сховати меню

Вплив холіну та холіну альфосцерату на запалення в головному мозку

сторінки: 48-51

Холін та його попередники відіграють важливу роль у метаболізмі нервової системи. До вашої уваги представлено огляд статті S. K. Tayebati et al. «Choline and choline alphoscerate do not modulate inflammatory processes in the rat brain», опублікованої у журналі Nutrients (2017; 9: 1084), у якій викладено результати дослід­жен­ня впливу холіну та холіну альфосцерату на процес запалення в головному мозку шляхом модуляції прозапальних цитокінів і молекул адгезії судинного ендотелію.

Холін є незамінною живильною речовиною, яка важлива для здоров’я та розвитку люди­ни (Zeisel, 2006; Ueland, 2011). Це поперед­ник нейротрасмітера ацетилхоліну та агоніст ацетилхолінових рецепторів (Ulus etal., 1988). Як складова ліпопротеїнів холін задіяний у транспорту­ванні холестерину і жирів через клітинні ­мембра­ни та індукує метаболізм метильних груп, зумовлю­ючи зменшення вмісту гомоцистеїну в плазмі ­крові (Penry and Manore, 2008). Терапія холіном стиму­лює синтез і вивільнення ацетилхоліну, сприя­ючи холінергічній трансмісії (Ilcol etal., 2003).

Ацетилхолін і холін — це базові ­субстрати для процесів пам’яті та когнітивних функцій (Eussen etal., 2007; Sanchez etal., 1984; Deuster etal., 2002; Buchman etal., 2001). Погіршання ­короткотривалої пам’яті в результаті старіння пов’язане зі ­зниженням кількості холінергічних нейронів у головному ­мозку, зменшенням синтезу та вивільненням ацетил­холіну, а також порушенням функції його рецепто­рів (Muller etal., 1991).

Окремі ланки цього процесу також залучені до ­пато­фізіологічного механізму розвитку ­хвороби Альц­геймера (ХА), за якої холінергічні нейрони голов­ного мозку ­стають вразливішими та більш схильні до дегенерації внаслідок пошкод­жен­ня мембранних структур клітини. Про зниження доступності холіну й поси­лення розпаду фосфатидилхоліну дослідники повідомляли як про значущі умови щодо патофізіо­логії розвитку ХА (Wurtman, 1992; Nitsch etal., 1992). Для збереження структурної ­цілісності клітин­них мембран важливі холін і холінергічні попередники (Tayebati etal., 2011; Tayebati and Amenta, 2013). Цитидин-5'-дифосфохолін (ЦДХ) і L-α-глицерилфосфорилхолін (холіну альфосцерат) є попередниками холіну, ефективність яких при лікуванні наслідків цереброваскулярних катастроф і зниженні когнітив­них функцій у результа­ті старіння та ХА підтверд­жено клінічними дока­зовими даними і запропонова­но застосовувати як альтернативу холіну (Sigala etal., 1992; Amenta etal., 1994; Saver, 2008; Amenta and Tayebati., 2008).

ЦДХ і холіну альфосцерат – це природні водорозчинні речовини, що чинять подібні ефекти за різних умов (Sánchez, 1983). При ­оральному введенні ЦДХ та холіну альфосцерат долають ­ге­ма­тоенцефалічний бар’єр і входять до складу фосфоліпідної фракції нейро­плазматичної мембрани та мікросом (Abbiati etal., 1993; Secades, 2011; Tayebati etal., 2013). Уведення ЦДХ індукує синтез структурних ліпідів у нейро­нальних мембранах, сприяє підвищенню інтенсивності церебрального метаболізму та ­посиленню таких нейротрансмітерних систем, як холінергічна та допамінергічна (Tayebati etal., 2013; Tayebati, Tomassoni etal., 2013; Petkov etal., 1990). Діє ЦДХ як стимулятор і нейропротекторний чинник для культивованих дофамінергічних нейронів (Radad etal., 2007). ЦДХ і холіну альфосцерат збільшують вивільнення та біодоступність ацетилхоліну в гіпокампі щурів, сприяють поліпшенню уваги та пам’яті у пацієнтів із судинною деменцією, що вказує на їхню здатність підсилювати холі­нергічні трансмісії (Parnetti etal., 2007; Saver, 2008; Amenta etal., 2008). Як продемонстровано на тваринній моделі, введення ЦДХ захищає від розвитку дефіциту пам’яті при старінні, його застосовують при хронічних церебро­васкулярних розладах (Teather etal., 2003). Іноді ЦДХ призначають також як додатковий засіб до леводопи при ­хворобі Паркінсона (Saver, 2008). У деяких ­дослід­жен­нях ЦДХ вико­ристовували для лікування первинної дегенератив­ної деменції або легких форм первинного погіршення когнітив­них функцій у пацієнтів похилого віку (Fioravanti etal, 2004).

Холіну альфосцерат, ймовірно, найефективніше підсилює вивільнення ацетилхоліну in vivo (Sigala etal., 1992; Traini etal., 2013). На підставі цих доказових даних було досліджено когнітивний домен у пацієнтів із ХА і судинною деменцією (Parnetti etal., 2007; Amenta etal., 2006; Amenta etal., 2012). У преклінічних дослід­жен­нях установлено, що холіну альфосцерат полегшує процес ­навчання та запам’ятовування, поліпшує механізми передачі ­сигналів у головному мозку та зменшує симптоми вікових структурних змін у фронтальній корі та гіпокампі (Sigala etal., 1992; Schettini etal., 1990; Lopez etal., 1991; Amenta etal., 1993). Ця ­сполука сприяє анаболічним процесам, які відповідають за синтез мембранних фосфоліпідів і гліцеро­ліпідів, що чинить позитивний вплив на плинність мембран (Aleppo etal., 1994). В експериментальних моделях старіння мозку продемонстро­вано, що холіну альфосцерат також зменшує ознаки когнітивних розладів і сприяє відновленню нормального запам’ятовування в разі його пору­шення, індукованого скополаміном (Canonico etal., 1990; Drago etal., 1990; Sigala etal., 1992; Amenta etal., 2001).

Висунуто гіпотезу щодо потенційної ­нейропротекторної дії холіну й ЦДХ при різних патологічних і/або непато­логічних станах, в основі яких лежить процес запалення (Tayebati and Amenta; 2013; Zeisel etal., 2009). ­Холінергічні медіатори можуть позитивно позначатися на активації ендо­теліальних клітин запалення та взаємодії ендо­телію з лейко­ци­тами (Saeed etal., 2005; Peter etal., 2010). Позитивний холінергічний протизапальний вплив на ендо­теліальну функцію продемонстровано через активацію проти­запальних нейроімунологічних механізмів, які моду­люють природну імунну відповідь шляхом обмеження прозапального процесу, мінімізуючи в такий спосіб трав­мування тканин (Tracey, 2007; Tracey, 2009). Метою дослід­жен­ня було подальше вивчення ефекту холіну та холіну альфосцерату на модуляцію процесів запалення у мозку щурів за допомогою аналізу впливу цих речовин на цитокіни: інтер­лейкін-1β (ІЛ-1β), інтерлейкін-6 (ІЛ-6) і фактор некрозу пухлин α (ФНП-α) і молекули адгезії судинного ­ендотелію.

Матеріали та методи дослід­жен­ня

вгору

Дослід­жен­ня на тваринах проводили з дотриманням визнаних міжнародних принципів повод­жен­ня з ла­бо­раторними тваринами (Директива Ради Європи від 18 ­грудня 1986 року). Самцям щурів лінії Wistar (маса тіла 220 ± 20 г, n = 24) протягом двох тижнів вводили:

  • холіну хлорид у дозуванні 87 мг/кг/добу (65 мг/кг/добу в перерахунку на холін, n = 8);
  •  холіну альфосцерат в еквівалентному за холіном дозуванні (150 мг/кг/добу, n = 8);
  • розчинник (вода для ін’єкцій, n = 8).

Лобну кору правої півкулі, гіпокамп і мозочок ­висікали та аналізували методом вестерн-блотингу. Зразки гомогенізували, двічі центрифугували при 13 тис. об/хв ­протягом 10 хв при 4 °C. Однакову кількість білків (40 мкг) розділяли за методом електрофорезу в поліакриламідному гелі з додецилсульфатом натрію і переносили на нітро­целюлозну мембрану шляхом електроблотингу (Towbin etal., 1979). Трансблотовані мембрани інку­бували з поліклональними антитілами. Специфічність імунної реакції оцінювали за допомогою антитіл, заздалегідь адсорбованих пептидами, використаними для їх отримання. Інкубували препарати з первинними анти­тілами в оптимальній концентрації протягом 12 годин при 4 °C, запобігаючи неспецифічному зв’язуванню IgG. Деякі зрізи інкубували з неімунною сироваткою, а не з первинними антитілами, щоб оцінити фон ­імунного забарвлення. Перед дегідратацією в етанолі зрізи контрастували гематоксиліном. Середні значення різних дослід­жуваних параметрів ­розраховували для кожної окремої тварини, отримуючи потім значення для груп у вигляді «середнє значення ± стандартне відхилення». Статистичну достовірність відмінностей між серед­німи ­значеннями встановлювали за допомогою дисперсійного аналізу (ANOVA) із застосуванням критерію Ньюмена–Кеулса. Достовірним рівнем значущості для оцінювання відмінностей між досліджуваними групами вважали значення р < 0,05.

Метод імунохімічного аналізу зразків ділянок ­головного мозку тварин застосували для порівняння впливу холіну, холіну альфосцерату (у дозуваннях, еквівалентних за холі­ном) і розчинника на цитокіни й молекули адгезії судинного ендотелію.

Результати дослід­жен­ня

вгору

Наприкінці лікування досліджувані групи статистично достовірно не вирізнялися за параметрами маси тіла тварин і маси головного мозку. У різних ділянках (лобна кора, гіпо­камп і мозочок) дані аналізу виявили аналогічну ­картину смуг: 31 кДа для ІЛ-1β, 21 кДа для ІЛ-6 і 26 кДа для ФНП-α, 85 кДа для ММКА-1 і, 110 кДа для МАСЕ-1. Оптичну щільність смуг оцінювали, використовуючи β-актин як референтний білок. Результати вестерн-блот-аналізу смуг для ІЛ-1β та ІЛ-6 продемонстрували, що холіну альфосцерат та холін не змінили експресію цих прозапальних чинників. Статистично недостовірний ефект щодо ФНП-α спостерігали в ділянках головного мозку тварин, які отримували холін і холіну альфосцерат. У різних ділянках головного мозку експресія ММКА-1 була нижчою, ніж МАСЕ-1. Експресія МАСЕ-1 певною мірою (але не досто­вірно) знижувалася в гіпокампі щурів під дією ­холіну; холіну альфосцерат не змінював експресію МАСЕ-1. Ні холіну альфосцерат, ні холін не чинили вплив на експресію ММКА-1 у всіх досліджених тканинах.

Імуногістохімічний аналіз зрізів виявив імунну ­реакцію з ІЛ-1β у всіх досліджених ділянках мозку, локалізовану в позаклітинних просторах навколо тіла нейронів у тварин усіх досліджених груп. Не помічено реакції в межах перикаріону пірамідних нейронів лобної кори і ­гіпокампу. ІЛ-1β-позитивні нейрони виявлені в зернистому шарі кори мозочка. У лобній корі не спостерігали різниці в експресії ІЛ-1β між тваринами, які отримували холін і холіну альфо­сцерат, та тваринами контрольної групи. В ­різних ­структурах мозку тварин усіх досліджених груп відзначали слабку імунну реакцію з ІЛ-6. Переважно імуногістохімічна реакція з ФНП-α була локалізована в гіпокампі; вона була трохи зниженою в суб­полі CA1 гіпокампу тварин, які отримували холіну альфосцерат, але не в лобній корі. Обробка холіном не змінювала експресію ФНП-α у різних дослід­жених ділян­ках мозку. У внутрішньо­мозкових артеріях імунореактивність МАСЕ-1 була вираженішою, порівняно з іншими ­молекулами адгезії ММКА-1; вона локалізувалася на рівні ендотелію і м’язового шару внутрішньомозкових ­артерій незначних розмірів (діаметр < 50 мкм). Ні холіну альфо­сцерат, ні холін не змінювали імунореактивності МАСЕ-1 і ММКА-1.

Холін та його попередники (фосфатидилхолін, ­холі­ну альфосцерат, ЦДХ, сфінгосилфосфорилхолін та лізо­фосфо­тидилхолін) являють собою молекули, які мають потенційну здатність збільшувати вивільнення ацетил­холіну та поліпшувати цілісніть клітинної мембрани (Tayebati etal., 2011; Tayebati and Amenta, 2013; Sigala etal., 1992; Amenta etal., 1994; Tayebati etal., 2015; Tayebati etal., 2009; Bramanti etal., 2008; Tomassoni etal., 2006). Зниження вмісту ацетилхоліну та руйнування клітинних мембран у результаті деяких патологічних процесів може призводити до ушкод­жен­ня клітини та розвитку невро­логічних розладів (Amenta and Tayebati, 2008; Klein, 2000).

З ­іншого боку, АЦ взаємо­діє з клітинами ­вродженого імуні­тету, які експресують α7-суб­одиницю нікотинового ацетилхолінового ­рецептора 7-го типу (α7-нАХР). Актива­ція міжклітинної α7-нАХР-сигнальної трансдукції пригнічує транскрипцію генів прозапальних цитокінів та ак­тивацію ендотеліальних клітин (Tracey, 2007; Tracey, 2009; Chatterjee etal., 2009). Місцеве введення деяких попередників холіну сприяло ­зменшенню набряку тканин та продукуванню ФНП-α у моделі карагінан-індукованого болю при запаленні, опосеред­кованого α7-нАХР (Gurun etal., 2009). Захисний ефект ЦДХ щодо мікросудинної проникності при експериментальній ендотоксемії описано в кількох дослід­жен­нях, проте впливу на адгезію лейкоцитів не зазначено (Schmidt etal., 2015). Вміст тканинних прозапальних цито­кінів (IL-1β, IL-6 і TNF-α) ­знижувався під дією ЦДХ (Cetinkaya etal., 2013). Дефіцит ­холіну посилював індуковану ендотоксином гепатотоксичність (Eastin etal., 1997). Внутрішньовенне введення холіну міні­мізувало ­симптоми ендотоксин-­індукованого ураження органів і зростання вмісту циркулюючого ФНП-α у собак, поліпшувало виживаність мишей з ендотоксичним і септичним шоком (Ilcol, 2005; Parrish etal., 2008). Холін у високій концент­рації (400 мкМ у собак і гризу­нів) здатен активувати нАХР в імунних клітинах (моноцити, лімфоцити, макрофаги) і пригнічувати вивільнення прозапальних цитокінів у відповідь на ендотоксин (Ulus etal., 1998; Parrish etal., 2008).

Пригнічення холіном вивільнення запальних цитокінів із моноцитів/лімфоцитів і/або макрофагів підтверджено даними дослід­жен­ня, згідно з якими у концентрації 150 мМ він пригнічував вивільнення ФНП-α із макрофагів (Parrish etal., 2008; Ilcol etal., 2009). Інші попередники холіну та ­холіну альфосцерату модулювали проліферацію астроглії у дослід­жен­нях як in vitro, так і in vivo, що дає підстави ­припустити можливий захисний вплив на головний мозок (Tayebati etal., 2015; Tayebati etal., 2009; Bramanti etal., 2008; Tomassoni etal., 2006). Оцінювали ефект холіну та холіну альфосцерату на маркери запалення в ­головному мозку за фізіологічних умов. Результати свідчать, що при нормально­му ­функціонуванні холін і холіну альфосцерат не позначаються на рівні досліджених прозапальних цитокінів і мо­лекулах ендо­теліальної адгезії, тобто лікування цими сполуками не чинить вплив на шляхи активації запалення на рівні нейро­нів і внутрішньомозкових артерій. На підставі отриманих даних дослідники висунули припущення, що ­холін і холіну альфосцерат збільшують вивільнення ацетил­холіну і модулюють активність холінергічної та ­дофамінергічної систем, проте не впливають на запалення головного ­мозку (Tayebati etal., 2011; Tayebati etal., 2013; Sigala etal., 1992; Tayebati, Tomassoni, etal., 2013).

Модулюючий ефект ацетилхоліну на процеси ­запалення підтверджено. Для ацетилхоліну характерна нейро­протективна дія як периферична відповідь через холінергічний антизапальний шлях у головному мозку (Suzuki etal., 2006). На тваринній моделі продемонстровано, що тривалий дефіцит везикулярних ацетилхолінових транспортерів призводить до загострення системного та церебрального запалення, а також до активізації нейронів і зростання супутніх поведінкових розладів, ­спричинених уведенням ЛПС (Leite etal., 2016). Вчені вважають, що двоспрямований зв’язок (переважно між глутаматергічними нейронами та гліальними клітинами) призводить до вивільнення ацетилхоліну астроцитами (Araque etal., 2002). Далі ацетилхолін зв’язується з α7-нАХР, локалізованим у мікроглії, активуючи в такий спосіб холінергіч­ний протизапальний процес (Shytle etal., 2004). Зазначений механізм може бути дефектним, що призводитиме до хронізації процесу запалення та посилення поведінко­вих розладів внаслідок впливу ЛПС.

У попередніх дослід­жен­нях впливу холіну альфосцерату на нейронне запалення було зазначено, що при пато­логічних станах (наприклад, гіпертензія, набряк), ця сполука ­чинила протизапальну дію, найімовірніше, завдяки підвищенню вмісту ацетилхоліну. На тваринній ­моделі гіпер­тензії лікування холіну альфосцератом сприяло зменшенню реакції астрогліозу та експресії молекул адгезії (Tayebati etal., 2015; Tayebati etal., 2009; Bramanti etal., 2008; Tomassoni etal., 2006). І навпаки, при фізіологічному стані холіну альфосцерат і холін збільшували вивільнення ацетилхоліну, але не чинили вплив на вивільнення цитокінів та експресію молекул адгезії судинного ендотелію. Без специфічних прозапальних подій ­уведення холіну і холіну альфосцерату та подальше збільшення рівня ацетилхоліну не модулювало протизапальні процеси шляхом активації клітин мікроглії (Tayebati etal., 2011; Tayebati and Amenta, 2013; Tabassum etal., 2017).

Висновок

вгору

Автори підсумовують, що попередники холіну сприяють стимуляції холінергічної та моноамінергічної нейро­трансмісії, в описаному експерименті не виявлено ак­тивації специфічних молекул, задіяних у модуляції процесів запалення (Tayebati etal., 2011; Tayebati Amenta, 2013). Тому слід продовжувати вивчення можливих ­протизапальних властивостей попередників холіну в доклінічних і клінічних дослід­жен­нях.

Підготувала Галина Смолій

Наш журнал
у соцмережах:

Випуски за 2019 Рік

Зміст випуску 10 (111), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. В.Я. Пішель, Т.Ю. Ільницька, М.Ю. Полив’яна

  3. М.М. Орос, О.В. Тодавчич

  4. Т. Матіяш, А. Бондарчук

Зміст випуску 9 (110), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. С.Г. Бурчинский

  3. С.Г. Бурчинский

Зміст випуску 8 (109), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. А. Г. Кириченко, А. Ф. Нечай, Н. О. Смульська, Т. І. Стеценко

Зміст випуску 7 (108), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. А.Е. Дубенко, И.В. Реминяк, Ю.А. Бабкина, Ю.К. Реминяк

  3. Н.А. Науменко, В.И. Харитонов

  4. М.О. Матусова, І.А. Марценковський

Зміст випуску 6 (107), 2019

  1. Т.О. Скрипник

  2. Ю.А. Бабкина

  3. Ю.А. Бабкіна

  4. А.Е. Дубенко, И.В. Реминяк, Ю.А. Бабкина

  5. Т.В. Руда

  6. А.А. Криштафор

Зміст випуску 5 (106), 2019

  1. И.А.Марценковский, А.В.Каптильцева

  2. В.Ю.Паробій

  3. Ю.А. Крамар

  4. В.И. Харитонов, Ю.М. Винник

  5. В.И. Харитонов, Ю.М. Винник

  6. В.И.Харитонов, Ю.М. Винник, Г.И. Селюков

  7. Т.А. Зайцева, О.А. Борисенко, П.П. Зайцев,

  8. Н.А. Максименко

  9. И.И. Марценковская, М.В. Нестеренко, Ю.А. Войтенко, Д.И. Марценковский, К.В. Дубовик, О.С.Ващенко

  10. Д.В. Иванов

  11. М.М. Орос, Р.Ю. Яцинин

  12. Н.К. Свиридова, Т.В. Чередніченко

  13. С.Г. Бурчинский

Зміст випуску 4 (105), 2019

  1. Т.О. Скрипник

  2. Ю.А. Бабкина

  3. Ю.А. Бабкина

  4. Л. Шаттенбург, Я. Кульчинський

  5. Є.І. Суковський

Зміст випуску 3 (104), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. К.В. Дубовик, І.А. Марценковський

Зміст випуску 1 (102), 2019

  1. Ю.А. Бабкина

  2. М.В. Шейко

  3. В.Ю. Мартинюк

  4. І.А. Марценковський, І.І. Марценковська

  5. А.Е. Дубенко, Ю.А. Бабкина

  6. Ю.А. Крамар

Випуски поточного року

Зміст випуску 5 (116), 2020

  1. Т. О. Скрипник

  2. Н.А.Науменко, В.И. Харитонов

  3. Ю. А. Крамар

  4. В.И.Харитонов, Д.А. Шпаченко

  5. Н.В. Чередниченко

  6. Ю.О. Сухоручкін

  7. Ю. А. Крамар

  8. Н. К. Свиридова, Т. В. Чередніченко, Н. В. Ханенко

  9. Є.О.Труфанов

  10. Ю.О. Сухоручкін

  11. О.О. Копчак

  12. Ю.А. Крамар

Зміст випуску 4 (115), 2020

  1. Ю.А. Бабкина

  2. І.І. Марценковська

  3. Ю. А. Крамар, Г. Я. Пилягіна

  4. М. М. Орос, В. В. Грабар, А. Я. Сабовчик, Р. Ю. Яцинин

  5. М. Селихова

  6. Ю. О. Сухоручкін

Зміст випуску 3 (114), 2020

  1. Ю.А. Бабкина

  2. Ю.А. Бабкіна

  3. О.С. Чабан, О.О. Хаустова

  4. О. С. Чабан, О. О. Хаустова

  5. Ю. О. Сухоручкін

Зміст випуску 1, 2020

  1. А.Е. Дубенко

  2. Ю. А. Бабкина

  3. Ю.А. Крамар, К.А. Власова

  4. Ю. О. Сухоручкін

Зміст випуску 2 (113), 2020

  1. Ю.А. Бабкина

  2. Л. А. Дзяк

  3. Ф. Є. Дубенко, І. В. Реміняк, Ю. А. Бабкіна, Ю. К. Реміняк

  4. А. В. Демченко, Дж. Н. Аравицька

  5. Ю. А. Крамар

  6. П. В. Кидонь

Зміст випуску 1 (112), 2020

  1. Ю.А. Бабкина

  2. Ю.А. Крамар

  3. М.М. Орос, В.В. Грабар

  4. В.И. Харитонов, Д.А. Шпаченко

  5. L. Boschloo, E. Bekhuis, E.S. Weitz et al.