вторник, 7 июня 2016 г.

"Все про диеты", Лайл МакДональд

 

Перевод статьи Лайла  Макдональда.


Знаю, знаю, знаю - я обещал, что расскажу в этой статье о диете под названием "Анаболик" (Anabolic Diet). И всё же, перед тем, как погрузиться в различные премудрости таких диет как "Anabolic" или "Zone", я хотел бы дать вам немного больше основной информации о калорийных потребностях организма и о том, как подсчитывать процентные соотношения. Я также приношу свои извинения за то, что так сильно задержался с написанием этой статьи. Я был очень занят переездом и написанием книги (что занимает гораздо больше времени, чем вы можете себе представить). Как бы там ни было...

В этой статье мы поговорим о том, как рассчитывать количество ежедневно необходимых калорий.

Количество калорий и скорость обмена веществ
Прежде чем перейти к расчетам процентных соотношений, нужно определиться, сколько нам требуется калорий в день. Для начала замечу, что метаболизм (обмен веществ) - вещь сугубо индивидуальная (как и многое другое), и те числа, которые я собираюсь дать - приблизительные и ничего более. Рассматривайте их как отправную точку, но не принимайте их слепо на веру.

Скорость метаболизма зависит, в основном, от числа калорий, которые требуются вашему телу, чтобы поддерживать себя в нормальном состоянии.
Ежедневная потребность в калориях складывается из трёх величин:

1. Расход энергии в состоянии покоя (ООВ - общий обмен веществ): ООВ - это число калорий, требующихся для поддержки тела в состоянии покоя (я как- то пошутил, что это следует называть Диванным Расходом Энергии - что означает число калорий, необходимых для того, чтобы сидеть сиднем на диване целый день).

ООВ обычно составляет 60-75% от общей суммы калорий, необходимых нам ежедневно. ООВ главным образом зависит от количества чистой массы тела (особенно мышц), но и общий вес тела также вносит свои коррективы. ООВ иногда определяют как "уровень метаболизма в состоянии покоя" или "основной (базальный) уровень метаболизма". ООВ может быть рассчитан с помощью замысловатых уравнений. Я буду рад запостить парочку, если кому-то интересно. Если упростить, эти уравнения сводятся к следующей формуле:

ООВ = 9-10 калорий Х общий веса тела в фунтах.

Так, в качестве отправной точки, для расчета вашего темпа метаболизма, умножьте свой вес (в фунтах) на 9-10 (по правде говоря, женщины должны использовать меньшие значения, а мужчины - большие).

Да, знаю - некоторые будут спорить, что в уравнение лучше подставлять лишь чистую мышечную массу, а не вес вообще, но и по этой формуле ООВ вычисляется довольно, а, кстати, методы, используемые для расчета количества подкожного жира и чистой мышечной массы, не совсем точны.

2. Тепловой эффект питания (ТЭП): Иногда называется "диетогенный термогенез" - это небольшое ускорение метаболизма в результате приёма пищи. Другими словами, это - то количество калорий, которые организм должен затратить на пищеварение и на извлечение из пищи калорий. Вклад ТЭП в общую сумму необходимых нам ежедневных калорий равен примерно 10%, хотя недавние исследования показывают, что эти цифры могут быть и меньше, чем предполагалось ранее.

Кроме того, разные питательные элементы (протеины, углеводы, жиры) по-разному влияют на метаболизм. Жир усваивается с наименьшими затратами энергии, его ТЭП равен примерно 3%, у углеводов он несколько больше - около 15-10%. Усвоение белка требует наибольших энергозатрат - до 15-20%, но это справедливо лишь для тех случаев, когда белок употребляется отдельно.

3. Тепловой эффект активности (ТЭА): включает в себя КАК повседневную активность (движение и т. д. ), ТАК И физические упражнения. У того, кто ведет очень сидячий образ жизни, ТЭА может превосходить ООВ всего на 15-30%. У спортсменов вих тренировочные дни (особенно в видах спорта на выносливость) ТЭА может превышать ООВ на 50-100%. ТЭА может дополнительно подразделяться на две составляющие:

А. Калории, сожженые во время тренировки
В. Калории, сожженные после тренировки

Ну и что следует из всего этого? Набор или потеря веса, в конечном счете, сводится к термодинамике. Т. е. , для того, чтобы начать терять вес, вы должны есть калорий меньше, чем тратите. А чтобы начать набирать вес, вы должны потреблять калорий больше, чем тратите. Один фунт жира содержит 3500 калорий - что означает, в конечном счёте, что для того, чтобы сбросить один фунт жира, необходим дефицит в 3500 калорий. Ниже мы с вами поговорим о том, как достичь этого дефицита наилучшим образом.

Один фунт мышц содержит около 600 калорий, что ведет некоторых к очень неверным предположениям о том, сколько калорий требуется для наращивания мышц. Нет, я не предлагаю вам есть по 10,000 калорий в день (кто-нибудь помнит мега-калорийные баталии среди стремящихся набрать вес в конце 80-х/начале 90-х?), но то, что один фунт мышц содержит 600 калорий, вовсе НЕ означает, что для роста одного фунта мышечной ткани требуется 600 калорий. Ведь сам процесс синтеза мышечной ткани тоже требует энергозатрат. Я как-то вычислил на бумажке, что для наращивания 1 кг мышц (т. е.2,2 фунта) требуется где-то 2800-9600 калорий. Это означает, что для синтеза одного фунта новой ткани необходим избыток в ~1400-4800 калорий (хотя, никто не определял при этом реальный состав этой ткани).

Пример расчета вашего темпа метаболизма:

Я, например, вешу 175 фунтов (80 кг) и веду умеренно активный образ жизни (моя работа заключается в том, что я хожу по спортзалу и пытаюсь отговорить людей от осуществления разных опасных идей. Кроме того, я интенсивно тренируюсь несколько раз в неделю в тренажерном зале).

ООВ = 175 фунтов х 10 кал/фунт = 1750 калорий. Прибавим к этому тепловой эффект питания (ТЭП) ,который равен около 10% от ООВ. Т. е.1750 калорий х 0.10 = 175 калорий. Таким образом, общее число калорий = 1750 калорий + 175 калорий = 1925. Предположим, что мой ТЭА (обычная активность + тренировки) добавит к ООВ еще 50%.1925 калорий х 1.5 = 2887 калорий/день.

Итак, по крайней мере в теории, для того, чтобы вес моего тела оставался постоянным (не увеличивался и не уменьшался), я должен употреблять 2887 калорий в день. Если же я хочу набирать вес (который будет состоять частично из мышц, а частично из жира), я должен употреблять дополнительные калории. Для потери веса (будем надеятся, по большей части - именно жира), мне потребуется либо уменьшить потребление калорий, либо увеличить уровень моей активности.

Вы можете подсчитать, ваш базальный уровень и другим, более простым способом - просто пренебрегите тепловым эффектом питания (который всё равно довольно незначителен) и умножьте свой вес (в фунтах) на 12-15 калорий/фунт. Полученная цифра и будет вашим базальным уровнем (т. е.175 фунтов * 15 калорий /фунт = 2625 калорий/день).

Если вы ведете крайне сидячий образ жизни, используйте диапазон в 12-13 калорий/день. Если вы очень активны, начните с 15 калорий/день и отталкивайтесь от этого числа. Некоторым крайне активным людям понадобится 18-20 калорий/фунт - и это, учтите, только для поддержки веса тела. Идеально будет, если вы определите для себя какое-то количество калорий и не будете их менять в течение 2 недель с последующим замером композиции тела. Если ваша задача состоит в потере жира, регулируйте калории необходимым образом (уменьшайте, если вы не худеете; увеличивайте, если худеете слишком быстро). Если ваша задача - увеличение веса, то, опять-таки, регулируйте калории соответствующим образом.

Сжигание жира
Как уже было сказано, для потери подкожного жира вы должны употреблять меньше калорий, чем сжигаете. Вспомните, что дефицит в 3500 калорий (примерно) приводит к потери одного фунта жира. Как правило, советуют уменьшить число калорий на 500 калорий/день, что должно привести к потере одного фунта жира в неделю. Однако на практике всё сложнее. Это также объясняет, почему нереально настраиваться на потерю более 1-1.5 фунта жира в неделю. Для потери 2 фунтов жира в неделю (что часто советуют в популярных журналах и в книгах о диетах), потребуется создание дефицита в 7000 калорий. Подумайте сами, для этого вам потребуется либо уменьшить калорийность на 1000 калорий в день (а это слишком крутое урезание диеты, которое не все люди могут вынести), либо увеличить активность на 1000 калорий в день (что тоже нереально - это сравнимо с ходьбой/бегом на 10 миль в день для человека, весящего 150 фунтов). Надеяться же терять жир ещё быстрее просто невозможно. И, исключая людей с большой степенью ожирения, я почти не видел, чтобы люди теряли по 2 фунта жира в неделю.

Кроме того, организм плохо переносит, когда вы резко меняете свои привычки в питании или в физической активности. Я на своем опыте убедился, что урезание калорийности рациона на 1000 ккал в день - это максимум, что может выдержать организм. Некоторые люди могут обнаружить, что недоедание даже 500 ккал в день уже отрицательно сказывается на их самочувствии. Как правило, в таких случаях метаболизм попросту замедляется и потеря жира останавливается.
Теперь вы понимаете, почему не работают "голодные диеты", состоящие из 800-1000 калорий в день или даже меньше. Мужчине средних размеров требуется около 2700 калорий в день, средней женщине - около 2000 калорий. Потребление на 1000 ккал меньше базального уровня приводит, как правило, к катастрофическому ухудшению самочувствия. Обмен веществ замедлится, ваше тело начнет "поедать" мышцы, потеря жира остановится. Если вы к тому же ещё начнёте при этом заниматься спортом... в общем, я вам сочувствую. Таким образом, дефицит в 1000 калорий можно создать ЛИБО через уменьшение потребляемых калорий, ЛИБО через увеличение активности. НЕ следует уменьшать число калорий на 1000 в день И ОДНОВРЕМЕННО увеличивать ежедневную активность на 1000 калорий в день.

Я видел людей, которые пытались уменьшить число калорий на 1000 в день И ОДНОВРЕМЕННО дополнили свой тренинг аэробикой в большом количестве. Как правило, так постоянно делают культуристы во время предсоревновательной подготовки, особенно те, кто подошли к началу диеты слишком жирными и слишком поздно. Культуристка, которую я готовил к ее первым соревнованиям, засушилась до 7-8% подкожного жира. Он никогда не опускалась ниже 1400 калорий в день (при весе тела в 120 фунтов, она потребляла 12 калорий/фунт) и делала около 75 минут аэробики (как правило, 45 мин утром, и 30 мин вечером) несколько раз в неделю (я хотел, чтобы она делала еще меньше, но она несколько поздно приступила к диете. Другие атлеты в ее зале потреблял по 900 калорий в день и проводили на велотренажёре по 3 часа в день, однако не могли при это сжечь жир (один даже потерял сознание в раздевалке). Есть ещё один секрет - моя подопечная использовала модифицированную диету "Anabolic", пока другие с ума сходили на своих обезжиренных диетах, но об этом в другой статье ;) Кстати, та культуристка стала второй на своем первом соревновании (она бы победила, если бы у неё были квадрицепсы и широчайшие) и на следующей неделе снова заняла второе место на других уже соревнованиях. Но это неважно.

По моему мнению (и по мнению других), вам не следует понижать количество калорий слишком сильно по сравнению с базальным уровнем. Фактически, когда я работаю с клиентами, я устанавливаю для них минимальный уровень потребления калорий в 12 калорий/фунт - а ниже этого числа опускаться нельзя, если цель - поддержка веса на существующем уровне, особенно если клиенты ведут активный образ жизни. Немного ниже этого уровня, и потеря жира останавливается. Нет, я не смогу полностью объяснить, почему так происходит (если бы смог, я бы получил Нобелевскую премию за решение проблемы ожирения), так что вам просто придется верить мне на слово. Если вы делаете много аэробики, вам следует поднять эту цифру до 15 калорий на фунт, чтобы процесс сброса жира не прекращался. Просто держите в подсознании тот факт, максимальный дефицит не может превышать 1000 ккал. Если вы - опытный атлет и сжигаете по 1500 калорий в день, то вам следует есть на 500 калорий больше, чем ваш базальный уровень - и тогда вы будете сжигать именно жир. Почему? Потому что вы не можете позволить себе дефицит в 1000 калорий.

Честно говоря, я думаю, что большинству людей необходимо остановиться на 500-750 калорийном дефиците в день, что должно принести плоды в виде сжигания 1-1.5 фунтов жира в неделю. Комбинация тренинга с отягощениями и некоторого количества аэробики должна обеспечить 100%-ный результат в потере жира (однако вы всё же потеряете при этом немного мышц, будучи на диете), при этом ваш метаболизм не замедлится. Вы можете либо слегка ограничить число калорий и просто продолжать тренироваться с отягощениями, либо же вы можете продолжать тренироваться и добавить немного аэробики, и продолжать потреблять базальное число калорий. Однако, имейте в виду, что если вы собрались сбросить жир, то тренинг с отягощениями является обязательным компонентом любой выбранной стратегии. Иначе, тело посчитает наличие мышц необязательным и незамедлительно избавится от них, если вы не будете посылать своему организму "сигналы" (посредством интенсивных тренировок), говорящие ему, что мышцы нужны и их пускать в расход нельзя. Исследования, сравнивающие эффективность комбинации "силовые тренировки + ограничение калорий" с комбинацией "аэробика + ограничение калорий", показывают, что "тренинг + диета" работает также хорошо, если не лучше, чем "аэробика + диета".

В некоторой степени, аэробика необязательна. Я знаю многих атлетов, которые просто манипулируют потреблением калорий, тренируются с отягощениями и при этом теряют жир достаточно хорошо даже без траты времени на беговой дорожке. Мой теперешний тренировочный партнер готовится к билдерским соревнованиям именно с помощью комбинации "тренинг + диета", при этом никакой аэробики.

Набор веса/ мышц
Ну а теперь, рассмотрим противоположную задачу - набор веса. Вопреки сказкам многих производителей спортивного питания (предлагающих низкокалорийные стимуляторы для роста мышечной массы), вам обязательно потребуются дополнительные калории для увеличения веса. Я могу надоесть вам до смерти, объясняя, почему это так с "гормональной точки зрения", но, я думаю, мы все это понимаем на интуитивном уровне. Это простая термодинамика. Вы не можете что-то строить из ничего. Конечно, хорошо бы полагать, что ваше тело потребляет калории из ваших жировых запасов и использует эти калории для построения мышц, но, на практике, я редко видел, чтобы такое происходило (за исключением новичков). Нет ничего хуже, чем низкокалорийная диета (вместе с перетренированностью), если ваша задача состоит в наборе мышечной массы. Однако это вовсе не означает, что вы должны набивать себя каждой калорией, которая попадет в область вашего зрения. Не стоит этого делать, если только вы не хотите стать одновременно невероятно жирным.

Имеется предел тому, сколько мышц может быть синтезировано в определенный промежуток времени. Диеты, предполагающие употребление 10 000 калорий в день (и до 400 г белка в день) полезны только в том случае, если вы по уши напичканы стероидами, которые позволяют вашему телу усвоить все эти калории. Как я упомянул ранее, 15+ калорий в день - вот от чего необходимо отталкиваться, если вы собрались увеличить свой вес. Лично я думаю, набор 1-1.5 фунта веса в неделю - совсем неплохо для начала. Это составит только 500-700 калорий в день дополнительно. Не думайте, что их так-то легко съесть.

Напомню, что мне необходимо 2800 калорий в день для поддержки тела в нормальном состоянии. Для набора мышц мне следует начать прием калорий с 3300-3550 в день. Если вы занятой человек, или слишком ленивы, чтобы готовить пищу заранее (сам таков), выкручивайтесь как-нибудь с помощью коктейлей-гейнеров (т. е. коктейлей для набора веса). Но не спешите бежать в магазин, вы можете сделать простой гейнер из сухого молока (при условии, что вы не имеете проблем с усвоением молока. Я имею такие проблемы, поэтому использую протеиновый порошок, не содержащий лактозу), смешанного с молоком или соком. Киньте туда банан, порцию протеинового порошка, немного шоколада для вкуса, арахисовое масло и т. п. и вы получите коктейль-гейнер, чья пищевая ценность будет не хуже (или даже лучше) большинства порошковых гейнеров, продающихся в магазинах (которые на деле являются просто протеиновым порошком, перемешанным с сахаром).

Многие "хардгейнеры", которых я встречал, часто недоедали. Их рацион включал 2 порции в день, около 1500 калорий, а также перетренированность, и при этом они ещё и удивлялись, почему они не растут. Точно так же, как вы применяете "прогрессивную нагрузку" к вашим мышцам в зале, также применяйте и "прогрессию в питании". Если даже маленькая порция еды приводит к появлению у вас чувства сытости, то попробуйте добавить немного пищи к каждой порции еды. Ешьте много небольших порций в день (4 - самый минимум, 5-6 будет в самый раз, если позволяет ваш график). Пейте коктейль для увеличения ваших калорий. Но не думайте, что будете набирать массу, принимая по 1500 калорий, глотая горсть аминокислот и креатин.

Прошлым вечером я встретил одного парня (типичный случай, прочтите ниже). Он хотел нарастить массу и потерять жир одновременно. Он весил около 200 фунтов (90 кг) и крайне хотел нарастить некоторое количество массы. Он заявил, что 2000 калорий в день для него достаточно. Этого количества не только было недостаточно для поддержки мышечного роста, 10 калорий/фунт было недостаточно даже для того, чтобы запустить процесс сжигания жира - ведь его организм под угрозой голода вцепился в жир мёртвой хваткой. А теперь мы плавно переходим к следующему вопросу:

Можем ли мы наращивать мышцы и терять жир одновременно?
Как правило, ответ на этот вопрос отрицательный. Однако, я видел, у совсем зелёных новичков это получается. Мой типичный клиент, без изменений в диете и с трехчасовым тренингом в неделю (наполовину тяжести, наполовину аэробика), набирает 2-4 фунта мышц и теряет 5-10 фунтов жира через 8 недель. Это выглядит со стороны почти так, будто тело разрушает жир, чтобы строить мышцы. Возможно, в данном случае это действительно так.

Но я НИКОГДА ещё не видел, чтобы это удавалось продвинутым атлетам, исключая химиков (например, кленбутерол используется с целью сжигания жира и наращивания мышц одновременно). Буквально в течение нескольких последних лет, я бился головой о стену, пытаясь терять жир и наращивать мышцы одновременно. Конечный результат: ничего не произошло. Я ел слишком мало калорий в течение дня (пытаясь терять жир) и объедался как свинья после тренировки (для наращивания мышц). Ничего неполучилось. И никогда не получится. Говоря простым языком, тело может находиться либо в состоянии анаболизма (строительство ткани, что означает накопление и жира, и мышц), либо в состоянии катаболизма (разрушение тканей, как жировых, так и мышечных). Вы не сможете достигнуть оба этих состояния одновременно с той технологией питания, которую мы имеем на сегодняшний день. Повторюсь, что могу надоесть вам до смерти, доказывая свои слова с "гормональной точки зрения", но сейчас мне этого делать не хочется. Пожалуйста, поверьте мне на слово.

Итак, как же вам быть, если вы - мужчина с 15% подкожного жира, желающий стать огромным и подсушиться в то же самое время? Первым делом необходимо уяснить, что это невозможно. Во-вторых, вам необходимо решить, согласны ли вы набрать жир, пусть даже с одновременным ростом мышц. Прошлым летом, имея 13-15% жира, я не мог себе позволить жиреть, и предпочёл быть маленьким и стройным, чем большим и жирным. Поэтому я сел на диету в течение 8-10 недель (если вам интересно - это была диета "Bodyopus"). Я снизил процент жира с 13-15 % до 7-8% за 10 недель (я бы потерял даже больше, если бы знал тогда о диете хотя бы столько же, сколько я знаю о ней теперь). И всё же я был слишком уж худосочным (примерно 145 фунтов).

Поэтому, я принялся чередовать циклы. Сначала шёл цикл по набору массы (и жира), в течение которого я много ел (тяжело тренируясь и делая совсем немного аэробики). Цикл длился до тех пор, пока я не достигал отметки в 10% подкожного жира (у меня есть собственный инструмент для измерения толщин жировой складки - я проводил измерения каждые две недели). Затем я с помощью диеты возвращался к 7-8 % жира где-то за 3-4 недели (добавив немного аэробики и немного уменьшив калории). Затем я снова увеличиваюсь до 10% жира. И т. д. , т. д. , т. д. Лишь человек с очень развитым воображением может назвать меня сейчас огромным, но всё же я набрал добрые 15-20 фунтов чистой мышечной массы с прошлого лета, используя данную стратегию.

А мне кажется, неплохой результат для человека, который, будучи перетренированным "продвинутым атлетом", не могущим нарастить хоть какие-то мышцы и имеющим плохую генетику (если бы вы видели, как далеко крепится сухожилие моего бицепса, вы либо посмеялись бы надо мной, либо поплакали вместе со мной. Знаете, как Артур Джоунс использовал пальцы для измерения длины бицепса? Напрягите ваш бицепс. Некоторые обладатели бицепсов с "длинными брюшками" смогут поместить лишь один палец между бицепсом и предплечьем. "Генетически обделённые", смогут поместить два пальца в том месте. Я же могу поместить три пальца между напряженным бицепсом и предплечьем. Наверное, я делал слишком мало изолированных подъемов на бицепс, чтобы "поднять" мои "невысокие" бицепсы. Ха-ха-ха. )

Я также повидал немало людей, которые набирали массу и при этом нещадно эксплуатировали себя на велотренажёре, пытаясь предотвратить набор жира. Вообще - это плохая идея. Хотя я не соглашусь, что некоторое количество аэробики будет отнимать мышечную массу (напротив, это даже может немного помогать восстановлению), но слишком много аэробики (или со слишком высокой интенсивностью) несомненно пойдёт во вред набору массы.20-30 минут 2-3 раза в неделю с низкой-умеренной интенсивностью - это более чем достаточно, если вы серьезно настроены на рост массы.

Ладно, я думаю, что на этом пора поставить точку. В следующий раз: калорийность разных питательных веществ и вычисление диетических процентовок. Затем, разные варианты диет и моё мнение о диетах "Zone", "Anabolic", "Bodyopus", и т. д.

Пирацетам




Пирацетам – медицинский препарат группы ноотропов, обладающий способностью значительного улучшения пластических и метаболических процессов, происходящих в центральной нервной системе. Пирацетам имеет умеренное анаболическое действие, оказывает положительное влияние на физическую работоспособность.

В медицине пирацетам применяют как средство, улучшающее память, концентрацию внимания, умственную работоспособность, а также как регулятор высшей психической деятельности. Как эффективное средство он показан при депрессиях, сопровождающихся вялостью, при упадке настроения и снижении общей работоспособности
Прием пирацетама приводит к усилению синтеза нуклеиновых кислот и протеинов в организме человека. Процесс протекает не только в клетках нервной системы, но и в клетках мышечной ткани, в результате чего значительно улучшается протекание восстановительных биохимических реакций и увеличивается физическая работоспособность.

Но этим воздействие пирацетама не заканчивается. Благодаря употреблению пирацетама увеличивается синтез клеточного АТФ, повышается устойчивость организма к гипоксии, недостатку кислорода, к высоким температурам и отравлениям.
Пирацетам ускоряет синтез фосфолипидов, влияющих на формирование мембран клеток и нормализующих холестериновый обмен, благоприятно воздействует на митохондрии клеток, что в значительной степени способствует увеличению способности переносить продолжительные аэробные нагрузки.
Пирацетам в терапевтических дозировках оказывает дезинтоксикационное действие, способствует выводу токсинов из организма.

#пирацетам #ноотропы #лекарственныесредства #лавкасзельями

НЕЙРОТРОПНЫЕ ФАКТОРЫ

 




















История изучения нейротропных регуляторных белков начинается с интересных опытов Риты Леви-Монтанчини по изучению влияния экстракта из мышиной саркомы на развитие нервной системы куриного эмбриона. Интересно, что сведения об этом важном опыте, положившем основу изучению пептидной регуляции роста и развития нервной системы, Леви-Монтанчини опубликовала в журнале, посвящённом зоологии[1]. Ещё до второй мировой войны было известно, что тканевые экстракты содержат в себе биологически активные сигнальные вещества, но до 1950-х годов данным вопросом никто всерьёз не занимался. Исторически первым выделенным в чистом виде нейротропным фактором был NGF (Nerve growth factor – фактор роста нейронов) – своё название он получил потому, что самым первым и самым очевидным эффектом от его воздействия на куриный эмбрион было ускорение развития чувствительных нейронов. Несмотря на то, что его функции с момента открытия были изучены достаточно хорошо, его структура была описана только в 70-х. Через десять лет уже другими учёными[2] был открыт BDNF (Brain-derived neurotrophic factor – нейротропный фактор мозга). По своей структуре и функциям он оказался близок к NGF, но обнаруживался (как легко понять из названия) преимущественно в мозге. Примерно в то же время у животных были обнаружены и описаны другие нейротропные факторы – NT-3 и NT-4/5 (это связано с историческими причинами: тогда нейротрофин лягушек и нейротрофин мышей считались совершенно разными белками, действующими по разным сигнальным путям). Также относительно недавно были выделены нейротрофины NT-6 и NT-7, обнаруженные лишь у Данио-рерио.
Что же представляют собой нейротропные факторы? Это огромная группа белков, включающая не только вышеописанные нейротрофины, но и т.н. глиальные факторы роста: (GDNF) – нейртурин (иногда встречается написание — ньюртурин, NRTN), артемин (ARTN), персифин (PSPN) и некоторые другие (напр. семейство нейрегулинов, некоторые представители которого влияют на развитие холинэргических нейронов[3]). Главной их особенностью является способность контролировать развитие нервной системы, миграцию и дифференциацию нервных клеток. Их сигнальные пути и функции во многом перекрываются между собой. Также главным отличием белковых сигнальных молекул от низкомолекулярных нейромедиаторов (серотонин, дофамин, ГАМК, ацетилхолин и т.п.) является то, что, рассматривая сигнальные системы низкомолекулярных веществ, мы отвечаем на вопрос «Как нейроны взаимодействуют между собой?», а вот факторы белковой природы и их изучение дадут нам ответ на вопрос «Почему нейроны взаимодействуют между собой?».
Семейство нейротрофинов
Из огромного списка белковых молекул, регулирующих развитие и функционирование мозга, можно выделить несколько семейств. Одним из таких являются вышеописанные нейротрофины (NGF, BDNF, NT3, NT4).
Как уже упоминалось ранее, их сигнальные пути и перечень рецепторов, ими активируемых, взаимопересекаются. Но можно выделить два основных типа рецепторов – это Trk-рецепторы и NGFR (Nerve growth factor receptor, также иногда обозначается как низкоафинный рецептор нейротрофинов (LNGFR) и p75). Так что для начала имеет смысл рассмотреть сами «цели» нейротрофинов, а потом перейти к индивидуальным особенностям сигнальных белков.
Основные рецепторы нейротрофинов и сигнальные пути, ими активируемые[4].
Основные рецепторы нейротрофинов и сигнальные пути, ими активируемые[4].
Trk-рецепторы
TrkA-рецептор
Лигандом TrkA-рецепторов является NGF. Его основная функция – поддержание жизнеспособности нейрона и блокирование механизмов апоптоза, т.е. данный механизм является частью чрезвычайно сложной внутриклеточной системы сигналов ЗА и ПРОТИВ запуска гибели клетки. Тут стоит сделать отступление и немножечко пояснить: наши клетки довольно суицидальны, и в них постоянно идёт «борьба» сигналов, запускающих и блокирующих апоптоз. С этим, кстати, связан один из механизмов гибели нейронов при заболеваниях, связанных с накоплением белковых агрегатов (бета-амилоид, скрейпи-форма прионного белка): они блокируют целый ряд рецепторов, чья активация необходима для выживания клетки.
Для активации TrkA-рецептора необходим не только сам NGF, но и ещё одна единица TrkA. То есть рецептору необходимо димеризоваться для проявления активности. После каскада реакций фосфорилирования запускаются два основных сигнальных пути:
  1. TrkA и адаптерные  белки  GRB2  и GAB1 образуют комплекс, который активирует фосфатидилинозитол-3-киназу (PI3K). PI3K, в свою очередь, активирует Akt (иногда этот белок применительно к другим процессам называют более корректно – протеинкиназа В, PKB). Данный сигнальный путь поддерживает клетку живой, так как протеинкиназа В в норме сохраняет белок-триггер апоптоза BAD (какое говорящее название!) неактивным[5]. Исследования показали, что поддержание активности Akt (вне зависимости от того, стал ли этот белок активным вследствие эффектов NGF или же по иным причинам) является ключевым фактором выживания нейронов[6].
  2. Второй путь заключается в активации MAPK. В данном случае рецептор также образует комплекс с адаптерными белками, который в свою очередь активирует белок SOS1 (принадлежащий к семейству факторов обмена гуаниновых нуклеотидов). SOS1 запускает работу белков семейства Ras, чья активность становится напрямую связанной с протеканием клеточного цикла. Ras путём фосфорилирования изменяют активность множества белков, но в данном случае нас интересует Raf (группа серин/треонин-специфичных киназ, также уличённых во влиянии на клеточный цикл[7]). Белки группы Raf запускают работу МАРК, которая является положительным модулятором активности белков группы Rsk (рибосомальные S6-киназы), чья активная работа является залогом выживаемости клетки и нормального протекания клеточного цикла.
Интересно, что сама плотность TrkA-рецепторов может регулироваться убиквитином: при взаимодействии с нейрон-специфичной убиквитинлигазой NEDD-4 происходит «сшивание» рецептора с собственно убиквитином, который транспортирует белок в протеасому для расщепления[8]
Эти лишь основные функции TrkA и NGF. Помимо этого, сама первооткрывательница в своих поздних работах утверждала, что функции NGF гораздо более обширны[9]. Большая плотность TrkA-рецепторов обнаруживается на пептидэргических ноцицептивных (чувствительных к тахикининам) нейронах.
Относительно недавно обнаружена патологическая изоформа TrkA – TrkAIII. Данная изоформа, будучи активной в отсутствии лиганда(!), запускает перерождение ранних нейронов-прогениторов в нейробластому[10].
TrkB-рецепторы
Главными лигандами данного рецептора являются BDNF и NT-4. NT-3 также имеет к нему аффинитет, но гораздо меньший, чем к своей основной цели – рецептору TrkC.
Данный рецептор может существовать в трёх изоформах, которые различаются не только по строению, но и по типу запускаемых сигнальных путей: длинная изоформа – TrkB ТК+ –  и две коротких –  TrkB Т1 и TrkB Т2 (иногда объединяются под обозначением TrkB ТК-). Две последних изоформы отличаются между собой короткими специфичными аминокислотными фрагментами[11].
Источник: TY - JOUR AU - Minichiello, Liliana TI - TrkB signalling pathways in LTP and learning JA - Nat Rev Neurosci PY - 2009/12//print VL - 10 IS - 12 SP - 850 EP - 860 PB - Nature Publishing Group SN - 1471-003X UR - http://dx.doi.org/10.1038/nrn2738 M3 - 10.1038/nrn2738 N1 - 10.1038/nrn2738 L3 - http://www.nature.com/nrn/journal/v10/n12/suppinfo/nrn2738_S1.html ER -
Источник: журнал Nature. Nature Reviews Neuroscience 10, 850-860 (December 2009) | doi:10.1038/nrn2738 TrkB signalling pathways in LTP and learning
Для активации TrkB необходима димеризация, причём, согласно современным данным, активны только гомодимеры, состоящие из определённой изоформы.
Подробнее механизм работы рецептора описан на этой схеме:
OuCM-FwFlSc
Источник: журнал Nature. Nature Reviews Neuroscience 10, 850-860 (December 2009) | doi:10.1038/nrn2738 TrkB signalling pathways in LTP and learning
Сигнальный путь проиллюстрирован на примере TK+ изоформы при её активации BDNF. При присоединении лиганда происходит следующее: адаптерные белки (среди них уже известные нам GRB2 и GAB1) активируют сигнальный путь MAPK (состоящий из сигнальной цепи MEK, ERK, RSK), который в свою очередь ведёт к выключению про-апоптотических белков и активизации транскрипции генов, ответственных за предотвращение апоптоза. 
Другой сигнальный путь начинается с активации фосфолипазы С (PLC). Она повышает уровни IP3 и DAG. DAG активирует протеинкиназу С (PKC), которая участвует в процессах повышения плотности рецепторов (синаптической пластичности) и в выключении про-апоптотических белков. IP3 высвобождает ионы кальция из эндоплазматического ретикулума. Кальций активирует Ca/кальмодулин-зависимые киназы CaMKII, CaMKK, CaMKIV. Они включают транскрипционный фактор CREB, который стимулирует транскрипцию генов (активных в данной клетке), ответственных за формирование LTP (долговременной потенциации). Данный механизм влияет, например, на процессы запоминания. 
Источник: http://flavonoids.weebly.com
Воздействие BDNF на культуру нейронов, флюоресцентное ИГХ-окрашивание. Как видно, контроль без избыточного уровня BDNF демонстрирует менее развитые связи. Источник: http://flavonoids.weebly.com
Конечно, между различными изоформами существует разница в том, какие сигнальные пути они активируют[12]. Так, изоформа ТК1 запускает сигнальный путь, влияющий на концентрацию кальция и последующий запуск CREB. Также ТК1 может запускать белок RhoGDI1, регулирующий работу Rho-ГТФаз, тем самым влияя на морфологию клетки за счёт регуляции сборки нитей актина[13].
TrkC-рецептор
Данный рецептор имеет всего лишь один главный лиганд – NT-3. Его механизм схож с таковым у TrkB, однако различается локализацией. Большие скопления рецепторов обнаруживаются на проприоцептивных и механоцептивных нейронах. С нарушением функций данных рецепторов и последующей смертью нейронов, на которых они расположены, могут быть связаны головокружение и утрата координации движений, характерные для многих нейродегенеративных заболеваний.
LNGFR (Low-affinity Nerve Growth Factor Receptor, иногда — p75 neurotrophin receptor)
Необходимо также рассмотреть и этот рецептор нейротрофинов. Он не проявляет особой избирательности (любой из четырёх нейротрофинов может с ним связаться), но отличает его низкий аффинитет, т.е. он активируется лишь при высоких концентрациях сигнальных молекул.
В пику рецепторам группы Trk, LNGFR наоборот запускает при активации программу апоптоза. Разница заключается лишь в концентрациях нейротрофинов. Также данный рецептор может образовывать комплекс с TrkA, который переводит TrkA в высокоаффинное состояние, позволяя связывать NGF при ещё меньших концентрациях и одновременно запускать те же самые сигнальные пути, что и в обычном состоянии.
Более наглядно взаимодействие про-апоптотического и анти-апоптотического действия рецепторов нейротрофинов можно рассмотреть на этой простой схеме:
Источник: http://www.polygenicpathways.co.uk/
Источник: http://www.polygenicpathways.co.uk/
То есть LNGFR действует тремя основными путями: 
  1. Прерывание цепи сигналов от Trk-рецепторов, направленных на выживание клетки, путём блокирования работы PI3K (фосфатидилинозитолкиназы).
  2. Блокирование процесса аксонального роста через блокаду RhoA с помощью активации белка-ингибитора RhoGDI.
  3. Третий путь заключается в активации MAPK8 (киназа из семейства JNK). Данная киназа отвечает за последующий прямой запуск апоптоза при сигналах от TNF-подобных рецепторов (к которым, кстати, и относится LNGFR[14]).
Глиальные факторы роста
Другой большой группой белков, регулирующих рост и развитие нервной системы, являются глиальные факторы роста (иногда обозначаются как GFL – glial family of ligands). С ними произошла классическая ситуация, когда белок, выделенный из одной ткани, оказывается более активным в совершенно другой. Так и здесь: будучи впервые выделенными из культуры глиальных клеток, GFL были обнаружены и в других популяциях нейронов.
Интересной особенностью данного класса сигнальных белков является то, что в их отношении есть опыт клинического применения! Но об этом чуть ниже.
В целом функции GFL аналогичны нейотрофинам: дифференциация (развитие), поддержание жизнедеятельности, блокирование нежелательного апоптоза. Как и рецепторы, механизмы, обеспечивающие реализацию функций глиальных факторов, были открыты не так давно – до сих пор в статьях по этой тематике можно встретить такие выражения: “ещё не определён”, ”роль по-прежнему неясна”, “результаты противоречивы” и так далее, что, естественно, не очень хорошо. Но имеет перспективы для тех, кто хочет выяснить, как работает этот аспект регуляции функционирования нервной системы. В отличие от BNDF, который влияет на выработку релина, необходимого для правильно развития мозга в частности и выживания в целом, некоторые представители этого класса белков не являются жизненно важными, например, нейртурин[15]. В настоящее время, однако, уже выяснено, что каскады передачи сигнала схожи с таковыми у нейротрофинов:
Источник: http://www.secobi.fq.edu.uy/
Источник: http://www.secobi.fq.edu.uy/
Это говорит о наличии основных сигнальных путей MEK/ERK (отвечает за клеточное деление, дифференциацию и рост аксонов), PI3K/Akt(PKB) (отвечает за блокирование про-апоптотических белков и поддержание клетки живой) и PLC/PKC (отвечает за синаптическую пластичность). Следует помнить, что сигнальные пути иногда «пересекаются» на уровне вторичных мессенджеров.
Стоит отметить, что перекрываются также и профили связывания с рецепторами[16]:
Источник: «Is GAS1 a co-receptor for the GDNF family of ligands?»Schueler-Furman, Ora et al. Trends in Pharmacological Sciences , Volume 27 , Issue 2 , 72 - 77
Источник: «Is GAS1 a co-receptor for the GDNF family of ligands?»Schueler-Furman, Ora et al.
Trends in Pharmacological Sciences , Volume 27 , Issue 2 , 72 — 77
Известно, что существуют четыре типа рецепторов глиальных факторов роста: GFRα1 – преимущественно с ним связывается GDNF, GFRα2 – связывает нейртурин, GFRα3 – для артемина и GFRα4 – для персефина. Но существует также и перекрёстное связывание: GFRα1 с меньшим аффинитетом способен активироваться нейртурином и артемином, а GFRα2 – GDNF.
Конечно же, в рецепторах глиальных факторов существуют и специфические отличия от рецепторов нейротрофинов, которые стоит рассмотреть[17].
Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value Matti S. Airaksinen & Mart Saarma Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002) doi:10.1038/nrn812
Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value
Matti S. Airaksinen & Mart Saarma
Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002)
doi:10.1038/nrn812
Поскольку в целом для этой группы факторов роста нейронов механизм работы рецепторов схож, то в описании можно использовать общее наименование – GFL. Их главное отличие от нейротрофинов состоит в том, что связывания с «голым» рецептором никогда не происходит. Сам процесс связывания может проходить по двум возможным механизмам: взаимодействие с комплексом RET/GFR (GDNF-Family Receptor), когда сигнальная молекула связывается с заякоренными на мембране рецепторами, и второй вариант, при котором сначала связывание происходит со свободно растворённой молекулой GFR, затем – с последующим образованием комплекса GFR/GFL с RET. Главное отличие состоит в том, что в первом случае GFR имеет прямую связь с мембраной, а во втором – «висит» на RET. Это выражается в наборе рекрутируемых адаптерных белков: в случае прямой связи с мембраной там присутствуют FRS2 и Ras, которые запускают MEK/ERK-пусть (заканчивающийся активацией MAPK), а в случае связи GFR через RET в комплексе обнаруживается PI3K, запускающая PI3K/Akt-путь. Также среди комплексов адаптерных белков можно обнаружить PLC, чья активация запускает PLC/PKC-путь.
Исследователи также предполагают наличие RET-независимого пути действия GFL.
Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value Matti S. Airaksinen & Mart Saarma Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002) doi:10.1038/nrn812
Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value
Matti S. Airaksinen & Mart Saarma
Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002)
doi:10.1038/nrn812
В случае заякоренного GFR рецепторная молекула может димеризоваться с ещё не открытым белком (но чьё существование высоко вероятно) и активировать SFK (Src-Family Kinase). SFK, будучи заякоренной с внутренней стороны мембраны, может свободно по ней перемещаться на липидном рафте, изменяя путём фосфорилирования активность других мембранных белков.
Функции GFL в процессе развития нервной системы
Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value Matti S. Airaksinen & Mart Saarma Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002) doi:10.1038/nrn812
Условно можно разделить роли глиальных факторов роста на две категории: участие в развитии симпатической (а) и парасимпатической (б) нервной системы. Это продемонстрировано на примере верхнего шейного и крылонёбного ганглиев соответственно. Источник: The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value
Matti S. Airaksinen & Mart Saarma
Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002)
doi:10.1038/nrn812
А) В процессе эмбрионального развития прогениторным клеткам нейронов верхнего шейного ганглия необходим ARTN (артемин) для миграции на своё место, деления и роста аксонов. Под конец эмбрионального развития и в перинатальном периоде ARTN уступает место NT-3 в качестве главного сигнального фактора. В процессе жизнедеятельности клетки становятся зависимыми от NT-3 и без него уже не способны жить.
Б) А вот у клеток-прогениторов нейронов крылонёбного ганглия главным сигнальным белком, дающим команду к миграции, делению и дифференциации в эмбриональном периоде, является GDNF. Затем он сменяется на NRTN (нейртурин), потому что клетки в перинатальном периоде «переключают» тип рецепторов на клеточной мембране с GFRα1 на GFRα2[17]. Интересное отличие: данная популяция клеток, которая с одного GFL перешла на другой, не становится от него зависимой, т.е. её жизнедеятельность может продолжаться и при отсутствии этого сигнального фактора.
Выключение генов семейства GFL или RET
Также имеются интересные данные о том, к чему ведёт выключение того или иного гена семейства GFL и RET.
WiYdHtUlBmE
Как видно из таблицы, факторы роста для нервной системы являются чем-то вроде чертежей, по которым она строится и развивается не только в эмбриональный период, но и весь постнатальный период жизни[17]. Существует теоретическая модель влияния GFL на дофаминэргическую передачу[18], точнее, она раскрывает одну из сторон синаптической пластичности.
Источник: Poo, M. M. Neurotrophins as synaptic modulators. Nature Rev. Neurosci. 2, 24–32 (2001).
Источник: Poo, M. M. Neurotrophins as synaptic modulators. Nature
Rev. Neurosci. 2, 24–32 (2001).
Выяснено[19], что уровень экспресии различных GFL гораздо ниже уровня экспрессии рецепторов к ним. Однако при стимуляции или судорогах уровень мРНК GDNF и NRTN увеличивается, правда, пока неясно, происходит ли это напрямую от повышенной активности нейронов либо имеются какие-нибудь сигнальные белки, повышающие экспрессию GFL в этой ситуации. Также пока неизвестно, является ли выброс GFL зависимым от активности нейрона. Пока что данные таковы: при повышенной концентрации калия во внеклеточном пространстве и соответственно частой деполяризации изменяется и экспрессия рецепторов: увеличивается количество мРНК GFRα1 и уменьшается – GFRα2, правда, эти данные получены в опытах in vitro на нейронах ганглиев цыплёнка. Однако в последующих экспериментах выяснилось, что эти данные можно проэкстраполировать на взрослый организм: при инсульте и эпилепсии обнаруживается схожее изменение паттерна экспрессии генов! Хотя значение таких изменений до сих пор неясно.
Предположительное влияние GFL на образование синаптических связей обнаружилось после того, как гетерозиготные мыши, нокаутные по гену GDNF, с трудом проходили водный тест Морриса. 
На рисунке выше представлена теоретическая модель влияния GDNF на дофаминэргический синапс в нейронах полосатого тела. GDNF, скорее всего, высвобождается постсинаптическим нейроном или соседними нейронами. Также окружающие нейроны могут высвобождать GFRα1в свободной форме. Затем GDNF или комплекс GDNF/ GFRα1 взаимодействует с GFRα1/RET или RET соответственно на мембране пресинаптического нейрона. В опытах показано, что GDNF увеличивает количество высвобождаемого из пресинаптической терминали дофамина. Это происходит в результате потенциации кальциевых каналов[20] с помощью увеличения экспрессии NCS-1 (он же Frequenin на схеме), так как этот белок, взаимодействуя с альфа-субъединицей вольтаж-зависимых кальциевых каналов, увеличивает поступление кальция в клетку. Также изменяется работа калиевых каналов А-типа (в основном Kvα4.x — Kv4.1, Kv4.2, Kv4.3). Все эти изменения ведут в конечном счёте к увеличению выброса дофамина при возбуждении.
Клиническая роль нейротрофинов и глиальных факторов роста
BDNF
Проводились эксперименты по применению чистого BDNF при поражениях сетчатки и зрительного нерва[21]. Опыты на кошках показали, что введение BDNF в больших количествах вызывало специфическое воспаление, выборочно сохраняющее нейроны средних размеров, которые являются наиболее распространёнными и поражаются в первую очередь.
Также BDNF является одной из мишеней для лечения хореи Гентингтона[22]. Выяснено, что мутантный хантингин вызывает не только накопление белковых агрегатов, но и напрямую снижает уровень BDNF в нейронах, в то время как нормальный хантингин его наоборот поддерживает на постоянном уровне. Анти-BDNF действие мутантной формы хантингина происходит потому, что из-за структурных изменений невозможна сборка комплекса хантингин/HAP1, благодаря которому происходит нормальный транспорт и выделение BDNF[23]. Введение с помощью генотерапии нормальной формы хантингина может не только предотвратить накопление белковых агрегатов, но и оказать прямое поддерживающее действие с помощью увеличения уровня BDNF.
Также, несмотря на то, что многие клиницисты считают нейрогенез во взрослом мозге невозможным, он (нейрогенез) играет одну из ключевых ролей в действии антидепрессантов[24]. Многие представители данного класса препаратов увеличивают плотность AMPA и NMDA-рецепторов, чья стимуляция немного увеличивает уровень BDNF[25].
Наконец, BDNF играет роль в старении нервной системы. Со временем экспрессия BDNF снижается, но введение экзогенного BDNF или усиление его экспрессии (равно как и рецепторов группы TrkB) обратило в опытах на животных[26] некоторые функциональные и морфологические признаки старения в нервной системе.
NGF
Интересной особенностью данного сигнального вещества является регуляция влюблённости. И – я не шучу – вот почему: у людей, состоящих в постоянных отношениях около 12 месяцев, уровень NGF в крови ~ 227pg/ml; у тех, кто недавно расстался или же состоит в более долговременных отношениях ~ 123pg/ml, а у истинных титанов одиночества, не состоящих в отношениях вообще, он ~149pg/ml[28]. Причём изменяется уровень лишь этого нейротрофина. Забавно, что этим же объясняются «приливы крови» в минуты смущения: NGF напрямую стимулирует выброс вазопрессина, который в свою очередь вызывает повышение уровня АКТГ, а он заставляет надпочечники секретировать кортизол. Кроме того, АКТГ сам по себе является стимулятором выброса NGF, таким образом вызывая достаточно долгий самоподдерживающийся цикл физиологических реакций[29]. Собственно, это один из нейробиологических механизмов любви, живите с этим знанием. Кстати, в период повышенного уровня NGF наблюдается повышенная синаптическая пластичность, и, как следствие, воспоминания, полученные в этот период, остаются на очень долгое время. Кстати, интересно, что наиболее подробный механизм этого процесса, запускаемого красивыми женщинами, изложен в психиатическом журнале, специализирующемся на аффективных состояниях. Чуть не забыл: со временем высокий уровень кортизола заглушит секрецию NGF[30] и прикроет ваши отношения. Можешь ей не звонить, у неё то же самое в голове.
Также NGF может выделяться тучными клетками, вызывая рост аксонов близлежащих ноцицептивных нейронов, таким образом увеличивая ощущение боли при воспалении. Чтобы жизнь мёдом не казалась.
GDNF
В чистом виде этот регуляторный белок предлагали использовать для лечения различных заболеваний, среди которых болезнь Паркинсона[31]. Пациентам был произведён курс двустороннего введения GDNF в скорлупу (путамен). Спустя 24 недели их неврологический статус был вновь измерен по шкале UPDRS (Unified Parkinson’s Disease Rating Scale) и было отмечено улучшение в среднем на 30%. Также GDNF был испытан в качестве перспективного средства для лечения бокового амиотрофического склероза, однако больших результатов это исследование не достигло[32].
Также, конечно, было изучено влияние этого белка в процессах формирования наркотической и алкогольной зависимостей. В случае алкогольной зависимости его внезапно увязали с ибогаином. Исследователи объединили данные по использованию ибогаина[33] в качестве средства от алкоголизма, приучили мышей к алкоголю, а затем вводили им ибогаин в VTA (вентральная область покрышки) и чёрное вещество. Результата они получили два: первый – значительное снижение потребления (self administration) алкоголя, а второй – более чем двухкратное увеличение экспрессии GDNF. Свои догадки о том, что зависимость от алкоголя пропадает именно от GDNF, исследователи решили подтвердить прямым введением этого сигнального белка в дофаминэргические зоны мозга. Результатам стало, как не трудно догадаться, то же самое снижение потребление алкоголя, что и от ибогаина, только несколько слабее. К несомненным плюсам лечения алкоголизма ибогаином можно отнести и то, что процессы экспрессии GDNF были увеличены в течение 24 часов с момента введения, т.е. мозг производил больше GDNF, чем при прямом введении этого белка.
NRTN
Данный белок также рассматривался в качестве перспективного нейропротективного средства при различных нейродегенеративных заболеваниях. Однако опыты с ним стоит расписать, поскольку в них использовался один из моих любимых экспериментальных нейротоксикантов – 6-OHDA (6-гидроксидофамин). Он по структуре очень похож на дофамин как таковой, также он и захватывается внутрь клетки с помощью DAT (дофаминовый транспортер), а затем, являясь одним из субстратов МАО (моноаминоксидазы), он производит активный кислородный радикал. Множество таких молекул внутри клетки способны создать оксидативный стресс, ведущий к гибели нейрона. Так вот, NRTN в данных опытах оказался способен защитить дофаминэргические нейроны среднего мозга не только от паркинсонизма как такового, но и от токсически-индуцированной его формы[34]. Также NRTN показал способность защищать холинэргические нейроны, но, увы, пока что лишь in vitro[35]. Интересно, что несмотря на то, что для культивации был взят образец эмбриональной нервной ткани, клетки которой в месте выреза лишь начали дифференцироваться в клетки именно мозга, благодаря культивированию с NRTN и PSPN они успешно дошли до стадии зрелых холинэргических нейронов переднего мозга (BFCN).
ARTN
Этот сигнальный белок в чистом виде предлагали применять для лечения хронических нейропатических болей[36]. В экспериментах было произведено повреждение нервов и выяснено, что артемин оказывает дозозависмое и хронозависмое действие. То есть чем больше и дольше вводим, тем лучше проходит нейропатическая боль. Даже при маленьких дозировках артемин действовал в среднем 28 дней, т.е. в течении этого времени после последней инъекции в тканях и клетках наблюдались изменения, характерные для процесса регенерации.
PSPN
А вот его предлагали применять для лечения последствий ишемического инсульта[37]. Вообще его антиишемическое действие было открыто при наблюдениях за мышами, имеющими дефицит персефина: у них было отмечено 300% повышение объёма отмирания нервных клеток при ишемии по сравнению с контрольной группой. Также были проведены опыты с введением человеческого(!) рекомбинантного персефина, который в моделях на PSPN-дефицитных мышах показывал хорошие нейропротекторные свойства. Затем было уточнено, что PSPN защищает конкретно от глутаматной эксайтоксичности, являющейся одной из главных причин смерти нейронов при ишемии.
В качестве заключения
Стоит отметить, что в статье рассмотрены лишь самые основные белки-регуляторы роста, развития и жизнедеятельности нервных клеток. На самом деле их ещё больше, правда, они менее исследованы. Например, существуют семейства белков CNTF, эфринов и нейрегулинов. Они очень разнообразны, и я постараюсь их как-нибудь разобрать. Ведь среди них встречаются действительно очень интересные экземпляры, например, NRG-1 тип I, избирательно увеличивающий плотность ацетилхолиновых рецепторов. Все эти типы сигнальных молекул вместе с другими регуляторными белками и низкомолекулярными соединениями являются одним большим оркестром, очень слаженно исполняющим тонкую партию развития нервной системы.
Что касается нейротрофинов и глиальных факторов, то они, вне всякого сомнения, играют жизненно важные роли в развитии нервной системы (см. таблицу с нокаутными по генам глиальных факторов мышами). Однако их клиническое применение, несмотря на вышеописанные попытки, сильно ограничено. Главными проблемами являются их дороговизна получения и сложность доставки: как читатель мог заметить, во всех случаях происходило введение белка прямо в мозг, что делает такие методы малоприменимыми в клинической практике.
Но и эту проблему можно обойти: относительно недавно были изобретены несколько веществ с пептидомиметической активностью. Например, внимания заслуживает LM22A-4
SYN-5049
BDNF-миметик и TrkB-агонист[38]
BDNF-миметик и TrkB-агонист[38]
На выживаемость и деление нейронов он оказывает такое же действие, как и сам BDNF. Тут стоит отметить, что низкие результаты по TUNEL/DAPI означают бóльшую выживаемость, так как этот метод окраски клеток позволяет выяснить, какие из клеток умерли (живые клетки этот краситель в себя не пропускают).
Кроме того, исследовательская группа, проводившая это исследование, осуществила замечательный эксперимент по моделированию нейродегенеративных заболеваний и сравнению нейропротекторной активности BDNF и LM22A-4:
JCI41356.f7
Для пояснения –
А) Модель болезни Альцгеймера с бета-амилоидом. Все эксперименты дублировались с K252a (на схеме – К), избирательным блокатором Trk-рецепторов. Культуры были разделены на 2 большие надгруппы –
1)Контроль, контроль+К
2) Экспериментальная группа с бета-амилоидом. Как видно, контрольные культуры потерпели наибольшие потери, а вот в культурах с BDNF и LM22A-4 картина похожая: если Trk-рецептор не заблокирован, то нейроны вполне успешно выживают в присутствии бета-амилоида.
Б) Модель болезни Паркинсона. Тут также культуры разделены на 2 надгруппы – контроль, контроль+К и экспериментальная серия с избирательным дофаминэргическим нейротоксикантом MPP+ (производное MPTP, которое переносится в клетку с помощью DAT и становится активным с помощью МАО, убивает клетку путём разрушения цепи переноса электронов). Как видно, в группе, подвергшейся действию токсина, контрольные культуры понесли самые большие потери, а те, что были с BDNF и LM22A-4, – наименьшие. За исключением случаев +К, так как при блокировании Trk-рецептора нивелируется и нейропротекторное действие.
С) Модель хореи Гентингтона. Здесь в качестве модельного токсиканта выбрана хинолиновая кислота (QA — Quinolinic acid), NMDA-агонист. Только в данном случае было выбрано окрашивание не мёртвых, а живых клеток с помощью антител к DARPP-32. Дизайн эксперимента был тем же: 2 надгруппы – без токсина и с присутствием токсина. Опять же, в надгруппе с токсином BDNF и синтетическое вещество показали одинаковую защитную активность!
Создание подобных лигандов с профилем активности, не уступающим эндогенному высокомолекулярному аналогу, открывает, по сути, новую страницу в истории неврологии. Представьте себе, что появится возможность регенерировать нервы так же легко, как и кожу! Дело за малым – протестировать и спроектировать избирательные лиганды факторов роста нейронов. Структуры известны, механизмы работы известны – иди и занимайся докингом и синтезом! Просто встань и иди.
Автор: Anonimch
Изображения: Антон Осипенко
Редакция: Deepest Depths, Елена Лисицына, Дмитрий Сильнов, Борис Ли, Юля Белова

Источники

[1] Selective growth stimulating effects of mouse sarcoma on the sensory and sympathetic nervous system of the chick embryo. LEVI-MONTALCINI R, HAMBURGER V J Exp Zool. 1951 Mar; 116(2):321-61.
[2] Purification of a new neurotrophic factor from mammalian brain. Barde YA, Edgar D, Thoenen H EMBO J. 1982; 1(5):549-53.
[3] Liu X, Bates R, Yin DM, Shen C, Wang F, Su N, Kirov SA, Luo Y, Wang JZ, Xiong WC, Mei L (June 2011). «Specific Regulation of NRG1 Isoform Expression by Neuronal Activity». J. Neurosci. 31 (23): 8491–501. doi:10.1523/JNEUROSCI.5317-10.2011. PMC 3154699. PMID 21653853.
[4] Neuroprotection in Glaucoma By Sotiria Palioura and Demetrios G. Vavvas DOI: 10.5772/54294
[5] Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2002). «Figure 15-60: BAD phosphorylation by Akt». Molecular biology of the cell. New York: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1.
[6] Crowder RJ, Freeman RS (Apr 1998). «Phosphatidylinositol 3-kinase and Akt protein kinase are necessary and sufficient for the survival of nerve growth factor-dependent sympathetic neurons». The Journal of Neuroscience 18 (8): 2933–43. PMID 9526010.
[7] Zebisch A, Troppmair J (June 2006). «Back to the roots: the remarkable RAF oncogene story». Cell. Mol. Life Sci. 63 (11): 1314–30. doi:10.1007/s00018-006-6005-y. PMID 16649144.
[8] Yu T, Calvo L, Anta B, López-Benito S, Southon E, Chao MV, Tessarollo L, Arévalo JC (April 2011). «Regulation of trafficking of activated TrkA is critical for NGF-mediated functions». Traffic 12 (4): 521–34. doi:10.1111/j.1600-0854.2010.01156.x. PMC 3547592. PMID 21199218.
[9] Levi-Montalcini R (2004). «The nerve growth factor and the neuroscience chess board». Progress in Brain Research 146: 525–7. doi:10.1016/s0079-6123(03)46033-0. PMID 14699984.
[10] Mol Cell Biol. 2009 Sep;29(17):4812-30. doi: 10.1128/MCB.00352-09. Epub 2009 Jun 29. The alternative TrkAIII splice variant targets the centrosome and promotes genetic instability. Farina AR1, Tacconelli A, Cappabianca L, Cea G, Panella S, Chioda A, Romanelli A, Pedone C, Gulino A, Mackay AR.
[11] «TrkB signalling pathways in LTP and learning» Liliana Minichiello Nature Reviews Neuroscience 10, 850-860 (December 2009) doi:10.1038/nrn2738
[12] Clin Cancer Res. 2009 Oct 1;15(19):5962-7. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-08-0651. Epub 2009 Sep 15. On Trk—the TrkB signal transduction pathway is an increasingly important target in cancer biology. Thiele CJ1, Li Z, McKee AE.
[13] J Neurosci. 2005 Feb 9;25(6):1343-53. A truncated tropomyosin-related kinase B receptor, T1, regulates glial cell morphology via Rho GDP dissociation inhibitor 1. Ohira K1, Kumanogoh H, Sahara Y, Homma KJ, Hirai H, Nakamura S, Hayashi M.
[14] http://www.genome.jp/kegg-bin/show_pathway?133840406410261/hsa04722.args
[15]  Gill S, Patel N, Hotton G, O’Sullivan K, McCarter R, Bunnage M, Brooks D, Svendsen C, Heywood P (2003). «Direct brain infusion of glial cell line-derived neurotrophic factor in Parkinson disease». Nat Med 9 (5): 589–95. doi:10.1038/nm850. PMID 12669033.
[16] «Is GAS1 a co-receptor for the GDNF family of ligands?»Schueler-Furman, Ora et al. Trends in Pharmacological Sciences , Volume 27 , Issue 2 , 72 — 77
[17] The GDNF family: Signalling, biological functions and therapeutic value Matti S. Airaksinen & Mart Saarma Nature Reviews Neuroscience 3, 383-394 (May 2002) doi:10.1038/nrn812
[18] Poo, M. M. Neurotrophins as synaptic modulators. Nature Rev. Neurosci. 2, 24–32 (2001).
[19] Airaksinen, M. S., Titievsky, A. & Saarma, M. GDNF family neurotrophic factor signaling: four masters, one servant? Mol. Cell. Neurosci. 13, 313–325 (1999).
[20] Wang, C. Y. et al. Ca2+ binding protein frequenin mediates GDNF-induced potentiation of Ca2+ channels and transmitter release. Neuron 32, 99–112 (2001).
[21] Chen, H., Weber, A. J. BDNF enhances retinal ganglion cell survival in cats with optic nerve damage. Invest. Ophthal. Vis. Sci. 42: 966-974, 2001
[22] Zuccato, C., Ciammola, A., Rigamonti, D., Leavitt, B. R., Goffredo, D., Conti, L., MacDonald, M. E., Friedlander, R. M., Silani, V., Hayden, M. R., Timmusk, T., Sipione, S., Cattaneo, E. Loss of huntingtin-mediated BDNF gene transcription in Huntington’s disease. Science 293: 493-498, 2001
[23] Gauthier, L. R., Charrin, B. C., Borrell-Pages, M., Dompierre, J. P., Rangone, H., Cordelieres, F. P., De Mey, J., MacDonald, M. E., Lebmann, V., Humbert, S., Saudou, F. Huntingtin controls neurotrophic support and survival of neurons by enhancing BDNF vesicular transport along microtubules. Cell 118: 127-138, 2004.
[24] Mattson MP (Nov 2008). «Glutamate and neurotrophic factors in neuronal plasticity and disease». Annals of the New York Academy of Sciences 1144: 97–112.
[25] Sequential changes in BDNF mRNA expression and synaptic levels of AMPA receptor subunits in rat hippocampus after chronic antidepressant treatment. Martínez-Turrillas R, Del Río J, Frechilla D Neuropharmacology. 2005 Dec; 49(8):1178-88.
[26] Brain Res Rev. 2008 Nov;59(1):201-20. doi: 10.1016/j.brainresrev.2008.07.007. Epub 2008 Aug 3. New insights into brain BDNF function in normal aging and Alzheimer disease. Tapia-Arancibia L1, Aliaga E, Silhol M, Arancibia S.
[27] Gall C, Lauterborn J, Bundman M, Murray K, Isackson P (1991). «Seizures and the regulation of neurotrophic factor and neuropeptide gene expression in brain». Epilepsy Research. Supplement 4: 225–45.
[28] Emanuele, Enzo; Politi, Pierluigi; Bianchi, Marika; Minoretti, Piercarlo; Bertona, Marco; Geroldi, Diego (2006-04-01). «Raised plasma nerve growth factor levels associated with early-stage romantic love». Psychoneuroendocrinology 31 (3): 288–294.
[29] Valiengo, Leandro L.; Soeiro-de-Souza, Márcio G.; Marques, Andrea H.; Moreno, Doris H.; Juruena, Mário F.; Andreazza, Ana Cristina; Gattaz, Wagner F.; Machado-Vieira, Rodrigo (2012-04-01). «Plasma cortisol in first episode drug-naïve mania: Differential levels in euphoric versus irritable mood». Journal of Affective Disorders 138 (0): 149–152.
[30] Lipov, Eugene; Kelzenberg, Briana; Rothfeld, Courtney; Abdi, Salahadin (2012-12-01). «Modulation of NGF by cortisol and the Stellate Ganglion Block — is this the missing link between memory consolidation and PTSD?». Medical Hypotheses 79 (6): 750–753.
[31] J Neurosurg. 2005 Feb;102(2):216-22. Improvement of bilateral motor functions in patients with Parkinson disease through the unilateral intraputaminal infusion of glial cell line-derived neurotrophic factor. Slevin JT1, Gerhardt GA, Smith CD, Gash DM, Kryscio R, Young B.
[32] Science. 1994 Nov 11;266(5187):1062-4. GDNF: a potent survival factor for motoneurons present in peripheral nerve and muscle. Henderson CE1, Phillips HS, Pollock RA, Davies AM, Lemeulle C, Armanini M, Simmons L, Moffet B, Vandlen RA, Simpson LC corrected to Simmons L, Koliatsos VE, Rosenthal A, et al.
[33] J Neurosci. 2005 Jan 19;25(3):619-28. Glial cell line-derived neurotrophic factor mediates the desirable actions of the anti-addiction drug ibogaine against alcohol consumption. He DY1, McGough NN, Ravindranathan A, Jeanblanc J, Logrip ML, Phamluong K, Janak PH, Ron D.
[34] J Neurosci. 1998 Jul 1;18(13):4929-37. Neurturin exerts potent actions on survival and function of midbrain dopaminergic neurons. Horger BA1, Nishimura MC, Armanini MP, Wang LC, Poulsen KT, Rosenblad C, Kirik D, Moffat B, Simmons L, Johnson E Jr, Milbrandt J, Rosenthal A, Bjorklund A, Vandlen RA, Hynes MA, Phillips HS.
[35] Exp Neurol. 2003 Nov;184(1):447-55. Neurturin and persephin promote the survival of embryonic basal forebrain cholinergic neurons in vitro. Golden JP1, Milbrandt J, Johnson EM Jr.
[36] Nat Med. 2003 Nov;9(11):1383-9. Epub 2003 Oct 5. Multiple actions of systemic artemin in experimental neuropathy. Gardell LR1, Wang R, Ehrenfels C, Ossipov MH, Rossomando AJ, Miller S, Buckley C, Cai AK, Tse A, Foley SF, Gong B, Walus L, Carmillo P, Worley D, Huang C, Engber T, Pepinsky B, Cate RL, Vanderah TW, Lai J, Sah DW, Porreca F.
[37] Proc Natl Acad Sci U S A. 2002 Jul 9;99(14):9521-6. Epub 2002 Jul 1. Effects of cerebral ischemia in mice deficient in Persephin. Tomac AC1, Agulnick AD, Haughey N, Chang CF, Zhang Y, Bäckman C, Morales M, Mattson MP, Wang Y, Westphal H, Hoffer BJ.
[38] Small molecule BDNF mimetics activate TrkB signaling and prevent neuronal degeneration in rodents Stephen M. Massa … Jayakumar Rajadas, Frank M. Longo Published May 3, 2010 Citation Information: J Clin Invest. 2010;120(5):1774-1785. doi:10.1172/JCI41356.