Биоорганическая химия, 2021, T. 47, № 6, стр. 702-720

ВВЕДЕНИЕ

В основе всех нейродегенеративных заболеваний (НДЗ) лежат изменения в структуре и функциях нейронов, приводящие к гибели этих клеток. Общепризнанно, что каскад нейробиологических событий, приводящих к развитию НДЗ, начинается задолго до появления симптомов болезни, прогрессирование нейродегенерации происходит медленно и незаметно, поэтому когда проявляются явные симптомы, популяции специфических нейронов уже фактически уничтожены [1]. Cовременная мультифакторная концепция НДЗ заключается в том, что НДЗ не являются прямым результатом определенного этиопатогенетического процесса (например, только вследствие нарушения амилоидогенеза при болезни Альцгеймера), а развиваются при комплексном взаимодействии между различными патогенетическими процессами, включая предрасполагающие факторы (факторы риска), последствия тех или иных патогенетических событий, например, нарушения в иммунной системе или нарушения церебральной гемодинамики и микроциркуляции, или параллельно развивающиеся патогенетические процессы – аномальный амилоидогенез, воспалительная реакция глии, нарушение фосфорилирования τ-белка и др. [2]. Несмотря на многочисленные исследования нейробиологических основ и патогенетических механизмов НДЗ, до сих пор не найдены ни их основные причины, ни эффективные терапевтические подходы в борьбе с этими заболеваниями [3].

Значительную роль в нормальной физиологии ЦНС играют липиды, оказывая влияние на широкий спектр функций мозга, вплоть до изменений настроения, восприятия и эмоционального поведения. Липиды, наряду со структурными и энергетическими, выполняют также регуляторные функции и служат источником биоактивных молекул-посредников межклеточной коммуникации и передачи сигналов внутри клетки, а липидный дисбаланс – характерная черта нейродегенерации. В последнее десятилетие значительно возрос интерес к изучению роли липидов в патогенезе заболеваний мозга, включая рассеянный склероз, болезнь Альцгеймера (БА) и болезнь Паркинсона (БП), боковой амиотрофический склероз (БАС), шизофрению, инсульты и др. [4, 5]. Полученные данные дают представление о тесной связи патогенеза заболеваний ЦНС с нарушениями метаболизма липидов, среди которых особый интерес вызывают сфинголипиды.

Сфинголипиды представляют собой класс высокоактивных биологических соединений, выполняющих не только структурную функцию в клеточной мембране, но и участвующих в передаче клеточных сигналов, регуляции клеточного роста, миграции клеток, апоптозе, воспалении, ангиогенезе [6–9]. В ЦНС сфинголипиды играют исключительно важную роль: они служат необходимыми компонентами миелина, необходимы для нейрогенеза, синаптогенеза, передачи нервного импульса и многих других процессов, поддерживающих гомеостаз мозга в норме и/или участвующих в развитии патологии [6]. Нарушения сфинголипидного метаболизма оказывают негативное влияние на структурные и физиологические свойства мозга, функции нейронов и нейроглии, включая мембранный транспорт и контроль над активностью ферментов. Многие заболевания ЦНС, включая НДЗ, связаны с дисбалансом сфинголипидного метаболизма [6, 7, 10].

Среди разнообразных представителей класса сфинголипидов (рис. 1) выделяют группу сфингоидных оснований, или сфингоидов, которые обладают относительно небольшой молекулярной массой и отличаются друг от друга длиной углеродной цепи, количеством двойных связей и их расположением. К этой группе относят сфингозин, сфингозин-1-фосфат, сфинганин, психозин и др. [8, 11]. Сфингоиды выполняют функции метаболических медиаторов, которые модулируют широкий спектр физиологических процессов, включая передачу клеточного сигнала, регуляцию клеточного метаболизма и устойчивости клетки к стрессу, пролиферацию, дифференциацию [8, 12]. Постоянно увеличивается количество данных, доказывающих участие биоактивных сфинголипидов, в частности сфингоидов, в процессах развития НДЗ [6, 12–14].

Рис. 1.

Основные метаболиты сфингомиелинового цикла.

Основное внимание в данном обзоре уделено сфингозин-1-фосфату (S1P) в связи с его уникальными свойствами. S1P – один из липидных мессенджеров, научный интерес к которому постоянно возрастает в течение последних нескольких десятилетий [15]. Интерес к S1P вызван его широким спектром действия: несмотря на то, что S1P – минорный компонент клеточного метаболизма, он обладает исключительными биологическими свойствами: регулирует выживаемость клеток и их дифференцировку, подвижность и динамику цитоскелета, играет специфическую роль в иммунном статусе и ангиогенезе [13, 16], участвует в регуляции сердечно-сосудистой деятельности [17], развитии патологий печени [18], атеросклероза [19], онкологических [13, 15, 20] и других патологических процессов.

В данном обзоре рассмотрены вопросы метаболизма S1P, механизмы его действия как аутокринного и паракринного агента, а также роль S1P в ЦНС в норме и при нейродегенеративных заболеваниях, таких как болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона и боковой амиотрофический склероз.

СТРУКТУРА И МЕТАБОЛИЗМ СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТА

Биосинтез S1P. S1P принадлежит к классу сфинголипидов – амфипатических липидных молекул, содержащих в своей структуре алифатический спирт сфингозин. Начало биосинтеза всех сфинголипидов – конденсация L-серина и жирной кислоты при помощи фермента серин-С-пальмитоилтрансферазы. Продукт этой реакции – 3-кетодигидросфингозин, редуцирующийся затем до сфинганина (дигидросфингозина). Сфинганин путем ацилирования жирными кислотами превращается в дигидроцерамид с помощью одной из шести церамидсинтаз (CerS1–CerS6). В результате десатурации дигидроцерамид превращается в церамид – проапоптический вторичный мессенджер, играющий важную роль в развитии клетки как в норме, так и при различных патологиях, включая нейродегенеративные процессы [4, 12]. Далее церамид может быть модифицирован и при посредстве добавления различных групп образовывать сложные сфинголипиды – сфингомиелины, церамид-1-фосфат, гликозилцерамиды, ганглиозиды и др. [4], и, наоборот, вследствие обратимых реакций сфингомиелинового метаболизма, сложные сфинголипиды могут быть источником церамида.

В процессе деацилирования церамида ферментом церамидазой образуется сфингозин. Сфингозин, в свою очередь, может быть использован либо для ресинтеза церамида, либо для образования S1P (рис. 2) [7, 21]. Наиболее распространенная форма S1P – фосфат 18-углеродного сфингозина (sphing-4-enine-1-phosphate (C₁₈H₃₈NO₅P), M_r= 379.2488), хотя существуют и другие сфингоидные основания и их фосфаты [11]. Баланс между церамидом, сфингозином и S1P – так называемый сфинголипидный реостат – имеет жизненно важное значение для поддержания гомеостаза организма [13, 22–26]. Основные регуляторы, осуществляющие контроль над точным соотношением содержания в клетке проапоптотических церамида и сфингозина и, с другой стороны, S1P, обладающий антиапоптотическим и пролиферативным действием, – сфингозинкиназы (SK).

Рис. 2.

Метаболизм сфингозин-1-фосфата (S1P) в клетке.

Выделены и описаны две основные изоформы сфингозинкиназ – типа 1 и 2, которые, имея сходную полипептидную структуру, существенно отличаются кинетическими свойствами, локализацией в клетке и физиологическими функциями [13, 22, 23]. Сфингозинкиназа 1 (SK-1) – ключевой фермент, регулирующий сфинголипидный реостат и выступающий наиболее изучаемым ферментом метаболизма S1P. Базовый уровень активности SK-1 сохраняет клеточный баланс сфингозина и S1P, а при воздействии на клетку ряда агонистов, включая провоспалительные цитокины, различные факторы роста и, что особенно интересно, сам S1P, происходит активация SK-1 посредством ее фосфорилирования, связанного с ERK1/2, и перемещение на плазматическую мембрану [24].

Мембраносвязанный фермент SK-1 локализован в обогащенных сфингомиелином и холестерином микродоменах (рафтах) и взаимодействует с кислыми фосфолипидами – фосфатидилсерином и фосфатидной кислотой [25], а также связанными с SK-1 белками из семейства кальмодулинов [25]. S1P, образованный SK-1, проявляет антиапоптотические свойства, способствует пролиферации, выживаемости и миграции клеток, участвует в дифференциации, нейрогенезе и ангиогенезе [27].

Сфингозинкиназа 2 (SK-2) менее изучена, чем SK-1. Содержание SK-2 в клетках в несколько раз ниже, чем SK-1 [18], SK-2 локализована во внутриклеточных мембранных структурах и не секретируется во внеклеточное пространство. SK-2 находится в основном в клеточном ядре [28]. При активации SK-2, так же как и SK-1, происходит ее фосфорилирование, и так же, как и SK-1, SK-2 проявляет свойства “челнока” – способность перемещаться между ядром и цитозолем [22]. Ядерная форма SK-2 ингибирует деацетилазы гистонов HDAC1 и HDAC2, таким образом, через этот фермент проявляется опосредованное влияние сфингомиелинового метаболизма на регуляцию экспрессии генов [18]. Самое существенное отличие двух изоформ SK состоит в противоположном действии образуемого ими S1P: S1P, получившийся в результате активации SK-1, способствует клеточному росту и пролиферации, тогда как активация SK-2 и накопление S1P, образованного SK-2, приводит к ингибированию роста клеток и индуцирует апоптоз [29]. Это возможно вследствие того, что изоформы SK имеют различную локализацию в клетке: SK-1, перемещаясь при активации из цитозоля в плазматическую мембрану, способствует внеклеточному транспорту S1P и дальнейшему взаимодействию с рецепторами, сопровождающемуся пролиферативным действием; тогда как SK-2 в значительной мере находится в ЭПР и/или ядре и связана с образованием внутриклеточного S1P [24].

Образованный сфингозинкиназами S1P может выводиться из сфингомиелинового цикла: деградация S1P осуществляется при помощи S1P-лиазы, которая превращает S1P в этаноламинфосфат и гексадеценаль (рис. 2) [20, 21]. Этот процесс – единственная необратимая реакция цикла СФМ, в котором S1P выступает конечным звеном.

Механизмы действия сфингозин-1-фосфата. S1P включается в различные метаболические пути: он может быть вовлечен во внутриклеточный метаболизм или транспортироваться во внеклеточное пространство.

Внутриклеточный метаболизм S1P (рис. 3) в первую очередь связан с его способность обратимо превращаться в сфингозин и затем церамид, и в таком случае S1P может служить проапоптическим агентом, способствуя образованию церамида. Кроме того, S1P участвует в регуляции содержания внутриклеточного кальция: S1P активирует кальциевые рецепторы, которые через активацию фосфолипазы С (PLC) ведут к высвобождению ионов кальция из внутриклеточных кальциевых депо [30]. Как уже было сказано, S1P, образованный ядерной формой SK-2, ингибирует ацетилирование гистоновых белков, таким образом опосредованно влияя на экспрессию генов [31]. Кроме того, S1P регулирует активность TRAF-2 (TNF receptor-associated factor 2), ключевого компонента в клеточном сигналинге NF-κB [32]. Также S1P – регулятор высококонсервативного митохондриального белка прохибитина 2 (PHB2), который необходим для нормального функционирования дыхательной цепи и других клеточных процессов [33].

Рис. 3.

Внутриклеточные пути метаболизма сфингозин-1-фосфата (S1P).

Одна из наиболее важных функций S1P – участие в процессах аутофагии, способствующих воспроизводству необходимых компонентов для повышения жизненных функций клетки. S1P, совместно с другими сфинголипидами, – ключевое звено секреции экзосом, включая формирование экзосом, их инкапсулирование и перенос микроРНК через плазматическую мембрану, что может регулировать соотношение содержания биоактивных сфингоидных оснований сфингозин/S1P [34]. В свою очередь, ферменты метаболизма S1P – SK-1 и S1P-лиаза – могут влиять на процессы аутофагии: SK1 способствует развитию процессов аутофагии, S1P-лиаза положительно влияет на выживаемость нейронов, защищая их от действия токсичного белка хантингтина (Htt), нарушения метаболизма которого связаны с нарушениями аутофагии [35].

Транспорт S1P во внеклеточное пространство. S1P может быть транспортирован несколькими путями: 1) при помощи транспортных белков ABC-семейства; 2) с помощью секретируемого в межклеточное пространство фрагмента сфингозинкиназы SK-1; 3) посредством АТФ-зависимого транспортного белка SPNS2 (spinster homolog 2) [13, 20, 21]. Далее S1P может действовать в качестве липидного мессенджера в свободной форме или, как и другие сфинголипиды, включаться в состав липопротеинов и транспортироваться в плазму крови. В плазме S1P содержится в основном в составе липопротеинов высокой плотности (ЛПВП) (~50–60%) и альбумина (30–40%), незначительно – в составе липопротеинов низкой плотности ЛНП (8%) и липопротеинов очень низкой плотности ЛПОНП (2–3%) [9]. Основной источник S1P в плазме крови – клетки печени, а также эритроциты и тромбоциты, которые вследствие уникального сфинголипидного метаболизма способны накапливать S1P [19, 21]. Концентрация S1P в плазме в норме составляет в среднем ~200 нM (100–370 нM) [21] и регулируется как на клеточном уровне (при участии транспортного белка SPNS2), так и на организменном (например, белок ApoМ, связывающий S1P с липопротеином, защищает S1P от деградации фосфатфосфатазами) [19, 21]. Плазматический S1P может быть вовлечен в метаболические процессы через присоединение к специфическим рецепторам.

Рецепторы S1P. Основные свойства S1P проявляются при его связывании со специфическими рецепторами S1PR₁–S1PR₅ (рис. 4), которые отличаются друг от друга уровнем экспрессии в тканях и своими функциями [17, 36]. В клетках животных рецепторы S1PR₁–S1PR₃ встречаются во всех тканях, тогда как S1PR₄ обнаружен только в лимфоидных тканях и легких, а S1PR₅ – в мозге и эпителиальных клетках [37].

Рис. 4.

Сигнальные пути, инициируемые активацией рецепторов сфингозин-1-фосфата (S1P).

S1PR₁ специфически соединен с G_i-белком, α-субъединица которого ингибирует cAMP-зависимый сигнальный каскад и может активировать разные сигнальные пути: PI3K/AKT, PI3K/Rac, Ras/ERK и фосфолипазы C (PLC), которые способствуют клеточному росту, выживаемости клеток, их миграции и пролиферации, ангиогенезу, а также синтезу клетками цитокинов.

S1PR₂ может присоединяться к различным Gα-белкам, включая G_i, G_12/13 и G_q, таким образом, этот рецептор способен запускать разнообразные сигнальные каскады и, соответственно, индуцировать разные клеточные ответы. Исследования показывают, что активация S1PR₂ часто (хотя и не всегда) приводит к прекращению пролиферации клеток и, например, к подавлению опухолевой активности.

S1PR₃ по распространенности и своему действию сходен с S1PR₁, хотя и ассоциирован с G_i, G_q и G_12/13 α-субъединицами G-белков. Результатом активации S1PR₃ чаще всего выступают клеточная миграция, пролиферация и ингибирование апоптоза.

S1PR₄ и S1PR₅ менее распространены в организме и менее изучены. Известно, что они присоединяются к G_i и G_12/13, способствуют пролиферации клеток и играют значительную роль в воспалительных процессах [20].

Кроме того, показано, что механизмы действия S1P/S1PR связаны с внеклеточными киназами, регулирующими проведение клеточного сигнала [38], экспрессию цитокинов (TNF-α) и их рецепторов (CD-40) [39, 40].

В основе антиапоптотических и цитопротекторных свойств S1P лежат различные механизмы регуляции S1P и его рецепторов, в первую очередь, опосредованных PI3K/Akt-сигнальным путем [41, 42]. Также, действуя как аутокринный фактор, S1P способен ингибировать образование церамида кислой сфингомиелиназой [43, 62]. S1P снижает окислительный стресс и модулирует экспрессию про- и антиапоптотических белков семейства Bcl-2 и каспазы 3 [44]. S1P может активировать регуляторные белки р38, ERK и блокировать JNK в различных тканях [45]. Сигнальный путь ERK связан с цитопротекторным действием S1P и способствует выживаемости и пролиферации клеток, опосредованной активацией SK-1 [46]. S1P – регуляторный фактор активности AMР-активируемой протеинкиназы (АМРК) – одного из ключевых ферментов, отвечающих за фосфорилирование τ-белка [47]. S1P оказывает влияние на транскрипционные факторы FOXO3a [48], АР-1 [49] и NF-κВ [50]. S1P и SK-1 взаимодействуют непосредственно с TNF-ассоциированным фактором TRAF2, причем S1P действует как кофактор TRAF2 [33, 50].

Таким образом, присоединение S1P к S1PR приводит к активации сопряженных с S1PR G-белками, которые могут индуцировать различные сигнальные пути (в зависимости от типа α-субъединицы G-белков), и чаще всего включает активацию фосфатидилинозитид-3-киназы (phosphoinositide 3-kinases, PI3Ks), протеинкиназы AKT и фосфолипазы С. Соответственно, активация рецепторов S1P может приводить к различным, вплоть до антагонистичных, клеточным ответам, которые зависят от типа рецептора. Так, S1PR₁ и S1PR₃ индуцируют миграцию иммунных клеток, тогда как S1PR₂ обладает противоположными функциями – запускает клеточный механизм ингибирования клеточного хемотаксиса, что особенно важно при воспалительных и иммунных процессах [16, 51]. Возможно, антиапоптотический и пролиферативный эффект S1P обеспечивается за счет наибольшей распространенности в тканях S1PR₁, тогда как другие рецепторы S1P выполняют локальные функции. Например, экспрессия S1PR₅ характерна только для клеток ЦНС, где этот рецептор играет особую роль в развитии и функционировании олигодендроцитов и нейронов [52].

МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ S1P В ЦНС

Сфингофолипиды играют важнейшую роль в метаболизме нервных клеток как на стадиях эмбрионального и постэмбрионального развития мозга, так и во взрослом организме, а также при нормальном старении и различных патологиях ЦНС [4, 6, 12]. Сфингомиелин и его метаболиты, выступающие основными структурными компонентами миелина, участвуют в дифференциации нейронов, синаптической трансмиссии, нейронально-глиальном взаимодействии, поддержании стабильности миелина [53]. S1P и ферменты его метаболизма также вовлечены в регуляцию гомеостаза мозга, участвуют в физиологических и патологических процессах в ЦНС (табл. 1) [12, 35, 51].

S1P и глия. Астроциты выступают наиболее распространенными клетками ЦНС и преобладающей частью глии, поддерживающей гомеостаз мозга. При нейропатологиях происходит активация астроглии, клетки которой начинают синтезировать провоспалительные медиаторы (цитокины), причем этот процесс взаимосвязан с метаболизмом S1P. Так, IL-1 индуцирует экспрессию SK-1, SK-1 генерирует S1P [54], в свою очередь, S1P может вызывать астроглиоз [55]. Делеция генов, кодирующих SK-1 или S1PR₃, в астроцитах также может усиливать астроглиоз, что указывает на участие S1P в астроглиозе и воспалительных процессах [56].

В норме астроциты преимущественно экспрессируют S1P-рецепторы типов 1 и 3, также могут экспрессировать S1PR₂, но на низком уровне; S1PR₅ не экспрессируется in vivo, но может быть обнаружен в клеточной культуре астроцитов [57]. При селективном удалении S1PR₁ у астроцитов наблюдалось снижение экспрессии провоспалительных цитокинов, повышение содержания S1P, а также замедление процессов демиелинизации, потери аксонов и астроглиоза, индуцированные при развитии патологии в модели рассеянного склероза (экспериментального аллергического энцефаломиелита (EAE)) [58]. В культурах клеток мозга, нокаутных по S1PR₁, не обнаруживали признаков смягчения проявлений ЕАЕ [58], что говорит об участии S1PR₁ в активации астроглии. Кроме того, при воспалительных процессах в астроцитах отмечено повышение экспрессии S1PR₃ и SK [59]. Возможно, что опосредованная S1PR₁ активация астроглии – одно из ключевых звеньев в воспалительных процессах и, в целом, в развитии различных патологий нервной системы.

Микроглия участвует в различных процессах ЦНС, в том числе в процессах врожденного и приобретенного иммунитета, а также де- и ремиелинизации, при этом механизмы действия микроглии сопряжены с метаболизмом сфинголипидов [60]. Характерная для нейровоспалительных процессов активация микроглии, так же как и в астроглии, сопровождается экспрессией рецепторов S1P, причем экспрессия рецепторов типов 1 и 3 значительно выше, чем типов 2 и 5 [61].

Как и клетки астроглии, микроглиальные культуры при активации экспрессируют провоспалительные цитокины. При этом обнаружено, что S1P и SK вовлечены в процесс их синтеза: ингибирование СК1 приводит к снижению экспрессии мРНК TNF-α, IL-1β и индуцибельной NO-синтазы, а также индукции синтеза TNF-α [62]. Активация микроглии (в условиях ишемического стресса) сопровождается повышением экспрессии SK-1, ингибирование SK-1 приводит к снижению синтеза IL-17 и снижению апоптоза нейронов, а добавление в культуральную среду S1P приводит к повышению синтеза цитокинов и усилению процессов апоптоза [63]. Эти немногочисленные данные подтверждают участие метаболизма S1P в активации клеток микроглии и, соответственно, в воспалительных и иммунных процессах мозга, однако требуют дополнительных исследований.

Олигодендроциты – миелинобразующие клетки ЦНС, непосредственно вовлеченные в характерные для всех НДЗ процессы демиелинизации и ремиелинизации. Для ремиелинизации необходимы клетки-предшественники олигодендроцитов, которые при патологических процессах мигрируют к месту повреждения и превращаются в зрелые олигодендроциты. В зависимости от стадии развития олигодендроцитов изменяются типы рецепторов S1P, а также действие S1P: если для клеток-предшественников характерен высокий уровень экспрессии S1PR₁ и значительно более низкий – S1PR₅ и S1PR₃, то зрелые олигодендроциты экспрессируют в основном S1PR₅ и значительно меньше – S1PR₁, S1PR₂ и S1PR₃ [52, 57, 64, 65]. В клетках-предшественниках олигодендроцитов S1P влияет на дифференциацию, миграцию и выживание [52, 64], тогда как на зрелые олигодендроциты S1P может оказывать проапоптотическое действие: как показано в исследовании Qin et al. [66], добавление в культуральную среду S1P приводит к апоптозу олигодендроцитов и нейронов за счет накопления сфингозина и церамида. Влияние S1P на миграцию предшественников олигодендроцитов указывает на его потенциальную роль в процессах нейропластичности и ремиелинизации, для которых необходимы пролиферация клеток-предшественников, их миграция к месту демиелинизации и дифференциация. Специфика функций зрелых олигодентроцитов, очевидно, также связана с метаболизмом S1P и его рецепторов, о чем говорит, например, преобладание у них S1PR₅, в отличие от клеток-предшественников.

В ЦНС постоянно осуществляется активное взаимодействие клеток глии друг с другом как для поддержания гомеостаза мозга, так и в случае развития патологии. Например, в процессах демиелинизации реактивные астроциты формируют так называемый глиальный рубец, который ослабляет процесс ремиелинизации [54, 55]. С другой стороны, известно, что астроциты способны действовать как клеточные медиаторы миелинизации, способствуя миграции, пролиферации и дифференциации клеток-предшественников олигодендроцитов [55]. Было показано непосредственное участие в этих процессах рецепторов S1P: астроциты регулируют экспрессию S1PR₃ в клетках-предшественниках олигодендроцитов и способствуют их пролиферации [67].

Таким образом, S1P вовлечен в регуляцию активации клеток микроглии и астроцитов, а также индукцию ими синтеза провоспалительных цитокинов, тем самым способствуя развитию воспалительных, иммунных и нейрогенеративных процессов. С другой стороны, для олигодендроцитов S1P – фактор созревания клеток-предшественников, а также один из наиболее существенных компонентов для их миграции и дифференциации, необходимых для поддержания функций мозга, нейропластичности и ремиелинизации.

S1P и нейроны. Одна из наиболее значимых для ЦНС функция S1P и ферментов, регулирующих его метаболизм, – участие S1P в нейрогенезе. S1P способствует выживаемости и росту нейронов как на эмбриональных стадиях развития организма, так и в зрелом возрасте [68]. Однако метаболизм S1P в нейронах существенно отличается в зрелых нейронах и клетках-предшественниках, изменяясь в зависимости от степени их зрелости. Исследования на культурах нервных клеток-предшественников и моделях на трансгенных животных показали, что действие S1P в нейрогенезе в значительной степени связано с S1PR₁ [68]. Так, нервные клетки-предшественники могут экспрессировать S1P-рецепторы 1, 2, 3 и 5 типов, тогда как зрелые нейроны экспрессируют S1PR₁ и S1PR₃ [57, 69]. Изменения в метаболизме S1P приводят к патологиям нейрогенеза, что происходит, например, при делеции гена S1P₁ или делеции обоих генов SK 1 и 2 [68]. S1PR₂-нокаутные мыши теряют слух, равновесие и проявляют другие признаки нарушения поведения и нейродегенерации [70]. В культурах нервных клеток-предшественников S1P вызывает клеточную пролиферацию, морфологические изменения и повышает выживаемость клеток [71].

В культурах зрелых нейронов S1P стимулирует образование нейритов [72], а также повышает возбудимость, индуцированную фактором роста нервов [73]. Была показана способность S1P увеличивать секрецию нейромедиаторов, в частности глутамата, в нейронах гиппокампа [69]. В культуре кортикальных нейронов S1P оказывал защитное действие от эксайтотоксической гибели клеток [74].

Однако если S1P способствует выживаемости и дифференцировке клеток-предшественников нейронов, то для зрелых нейронов показана роль S1P в индукции апоптоза в случае его накопления в клетке: апотоз протекает по зависимому от каспаз механизму и индуцируется церамидом и/или сфингозином, образованным путем дефосфорилирования S1P, при этом рецепторы S1P не вовлечены в процесс апоптоза [75]. При активации S1PR₂, связанных с ретикулонами Nogo-А, наблюдалось ингибирование роста нейритов и снижение синаптической пластичности [76]. Действие ретикулона Nogo-А осуществляется через присоединение к S1PR₂, причем через лиганд, отличный от лиганда, связывающего S1PR₂ с G-белками [76]. Другой ретикулон, Nogo-B, регулирует биосинтез сфингомиелинов, ингибируя фермент начального синтеза сфингозина [77].

Предполагают, что S1P вовлечен в нейроолигодендроцитарную сеть, поскольку он выполняет роль регулятора миграции клеток-предшественников олигодендроцитов [65], однако пока не накоплено достаточно данных и не ясны механизмы действия S1P и ферментов его метаболизма во взаимодействии нейронов и клеток глии.

Механизмы клеточного стресса, выступая исключительно важными для нормальной физиологии ЦНС, процессов старения и НДЗ, также связаны с метаболизмом S1P. В норме в зрелом организме S1P – цитопротекторный фактор. Например, он защищает кортикальные нейроны от токсического воздействия β-амилоидного пептида (Аβ) [43], что также может способствовать нейропластичности. S1P задерживает старение клеток, возможно, через присоединение к теломеразной обратной транскриптазе (hTERT), способствуя сохранению теломеразы [78]. SK-1 участвует в регуляции клеточного ответа на окислительный стресс, защищая клетки от апоптоза, вызванного активными формами кислорода [79]. На S1P, так же как и на церамид, оказывает влияние стрессовый белок р53, а нарушение контроля АФК ведет к изменениям в S1P/церамидном сигнальном пути [80].

Исключительно важную роль в деятельности мозга играют процессы синаптической трансмиссии и, соответственно, синаптогенеза и синаптической пластичности. S1P, наряду с другими сфинголипидами, также участвует в модулировании нейротрансмиссии [81, 82], но может способствовать снижению пластичности синапсов [83]. S1P и SK-1 участвуют в регуляции высвобождения медиаторов и возбудимости мембраны [82]. Исследования на срезах гиппокампа показали участие S1P и SK-1 в формировании памяти [84]. Проведение сигнала от S1P через S1P₃, локализованный в пресинаптической мембране, стимулирует секрецию глутамата в нейронах гиппокампа, таким образом способствуя долговременной потенциации и участвуя в механизмах памяти [41, 84].

Предполагают, что S1P играет важную роль при физиологическом старении, способствуя увеличению продолжительности жизни [85]. Один из механизмов нормального старения – инсулин/инсулиноподобный сигналинг, связанный с PI3K/AKT, для которого исключительно важен баланс сфинголипидного реостата: в то время как церамид ингибирует PI3K/AKT-сигнальный путь [44], S1P оказывает стимулирующее действие на него [38]. И, если S1P-рецепторы могут модулировать активность Akt, то и наоборот, PI3K-Akt-сигнальный путь регулирует экспрессию и активность SK и рецепторов S1P [86]. Другой фактор старения – инактивация теломеразной активности – также связан с метаболизмом S1P, как уже отмечалось выше, причем у модельных мышей с дефицитом SK-2 обнаружена нестабильность активности теломеразы, что приводило к разрушению теломер и проявлению признаков раннего старения [78].

Очевидно, что метаболизм S1P играет значительную роль в нормальной деятельности ЦНС: он вовлечен в процессы клеточного роста, миграции, дифференциации нейронов и глии, а также их взаимодействия; синаптическую пластичность и, таким образом, в процессы памяти; в процессы нейропластичности, ремиелиназации, а также регуляцию физиологического старения. Функции S1P, экспрессия его рецепторов и их действие зависят от типа клеток ЦНС, стадии их развития и состояния всего организма (табл. 1) [57]. При нарушении метаболизма S1P, например, при его накоплении в клетках, S1P способен оказывать апоптотическое действие на нейроны, что, возможно, и происходит при НДЗ.

РОЛЬ S1P В ПАТОГЕНЕЗЕ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЯХ

Ключевую роль в патогенезе НДЗ играет гибель специализированных нейронов, которая, в свою очередь, приводит к нарушению функций, в регуляции которых они участвуют: при болезни Альцгеймера наблюдается апоптоз холинергических нейронов гиппокампа и коры, сопровождающийся прогрессирующей потерей памяти, снижением способности к обучению и социальной дезадаптацией; характерная черта болезни Паркинсона – снижение количества дофаминергических нейронов нигростриатной системы мозга, что приводит к нарушению двигательной функции; при боковом амиотрофическом склерозе погибают двигательные нейроны спинного мозга и моторной коры и ствола головного мозга, следствие чего – атрофия мышц и паралич [87, 88].

Нейродегенеративные процессы ряда заболеваний, к которым принадлежат БА, БП и БАС, классифицируются как протеинопатии и имеют сходные молекулярные механизмы патогенеза: патологическую агрегацию белков, образование нерастворимых фибриллярных структур и их отложение в виде гистопатологических включений в тканях нервной системы [89]. При поддержании гомеостаза в норме нейроны избавляются от поврежденных и/или агрегировавших белков в процессе аутофагии; нарушение этого процесса служит причиной и/или способствует развитию патологических процессов при НДЗ [89].

Наряду с тем, что S1P – необходимый компонент нейрогенеза, проявляющий нейропротекторные свойства, многие исследователи отмечают двойственную роль S1P в гомеостазе ЦНС. Было показано, что метаболизм S1P вовлечен во множество клеточных процессов, ведущих к нейродегенерации, в том числе в апоптотическую гибель нейронов и аутофагию, стресс эндоплазматического ретикулума, нарушение регуляции белкового и липидного транспорта, секрецию экзосом, распространение нейротоксичных белков, нейровоспалительные процессы и дисфункции митохондрий [75]. При нейропатологиях S1P может выступать в качестве сигнальной молекулы, способствующей воспалительным процессам – вызывать астроглиоз [55, 81] и активацию клеток микроглии [61]. Участие S1P и SK в воспалении показано на культурах микроглиальных клеток, где SK-1, так же как и в астроглии, повышает экспрессию провоспалительных цитокинов [62], что в конечном итоге может приводить к апоптозу нейронов [63].

СФИНГОЗИН-1-ФОСФАТ И БОЛЕЗНЬ АЛЬЦГЕЙМЕРА

Основная характеристика болезни Альцгеймера (БА) – накопление β-амилоидного пептида (Аβ), который в норме образуется при последовательном расщеплении предшественника Аβ (АРР) ферментами β-секретазой (BACE1) и γ-секретазой; патологические нарушения фолдинга и протеолитического расщепления, а также последующая агрегация Аβ приводят к образованию внеклеточных сенильных бляшек. Кроме того, при БА в нейронах происходят изменения цитоскелета, которые связаны с гиперфосфорилированием и агрегацией τ-белка, ассоциированного с микротрубочками, с последующим образованием нейрофобриллярных клубков внутри клетки. Образование сенильных бляшек и агрегация белков приводит к разрушению нейритов, потере синапсов, а также сопровождается нейровоспалительными процессами, глиозом и снижением когнитивных способностей [10].

В патогенезе БА большую роль играют метаболиты сфинголипидного цикла, в том числе сфингоидные основания [4, 10]. Многочисленные наблюдения на клеточных культурах и животных моделях показали, что влияние сфингомиелина на процессинг Аβ осуществляется посредством изменения структуры липидных микродоменов (рафтов) [90]. Кроме того, на начальных стадиях заболевания наблюдаются повышенное содержание в клетках мозга церамида и активация нейтральной сфингомиелиназы [43, 44]. В настоящее время проводятся исследования по изменению метаболизма S1P при БА [41, 42, 44], однако их результаты бывают противоречивы.

В исследованиях Couttas et al. на постмортальном мозге было показано, что у больных БА содержание S1P снижается в зависимости от стадии заболевания, причем наиболее значимые изменения происходят в гиппокампе (зона С1), меньшие – в височных долях и мозжечке, при этом в гиппокампе наблюдалось снижение активности SK [41]. В аналогичном исследовании была обнаружена пониженная экспрессия ферментов SK-1 и S1P-лиазы, которая негативно коррелировала с отложениями Аβ [91]. Возможно, что с недостаточным содержанием S1P в мозге, особенно в гиппокампе, могут быть связаны дисфункции различных цитопротекторных процессов, включая нарушения в антиапоптотическом сигнальном пути PI3K-Akt при БА [92].

Одно из токсических проявлений Аβ на ранних стадиях развития БА – индуцирование им гиперфосфорилирования τ-белка, с которым, как показано, связан метаболизм S1P и его рецепторов. В мозге при БА отмечают повышенную активность SK-1 и, с другой стороны, недостаток S1P-лиазы, ассоциированные с гиперфосфорилированием τ-белка [93]. Кроме того, селективная активация S1PR₁ (но не S1PR₃) в клетках гиппокампа вызывает ингибирование AMPK (протеинкиназы, фосфорилирующей τ-белок по остатку Ser262), что приводит к значительному снижению фосфорилирования τ-белка [47]. Дефосфорилирование τ-белка, вызванное активацией и, возможно, интернализацией S1PR₁, может служить благоприятным фактором в первую очередь для нейронов гиппокампа, ослабляя процессы, приводящие к патологическим изменениям при БА [47].

Особый интерес исследователей вызывает взаимосвязь сфингомиелинового метаболизма и, в частности, S1P, с синтезом β-амилоидного пептида. Так, обнаружено влияние S1P на ферменты гидролиза белка-предшественника АРР – ВАСЕ-1: было показано, что S1P способен присоединяться к ВАСЕ1 и модулировать его активность [94]. Снижение активности ферментов синтеза S1P (ингибирование SK нейронов мыши) и повышение активности ферментов его деградации приводило к снижению активности ВАСЕ-1 и генерации Аβ [94]. С другой стороны, повышение уровня S1P, вызванного дефицитом S1P-лиазы, приводило к накоплению АРР и С-концевого фрагмента АРР в лизосомальных компартментах, а также к снижению активности γ-секретазы [95]. В модели клеток, нокаутных по S1P-лиазе, наблюдалось накопление АРР и его С-концевых фрагментов [95]. Кроме того, было показано, что действие S1P может осуществляться путем, аналогичным нейротоксическому пути β-амилоидного пептида, включающего кальпаин/каспаза-12/ кальциевый механизм [93]. Эти данные указывают не только на корреляцию между уровнем S1P и Аβ, но и на существенную регуляторную роль S1P в генерации Аβ в нейронах; соответственно, дисфункция метаболизма S1P приводит к развитию нейрогенерации.

Известно, что в норме в мозге с возрастом меняется соотношение S1P/сфингозин, которое может модулировать процессы накопления Аβ и гиперфосфорилирования τ-белка, что в совокупности с нарушениями процессов аутофагии приводит к гибели нейронов и в конечном итоге – к снижению когнитивных способностей [96]. Способность S1P влиять на генерацию и токсичность Аβ и фосфорилирование τ-белка указывает на участие S1P в образовании нейрофибриллярных клубков, в изменениях цитоскелета и других патологических процессах, что особенно важно при БА. Снижение содержания S1P при развитии БА, особенно в гиппокампе, на фоне общего изменения сфингомиелинового метаболизма в ЦНС при БА [4], может быть причиной снижения синаптической пластичности, потери синапсов и нейритов, что может способствовать ухудшению памяти и когнитивных способностей при БА.

S1P И БОЛЕЗНЬ ПАРКИНСОНА

Болезнь Паркинсона (БП) – одно из наиболее часто встречающихся двигательных заболеваний, занимающее второе место по частоте встречаемости среди НДЗ после болезни Альцгеймера. Для патогенеза БП характерна прогрессирующая дегенерация дофаминергических нейронов нигростриатной системы, приводящая к нарушению двигательной функции [3]. Одним из основных морфологических признаков БП считается формирование внутри клеток нейротоксических телец Леви, состоящих большей частью из пресинаптического белка α-синуклеина и убиквитина. До проявления моторной дисфункции существует длительный скрытый период, во время которого происходит нейродегенерация периферийных и некоторых центральных нейронов, вследствие которой, в частности, наблюдается снижение чувствительности обоняния, однако механизмы нейродегенерации при БП остаются неизвестными [3].

Для изучения БП была разработана модель, в которой, как на клеточных линиях, так и на животных, используют вещество 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП). В глиальных клетках МФТП превращается в нейротоксин 1-метил-4-фенилпиридин (МФП⁺), который избирательно действует на дофаминергические нейроны, вызывая их гибель. На такой же модели проводятся исследования участия сфинголипидов в развитии патологии БП, большей частью они направлены на изучение нейротоксичности церамида и его роли в процессах апоптоза дофаминергических нейронов [97].

Немногочисленные исследования роли S1P при БП продемонстрировали, что существует прямая взаимосвязь между метаболизмом S1P и патологическими процессами при БП. Как на культурах нейронов, так и на моделях БП на животных было показано, что действие нейротоксина МРР⁺ снижает активность и экспрессию генов SK-1 и SK-2 [98], в том числе отмечено специфическое снижение уровня SK-1 в substantia nigra у МФП⁺-мышей [99]. Этот токсин может снижать экспрессию S1PR₁, что может приводить к снижению выживаемости клеток и/или способствовать апоптотической гибели нейронов [100].

Ферменты метаболизма S1P выполняют цитопротекторные функции в нейронах при БП. Показано, что SK ингибируют секрецию α-синуклеина, а также играют значительную роль в молекулярных механизмах защиты нейронов от окислительного стресса, вызванного нейротоксином МРР⁺, и, наоборот, ингибирование SK-1 и SK-2 индуцирует сигнал гибели клеток посредством секреции α-синуклеина [101].

При моделировании БП подтверждаются свойства S1P, способствующие выживанию клеток, в том числе при участии PI3K/Akt-пути: при ингибировании синтеза S1P снижается фосфорилирование и активность PI3K/Akt [101]. Ингибирование SK в МРР⁺-модели БП вызывает снижение экспрессии генов некоторых митохондриальных белков и факторов транскрипции, например, ядерного дыхательного фактора 1 (Nuclear respiratory factor 1 (NRF-1)) и митохондриального транскрипционного фактора А (Mitochondrial transcription factor A (TFAM)) [99]. Ингибирование SK также приводит к снижению экспрессии генов белков регуляции дыхательной цепи, в том числе супероксиддисмутазы 2, и при этом наблюдается значительное повышение уровня активных форм кислорода [99]. С функциями митохондрий связан также выход в цитозоль цитохрома с, причем при ингибировании SK наблюдался пониженный уровень цитохрома с [101]. И, кроме того, при ингибировании SK снижается содержание общего клеточного АТФ [99]. Таким образом, ингибирование SK при моделировании БП влияет на дыхательные и энергетические функции митохондрий, повышает уровень окислительного стресса и способствует апоптозу.

Предполагают, что S1P вовлечен в регуляцию механизмов апоптоза дофаминергических нейронов. При воздействии на клетки токсином МРР⁺ или при ингибировании SK происходило значительное усиление экспрессии проапоптотических белков Bax и Hrk, а в результате добавления в среду S1P повышалась выживаемость клеток [101]. Кроме того, добавление в культуральную среду S1P приводило к увеличению экспрессии антиапоптотического белка Bcl-2 и выживаемости клеток в условиях окислительного стресса, вызванного церамидом [42].

Возможное сходство в нарушении баланса сфингомиелинового метаболизма при БА и БП не ограничивается прямой регуляцией апоптотического сигнала. Например, было показано, что продукты деградации S1P модулируют аутофагально-лизосомальный путь деградации как Аβ, так и α-синуклеина [102]. Введение ингибитора рецепторов S1P оказывало защитный эффект против нейродегенерации и нарушений поведения в модели БП на животных через действие S1PR₁ и, возможно, Akt [103, 104]. В свою очередь, секретируемый α-синуклеин может ингибировать сигнал S1PR₁ и изменять его положение в липидном рафте [105].

Факты влияния СК на секрецию α-синуклеина, синаптическую передачу и аутофагию служат доказательством того, что баланс S1P, поддерживаемый SK, может оказывать влияние не только на гибель или выживаемость клеток ЦНС при БП, но и на центральные механизмы патогенеза этого заболевания.

S1P И БОКОВОЙ АМИОТРОФИЧЕСКИЙ СКЛЕРОЗ

Боковой амиотрофический склероз (БАС) – нейродегенеративное заболевание, характеризующееся дегенерацией двигательных нейронов спинного мозга, моторной коры и ствола головного мозга. Основные симптомы БАС проявляются в мышечном истощении, нарушении речи и глотания, фасцикуляции, изменении рефлексов и спастичности мышц. При БАС ярко выражены нарушения метаболизма липидов и, что особенно важно, выявляется регуляторная роль липидов в качестве вторичных мессенджеров. Например, при развитии воспалительных процессов при БАС повышается содержание цитокинов, в регуляции процессов синтеза которых активное участие принимают мессенджеры липидной природы [106]. Показано, что при БАС происходят изменения в содержании сфинголипидных метаболитов, что может быть проявлением БАС и оказывать влияние на скорость развития заболевания. Так, при анализе спинного мозга пациентов БАС и в модели на животных было обнаружено повышенное содержание церамида, сфингомиелина, цереброзидов (галакто-, глюко- и лактозилцерамидов) и ганглиозидов (GM3, GM1), а также снижение активности ферментов их деградации [106]. Предполагается, что церамиды и некоторые виды галактоцерамидов могут служить цитотоксичными агентами, накопление которых провоцирует развитие заболевания.

В наиболее распространенных моделях БАС на животных – у SOD-мутантных мышей – проявляются изменения в экспрессии генов белков, связанных с регуляцией иммунитета и/или экзосомальной секреции. Важно, что обнаруженное изменение экспрессии ключевого фермента метаболизма S1P – SK (причем и SK-1, и SK-2), а также уровень содержания некоторых молекулярных видов церамидов и сфингозина коррелирует со степенью тяжести заболевания [107]. В исследованиях Гутнер с соавт. (2019 г.) [108] с использованием модели БАС на FUS-трансгенной линии мышей было показано, что на терминальной стадии развития заболевания в спинном мозге происходят значительные изменения в экспрессии генов метаболизма S1P – повышение экспрессии S1P-лиазы и снижение экспрессии S1P-фосфатазы. При этом наблюдается увеличение содержания сфингозина, сфинганина и S1P, cоответственно, снижается соотношение S1P к сфингозину и сфинганину, что может быть проявлением интенсивного развития апоптоза в клетках спинного мозга.

Можно предположить, что S1P способствует выживаемости нейронов и активации глии при БАС, а нарушения его метаболизма приводят к усилению нейродегенеративных процессов. Однако изучение роли S1P, как и других метаболитов сфингомиелинового обмена при БАС, находится в начальной стадии, поэтому требуются дальнейшие исследования в этой области.

МЕТАБОЛИЗМ S1P КАК МИШЕНЬ ДЛЯ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ

Безусловно, участие сигнальной системы S1P и его метаболитов в функционировании нервной системы не ограничивается НДЗ: роль S1P, его рецепторов и ферментов широко изучается при онкологических (глиомы [15]), демиелинизирующих (рассеянный склероз [37, 57, 58]), сосудистых (ишемия головного мозга [109]) и многих других заболеваниях центральной и периферической нервной системы. Так, характерная дисрегуляция метаболизма S1P проявляется при глиомах: сфингомиелиновый реостат сдвинут в сторону S1P, повышено содержание S1P, что способствует выживаемости, росту и делению клеток; в опухолевых тканях повышена активность SK-1, рецепторы S1P задействованы в миграции, пролиферации и повышенной инвазивности опухолевых клеток [15]. Тогда как при рассеянном склерозе наблюдаются пониженное содержание S1P в белом веществе мозга, повышенная экспрессия S1PR1 и S1PR3 астроцитами, повышенное содержание S1P в спинномозговой жидкости [37].

В настоящее время метаболиты сигнального пути S1P/S1PR рассматриваются в качестве мишеней при терапии различных заболеваний, в том числе НДЗ [13]. Среди лекарственных препаратов, уже применяющихся в клинической практике или проходящих испытания II стадии, находятся агонисты рецепторов S1P, такие как финголимод, сипонимод, понесимод; ингибиторы ферментов SK-1 (сафингол), SK-2 (опаганиб) и S1P-лиазы (LX3305) [15]. Эти препараты используются при лечении рассеянного склероза, опухолевых и воспалительных заболеваний [15], а также широко применяются в научных исследованиях для моделирования процессов метаболизма S1P [57, 58].

Первым препаратом этого ряда стал финголимод – молекулярный аналог сфингозина. При попадании в организм финголимод фосфорилируется при помощи SK-2 [110]. Активный метаболит финголимодфосфат, выступающий структурным аналогом S1P, способен присоединяться к рецепторам S1P (за исключением S1PR2) [57, 58]. Использование финголимода при лечении рассеянного склероза дало импульс к началу исследований возможного применения этого препарата при НДЗ, однако на данный момент полученные данные противоречивы. Например, при БП финголимод оказывал защитное действие как на культурах клеток кортикальных нейронов [74], так и на оксидофаминовой (6-OHDA) модели животных [103], но при этом препарат не проявлял ожидаемого защитного эффекта в МФТП-модели БП [111]. Предполагают, что финголимод может оказывать положительное воздействие на немоторные симптомы БП [111]. На моделях БАС на трансгенных мышах было показано, что ингибирование S1PR финголимодом повышает неврологические показатели и выживаемость животных [112]. В настоящее время финголимод проходит клинические испытания фазы II для лечения БАС [113]. Осуществляются попытки применения финголимода при аутоиммунных заболеваниях мозга, например, при хронической воспалительной демиелинизирующей полирадикулоневропатии [114].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Нейродегенеративные заболевания, к которым относятся болезни Альцгеймера, Паркинсона и боковой амиотрофический склероз, – наиболее распространенная форма патологий ЦНС, связанных с возрастными изменениями. Множество клеточных процессов, характерных для НДЗ (в том числе повреждение клеточной мембраны, нарушение синаптической передачи и пластичности синапсов, аутофагии, апоптоза), связано с изменениями сфинголипидного метаболизма. Метаболиты сфинголипидов, в том числе сфингоидные основания, участвуют в регуляции этих процессов, выступая источником вторичных мессенджеров.

S1P – вторичный мессенджер, существенно отличающийся по своим функциям от своих метаболических предшественников: если церамиды и сфингозин играют роль проапоптотических агентов и индуцируют гибель клеток, то S1P – фактор, способствующий выживаемости клетки. Важно подчеркнуть, что S1P – уникальный компонент клеточной регуляции, который, в отличие от других сфингомиелиновых метаболитов, действует не только локально внутри клетки, но и внеклеточно, при участии S1PR, с которыми связано действие S1P на пролиферацию клеток и подавление апоптоза, способствующие выживанию клеток ЦНС. Существует тонкий баланс между влиянием S1P и его рецепторов на взаимодействие глиальных и нервных клеток на разных этапах развития организма, а также в норме и при патологических состояниях, однако очевидно, что в настоящее время этих сведений недостаточно для понимания функций S1P в развитии НДЗ.

Цитопротекторные свойства S1P определяют его возможное участие в следующих процессах: 1) в механизмах, обеспечивающих нейропластичность мозга, которые включают предотвращение гибели нейронов [115]; 2) в стимуляции репаративных процессов, в том числе благодаря повышенной секреции ростовых (нейротрофических) факторов, поскольку S1P участвует в проведении их сигнала, способствующих развитию неповрежденных аксонов и тем самым увеличению числа синаптических контактов [116]; 3) в активации эндогенной антиоксидантной системы, предотвращающей гибель нейронов от оксидативного стресса; 4) в процессах аутофагии [117]. В дальнейшем необходимо исследовать содержание S1P в мозге на ранних стадиях НДЗ для выявления его участия в механизмах нейропластичности и возможности использования S1P в качестве потенциального маркера НДЗ.

Однако выявлена двойственная роль S1P в нервной системе: с одной стороны, S1P служит нейропротектором, защищая клетки от действия токсических факторов, таких как церамид, β‑амилоид или α-синуклеин; с другой стороны, метаболизм S1P вовлечен во множество клеточных процессов, ведущих к нейродегенерации: стресс эндоплазматического ретикулума, аутофагию, нарушение регуляции белкового и липидного транспорта, секрецию экзосом, распространение нейротоксичных белков, нейровоспалительные процессы и дисфункцию митохондрий, в некоторых случаях индукцию апоптоза нейронов [96]. Подобное действие может осуществляться посредством нарушения метаболизма S1P, например, ингибированием ферментов его синтеза и деградации и/или накопления S1P в клетке, или через активацию S1PR₂. Яркий пример тому – нарушение поведенческих, физиологических, морфологических и молекулярных отклонений при ингибировании S1P-лиазы и, соответственно, накоплении S1P [81].

Особый интерес представляет исследование изменений содержания сфинголипидов и особенно S1P в плазме крови при лечении пациентов с НДЗ препаратами, влияющими на липидный метаболизм мозга. Такой препарат – финголимод, продемонстрировавший положительное действие как на биохимические, так и на когнитивные показатели.

Кроме того, в настоящее время в качестве лекарственных мишеней для лечения различных заболеваний апробируются SK и рецепторы S1P [15, 23]. Возможно, что рецепторы S1P и/или ферменты его метаболизма будут рассматриваться в качестве мишени для целевой терапии (например, в случае онкологических заболеваний мозга [118]). Развитие новых аналитических масс-спектрометрических технологий способствует расширению возможностей идентификации и количественного анализа S1P в разных объектах (тканях мозга, плазме крови), что позволяет исследовать его в комплексе с другими липидами и рассматривать в качестве потенциального маркера различных заболеваний [119].

Таким образом, S1P и опосредуемые им сигнальные пути – потенциальные мишени при лечении НДЗ. Исследования метаболизма S1P могут предложить новые подходы в понимании механизмов этих заболеваний, а также новые методы диагностики и стратегии для их лечения.