Перспективы применения пептидных препаратов для профилактики и лечения болезни Альцгеймера

ВВЕДЕНИЕ. Болезнь Альцгеймера (БА) — это наиболее распространенное нейродегенеративное заболевание, которое вызывает потеряю памяти преимущественно у лиц пожилого и старческого возраста [1]. БА является одной из наиболее распространенных причин смерти, наступающей в течение 5–12 лет после появления первых симптомов. Современные лекарственные препараты, одобренные организацией FDA (Food and Drug Administration) для лечения БА (мемантин, такрин, ривастигмин, галантамин, донепезил), не позволяют существенно замедлить прогрессирование заболевания [2] и обладают широким спектром побочных эффектов [3]. Ввиду отсутствия эффективного лечения, прогрессирующей заболеваемости в мире, а также значительных трат на поддержание жизнедеятельности пациентов, поиск эффективных и безопасных потенциальных терапевтических соединений для лечения БА приобретает все большую значимость на фоне глобальной тенденции к увеличению продолжительности жизни населения. Перспективными нейропротекторами, обладающими низкой иммуногенностью и высокой физиологической активностью, являются пептидные биорегуляторы. В частности, для терапии БА представляется целесообразным изучение активности коротких пептидов EDR и KED, синтезированных на основе анализа аминокислотного состава экстрактов, выделенных из тканей головного мозга и сосудов крупного рогатого скота соответственно.

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Оценить эффективность коротких пептидов в in vitro и in vivo моделях болезни Альцгеймера с целью разработки средства для лечения и профилактики данной патологии.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В качестве in vitro модели БА использовали модель амилоидной синаптотоксичности — культура нейронов, выделенных из мозга новорожденных мышей дикого типа, с добавлением синтетических олигопептидов Aβ. Экспериментальные группы были сформированы следующим образом: 1-я — контроль (без Aβ); 2-я — контроль с добавлением Aβ; 3-я — добавление Aβ и пептида EDR (200 нг/мл); 4-я — добавление Aβ и пептида KED (200 нг/мл). Далее с помощью конфокального микроскопа ThorLabs и программного обеспечения «ThorLabs» (USA) при 100-кратном увеличении (Olympus UPlanSApo) с разрешением 1024 × 1024 получали серии микрофотографий нейронов, которые использовали для анализа морфологии дендритных шипиков с помощью программного обеспечения NeuronStudio software package согласно [4]. В качестве in vivo модели БА использовали трансгенную линию мышей 5xFAD-M, которую выводили путем кроссбридинга мышей линии 5xFAD и Thy1-GFP. Экспериментальные группы были сформированы следующим образом: 1-я — контроль (линия мышей без патологии, которым вводили физиологический раствор); 2-я — мыши линии 5xFAD-M (модель БА), которым вводили физиологический раствор; 3-я — мыши линии 5xFAD-M, которым вводили пептид EDR; 4-я — мыши линии 5xFAD-M, которым вводили пептид KED. Короткие пептиды вводили животным внутрибрюшинно в возрасте с 3 до 5 месяцев ежедневно. В возрасте 5 месяцев животным проводили транскардиальную перфузию, извлекали головной мозг и готовили фиксированные срезы мозга толщиной 40 мкм на вибратоме. С помощью конфокального микроскопа ThorLabs и программного обеспечения «ThorLabs» (USA) получали серии микрофотографий нейронов и проводили морфометрический анализ дендритных шипиков.

РЕЗУЛЬТАТЫ. При оценке эффективности коротких пептидов в in vitro модели БА было показано, что пептид EDR в концентрации 200 нг/мл повышал количество наиболее функциональных грибовидных шипиков нейронов (на 71%) в первичной культуре нейронов мышей в условиях амилоидной синаптотоксичности до уровня нормы. Пептид KED в концентрации 200 нг/мл повышал количество грибовидных шипиков в модели БА на 20%. При оценке эффективности коротких пептидов в in vivo модели БА было показано, что ежедневное внутрибрюшинное введение пептидов EDR и KED мышам линии 5xFAD-М в возрасте с 3 до 5 месяцев в концентрации 400 мкг/кг способствовало статистически значимому увеличению количества грибовидных шипиков в СА1 области гиппокампа соответственно на 25% и 27%. Под действием пептидов увеличивалась и общая плотность дендритных шипиков на 13% и 22% соответственно.

ВЫВОДЫ. Полученные результаты свидетельствуют о том, что короткие пептиды EDR и KED обладают нейропротекторным эффектом в модели БА, который заключается в улучшении функционального состояния нейронов. Необходимо провести дальнейшие исследования для выявления механизма нейропротекторного действия коротких пептидов EDR и KED при БА, которые позволят приступить к разработке лекарственного средства для профилактики и лечения данной патологии.

1. Fan L. et al. New Insights Into the Pathogenesis of Alzheimer’s Disease // Front Neurol. 2020. No. 10. 1312.

2. Mehta D. et al. Why do trials for Alzheimer’s disease drugs keep failing? A discontinued drug perspective for 2010–2015 // Expert Opin. Investig. Drugs. 2017. No. 26. Р. 735–739.

3. Santaguida P.S. et al. Pharmacological treatment of dementia // Évid. Rep. Technol. Assess. (Summ.). 2004. No. 97. Р. 1-16.

4. Rodriguez A. et al. Automated three-dimensional detection and shape classification of dendritic spines from fluorescence microscopy images // PLoS One. 2008. Vol. 3, No. 4. e1997.