Десятки миллионов людей в мире страдают хроническими нейродегенеративными заболеваниями (НДЗ) — болезнью Паркинсона (БП), болезнью Альцгеймера (БА), Гентингтона и др. [1—15]. НДЗ быстро прогрессируют, что заканчивается инвалидизацией и летальным исходом. По данным ВОЗ, в 2009 г. БП и БА в мире страдало более 40 млн человек, а к 2040 г. их число превысит 100 млн. В США 5,2 млн человек страдают БА и 1,2 млн — БП [16—18]. Быстрый рост числа больных объясняется в основном увеличением продолжительности жизни и загрязнением окружающей среды [19, 20].

Большинство НДЗ на определенном этапе развития сопровождается деменцией [21, 22]. По данным ВОЗ и Международной ассоциации обществ по БА (Alzheimer’s Disease International), общее число страдающих деменцией больных в мире в 2013 г. составило 44,5 млн, к 2030 г. оно возрастет до 75,5 млн, а к 2050 г. — до 135,5 млн [23, 24]. В России число больных, страдающих деменцией, колеблется от 1,4 до 1,8 млн [25].

Лечение и реабилитация больных ложатся тяжелым финансовым бременем на общество и государство. Так, в развитых странах на лечение и реабилитацию 1 больного в год расходуется до 38 тыс. долларов, а общие ежегодные затраты на больных, страдающих деменцией, только в США превышают 200 млрд долларов [26]. Несмотря на огромные инвестиции в лечение НДЗ, продолжительность жизни больных после постановки диагноза в среднем не превышает 10 лет [23, 27].

Борьба с НДЗ включена в список глобальных проблем, стоящих перед человечеством в XXI веке, для их решения организованы финансируемые программы в США (в «Национальном институте Здоровья»), Евросоюзе и России (программа Президиума РАН «Фундаментальные науки — медицине»), а также созданы центры мозга — во Франции, США, Германии и других странах. Есть основания полагать, что бурное развитие трансляционной, персонализированной и профилактической медицины позволит в ближайшем будущем разработать новые технологии диагностики и лечения НДЗ, которые переведут их из разряда фатальных в излечиваемые.

Этиология НДЗ до сих пор неизвестна, хотя считается, что к факторам риска относятся мутации генов, кодирующих важные для функционирования нейрона белки. При этом могут изменяться их синтез, деградация и конформация, что приводит к образованию и накоплению растворимых фибриллярных комплексов, токсичных для нейронов [18, 28]. Так, мутации в генах α-синуклеина, паркина и убиквитина — карбоксил-терминальной гидролазы при определенных условиях могут приводить к развитию БП, а мутации в генах предшественника амилоидного пептида, пресенилинов 1 и 2, аполипопротеина E и тау-белка — БА [18, 23, 29—31]. Важно, что подавляющее большинство НДЗ полигенно.

Патогенез НДЗ характеризуется рядом особенностей. Во-первых, они развиваются в течение многих лет на доклинической стадии — без проявления характерных симптомов [24, 32]. Во-вторых, характерные симптомы появляются при «пороговой» потере большей части специфических нейронов. Пока пороговые значения определены только для БП — первые моторные симптомы наблюдаются при потере 50—60% дофаминергических нейронов в черной субстанции (ЧС) и 70—80% дофаминергических нейронов в стриатуме [33]. В-третьих, нейродегенеративный процесс не ограничивается областями мозга, деградация которых приводит к специфическим клиническим последствиям, например нарушению двигательной функции при БП, памяти и социальной адаптации при Б.А. Так, при БП, наряду с нигростриарными дофаминергическими нейронами, участвующими в регуляции двигательной функции, возникает функциональная недостаточность и дофаминергических нейронов в других отделах мозга, в частности гипоталамусе — центре нейроэндокринной регуляции [34]. Дегенерации подвержены и нейроны, вырабатывающие другие нейротрансмиттеры, — норадренергические нейроны в голубом пятне ствола мозга и серотонинергические нейроны в ядре шва [35—39]. В последнее время показано [26, 40], что нейродегенеративный процесс распространяется в нервной системе прионоподобным способом — патологические белки при НДЗ секретируются одними нейронами и захватываются другими. В-четвертых, особенностью патогенеза НДЗ является то, что гибель нейронов начинается за пределами отделов мозга, ответственных за регуляцию функций, нарушение которых приводит к драматическим последствиям [41]. При этом обнаружен временной градиент распространения нейродегенеративного процесса. Так, при БП он начинается одновременно в ростральном и каудальном отделах мозга — соответственно обонятельных луковицах и дорсальном моторном ядре вагуса [42, 43]. Далее патологический процесс распространяется последовательно на переднее обонятельное ядро, латеральный промежуточный столб спинного мозга, голубое пятно, и только после этого погибают дофаминергические нейроны нигростриарной системы, ответственные за регуляцию двигательной функции. На этом гибель нейронов не прекращается — нейродегенеративный процесс продолжает распространяться на базальные отделы переднего мозга, неокортекс, особенно лимбическую и мультимодальную ассоциативную кору лобной и височной долей [39, 42, 44, 45]. В-пятых, нейродегенеративный процесс не ограничивается мозгом, а захватывает и периферическую нервную систему. Так, при БП погибают нейроны, иннервирующие сердце, желудочно-кишечный тракт, слюнные железы, надпочечники и ряд других внутренних органов [19, 42, 43, 46—48]. И, в-шестых, неспецифичные клинические предвестники НДЗ появляются на доклинической стадии, т. е. до симптомов, характерных для данного НДЗ. Появление этих предвестников является следствием нейродегенеративного процесса в центральной и периферической нервной системе, предшествующего гибели нейронов в тех отделах мозга, которые являются ключевым звеном патогенеза НДЗ, например нигростриарных дофаминергических нейронов при БП и холинергических нейронов гиппокампа при БА [16, 49, 50].

В основе патогенеза НДЗ лежат два сопряженных процесса — прогрессирующая гибель нейронов и компенсация их функциональной недостаточности. Нейродегенеративный процесс в мозге запускается эндогенными токсическими факторами, причем одни из них неспецифичны, т. е. оказывают токсическое влияние на многие популяции нейронов, а другие — специфичны, так как обладают высоким сродством к строго определенным популяциям. Предполагается, что дегенерация нейронов под влиянием эндогенных нейротоксинов при НДЗ начинается с деградации синаптических терминалей и нарушения межнейрональной сигнализации [18, 28]. Затем следует деградация постсинаптических структур (шипики) и ретроградная деградация аксонов, которая заканчивается деградацией тел нейронов [18, 24, 51].

К основным неспецифическим нейротоксинам относятся растворимые агрегированные фибриллярные белки, в первую очередь α-синуклеин при БП и ß-амилоид при БА [24, 37, 52]. Существенную роль в дегенерации нейронов при БП и БА играет также агрегированный тау-белок [18]. Специфичные эндогенные нейротоксические факторы выделены пока только при БП. К ним относится N-метил®салсолинол, образующийся с помощью фермента N-метилтрансферазы из ®салсолинола, а тот в свою очередь — из ДА и ацетилальдегида [53]. Обладая структурным сходством с дофамином (ДА), N-метил®салсолинол захватывает в дофаминергические нейроны с помощью мембранного переносчика ДА, вызывая разобщение окислительного фосфорилирования, оксидативный стресс и гибель нейронов [53, 54]. Косвенным доказательством участия этого токсина в дегенерации нигростриарных дофаминергических нейронов при БП является его высокое содержание в цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) и нигростриарной системе у больных [55]. Отметим, что нейродегенерация сопряжена с воспалительным процессом, в который вовлечены глиальные клетки — микро- и астроглия. Однако пока неясно, воспалительный процесс развивается в ответ на гибель нейронов или сам ее провоцирует. Скорее всего, происходит и то, и другое [56, 57].

При НДЗ в ответ на нейродегенерацию включаются новые или активируются постоянно действующие механизмы пластичности мозга, направленные на компенсацию функциональной недостаточности погибших нейронов. Именно этим объясняется длительное развитие НДЗ без проявлений специфичных симптомов [58—62]. Так, при БП, несмотря на прогрессирующую дегенерацию дофаминергических нейронов, еще долго сохраняется нормальный дофаминергический ингибиторный контроль нейронов холинергических и продуцирующих ГАМК в стриатуме, опосредованный постсинаптическими Д2-рецепторами [58]. Это обеспечивается включением двух последовательных, пока еще в определенной степени гипотетических каскадов компенсаторных процессов. Первый каскад направлен на поддержание межклеточной концентрации ДА в стриатуме на уровне нормы за счет: а) увеличения синтеза и выделения ДА в сохранившихся нейронах; б) снижения экспрессии мембранного переносчика и обратного захвата ДА; в) снижения активности ферментов деградации ДА [58, 59, 61]. Кроме того, нами был открыт еще один важный механизм нейропластичности — совместный синтез ДА недофаминергическими нейронами, экспрессирующими по одному из ферментов синтеза этого нейротрансмиттера — тирозингидроксилазу или декарбоксилазу ароматических L-аминокислот [62—64]. В этом случае L-тирозин в нейронах, содержащих только тирозингидроксилазу, превращается в L-диоксифенилаланин (L-ДОФА), который выделяется в межклеточную среду и захватывается с помощью мембранного переносчика крупных нейтральных L-аминокислот в нейроны, содержащие только декарбоксилазу ароматических L-аминокислот, где и синтезируется ДА [65, 66]. По мере дегенерации дофаминергических нейронов наступает момент, когда, несмотря на компенсаторные процессы первого каскада, концентрация ДА в межклеточной среде снижается до уровня, при котором он уже не в состоянии оказывать физиологическое влияние на нейроны-мишени. В этом случае включается второй каскад компенсаторных процессов — повышение чувствительности нейронов-мишеней стриатума к ДА за счет увеличения экспрессии Д2-рецепторов (“up-regulation”). Это позволяет нейронам-мишеням адекватно реагировать на ДА, несмотря на его относительно низкую межклеточную концентрацию [59, 61].

Наряду со специфическими существуют и неспецифические компенсаторные процессы: а) усиление секреции эндогенных ростовых или нейротрофических факторов, предотвращающих гибель нейронов и стимулирующих репаративные процессы — разрастание сохранившихся аксонов, увеличение числа синаптических контактов и др. [28, 38]; б) активация эндогенных антиоксидантных систем, минимизирующих оксидативный стресс, вызывающий гибель нейронов [67]; в) захват из межклеточного пространства в глиальные клетки и ферментативное разрушение агрегированных патологических белков [26].

Из современных представлений о патогенезе НДЗ следует, что клинические симптомы, характерные для каждого из заболеваний, появляются после почти полной деградации ключевых регуляторных нейронов и истощения компенсаторных резервов мозга. Это означает, что лечение больного начинается на той стадии заболевания, когда уже практически отсутствуют мишени для фармакотерапии, что и объясняет ее низкую эффективность [16]. Отсюда следует необходимость создания доклинической диагностики — задолго до появления характерных для каждого НДЗ симптомов и разработки нейропротективной терапии, направленной на остановку или хотя бы замедление гибели нейронов [24, 62, 68]. Если период гибели нейронов до порогового уровня, после которого появляются характерные симптомы, удастся продлить на многие годы, то больные могут не испытывать дискомфорта до конца жизни и умирают от причин, не зависящих от НДЗ. Специальные расчеты показали, что если бы удалось продлить доклиническую стадию БА всего на 5 лет, то число больных, страдающих деменцией, сократилось бы на 57%, а расходы на лечение — почти в 2 раза [69].

В настоящее время уже имеются технические возможности для диагностики НДЗ на доклинической стадии с помощью неинвазивных нейровизуализационных методов, в первую очередь позитронно-эмиссионной (ПЭТ) и однофотонной эмиссионной компьютерной томографии. Они позволяют оценить функциональное состояние специфических нейронов и уровень нейротоксинов в строго определенных отделах мозга, деградация которых приводит к развитию НДЗ [70]. Для этого используют специфичные или относительно специфичные короткоживущие радиоактивно меченные маркеры. К специфичным маркерам относятся предшественники синтеза дефицитных нейротрансмиттеров, например ДА при БП или ацетилхолина при БА, лиганды мембранных переносчиков моноаминовых нейротрансмиттеров и рецепторов. К относительно специфичным маркерам относятся предшественники нейротоксинов — агрегированных молекул α-синуклеина при БП и ß-амилоида при БА [40, 70—75]. Постепенное снижение функциональной активности нейронов (регистрируется по специфичным маркерам) и накопление патологических белков (по относительно специфичным маркерам) могут рассматриваться как доказательство развития НДЗ. Некоторые особенности патогенеза НДЗ могут существенно повысить достоверность диагностики. Так, при БП ДА денервация стриатума развивается асимметрично в результате того, что нейродегенеративный процесс в одном полушарии мозга начинается раньше или быстрее, чем в другом [70].

В меньшей степени, чем ПЭТ, для доклинической диагностики НДЗ может быть использована магнитно-резонансная томография (МРТ), позволяющая оценить размеры структур мозга. Так, на доклинической стадии БА за несколько лет до появления характерных симптомов наблюдается атрофия базальных отделов переднего мозга и энторинальной области коры [76]. С помощью функциональной МРТ по гемодинамике возможно также определить снижение функциональной активности отделов мозга, участвующих в регуляции специфических функций, а в сочетании с МР-спектроскопией — и характерное для БП накопление железа в черной субстанции [16, 32]. Помимо ПЭТ и МРТ существуют другие неинвазивные методы, например транскраниальная сонография, с помощью которой при БП была обнаружена повышенная эхогенность черной субстанции за счет накопления железа [77]. Однако в отличие от ПЭТ и МРТ другие подходы не являются универсальными и характеризуются более низкой чувствительностью.

Учитывая большие финансовые затраты на приобретение и эксплуатацию ПЭТ, очевидно, что даже в самых развитых странах она не может быть использована при диспансеризации здорового населения [16]. Поэтому необходимым условием разработки доклинической диагностики НДЗ является поиск клинических предвестников и периферических эндогенных биомаркеров, легко доступных для анализа, с помощью которых при диспансеризации здорового населения может быть выявлена группа риска. Окончательный диагноз в группе риска на доклинической стадии можно поставить с помощью ПЭТ и МРТ. Перспективность этого метода доклинической диагностики была отчасти продемонстрирована на обезьянах при моделировании у них паркинсонизма с помощью нейротоксина. У этих животных в отсутствие нарушений моторного поведения в стриатуме с помощью ПЭТ было обнаружено снижение функциональной активности нигростриарной ДА-системы [78].

Патологический процесс при НДЗ, распространяющийся на многие отделы мозга и периферическую нервную систему, приводит к нарушению функционирования внутренних органов — эндокринных желез, сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта, изменению экспрессии генов и фенотипа клеток крови, а также состава гуморальных сред организма — ЦСЖ и плазмы крови. Наличие определенных клинических предвестников и количественных изменений периферических биомаркеров может служить основанием для включения практически здоровых людей в группу риска. Учитывая, что до сих пор НДЗ невозможно диагностировать на доклинической стадии, поиск биомаркеров вынужденно осуществляется у больных на ранней клинической стадии, т. е. сразу после появления специфических симптомов, но до начала специфического лечения. При этом предполагается, что часть маркеров, выявленных на ранней клинической стадии, характерна и для доклинической.

Клинические предвестники. К клиническим предвестникам, которые можно выявить при анализе истории болезни, относятся нарушения функций, не характерные для НДЗ и развивающиеся в соответствии с временны́м и пространственным градиентами распространения нейродегенеративного процесса по центральной и периферической нервной системе на доклинической стадии. Так, при БП задолго до нарушения двигательной функции (доклиническая стадия) наблюдаются замедленная походка, сгорбленность, тихая речь, бедная мимика, ухудшение почерка, депрессия, чувство тревоги, утомляемость, запоры, нарушения сна, обоняния и терморегуляции, ортостатическая гипотония, ослабление потенции и, наконец, болевая симптоматика, которая обычно ошибочно принимается за дисфункционально-болевой мышечно-лицевой синдром, радикуло- или нейропатии [16, 43, 46, 48, 79—85]. К клиническим предвестникам БА относят нарушение обоняния, затруднения в получении новых знаний и овладении новыми навыками, воспроизведении имен или названий, запинки в начале слова, ухудшение почерка и эмоциональные нарушения [24, 69, 86]. Патогенетические механизмы некоторых клинических предвестников уже расшифрованы. Так, быстрое движение глазных яблок в фазе сна на доклинической стадии БП [87] обусловлено патологией ядер ствола мозга [88], а нарушение обоняния на доклинической стадии при БП и БА — гибелью нейронов обонятельных луковиц [86].

Перспективность использования клинических предвестников для создания комплексной доклинической диагностики НДЗ уже подтверждается единичными примерами. Так, с помощью ПЭТ обнаружена функциональная недостаточность нигростриарных ДА-нейронов у людей с нарушением обоняния и синдромом десимпатизации сердца, но при отсутствии нарушений двигательной функции [89, 90]. Важно, что клинические предвестники являются относительно специфичными маркерами [71], так как они могут проявиться не только при данном НДЗ, но и других неврологических или психических заболеваниях. Так, быстрые движения глазных яблок в фазе сна могут служить маркером не только БП на доклинической стадии, но и других НДЗ, сопровождающихся деменцией [88]. Другим примером является гиперпролактинемия, возникающая у больных при БП в результате функциональной недостаточности ДА-нейронов гипоталамуса. Однако гиперпролактинемия может возникать и при других видах патологии, например нарушении чувствительности лактотрофов к ДА [14]. Поэтому группы риска могут создаваться только на основе совокупности нескольких относительно специфичных клинических предвестников.

Периферические биомаркеры. Важнейшей составляющей комплексной диагностики НДЗ на доклинической стадии являются эндогенные периферические биомаркеры в виде изменения электрической активности мозга и мышц (при БП), которые удается идентифицировать с помощью специального математического аппарата [91—94]. К биомаркерам также относятся изменения экспрессии генов и фенотипа клеток крови, изменения в содержании определенных компонентов плазмы крови и ЦСЖ, включая физиологически активные вещества и их метаболиты [55, 71, 95—97]. Одним из наиболее перспективных подходов к поиску биомаркеров в гуморальных средах является «стратегия омикс», направленная на идентификацию сотен высоко- и низкомолекулярных веществ с помощью масс-спектрометрии на основе протео- и метаболомики, а также оценку в клетках экспрессии сотен или даже тысяч генов с помощью чипов на основе транскриптомики [98, 99]. Хотя поиск биомаркеров в гуморальных средах можно проводить только на ранней клинической стадии, полагают, что часть из них характерна также и для доклинической.

В ЦСЖ и/или плазме крови можно выделить четыре типа биомаркеров, содержание которых меняется на ранней клинической стадии по сравнению с нормой. К ним относятся: а) патологические белки — неспецифические и специфические нейротоксины; б) классические нейротрансмиттеры и их метаболиты; в) гормоны эндокринных желез; г) продукты оксидативного стресса [32, 100] и др.

Несмотря на то что имеются работы, направленные на поиск биомаркеров в ЦСЖ и крови, их результаты нередко носят противоречивый характер [32, 98, 101]. Что касается маркеров первого и второго типов, то в большинстве работ при БП показано снижение содержания α-синуклеина в ЦСЖ, а также ДА и метаболитов (L-ДОФА и 3,4-диоксифенилуксусная кислота) — в ЦСЖ и крови [43, 97, 102, 103]. При этом увеличено содержание N-метил®салсолинола — специфического токсина дофаминергических нейронов [55]. В ряде случаев в качестве показателя развития НДЗ предлагается использовать не концентрацию патологических белков в ЦСЖ, а соотношение между ними: например, при БА — соотношение концентраций ß-амилоида (понижена при БА) и обычного или фосфорилированного тау-белка (повышена) [99]. Снижение концентрации в ЦСЖ α-синуклеина при БП и ß-амилоида при БА объясняется превращением этих белков по мере агрегирования из растворимых в нерастворимые, что сопровождается их отложением в нервной ткани в виде бляшек [32]. К третьему типу маркеров относятся гормоны эндокринных желез, в регуляции которых участвуют серотонинергическая и катехоламинергические системы среднего мозга и ствола мозга, включая гипоталамус, т. е. отделов, которые вовлечены в патологический процесс при Б.П. Так, при БП возникает функциональная недостаточность дофаминергических нейронов гипоталамуса, сопровождающаяся развитием гиперпролактинемии [34, 104]. Дегенерируют также норадренергические нейроны ствола мозга, участвующие в регуляции нейроэндокринной оси: гипоталамус адренокортикотропный гормон гипофиза — гормоны коры надпочечников [105]. К четвертому типу относятся биомаркеры оксидативного стресса [67]. При НДЗ в крови и ЦСЖ повышен уровень окисленных липопротеинов, в плазме крови увеличен уровень белков, обогащенных сульфгидрильными группами, а в ЦСЖ снижен уровень α-токоферола [77, 106, 107]. Отметим, что, как и в случае клинических предвестников, маркеры плазмы крови только относительно специфичны, поскольку могут проявляться не только при НДЗ, но и других неврологических и психических заболеваниях [71].

Наряду с компонентами плазмы крови к биомаркерам НДЗ относится изменение экспрессии специфических генов и синтеза в клетках крови, обладающих частично или полностью химическим фенотипом специфических нейронов мозга, дегенерирующих при НДЗ. Примером могут служить лимфоциты, обладающие химическим фенотипом дофаминергического нейрона — в них содержатся оба фермента синтеза ДА, мембранный переносчик ДА и экспрессируется ряд рецепторов к ДА [108—111]. Пока только в единичных работах показано, что в лимфоцитах при БП экспрессия Д1- и Д2-рецепторов увеличивается, Д3-рецепторов снижается, а Д5-рецепторов не изменяется [108, 109]. Кроме того, при БП снижается уровень экспрессии мембранного переносчика ДА [110]. Особый интерес представляют данные о том, что в лимфоцитах у нелеченых больных при БП повышена активность N-метилтрансферазы — фермента, с помощью которого образуется N-метил®салсолинол — нейротоксин ДА-нейронов [112]. С помощью генетического анализа в клетках крови обнаружены мутации генов белков (α-синуклеин, тау-белок, β-амилоид и др.), обусловливающих предрасположенность к развитию НДЗ. Следует подчеркнуть, что обнаружение мутаций этих генов, хотя и не является показателем развития НДЗ, может служить дополнительным аргументом при включении человека в группу риска [71].

Относительно недавно стали использовать новый подход к разработке доклинической диагностики НДЗ, основанный на обнаружении признаков нейродегенерации в симпатической нервной системе в виде отложений по ходу периферических нервов бляшек, содержащих нерастворимые агрегированные патологические белки, в случае α-синуклеинопатии — так называемые тельца Леви. Эти бляшки можно обнаружить при прижизненной биопсии в коже, желудочно-кишечном тракте, сердце и других внутренних органах, получающих симпатическую иннервацию [43, 45].

Таким образом, важнейшей задачей в рамках борьбы с НДЗ является создание их комплексной диагностики на доклинической стадии.

Из-за невозможности в настоящее время диагностики НДЗ на доклинической стадии, а следовательно, и поиска биомаркеров, исключительно важное значение приобретает экспериментальное моделирование НДЗ [39, 113]. Однако так как ни одна из экспериментальных моделей apriori не может полностью воспроизвести патогенез ни одного из заболеваний человека, далеко не все обнаруженные на экспериментальных моделях доклинической стадии НДЗ биомаркеры окажутся присущими больным на этой стадии. В итоге значительная часть биомаркеров доклинической стадии НДЗ может оказаться в области пересечения двух множеств — биомаркеров, обнаруженных у нелеченых больных на ранней клинической стадии НДЗ и обнаруженных у животных при моделировании доклинической стадии НДЗ.

Несмотря на то что опубликовано множество работ по экспериментальному моделированию НДЗ, только в единичных исследованиях предпринимаются попытки моделирования доклинической стадии. Чаще всего используются нейротоксические модели терминальной клинической стадии НДЗ, воспроизводящие сверхпороговую дегенерацию большинства специфических нейронов и характерные нарушения поведения, или генетические модели, имитирующие повышенный синтез патологических белков, α-синуклеина или β-амилоида, но, как правило, не воспроизводящие избирательную гибель специфических нейронов и характерные нарушения поведения [19, 54, 114, 115]. В последнее время используется и новый тип моделей, основанных на имплантации в определенные отделы мозга генно-инженерных конструкций, несущих мутантные гены человека. Примером может служить введение лентивирусного вектора, несущего мутантный ген α-синуклеина человека, в черную субстанцию обезьян [39].

Наиболее адекватная модель доклинической стадии БП в последнее время получена на мышах с помощью протоксина 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП) [116—119], который после поступления в мозг превращается в глиальных клетках в 1-метил-4-фенилпиридин (МФП⁺) — специфический токсин дофаминергических нейронов. Важнейшими особенностями этой модели, обусловливающими ее сходство с патогенезом БП у человека, являются дегенерация нигростриарных дофаминергических нейронов и системный характер патологического процесса. Использование различных схем введения МФТП позволило смоделировать на мышах: а) раннюю доклиническую стадию, на которой происходят допороговое снижение уровня ДА и деградация синаптических терминалей в стриатуме; б) позднюю доклиническую стадию, характеризующуюся допороговым снижением содержания ДА в стриатуме, а также допороговой деградацией дофаминергических аксонов в стриатуме и тел нейронов в черной субстанции; в) раннюю клиническую стадию с пороговым снижением содержания ДА (55%) в стриатуме и пороговой деградацией дофаминергических аксонов (65—75%) в стриатуме и тел нейронов (45—60%) в черной субстанции [118, 119].

В настоящее время на упомянутых моделях проводятся исследования патогенеза на молекулярном уровне, также осуществляется поиск биомаркеров упомянутых стадий паркинсонизма в виде изменения немоторных функций мозга и внутренних органов, экспрессии генов и фенотипа нигростриарных нейронов и клеток крови, состава плазмы крови. Полученные результаты свидетельствуют о поразительном сходстве спектра биомаркеров у больных на ранней клинической стадии БП и у мышей на экспериментальной модели этой же стадии. Так, в обоих случаях были обнаружены сходные немоторные изменения в функционировании мозга в виде нарушения сна и возникновения функциональной недостаточности дофаминергической системы гипоталамуса, повышенной экспрессии гена α-синуклеина в нейронах [120—125]. Более того, аналогичные изменения имелись у больных на ранней клинической стадии БП и модели доклинической стадии в симпатической нервной системе, проявляясь в виде десимпатизации сердца, а также однонаправленного изменения содержания моноаминов, их метаболитов и гормонов в плазме крови [123]. Важно, что лишь незначительная часть биомаркеров, характерных для ранней клинической стадии у больных и ранней симптомной стадии у мышей, выявляется на экспериментальной модели доклинической стадии Б.П. Следовательно, лишь незначительная часть биомаркеров, выявленных у больных на ранней клинической стадии БП, также окажется характерной и для доклинической стадии.

Таким образом, параллельный поиск и сравнительный анализ у больных на ранней клинической стадии и экспериментальных моделей доклинической и ранней клинической стадий БП позволяют идентифицировать биомаркеры, которые в значительной степени могут быть присущи больным на доклинической стадии БП.

Основной причиной возникновения характерных симптомов НДЗ, в частности нарушения двигательной функции при БП, ухудшения памяти, обучения и социальной адаптации при БА, является гибель нейронов, обеспечивающих регуляцию этих функций, с гораздо большей скоростью, чем в норме. Действительно, в норме нейроны мозга погибают в течение всей жизни со скоростью примерно 4,7% в течение 10 лет [43], т. е. потеря нейронов может гипотетически достичь порога, при котором возникает специфическая симптоматика при БП, в возрасте 120 лет. Следовательно, превентивное лечение должно быть направлено на снижение скорости гибели нейронов до такой степени, чтобы их потеря не достигла порога по крайней мере до 90—100 лет.

С учетом особенностей патогенеза НДЗ превентивная нейропротективная терапия должна быть направлена на: а) предотвращение оксидативного стресса с помощью антиоксидантов, например витамина Е при БА и БП, а также депренила и токоферола — при БП [67, 68]; б) предотвращение агрегации α-синуклеина, β-амилоида и тау-белка; в) снижение синтеза α-синуклеина, β-амилоида и тау-белка и усиление их ферментативной деградации [24, 40]; г) снижение воспалительной реакции [57, 126]; д) торможение апоптоза; е) усиление секреции эндогенных или применение экзогенных нейротрофических факторов, предотвращающих гибель нейронов и стимулирующих репаративные процессы [38, 127—129]. Большое внимание уделяется также разработке иммунотерапии, обеспечивающей иммунонейтрализацию патологических белков — нейротоксинов, и препятствующей распространению нейродегенеративного процесса прионоподобным способом [26, 40, 130—132]. Согласно современным представлениям, нейропротективная терапия малоэффективна на клинической стадии НДЗ, однако ее эффективность может быть существенно более высокой на доклинической стадии [16].

В настоящее время широко применяются несколько подходов к созданию или поиску лекарственных веществ c нейропротективными свойствами. Согласно первому из них, на основе знания молекулярных механизмов патогенеза НДЗ с помощью информационно-компьютерных технологий осуществляется направленное конструирование лекарственных веществ — «драг-дизайн». Несмотря на то что этот подход считается перспективным, пока не удается создать принципиально новые молекулы лекарственных веществ. Второй подход основан на поиске среди уже существующих лекарственных веществ, независимо от области их применения, которые обладают нейропротективными свойствами. Третий подход предполагает выделение в основном из нервной, но также и других тканей организма физиологически активных веществ с нейропротективными свойствами, на основе которых создаются новые лекарственные вещества. И, наконец, четвертый подход — комбинация предыдущих трех. Он предполагает структурную и конформационную оптимизацию молекулы лекарственного вещества, например сохранение только активной аминокислотной последовательности, которая связывается с рецепторами, или добавление к активной молекуле «хвоста», который предотвращает деградацию лекарственного вещества, а следовательно, пролонгирует его действие. В настоящее время широко проводятся клинические испытания новых лекарственных веществ с нейропротективными свойствами, однако с малообнадеживающими результатами, возможно, потому, что они проводятся у больных на клинической стадии НДЗ [133].

Помимо создания лекарственных веществ с нейропротективными свойствами, разрабатываются новые лечебные технологии, которые в перспективе могут быть использованы для предотвращения гибели нейронов и компенсации функциональной недостаточности нейротрансмиссии, возникшей при ней. Эти подходы основаны на: а) введении в мозг генно-инженерных конструкций — носителей генов веществ с нейропротективными свойствами, в первую очередь нейротрофических факторов [134]; б) создании клеток нейрональной или ненейрональной природы с заданными свойствами, которые имплантируются в поврежденные отделы мозга с целью предотвратить сохранившиеся нейроны от гибели или компенсировать возникшую при нейродегенерации функциональную недостаточность специфической нейротрансмиссии. Использование этих подходов на экспериментальных моделях НДЗ показало их высокую терапевтическую эффективность, однако первые клинические испытания не дали ожидаемых результатов [134], так же как это было и ранее при трансплантации эмбриональных дофаминергических нейронов в стриатум больных при БП [135, 136].

Одним из важнейших условий успешного поиска новых лекарственных веществ с нейропротективными свойствами и разработки новых терапевтических генно-инженерных и клеточных технологий является использование адекватных моделей для тестирования их эффективности в период дегенерации нейронов. Однако такие модели до последнего времени практически отсутствовали [39, 115, 137]. Действительно, существуют лишь единичные работы по определению динамики дегенерации специфических нейронов, а тестирование лекарственных веществ на существующих моделях осуществляется путем их введения животным либо до начала дегенерации, либо после завершения этого процесса. Это означает, что данные модели не позволяют осуществлять поиск лекарственных веществ, останавливающих или замедляющих гибель нейронов. Более того, в подавляющем большинстве работ тестирование лекарственных веществ с нейропротективными свойствами проводили на моделях терминальной клинической ста