ПРИОННЫЕ БЕЛКИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, КЛИНИКО-ПАТОНЕВРОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРИ САХАРНОМ ДИАБЕТЕ
Аннотация
В статье предложена современная классификация заболеваний с нейродегенеративным процессом, где указан механизм влияния прионных белков на развитие поражения нервной системы. В последние десятилетия к нейродегенеративным расстройствам относят амилоидные заболевания, при которых происходит перестройка специфичного протеина с последующей полимеризацией и образованию нейротоксичных сфер и фибрилл. Прионы – это белковые инфекционные агенты, которые образуются в результате конформационного изменения клеточного прионного белка (PrPC) из его нативного состояния в более стабильную форму скрепи (PrPSc) и вызывают «прионные болезни». Ранние агрегаты обычно представляют собой сферолитоподобные структуры, которые постепенно трансформируются в фибриллярные ансамбли. К наиболее токсичным и инфекционным относят ранние агрегаты: префибриллярные агрегаты Аβ-пептида, хантингтина, альфа-синуклеин и транстиретина. Описаны новые достижения в области механизма патогенеза TDP-43, ассоциированного с боковым амиотрофическим синдромом, которые в первую очередь связаны с неправильной локализацией TDP-43 и затрагивают различные аспекты клеточных процессов. Нарушение регуляции клеточных процессов и токсическое усиление или потеря функции при болезни Паркинсона являются одними из основных молекулярных механизмов, которые могут объяснять нейротоксичность, связанную с агрегацией α-синуклеин. При болезни Альцгеймера развивается цереброваскулярный амилоидоз, воспаление и грубые синаптические изменения с патологическими признаками в виде бляшек Aβ-пептида, нейрофибриллярных клубков, глиоз и потерю нейронов. За несколько десятилетий исследователями предложено множество гипотез, среди основных изучены амилоидный каскад, тау-распространение и гибель холинергических нейронов с развитием нейротрансмиссий. Неправильно свернутые белки мутантного хантингтина накапливаются в амилоидных агрегатах и выглядят как внутриядерные тельца включения, которые являются определяющим диагностическим признаком мозга с болезнью Гентингтона. При этом нарушаются многие клеточные процессы, а олигомеры мутантного хантингтина и/или нерастворимые фибриллы непосредственно вызывают нейродегенерацию при болезни Гентингтона. В основе патогенеза сахарного диабета 2 типа и болезни Паркинсона лежат аберрантное накопление белка, лизосомная и митохондриальная дисфункция и хроническое системное воспаление. Возникает необходимость в более детальном изучении механизмов формирования нейродегенеративных изменений при заболеваниях с общим патогенезом прионных нарушений.
Литература
2. Галстян Г.Р. Влияние амилина на функцию бета-клеток и регуляцию углеводного обмена. Сахарный диабет. 2008; 11 (4): 24-25. doi: 10.14341/2072-0351-5584
3. Дедов И.И., Шестакова М.В., Викулова О.К., Железнякова А.В., Исаков М.А. Эпидемиологические характеристики сахарного диабета в Российской Федерации: клинико-статистический анализ по данным регистра сахарного диабета на 01.01.2021. Сахарный диабет. 2021; 24 (3): 204-221. doi: 10.14341/DM12759
4. Кондакова О.Б., Демьянов С.В., Красивская А.В. и др. Перспективы этиопатогенетического лечения болезни Гентингтона. Нервно-мышечные болезни 2023; 13 (1): 22-32. doi: 10.17650/2222-8721-2023-13-1-22-32
5. Коценко Ю.И., Статинова Е.А. Спорадический паркинсонизм: дифференциальный подход. Университетская клиника. 2018; 26 (1): 84-95.
6. Коценко Ю.И. Неврологические и клинико-патогенетические особенности болезни Паркинсона при сахарном диабете 2 типа (обзор литературы и собственное наблюдение). Вестник неотложной и восстановительной хирургии. 2023; 8 (2): 58-67.
7. Кузубова Е.В., Радченко А.И., Покровский В.М., и др. Патологические состояния, ассоциированные с белком тау: механизмы развития и возможные биологические мишени для фармакологической коррекции тау-протеинопатии (обзор). Научные результаты биомедицинских исследований. 2022; 8 (4): 474-797. doi: 10.18413/2658-6533-2022-8-4-0-6
8. Межекова Д.Ю. Теории патогенеза болезни Альцгеймера. Universum: медицина и фармакология: электрон. научн. журн. 2022; 7 (90). URL: https://7universum.com/ru/med/archive/item/14050.
9. Статинова Е.А., Коценко Ю.И., Зорило А.В. Современный взгляд на проблему ранней диагностики прионных заболеваний (обзор литературы). Университетская клиника. 2018; 4 (29): 84-87.
10. Трошнева А.Ю., Левин О.С., Аметов А.С. Взаимосвязь болезни Паркинсона и сахарного диабета 2 типа. Эффективная фармакотерапия. 2022; 18 (19): 32-41.
11. American Diabetes Association. 2. Classification and Diagnosis of Diabetes: Standards of Medical Care in Diabetes-2021. Diabetes Care. 2021; 44, Suppl 1: 15-33. doi: 10.2337/dc21-S002
12. Ashraghi M.R., Pagano G., Polychronis S., et al. Parkinson's disease, diabetes and cognitive impairment. Recent Pat. Endocr. Metab. Immune Drug Discov. 2016; 10 (1): 11-21.
13. Bartz J.C. Prion strain diversity. In: Prusiner S.B. Prion Diseases. Cold Spring Harb. Perspect. Med. Cold Spring Harbor, NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2017: 31-44.
14. Ben-Joseph A., Haque T., Gallagher D., et al. Type 2 diabetes mellitus may worsen severity of motor symptoms in people with Parkinson's disease. Mov. Disord. 2020; 35, Suppl. 1: S365. doi: 10.1002/mds.28268.
15. Chen M., Mor D.E. Gut-to-Brain α-Synuclein Transmission in Parkinson's Disease: Evidence for Prion-like Mechanisms. Int J Mol Sci. 2023; 24 (8): 7205. doi: 10.3390/ijms24087205
16. Chohan H., Senkevich K., Patel R., et al. Type 2 diabetes as a determinant of Parkinson's disease risk and progression. Mov. Disord. 2021; 36 (6): 1420-1429.
17. Donnelly K.M., Coleman C.M., Fuller M.L., Reed V.L., Smerina D., Tomlinson D.S., Pearce MMP. Hunting for the cause: Evidence for prion-like mechanisms in Huntington's disease. Front Neurosci. 2022; 16: 946822. doi: 10.3389/fnins.2022.946822
18. IDF Diabetes Atlas, 10th edn. Brussels: International Diabetes Federation; 2021. 135.
19. Hassan A., Kandel R.Sh., Mishra R., et al. Diabetes mellitus and Parkinson's disease: shared pathophysiological links and possible therapeutic implications. Cureus. 2020; 12 (8): e9853.
20. Hiller H., Yang C., Beachy D.E., Kusmartseva I., Candelario-Jalil E., Posgai A.L., Nick H.S., Schatz D., Atkinson M.A., Wasserfall CH. Altered cellular localisation and expression, together with unconventional protein trafficking, of prion protein, PrPC, in type 1 diabetes. Diabetologia. 2021; 64 (10): 2279-2291. doi: 10.1007/s00125-021-05501-8
21. Holec S.A.M., Lee J., Oehler A., Batia L., Wiggins-Gamble A., Lau J., et al. The E46K mutation modulates α-synuclein prion replication in transgenic mice. PLoS Pathog. 2022; 18(12): e1010956.
22. Khedmatgozar C.R., Holec S.A.M., Woerman A.L. The role of α-synuclein prion strains in Parkinson's disease and multiple system atrophy. PLoS Pathog. 2024; 20 (1): e1011920. doi: 10.1371/journal.ppat.1011920
23. Laferriere F., Claverol S., Bezard E., De Giorgi F., Ichas F. Similar neuronal imprint and no cross-seeded fibrils in α-synuclein aggregates from MSA and Parkinson’s disease. NPJ Parkinsons Dis. 2022; 8 (1): 10.
24. Martinez-Valbuena I., Valenti-Azcarate R., Amat-Villegas I., et al. Mixed pathologies in pancreatic β cells from subjects with neurodegenerative diseases and their interaction with prion protein. Acta Neuropathol. Commun. 2021; 9 (1): 64.
25. Melnik B.C. Synergistic Effects of Milk-Derived Exosomes and Galactose on α-Synuclein Pathology in Parkinson’s Disease and Type 2 Diabetes Mellitus. Int J Mol Sci. 2021; 22 (3): 1059. doi: 10.3390/ijms22031059
26. Mukherjee A, Soto C. Prion-Like Protein Aggregates and Type 2 Diabetes. Cold Spring Harb Perspect Med. 2017; 7 (5): a024315. doi: 10.1101/cshperspect.a024315
27. Naskar S., Gour N. Realization of Amyloid-like Aggregation as a Common Cause for Pathogenesis in Diseases. Life (Basel). 2023; 13 (7): 1523. doi: 10.3390/life13071523
28. Prusiner S.B. Novel proteinaceous infectious particles cause scrapie. Science. 1982; 216:136-144. doi: 10.1126/science.6801762
29. Roh J., Lee S., Yoon J. Metabolic syndrome and Parkinson’s disease incidence: a nationwide study using propensity score matching. Metab. Syndr. Relat. Disord. 2021; 19 (1): 1-7.
30. Schweighauser M., Shi Y., Tarutani A., Kametani F., Murzin A.G., Ghetti B., et al. Structures of alpha-synuclein filaments from multiple system atrophy. Nature. 2020; 585 (7825): 464-469.
31. Soto P., Thalhuber D.T., Luceri F., Janos J., Borgman M.R., Greenwood N.M., Acosta S., Stoffel H. Protein-lipid interactions and protein anchoring modulate the modes of association of the globular domain of the Prion protein and Doppel protein to model membrane patches. Front Bioinform. 2024; 3: 1321287. doi: 10.3389/fbinf.2023.1321287
32. Srinageshwar B., Petersen R.B., Dunbar G.L., Rossignol J. Prion-like mechanisms in neurodegenerative disease: Implications for Huntington’s disease therapy. Stem Cells Transl Med. 2020; 9(5): 559-566. doi: 10.1002/sctm.19-0248
33. Standards of Care in Diabetes – 2023. Diabetes Care. 2023; 46: 1-657.
34. Sun Y.Y., Wang Z., Huang H.C. Roles of ApoE4 on the Pathogenesis in Alzheimer's Disease and the Potential Therapeutic Approaches. Cell Mol Neurobiol. 2023; 43 (7): 3115-3136. doi: 10.1007/s10571-023-01365-1
35. Zheng H., Shi C., Luo H., Fan L., Yang Z., et al α-Synuclein in Parkinson's Disease: Does a Prion-Like Mechanism of Propagation from Periphery to the Brain Play a Role? Neuroscientist. 2021; 27(4): 367-387. doi: 10.1177/1073858420943180
36. Wakabayashi K., Yoshimoto M., Tsuji S., Takahashi H. α-Synuclein immunoreactivity in glial cytoplasmic inclusions in multiple system atrophy. Neurosci Lett. 1998; 249 (2-3): 180-182.
37. Wang X., Hu Y., Xu R. The pathogenic mechanism of TAR DNA-binding protein 43 (TDP-43) in amyotrophic lateral sclerosis. Neural Regen Res. 2024; 19 (4): 800-806.
38. Yang Y., Shi Y, Schweighauser M., Zhang X., Kotecha A., Murzin A.G., et al. Structures of alpha-synuclein filaments from human brains with Lewy pathology. Nature. 2022; 610 (7933): 791-795.
