Хвороба Паркінсона – одно з найбільш розповсюджених нейродегенеративних захворювань. Причиною цієї патології є масова загибель дофамінергічних нейронів компактной частини чорної субстанції (ЧС) і, як наслідок, дефіцит дофаміну (ДА) у неостріатумі.

В експерименті однобічну загибель ДА-ергічних нейронів ЧС у щурів моделюють внутрішньомозковою ін'єкцією селективного нейротоксину 6-гідроксидофаміну (6-ГОДА). Цей токсин може утворюватись в організмі у природних умовах шляхом аутооксидації ДА. Він був знайденим у тканинах мозку і крові пацієнтів хворих на хворобу Паркінсона. Таким чином, цей нейротоксин, ймовірно, можна розглядати як важливий ендогений патогенетичний фактор розвитку хвороби Паркінсона.

Ступінь однобічной дегенерації ДА-ергічної системи під дією 6-ГОДА легко виявляється за допомогою поведінкового тесту. Загибель більше 90% ДА-ергічних нігральних клітин (що є характерною для пацієнтів з виразною клінічною картиною хвороби Паркінсона) у тварин з однобічним руйнуванням ЧС проявляється у вигляді інтенсивних ротаційних рухів у відповідь на системне введення агоніста ДА рецепторів апоморфіну. У наших чисельних експериментах ін'єкція 6-ГОДА супроводжувалась розвитком дегенерації значної кількості нейронів ЧС і проявою відповідної поведінкової асиметрії у 42% щурів з однобічним введенням нейротоксину. Зменшення цього показника під впливом будь-яких факторів може свідчити про їх нейропротекторний ефект.

В основі патогенезу хвороби Паркінсона є порушення клітинного дихання і посилення генерації реактивних форм кисню, що призводить до смерті ДА-ергічних нейронів. Основними причинами загибелі ДА-синтезуючих клітин під дією 6-ГОДА також є порушення окисного фосфорилювання і посилення вільнорадикального окиснення. В свою чергу відомо, що кофермент Q10 є елементом дихального ланцюга мітохондрій; крім того, він є відомим антиоксидантом. Тому, логічним було б припустити, що застосування цього убіхінону може здійснювати протекторний вплив на нервові клітини. Таким чином, метою нашої роботи було дослідити можливість попередження загибелі ДА-синтезуючих нейронів ЧС, викликаної нейротоксином 6-ГОДА за допомогою коензіму Q10.

МЕТОДИКА

Експерименти були виконали на трьохмісячних щурах-самцях лінії Вістар-Кіото масою 200-250 г. Було проведено 2 серії дослідів. У першій контрольній серії експериментів (n=197), однобічне пошкодження ДА-ергічних нейронів ЧС викликали стерео-таксичною ін'єкцією 8 мкг 6-ГОДА (Sigma, США) у лівий висхідний латеральний пучок переднього мозку. Токсин розчиняли у 4,0 мкл фізіологічного розчину з додаванням 0,1% аскорбінової кислоти як стабілізатора, що гальмує окиснення 6-ГОДА. За 30 хв. до мікроін'єкції нейротоксину внутрішньо черевинно (в/о) вводили 40 мг/кг паргіліну (Sigma, США), що інгібує метаболічні перетворення 6-ГОДА моноаміно-оксидазою, і 25 мг/кг дезипраміну (Sigma, США), що блокує захват нейротоксину норадренергічними клітинами. Усі вказані маніпуляції проводились під нембуталовим наркозом (50 мг/кг, в/о, Sigma, США). Через тиждень після введення 6-ГОДА у тварин вивчали циркуляторні рухи у бік, контралатеральний відносно півкулі, у яку вводили токсин. Подібну моторну активність викликали системним введенням апоморфіну (0,5 мг/кг, в/о, Sigma, США). Інтенсивність таких ротаційних рухів вказувала на ступінь дегенерації ДА-ергічної нігронеостріатної системи лівої півкулі.

Щурам другої групи (n=28) 6-ГОДА вводили так само, як і у контрольній серії, але протягом 30 діб до і 7 діб після ін'єкцї нейротоксину тварини щоденно отримували з їжею по 10 мг/кг коезиму Q10 (Nature's Sunshine Products, Inc, США).

Дані статистично оброблялись з використанням критерію χ².

РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ

У першій контрольній групі у 84 (42,6%) тварин при системному введенні апоморфіну спостерігались інтенсивні циркуляторні рухи з частотою більше 180 обертів за 30 хв. у бік, протилежний півкулі, що підлягала дії 6-ГОДА. В 7 тварин (3,6%) моторна активність у відповідь на ін'єкцію агоністу ДА рецепторів була незначною. А 106 (53,8%) щурів взагалі не відповідали ротаціями на системне введення ДА-міметику (рис. 1). Згідно нашим попереднім морфологічним дослідженням, у цих тварин ДА-синтезуючі клітини ЧС лівої півкулі були зруйновані в середньому на 96,86 і 44% відповідно. У II групі, що отримувалала коензім Q10, було тільки 6 щурів (21,4%) з інтенсивними і одна тварина (3,6%) з незначними циркуляціями, які були викликані агоністом ДА рецепторів (Р<0,05; рис. 2).

Відомо, що убіхінон відіграє ключову роль у життєдіяльності клітини як кофермент оксидоредуктазних ферментних (сукцинат-Q-редуктазної, NADH-Q)-редуктазної и цитохром-с-Q-оксидазної) систем електронно-транспортного ланцюга мітохондрій. І хоча основна частина убіхінону зосереджена у мітохондріях, він присутній також у ядрах і ендоплазматичному ретикуломі, а у невиликіх кількостях – у апараті Гольджі й лізосомах. Інша його важлива властивість – функціювання як антиоксиданту. Він має високу антиоксидантну активність, утворюючи буферну редокс-систему убіхінол-убіхінон. Q10 – єдиний жиророзчинний антиоксидант, для регенерації якого в організмі існують спеціальні ферментні системи. Відновлена форма убіхінону – убіхінол також є активним антиоксидантом, причому у клітинах до 70% убіхінону може знаходитись у відновленій формі. При цьому убіхінол – на 2-3 порядка більш ефективний антиоксидант, ніж убіхінон. Крім того, цей коензім у мембранах і ліпопротеїнах відновлює а-токоферол.

В останні роки показано, що загибель нейронів при хворобі Паркінсона відбувається переважно шляхом апоптозу. Роль апоптозу у механізмах загибелі нігро-стріатних ДА-ергічних клітин при моделюванні хвороби Паркінсона була показана і у дослідах з індукцією селективної нейродегенерації цих нейронів під впливом 6-ГОДА. Механізм патогенної дії 6-ГОДА пов'язаний з продуктами його окиснення у нейроплазмі клітин, у результаті чого утворюються ендогенні токсини і реактивні форми кисню. Відомо, що ключову роль у розвитку апоптозу відіграють мітохондрії, які є як основним генератором ВP, так і головною мішенню їх патогенної дії. Саме ВР призводять до відкривання мітохондріальних пор, через які з мітохондрій у цитозоль виходить цитохром с, що активує цитоплазматичні протеолітичні білки (каспази). Це призводить до опосередкованого каспазами посиленого протеолізу клітинних білків, що відіграє значну роль у розвитку апонтозу. У свою чергу відомо, що антиоксиданти, в тому числі і убіхінон, здатні попереджати смерть клітин, що спричинена дією різних токсинів на білки мітохондріальних пор. Показано безпосередній інгібуючий вплив Q10 на мембранну проникність мітохондрій.

Все вище наведене пояснює нейропротекторний ефект убіхінону в наших дослідах. Таким чином, нами було показано, що коензим Q10 може попереджати загибель ДА-ергічних клітин ЧС, індуковану 6-ГОДА. Враховуючи те, що механізми дегенерації нервових клітин під дією цього нейротоксину і при розвитку хвороби Паркінсона є аналогічними, можливо припустити, що Q10 можна використовувати для профілактики розвитку даної патології.

Відносна кількість тварин з різним ступенем експериментального геміпаркінсонізма у контрольній групі (1) та у щурів, що вживали коензім Q10 (2). Темний сектор – кількість тварин з інтенсивними циркуляторними рухами при введенні апоморфіну (відповідає дегенерації ДА-ергічних нейронів черної субстанції лівої півкулі в середньому на 96%); крапчастий сектор – відсоток тварин з незначною поведінковою реакцією на введення апоморфіну (відповідає дегенерації ДА-ергічних нейронів приблизно на 86%); білий сектор – відсоток тварин без поведінкової асиметрії (відповідає однобічної дегенерації ДА-ергічних нейронів приблизно на 44%).