способствует постепенной регенерации аксонов, уменьшению выраженности чувствительных и двигательных нарушений, болевого синдрома, парестезий, парезов. Для уточнения динамики различных видов метаболических ПНП на фоне подобного терапевтического подхода необходимы дальнейшие исследования.

Дата публикации: 18 декабря, 2021

      Многие психические расстройства, возникающие на органической почве , отличаются резистентностью к терапии, что , вероятно, обусловлено тем, что центральная нервная система — в отличие от периферической неспособна восстанавливать поврежденные нервные волокна или полноценно реагировать со структурной пластичностью. Нервные волокна нейронов головного мозга «пытаются» после его повреждения давать отростки , но им не удается восстанавливать их на большие расстояния и они не вступают в контакт с отростками других нейронов ( «клеток — мишеней»). Два фактора лежат в основе этой «неполноценности»: «внутреняя неспособность» центральных волокон к росту и негативное влияние факторов среды , окружающей эти волокна. Любой вариант повреждения аксонов вызывает множество серьезных молекулярных и клеточных ответов на уровне их тел и в месте повреждения. Повреждение нервных волокон может в некторых случаях привести к гибели тела нейрона. Для восстановления поврежденных аксонов — выживаемость тела нейрона и его способность вызывать экспрессию генов , что ведет к возобновлению роста и реиннервации первоначальных «клеток — мишений». Чем ближе к телу клетки аксональное повреждение , тем меньше у нейрона шансов выжить. Если аксоны повреждены вдали от тела нейрона , то последний хотя и уменьшается в размерах ( атрофия) , но все же выживает после такого повреждения, однако, им все равно не избежать значительной перестройки эндоплазматического ретикулума и аппарата Гольджи — хроматолиз, причем последний часто сопровождается увеличением экспрессии набора генов , связанного с ростом аксонов. Во всех случаях нейрон в конечном счете даже если и переживет повреждение , его нервные окончания и сегмент дистальный у очагу повреждения , будет дегенерировать ( вторичная дегенерация нервных волокон или Валлеровское перерождение).

       Зародышевые аксоны центральной нервной системы восстанавливаются сравнительно легко , но со временем , с возрастом человека, они теряют такую способность. Взрослые нейроны утрачивают свою способность к росту уже во время послеродового развития , а их регенерационный ответ становится слабым и неполноценным. Утрата способности к росту совпадает со «взрослением» клеток нейроглии, астроцитов и олигодендроцитов и также с началом процесса миелинизации. Однако, миелин и связанные молекулы являются не единственными кандидатами , отвечающими за потерю регенерационной способности в процессе роста. В то же время, поврежденные нейроны посылают другим нейронам свои сигналы , вынуждая их терять свою способность к росту аксонов. Утрата регенерационной способности в процессе развития связывается и с внутренним уменьшением нейронной экспрессии белков , связанных с ростом, таких как  GAP-43 и SCG10 и уменьшением уровней эндогенного циклического аденозинмонофосфата. К внешним факторам препятствующим росту аксонов относятся: клеточные компоненты ингибирования ( глиальный рубец, Валлеровское перерождение — олигодендроциты и миелин , вторичное повреждение : воспаление , клеточно — опосредованный иммунитет и потеря глиальных клеток; генетическая регуляция клеточных ответов на повреждение центральной нервной системы) , молекулярные компоненты ингибирования ( ингибиторы роста аксонов в глиальном рубце, хондроитинсульфатпротеингликаны, тенасцины, семафорины, миелин- ассоциированные ингибиторы роста, миелин — ассоциированный гликопротеин, олигодендроцит — миелиновый гликопротеин ) , передача сигналов , ингибирующих рост аксонов ( рецепторы для миелин — ассоциированных ингибиторов, сигнальные пути миелин — ассоиированных ингибиторов, циклический аденозинмонофосфат , протеинкиназа А). В последние годы достигнуты некоторые успехи в регенерации аксонов , в частности, с помощью введения нейротрофических факторов , блокаторов миелин — ассоциированных ингибиторов роста и / или их рецепторов. 

       Ряд психических растройств, в первую очередь, отличающихся нейродегенеративной природой ,  возникает вследствие неправильной компановки и накопления белка. Однако, сегодня еще не ясно : почему белок в этом случае приобретает определенную форму или претерпевает конформационные изменения и каким образом последние связаны с клиническими симптомами психического расстройства?

Категория сообщения в блог: 

При большинстве нейродегенеративных заболеваний повреждается не только тело нейронов, но и аксоны, необходимые для передачи нервных импульсов. Механизмы, которые защищают нейроны от разрушения, одновременно ингибируют восстановление аксонов. Это большая проблема в разработке терапии заболеваний, связанных с потерей нейронов — от болезни Альцгеймера до глаукомы. Однако с помощью высокопроизводительного скрининга удалось найти киназы, ингибирование которых приводит и к сохранению нейрона, и к восстановлению аксонов. Хотя механизм этого эффекта до конца не понятен, обнаруженные киназы в будущем могут стать потенциальной мишенью для терапии нейродегенеративных заболеваний.

Развитие нервной системы и ее работа — постоянный баланс между клеточной смертью и выживанием, восстановлением и дегенерацией клеток и связей между ними. Нервная система состоит из множества взаимодействующих между собой нейронов. Соединения между ними, а также взаимодействие нейронов с рецепторами, мышцами и другими тканями и органами устанавливается не только во время эмбрионального развития, но и после рождения. Этот процесс включает в себя возникновение нейронов и их миграцию, появление синапсов, а также и постоянную работу над ошибками. Нейроны, которые неправильно взаимодействуют с соседними клетками или не смогли установить взаимодействие вовсе, и избыточные нейроны, которые были произведены нейрональными клетками-предшественниками «про запас», подлежат уничтожению путем апоптоза. Кроме того, существуют механизмы, которые редактируют только взаимодействие отростков нервных клеток (аксонов и дендритов), и не влияют на жизнеспособность клетки. Нарушение этого процесса может приводить к дефектам развития и нейродегенеративным заболеваниям — болезням Альцгеймера и Паркинсона, а также другим заболеваниям, связанным с потерей нейронов. Развитие и функционирование нервной системы регулируется в организме разными способами, один из которых — сигнальные каскады протеинкиназ.

Протеинкиназы — ферменты, которые присоединяют фосфатную группу к другим белкам (то есть фосфорилируют их). Фосфорилирование влияет на белки, например, активируя их способность к ферментативным реакциям или побуждая формировать белковые комплексы. Протеинкиназы нередко объединены в сигнальные каскады, состоящие из последовательных модулей. На вершине таких каскадов находятся протеинкиназы, реагирующие на внешние сигналы, в роли которых может выступать повреждение клетки, воздействие каких-либо веществ или избыток/недостаток питательных веществ. В ответ на сигнал протеинкиназа фосфорилируется, после чего она сама может фосфорилировать и активировать следующую киназу или киназы в каскаде. Классическим примером таких каскадов являются сигнальные пути митоген-активированных протеинкиназ (MAPK), которые, как правило, состоят из трех модулей (рис. 2).

Киназа киназы MAP-протеинкиназы DLK (Dual leucine zipper kinase — киназа с двойной лейциновой застежкой) — одна из ключевых протеинкиназ в нейронах млекопитающих. Она фосфорилирует протеинкиназы JNK (c-Jun N-terminal kinases), которые в свою очередь фосфорилируют огромное количество белков, связанных с транскрипцией генов, различными сигнальными путями, движением клеток, а также апоптозом. Таким образом, DLK участвует в огромном количестве процессов — порой противоположных друг другу. При развитии нервной системы DLK одновременно контролирует как образование аксонов и миграцию нейронов (за счет фосфорилирования белков, связанных с цитоскелетом), так и апоптоз лишних или нефункциональных нейронов (за счет активации соответствующих белков JNK-киназами). Кроме того, DLK участвует в дегенерации аксонов, но этот процесс не зависит от активности JNK-киназ. Во взрослом организме DLK запускает гибель нейронов в ответ на повреждение при ишемии, травме, отравлении нейротоксинами или нейродегенеративных заболеваниях (K. A. Fernandes et al., 2014. DLK-dependent signaling is important for somal but not axonal degeneration of retinal ganglion cells following axonal injury).

Повреждение аксонов сопутствует большому количеству патологических состояний, а также нормальному старению. Известно, что протеинкиназа DLK участвует в передаче сигнала от поврежденного участка аксона в тело нейрона, приводя к его апоптозу. Такой эффект хорошо изучен на примере ганглионарных клеток сетчатки глаза (см. картинку дня Конусы роста аксонов). Аксоны этих нейронов, объединяясь в зрительный нерв, передают зрительный импульс в мозг. При повреждении зрительного нерва сигнал о повреждении передается в тело нейронов на достаточно большое расстояние (длина зрительного нерва составляет примерно 30 мм).

Одной из стратегий по спасению ганглионарных клеток может быть подавление активности DLK. Действительно, при повреждении зрительного нерва не экспрессирующие DLK ганглионарные клетки выживают гораздо лучше (T. A. Watkins et al., 2013. DLK initiates a transcriptional program that couples apoptotic and regenerative responses to axonal injury). Но так как DLK также участвует в образовании аксонов, их регенерация невозможна, а восстановление функции нейронов становится все более маловероятным. Поэтому требуется поиск альтернативных методов, которые могли бы одновременно и сохранить поврежденный нейрон и обеспечить регенерацию аксонов.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, которые ранее обнаружили роль DLK в регенерации аксонов (T. A. Watkins et al., 2013. DLK initiates a transcriptional program that couples apoptotic and regenerative responses to axonal injury), провели поиск новых киназ, которые важны как для сохранения нейрона при повреждении, так и для восстановления аксонов. Для поиска исследователи провели высокопроизводительный скрининг (high-throughput screening) 366 веществ, способных ингибировать 224 известные киназы. Некоторые из этих веществ подавляют активность не одной, а нескольких киназ, поэтому авторы провели скрининг двумя способами. Сначала они искали вещества, которые помогают выживать ганглионарным клеткам после повреждения. Так как каждую клетку нельзя повредить механически, к клеткам добавляли колхицин — вещество, мешающее работе микротрубочек цитоскелета, в том числе в аксонах. Такое химическое повреждение запускает те же механизмы, что и механическое. Во втором скрининге искали вещества, которые увеличивали рост отростков нейронов (аксонов и дендритов). В обоих случаях каждую из 366 молекул добавляли к культурам ганглионарных клеток, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека, и наблюдали за исходом с помощью микроскопа.

Альтернативой такому подходу мог бы быть скрининг, в котором последовательно «выключали» гены с помощью малых интерферирующих РНК (siRNA, small interfering RNA). Но использование молекул решает две задачи. Во-первых, ингибиторы часто влияют на несколько киназ сразу, позволяя очертить круг из нескольких кандидатов, некоторые из которых могут оказаться неизвестными. Во-вторых, если вещество успешно снижает активность киназы, то оно сразу же становится кандидатом в лекарственные препараты или хотя бы в основу для нового лекарственного препарата. А это сохраняет огромное количество времени в последующих исследованиях.

По результатам скрининга вещества разделили на три группы: первая — неактивные вещества, вторая — вещества, увеличивающие выживаемость нейронов и (или) рост отростков нейронов, третья — вещества, уменьшающие эти параметры. При анализе полученных результатов удалось найти уже известные киназы. Ингибирование rho-зависимых киназ (Rho-associated protein kinase) ранее было связано с регенерацией аксонов ганглионарных клеток, а ингибирование циклинзависимых киназ — с их выживаемостью. Среди киназ, которые обеспечивали и то, и другое, выделялись три киназы, которые входят в подсемейство GCK-IV-киназ — MINK1, MAP4K4 и TNIK (рис. 3). Интересно, что эти киназы участвуют в активации DLK в нейронах в ответ на стресс (M. Larhammar et al., 2017. The Ste20 Family Kinases MAP4K4, MINK1, and TNIK Converge to Regulate Stress-Induced JNK Signaling in Neurons).

Роль киназ-кандидатов, безусловно, проверили с помощью альтернативных методов. Снижение их активности ранее известными ингибиторами приводило к увеличению выживаемости ганглионарных клеток и росту аксонов в клеточных культурах. Авторы также смогли изучить последствия того, что будет, если нарушить работу этих киназ в ганглионарных клетках, полученных из сетчатки мышей: снижение активности одновременно трех киназ увеличивало их выживаемость в культуре. Кроме того, нарушение работы киназ защищало нейроны от различных видов повреждений (окислительного стресса, повреждений микротрубочек, повреждения ДНК). После таких результатов настало время исследовать, как протеинкиназы GCK-IV действуют в живом организме.

Исследователям достаточно было изучить, как «выключение» активности киназ влияет на ганглионарные клетки. Поэтому они воспользовались аденоассоциированными вирусами, несущими направляющую РНК (guide RNA) против трех киназ, которые вводили напрямую в глаза трансгенных мышей, экспрессирующих нуклеазу Cas9, или контрольных мышей. Через 14 дней удалось достичь «выключения» целевых генов.

Далее у мышей разрушали зрительный нерв (подробности этой методики описаны в статье Z. Tang et al., 2011. An Optic Nerve Crush Injury Murine Model to Study Retinal Ganglion Cell Survival). Эта процедура имитирует то, что происходит в сетчатке пациентов с глаукомой или травмой зрительного нерва: после нарушения целостности аксонов сигнал о повреждении передается в тело ганглионарных клеток, и они отмирают путем апоптоза. Мышам с модифицированными нейронами и контрольным мышам проводили эту процедуру (или имитировали ее), а затем изучали, как выживают ганглионарные клетки. Гипотеза подтвердилась: через две и через десять недель после операции у мышей с нефункциональными протеинкиназами GCK-IV в сетчатке оставалось больше ганглионарных клеток, чем у контрольных животных. Такой же эффект наблюдался при «выключении» уже известной киназы DLK.

А что с аксонами? Авторы повторили описанную выше процедуру, включив в эксперимент вирусы с направляющей РНК против киназы DLK. Через две недели у мышей разрушали зрительный нерв, а через три недели изучали вновь образованные аксоны. У контрольных мышей наблюдали новые, но редкие отростки ганглионарных клеток. У мышей с неактивной киназой DLK, как и предполагалось, аксоны не восстанавливались. В случае неактивных GCK-IV-киназ новые аксоны появлялись, но в недостаточном количестве. Тогда авторы пошли еще на одну уловку — «выключение» гена PTEN. Этот способ помогает восстановить синтез белка в поврежденных нейронах (K. K. Park et al., 2008. Promoting Axon Regeneration in the Adult CNS by Modulation of the PTEN/mTOR Pathway) — еще одна проблема, которую нужно преодолеть для регенерации аксонов. Снижение уровня PTEN в ганглионарных клетках без DLK не приводит к восстановлению аксонов, зато в клетках, где отсутствовали GCK-IV-киназы, аксоны восстанавливались значительно лучше.

Пока авторы не могут объяснить, за счет чего ингибиторы GCK-IV-киназ одновременно увеличивают выживаемость самих нейронов и их аксонов. Одна из вероятных гипотез состоит в том, что GCK-IV-киназы участвуют в активации DLK. При их «выключении» DLK активируется, но не настолько, чтобы запустить клеточную смерть. В пользу этой гипотезы свидетельствует лишь частичная регенерация аксонов после повреждения зрительного нерва. Вторая гипотеза предполагает, что GCK-IV-киназы участвуют в ответе на повреждение аксонов независимо от DLK. Например, киназа MAP4K4 активируется в ответ на повреждение кардиомиоцитов при окислительном стрессе. «Выключение» этой киназы увеличивает выживаемость и улучшает функцию клеток в этих условиях (L. R. Fiedler et al., 2019. MAP4K4 Inhibition Promotes Survival of Human Stem Cell-Derived Cardiomyocytes and Reduces Infarct Size In Vivo). При этом в кардиомиоцитах DLK отсутствует.

Тем не менее, наличие еще одной мишени для разработки препаратов, помогающих восстановить утраченные или поврежденные нейроны, не может не радовать. Дальнейшее изучение того, как работают GCK-IV-киназы в нейронах при различных условиях, поможет в этом процессе.

Источник: Amit K. Patel, Risa M. Broyer, Cassidy D. Lee, Tianlun Lu, Mikaela J. Louie, Anna La Torre, Hassan Al-Ali, Mai T. Vu, Katherine L. Mitchell, Karl J. Wahlin, Cynthia A. Berlinicke, Vinod Jaskula-Ranga, Yang Hu, Xin Duan, Santiago Vilar, John L. Bixby, Robert N. Weinreb, Vance P. Lemmon, Donald J. Zack, and Derek S. Welsbie. Inhibition of GCK-IV kinases dissociates cell death and axon regeneration in CNS neurons // PNAS. 2020. DOI: 10.1073/pnas.2004683117.

Екатерина Грачева

Полинейропатия — это патология периферической нервной системы, которая развивается в результате диффузного повреждения периферических нервов и их аксонов. Отсюда и название болезни. В ее основе — генерализованное поражение осевого цилиндра периферических нервов. 

Что такое аксональная полинейропатия

Полиневропатия (второе название — полиневрит) — это клинический синдром, который возникает из-за ряда факторов, влияющих на периферическую нервную систему, и отличается размытыми патогенетическими изменениями. Заболевание занимает одно из лидирующих мест в перечне недугов периферической нервной системы, уступая первенство только вертеброгенной патологии, превосходящей по сложности клинической картины и последствиям, развивающимся из-за нее. 

Аскональная полинейропатия считается междисциплинарной проблемой, с ней часто сталкиваются доктора различных специализаций. В первую очередь с данным заболеванием обращаются к неврологу. Частота возникающего синдрома неизвестна, так как отсутствуют статистические данные. 

На данный момент известны всего три важных патоморфологических механизма, которые лежат в истоках формирования полинейропатии:

• валлеровская дегенерация;
• первичная демиелинизация;
• первичная аксонопатия.

В соответствии с иммунологической теорией полинейропатия является результатом перекрестного образования иммунных глобулинов, уничтожающих собственные клетки, в результате чего возникает некроз тканей и мышечное воспаление.

Исследователи выдвигают ряд гипотез возникновения и проблем течения аксональной полинейропатии:

• Сосудистая. Базируется на вовлечении в процесс сосудов, по которым кислород и питательные вещества поступают в периферические нервы. Изменяются характеристики крови по качественному и количественному составу, что может привести к ишемии нервных окончаний.
• Теория оксидативного стресса. Позиционирует формирование болезни со стороны нарушения обмена оксида азота, вследствие чего изменяются калий-натриевые механизмы, лежащие в основе формирования нервного возбуждения и проведения импульсов по нервам.
• Теория деактивации факторов роста нерва. Говорит о том, что болезнь возникает из-за недостатка аксонального транспорта с последующим развитием аксонопатии.
• Иммунологическая. Объясняет развитие заболевания в результате перекрестного образования антител к структурам периферической нервной системы, которое сопровождается аутоиммунным воспалением, а затем и некрозом нервов.

Даже при использовании ультрасовременных методов диагностики сложно найти достоверную причину патологии, выяснить ее получается только у 50-70% пострадавших.

Факторов возникновения полинейропатии нижних конечностей по аксональному типу очень много. Однако даже инновационные способы исследования не позволяют установить истинную этиологию заболевания.

Мнение эксперта

Автор: Алексей Владимирович Васильев

Руководитель НПЦ болезни двигательного нейрона/БАС, кандидат медицинских наук, врач высшей категории

Аксональная полинейропатия — это одно из самых опасных неврологических заболеваний, сопровождающееся поражением периферической нервной системы. При болезни разрушаются периферические нервные волокна.

Причин возникновение аксональной полинейропатии несколько. Самые распространенные:

1. Сахарный диабет нарушает структуру крови, питающей нервы, в свою очередь происходит сбой в обменных процессах.
2. Длительный дефицит витаминов В. Именно они максимально важны для правильной работы нервной системы, поэтому долгая нехватка способна привести к аксональной полинейропатии.
3. Воздействие токсинов на организм. К ним относят разнообразные отравляющие вещества, например, алкоголь, а также ВИЧ. При отравлении опасными веществами заболевание может развиться уже через несколько дней.
4. Наследственный фактор.
5. Синдром Гийена-Барре.
6. Различные травмы, к которым также относится длительное сдавливание нервов, которое характерно при грыже или остеохондрозе.

Лечение аксональной полинейропатии обязательно должно быть комплексным, иначе нужного эффекта достичь не удастся. Категорически запрещается заниматься самолечением и при возникновении первых же симптомов нужно срочно обратиться к доктору. Врачи Юсуповской больницы подбирают лечение индивидуально для каждого пациента. В зависимости от тяжести патологии и симптоматики назначается комплексное лечение под наблюдением опытных специалистов.

Причины

Самые распространенные причины возникновения аксональной полинейропатии нижних конечностей:

• истощение организма;
• длительный недостаток витаминов группы В;
• недуги, ведущие к дистрофии;
• острые инфекции;
• токсическое поражение ртутью, свинцом, кадмием, угарным газом, спиртными напитками, метиловым спиртом, фосфорорганическими соединениями, медицинскими препаратами, принимаемыми без согласования с врачом;
• болезни сердечно-сосудистой, кроветворной, кровеносной и лимфатической систем;
• эндокринологические патологии, в том числе инсулинозависимость.

Главными факторами, которые провоцируют развитие моторной или сенсомоторной аксональной полинейропатии, являются: 

• эндогенная интоксикация при почечной недостаточности;
• аутоиммунные процессы, протекающие в организме;
• амилоидоз;
• вдыхание токсических веществ или паров.

Также болезнь может быть обусловлена наследственностью. 

Нехватка в организме витаминов группы В, а в особенности пиридоксина и цианокобаламина, крайне негативно воздействует на проводимость нервных и моторных волокон и может вызывать сенсорную аксональную полинейропатию нижних конечностей. Это же происходит при хронической алкогольной интоксикации, глистной инвазии, заболеваниях желудочно-кишечного тракта, которые ухудшают скорость всасывания. 

Токсическое отравление лекарственными препаратами, аминогликозидами, золотыми солями и висмутом занимают большой процент в структуре факторов аксональной невропатии. 

У пациентов с сахарным диабетом нарушена функция периферических нервов из-за нейротоксичности кетоновых тел, то есть метаболитов жирных кислот. Происходит это из-за невозможности организма использовать глюкозу как главный источник энергии. Поэтому вместо нее окисляются жиры.

При аутоиммунных заболеваниях, протекающих в организме, иммунная система человека атакует собственные нервные волокна, воспринимая их как источник опасности. Это происходит из-за провокации иммунитета, возникающей при неосторожном приеме иммуностимулирующих медикаментов и нетрадиционных методик лечения. Поэтому у людей, которые склонны к возникновению аутоиммунных заболеваний, пусковыми факторами аксональной полинейропатии являются:

• иммуностимуляторы;
• вакцины;
• аутогемотерапия.

При амилоидозе в организме накапливается такой белок, как амилоид. Именно он нарушает основные функции нервных волокон.

Первые признаки

Заболевание обычно начинает развиваться с поражения толстых или тонких нервных волокон. Зачастую аксональная полинейропатия имеет дистальное симметричное распределение на кисти или стопы. Нейропатия чаще всего сначала поражает нижние конечности, а затем симметрично распространяется вверх по телу. К самым частым первичным симптомам поражения относят:

• мышечную слабость;
• болевой синдром в конечностях;
• жжение;
• ощущение ползания мурашек;
• онемение кожных покровов.

Симптоматика ярче всего проявляется в вечернее и ночное время суток.

Симптомы

Врачи подразделяют хроническое, острое и подострое течение аксональной полинейропатии. Заболевание подразделяется на два вида: первично-аксональный и демиелинизирующий. В ходе течения болезни к ней присовокупляется демиелинизация, а затем и вторично аксональный компонент. 

К основным проявлениям недуга относятся:

• вялость в мышцах ног или рук;
• спастический паралич конечностей;
• чувство подергивания в мышечных волокнах;
• головокружение при резкой перемене положения тела;
• отек конечностей;
• жжение;
• покалывание;
• ощущение ползания мурашек;
• снижение чувствительности кожных покровов к высокой или низкой температуре, боли и касаниям;
• нарушение ясности речи;
• проблемы с координацией.

Вегетативными признаками сенсомоторной полинейропатии асконального типа считаются следующие симптомы:

• учащенный или, напротив, замедленный сердечный ритм;
• неумеренное потоотделение;
• чрезмерная сухость кожи;
• изменение цвета кожных покровов;
• нарушение эякуляции;
• эректильная дисфункция;
• проблемы с мочеиспусканием;
• сбой двигательных функций желудочно-кишечного тракта;
• повышенное слюнотечение или, наоборот, сухость во рту;

• расстройство аккомодации глаза.

Заболевание проявляется в нарушениях функций поврежденных нервов. Именно периферические нервные волокна отвечают за двигательные функции мышечной ткани, чувствительность, а также оказывают вегетативное воздействие, то есть регулируют сосудистый тонус.

Для нарушения функции проводимости нервов характерны расстройства чувствительности, например:

• чувство ползания мурашек;
• гиперестезия, то есть увеличение чувствительности кожи к внешним раздражителям;
• гипестезия, то есть уменьшение чувствительности;
• отсутствие ощущения собственных конечностей.

Когда поражены вегетативные волокна, то из-под контроля выходит регуляция сосудистого тонуса. При аксонально-демиелинизирующей полинейропатии наступает сдавление капилляров, из-за чего ткани отекают. Нижние, а затем и верхние конечности из-за скапливания в них жидкости существенно увеличиваются в размерах. Так как при полинейропатии нижних конечностей основное количество крови накапливается именно в пораженных областях тела, то у пациента возникает стойкое головокружение при принятии вертикального положения. Из-за того, что пропадает трофическая функция, могут возникнуть эрозивно-язвенные поражения нижних конечностей.

Аксональная моторная полинейропатия проявляется в двигательных нарушениях верхних и нижних конечностей. Когда моторные волокна, отвечающие за движения рук и ног, повреждены, то наступает полный или частичный паралич мышц. Обездвиживание может проявляться совершенно нетипично — может ощущаться как скованность мышечных волокон, так и чрезмерная их расслабленность. При средней степени поражения ослаблен мышечный тонус.

В ходе течения заболевания могут быть усилены или ослаблены сухожильные и надкостничные рефлексы. В редких случаях доктор-невролог их не наблюдает. При болезни часто могут быть поражены черепные нервы, которые проявляются следующими нарушениями:

• глухотой;
• онемением подъязычных мышц и мускулатуры языка;
• невозможностью проглотить еду или жидкость из-за проблем с глотательным рефлексом.

Когда поражен тройничный, лицевой или глазодвигательный нерв, изменяется чувствительность кожных покровов, развиваются параличи, возникает асимметрия лица и подергивание мышц. Иногда при диагностированной аксонально-демиелинизирующей полинейропатии поражения верхних или нижних конечностей могут быть асимметричными. Такое случается при множественной мононейропатии, когда коленные, ахилловы и карпорадиальные рефлексы несимметричны. 

Диагностика

Главной методикой исследования, которая позволяет обнаружить локализацию патологического процесса и степень пораженности нервов, является электронейромиография.

Чтобы определить причину заболевания, врачи назначают следующие анализы:

• определение уровня сахара в плазме крови;
• токсикологические тесты;
• полный анализ мочи и крови;
• выявление уровня холестерина в организме.

Нарушение нервных функций устанавливается при помощи определения температурной, вибрационной и тактильной чувствительности. 

При первичном осмотре применяется зрительная методика исследования. То есть врач, к которому обратился с жалобами пострадавший, осматривает и анализирует такие внешние симптомы, как:

• уровень давления крови в верхних и нижних конечностях;
• чувствительность кожных покровов к прикосновениям и температуре;
• наличие всех необходимых рефлексов;
• диагностика отечности;
• изучение внешнего состояния кожи.

Выявить аксональную полинейропатию можно при помощи следующих инструментальных исследований:

• магнитная резонансная томография;
• биопсия нервных волокон;
• электронейромиография.

Лечение аксональной полинейропатии

Лечение аксональной полинейропатии должно быть комплексным и направленным на причину развития заболевания, его механизмы и симптоматику. Гарантией эффективной терапии является своевременное выявление болезни и лечение, которое сопровождается абсолютным отказом от сигарет, алкоголя и наркотических веществ, ведением здорового образа жизни и соблюдением всех рекомендаций врача. В первую очередь проводятся следующие терапевтические мероприятия:

• избавление от токсического воздействия на организм, если оно присутствует;
• антиоксидантная терапия;
• прием препаратов, которые воздействуют на тонус кровеносных сосудов;
• восполнение дефицита витаминов;
• регулярный контроль концентрации глюкозы в плазме крови.

Отдельное внимание уделяется лечению, направленному на купирование острого болевого синдрома.

Если присутствуют периферические парезы, то есть существенное снижение мышечной силы с многократным уменьшением амплитуды движений, то в обязательном порядке показана лечебная физкультура и специальные физические упражнения, направленные на возвращение тонуса мышечным тканям и предотвращение образования различных контрактур. Особенно важна регулярная психологическая поддержка, которая не дает пациенту впасть в депрессию, сопровождающуюся расстройством сна и чрезмерной нервной возбудимостью.

Лечение аксональной полинейропатии — это продолжительный процесс, так как нервные волокна восстанавливаются долго. Поэтому не стоит ожидать моментального выздоровления и возвращения к привычному образу жизни. Медикаментозная терапия включает такие препараты, как:

• обезболивающее;
• глюкокортикоиды;
• витамины группы В;
• антиоксиданты;
• сосудорасширяющие;
• средства, ускоряющие метаболизм и улучшающие микроциркуляцию крови.

Терапия лекарственными препаратами направлена на восстановление функций нервов, улучшение проводимости нервных волокон и скорости передачи сигналов центральной нервной системе. 

Лечение следует проводить длительными курсами, которые не стоит прерывать, хоть и эффект от них проявляется не сразу. Чтобы устранить болевые ощущения и расстройство сна, назначают следующие медикаменты:

• антидепрессанты;
• противосудорожные;
• препараты, купирующие аритмию;
• обезболивающие.

Для избавления от боли используют нестероидные противовоспалительные препараты. Но стоит помнить, что применять их можно только короткий промежуток времени, так как длительное употребление может привести к повреждению слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта.

К физиотерапевтическим методам лечения аксональной полинейропатии относятся:

• терапия магнитными волнами;
• грязелечение;
• электростимуляция;
• иглоукалывание;
• лечебный массаж;
• физкультура;
• ультрафонофорез;

• гальванотерапия.

Именно лечебная физкультура позволяет сохранить работоспособность мышечных тканей и поддерживать конечности в нужном положении. Регулярные занятия спортом вернут мышцам тонус, гибкость и увеличат амплитуду движений до нормальной.

Прогноз

Если заболевание обнаружено на ранней стадии и комплексно лечится квалифицированными специалистами, то прогноз для жизни и здоровья пациента более чем благоприятный. Стоит вести правильный образ жизни, рацион должен быть богат витаминами и минералами, необходимыми для правильного функционирования организма.

Если долгое время игнорировать болезнь и не предпринимать никаких действий, результат будет плачевным вплоть до полного паралича. 

Профилактика

Пациент в обязательном порядке должен совершать профилактические мероприятия, которые помогут избежать рецидива или возникновения опасного заболевания. Они включают в себя обогащение рациона витаминами, регулярный контроль уровня сахара в крови, полный отказ от табакокурения, наркотических веществ и алкогольных напитков. 

В целях профилактики болезни рекомендуется:

• носить удобную обувь, которая не пережимает стопу, ухудшая кровоток;
• регулярно осматривать обувь, чтобы избежать образования грибка;
• исключить пешие прогулки на длительные расстояния;
• не стоять долгое время на одном месте;
• мыть ноги прохладной водой или делать контрастные ванночки, что помогает улучшить циркуляцию крови в организме. 

Пострадавшим в стадии ремиссии категорически запрещается принимать лекарственные препараты без согласования с лечащим врачом. Важно своевременно лечить воспалительные заболевания, соблюдать меры предосторожности при работе с токсическими веществами, которые оказывают пагубное воздействие на организм, регулярно выполнять лечебные физические упражнения.