Функциональная роль сигма 1 рецептора генетической модели болезни Хантингтона тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.01.03, кандидат наук Красковская Нина Александровна

• Красковская Нина Александровна
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Красковская Нина Александровна

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Болезнь Хантингтона

1.2. Нарушения кальциевой регуляции при развитии болезни Хантингтона

1.3. Кальциевая гипотеза развития болезни Хантингтона

1.4. Роль депо-управляемого входа кальция в патогенезе болезни Хантингтона

1.5. Роль сигма 1 рецептора в патогенезе болезни Хантингтона

1.5.1. Молекулярно - биологические аспекты функционирования сигма 1 рецептора

1.5.2. Молекулярно-биологические аспекты функционирования сигма 1 рецептора при болезни Хантингтона

1.5.3. Придопидин как потенциальный терапевтический агент для терапии болезни Хантингтона

1.6. Моделирование болезни Хантингтона при помощи репрограммирования соматических клеток в нейроны

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объект исследования

2.2. Генотипирование

2.3. Культивирование клеток линии НЕК293Т и первичных дермальных фибробластов

2.4. Первичные нейрональные культуры

2.5. Иммунофлуоресцентное окрашивание

2.6. Плазмиды и лентивирусные конструкции

2.7. Продуцирование лентивирусов

2.8. Иммунопреципитация

2.9. Вестерн-блот анализ

2.10. Анализ морфологии дендритных шипиков

2.11. Кальциевая визуализации

2.11.1. Измерение интенсивности нДУВКа

2.11.2. Измерение содержания кальция в ЭПР

2.12. Репрограммирования первичных дермальных фибробластов в СШН

2.13. Статистическая обработка результатов

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Влияние лигандов сигма 1 рецептора на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128

3.2. Влияние агониста сигма 1 рецептора на интенсивность нейронального депо -управляемого входа кальция в дендритных шипиках нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128

3.3. Влияние агониста сигма 1 рецептора на содержание кальция в эндоплазматическом ретикулуме в культуре нейронов стриатума, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128

3.4. Влияние агониста сигма 1 рецептора на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из диких мышей в условии гиперэкспрессии белка STIM2

3.5. Влияние нокаута сигма 1 рецептора на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре в условии гиперэкспрессии белка STIM2

3.6. Содержание кальция в ЭПР определяет взаимодействие STIM2 и сигма 1 рецептора

3.7. Модификация протокола репрограммирования первичных фибробластов кожи в средние шипиковые нейроны

ГЛАВА 4. Обсуждение полученных результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

БЛАГОДАРНОСТИ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функциональная роль сигма 1 рецептора генетической модели болезни Хантингтона»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы

Болезнь Хантингтона (БХ) является нейродегенеративным, доминантно наследуемым генетическим заболеванием. Известно, что при БХ в первую очередь поражается стриатум, так как клеточной гибели наиболее подвержены нейроны именно этой области — ГАМКергические средние шипиковые нейроны (СШН), которые составляют 95% нейронов стриатума. Повреждение стриатума при БХ приводит к развитию неконтролируемых непроизвольных движений (хореи), основному клиническому симптому данного заболевания. На клеточном уровне БХ характеризуется накоплением мутантного белка хантингтина (mHtt) в клетках головного мозга. Увеличение количества повторов кодона CAG в первом экзоне гена хантингтина (htt) выше порога в 36 триплетов приводит к патологическому удлинению полиглутаминового тракта в белке и развитию фенотипа БХ [1].

Поиск лекарственных препаратов для лечения нейродегенеративных заболеваний (НДЗ) является приоритетом современной нейромедицины и нейробиологии и предметом пристального внимания со стороны фармацевтических компаний на протяжении многих лет. К сожалению, подавляющее большинство разработок потерпели неудачу в клинических испытаниях. Те немногие препараты, что сейчас применяются в клинической практике, облегчают тяжесть симптомов и не способны остановить прогрессию заболевания, а также имеют целый ряд побочных эффектов. Данное обстоятельство указывает на необходимость поиска новых терапевтических мишеней.

Результаты исследований последних лет указывают на нарушения в кальциевом (Ca2+) гомеостазе нейронов стриатума при развитии БХ [2, 3]. Клетки данного типа крайне чувствительны к изменениям в концентрации Ca2+ в цитоплазме и чрезмерное его повышение приводит к их гибели. Так, в частности, было продемонстрировано, что mHtt способен связываться с рецептором 1,4,5-трифосфата (IP3R) на мембране эндоплазматического ретикулума (ЭПР) и вызывать пролонгированный выход Са2+ в цитоплазму из внутриклеточного депо. Для восполнения запасов Са2+ в ЭПР запускается компенсаторный механизм - нейрональный депо-управляемый вход Са2+ (нДУВК) [4]. На различных клеточных моделях БХ была выявлена гиперактивация данного биохимического пути [3-5], а также повышение уровня экспрессии белка STIM2, отвечающего за активацию данного биохимического пути [3]. Кроме того, гиперактивация нДУВКа была продемонстрирована на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (Induced pluripotent stem cells - iPSC), полученных от пациентов с БХ [6]. Однако со временем,

вследствие чрезмерной активации данного биохимического пути, компенсаторный механизм становится патологическим, так как Са2+ начинает накапливаться в цитоплазме нейронов. Наиболее чувствительными к данным изменениям синаптические контакты, в особенности дендритные шипики, поскольку функциональная активность данного компартмента нейрональных клеток во-многом определяется внутриклеточной концентрацией Са2+. Изменение Са2+ регуляции в нейронах стриатума на самых ранних стадиях развития БХ приводит к элиминации синаптических связей и развитию кортико -стриатной синаптической дисфункции, которая, как считается, приводит в дальнейшем к двигательным нарушениям, характерным для данной нейропатологии [2].

В предыдущих исследованиях был показан нейропротекторный эффект соединения EVP4593, являющегося ингибитором нДУВКа [3, 4, 6, 7]. Аппликация данного соединения в кортико-стриатную культуру, выделенную из мышей с моделью БХ, снижает гиперактивацию нДУВКа и восстанавливает плотность дендритных шипиков. Однако EVP4593 не проходит через гематоэнцефалический барьер, что затрудняет его дальнейшее изучение в качестве потенциального средства для терапии БХ. Последние исследования показали, что активность нДУВКа, непосредственно или опосредовано, может быть ингибирована сигма 1 рецептором (С1Р) [8]. Данный рецептор является трансмембранным белком ЭПР, стабилизирующим Ca2+ обмен между ЭПР и митохондрией [9]. Предполагается, что С1Р действует как Ca2+ сенсор и его активация при помощи агониста может способствовать восстановлению Ca2+ баланса в нейронах стриатума при БХ [8]. Нормализация Ca2+ баланса в дендритных шипиках за счет подавления гиперактивности нДУВКа, является перспективным подходом при разработке новых лекарственных препаратов для терапии БХ. В связи с этим, изучение молекулярных аспектов нейропротекторного действие С1Р является актуальной научной задачей.

В дополнение к различным животным моделям НДЗ в последнее десятилетие активно развивается новое направление клеточной нейробиологии, основанное на изучении нейропатологических процессов непосредственно на нейронах человека. Это стало возможно благодаря прогрессу в клеточных технологиях, позволяющему получить популяцию нейрональных клеток путем репрограммирования соматических. Моделирование нейропатологий на нейрональных клетках пациентов, полученных с помощью процедуры репрограммирования, может заполнить важную нишу между клиническими испытаниями и исследованиями на модельных организмах при расшифровке молекулярных механизмов, лежащих в основе развития НДЗ и поиска терапевтических мишеней для их лечения [10].

Наиболее распространённым способом получения нейрональных клеток человека является направленная дифференцировка iPSC. Данный подход позволяет при помощи генетических манипуляций репрограммировать один тип соматических клеток в плюрипотентное состояние [11], и далее дифференцировать в любой тип клеток организма, в том числе, в нейроны. Однако применение iPSC для моделирования НДЗ имеет ряд недостатков. Главный из которых — это потеря возраст-ассоциированного фенотипа при переходе через плюрипотентное состояние. Кроме того, нейрональные клетки, полученные при помощи iPSC, сохраняют способность к пролиферации, в то время как фундаментальной особенностью нейронов является неспособность к делению ввиду интегрированности в нейрональные сети за счет формирования синаптических связей. В связи с этим, для сохранения возрастных изменений, наблюдающихся при развитии НДЗ, более целесообразным представляется использование прямых методов репрограммирования. Один из таких методов основан на использовании малых некодирующих молекул РНК (микроРНК) в качестве факторов, инициирующих ремоделирование хроматина и активацию про-нейрональных генов. А экспрессия определенных транскрипционных факторов позволяет получить популяцию нейрональных клеток определенного типа [12]. Ключевым элементом данного подхода, в отличие от iPSC, является сохранение всей эпигенетической информации, заложенной в клетках, что позволяет сохранить «возраст» полученных путем процедуры репрограммирования нейронов. Недавно был опубликован детальный протокол, позволяющий из фибробластов кожи при помощи метода прямого репрограммирования, получить популяцию СШН стриатума [13], что представляется важным методическим подходом при изучении молекулярно-клеточных аспектов патогенеза БХ. Однако согласно опубликованным данным, при использовании данного протокола только 60-70% полученных клеток являются СШН, и сама эффективность процедуры репрограммирования в нейроны не превышает 10-15% [12]. В связи с этим, одна из задач диссертационного исследования состояла в модификации протокола прямого репрограммирования с целью получения гомогенной популяции СШН и повышение эффективности самой процедуры, что особенно важно ввиду того, что репрограммированные нейроны не делятся и количество клеток, доступных для проведения морфо-функциональных исследований, ограничивается изначальным количеством фибробластов.

Степень разработанности темы исследования

Несмотря на то, что причина БХ, была установлена еще в 1993 году, лекарство, способное остановить или хотя бы существенно замедлить прогрессирование данного заболевания, до сих пор не найдено. В последние десятилетия неоднократно проводились испытания тех или иных лекарственных агентов для терапии БХ, однако единственным официально одобренным препаратом остается тетрабеназин, который оказывает антидопаминовый эффект [14]. Однако и он имеет ограниченный терапевтический эффект, принося только временное облегчение, уменьшая проявления хореи, но нисколько не задерживает дальнейшее развитие заболевания. В настоящий момент разрабатывается несколько стратегий лечения БХ. Одна из них связана со снижением уровня экспрессии мутантного белка в тканях головного мозга при помощи антисмысловых олигонуклеотидов (АСО). Согласно последним клиническим испытаниям инъекции АСО без серьезных побочных эффектов приводят к снижению уровня И! в спинномозговой жидкости пациентов с БХ, однако терапевтический эффект такого подхода нуждается в дальнейшем исследовании [15]. Другой терапевтический агент, придопидин, изначально открытый также как антидопаминовый агент и в настоящий момент находящийся в 3 фазе клинических испытаний, продемонстрировал нейропротекторное действие на различных клеточных и животных моделях БХ [8, 16-20]. Однако последние исследования показывают, что мишенью для придопидина может являться С1Р. Зависимость «доза-эффект» для придопидина имеет куполообразную форму, характерную для большинства агонистов С1Р [21]. Последние исследования с помощью позитронно-эмиссионной томографии также показывают, что при клинически значимой разовой дозе придопидин действует как селективный агонист С1Р, демонстрируя почти полное связывание с С1Р и незначительное с рецепторами допамина второго (D2R) и третьего типа [22]. В связи с этим необходимо провести оценку функциональной роли С1Р на модели БХ, а также оценить перспективы применения его агонистов в предотвращении синаптической дисфункции при БХ, как одного из самых ранних проявлений нейропатологических процессов на клеточном уровне.

Цель и задачи исследования

Цель исследования - выяснение функциональной роли С1Р в нейронах стриатума генетической модели БХ.

Задачи исследования:

1. Оценить влияние лигандов С1Р на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128.

2. Измерить интенсивность нДУВКа в дендритных шипиках нейронов стриатума в первичной кортико-стриатной культуре, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128 до и после активации С1Р с помощью агониста.

3. Измерить содержание Ca2+ в ЭПР в первичной культуре нейронов стриатума, выделенной из диких и трансгенных мышей линии YAC128 до и после активации С1Р с помощью агониста.

4. Оценить влияние агониста С1Р на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из диких мышей, в условии гиперэкспрессии белка STIM2.

5. Оценить влияние нокаута С1Р на плотность дендритных шипиков нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре в условии гиперэкспрессии белка STIM2.

6. Определить, взаимодействует ли белок STIM2 с С1Р и нарушается ли их взаимодействие при снижении содержания Ca2+ в ЭПР.

7. Модифицировать протокол прямого репрограммирования фибробластов для получения гомогенной популяции СШН, а также повышения эффективности самой процедуры.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Одним из признаков БХ, отражающих ранние морфофункциональные изменения на клеточном уровне при данной нейропатологии, является снижение плотности дендритных шипиков СШН. Активация С1Р препятствует элиминации дендритных шипиков СШН в кортико-стриатной культуре, выделенной из мышей с моделью БХ.

2. Активация С1Р восстанавливает нарушение Ca2+ баланса, вызванное гиперактивацией нДУВК и снижением уровень Ca2+ в ЭПР СШН, выделенных из мышей с моделью БХ.

3. Активация С1Р препятствует элиминация дендритных шипиков СШН при гиперактивации нДУВКа. Гиперактивация данного биохимического пути в СШН, нокаутных по С1Р, приводит к практически полной элиминации дендритных шипиков.

4. С1Р взаимодействует с белком STIM2 и их взаимодействие нарушается при снижении уровня Са2+ в ЭПР.

5. Модифицированный протокол репрограммирования позволяет получить гомогенную популяцию СШН, а эффективность самой процедуры составляет в среднем 80% от начального количества репрограммированных фибробластов.

Научная новизна

В настоящее время функциональная роль С1Р в регуляции активности нДУВКа практически не изучена. На данный момент имеется только несколько экспериментальных статей, указывающая на активность С1Р в отношении данного биохимического пути в невозбудимых клетках [23-25] и в нейронах на различных моделях НДЗ [8, 26, 27]. В настоящей работе продемонстрировано, что высокоселективный агонист С1Р, соединение 2-(4-морфолинил)-1-фенилциклогексанкарбоксилат (РЯЕ-084) препятствует элиминации дендритных шипиков СТТТН в первичной кортико-стриатной культуре, выделенной из мышей с моделью БХ. В работе впервые показано, что аппликация высокоселективного агониста, соединения PRE-084, ингибирует избыточный нДУВК в дендритных шипиках нейронов стриатума в кортико-стриатной культуре, выделенной из мышей с моделью БХ, а также повышает содержание Са2+ в ЭПР в культуре нейронов стриатума, выделенных из мышей с моделью БХ. В работе также впервые показано, что наблюдаемый нейропротекторный эффект С1Р непосредственно связан c активностью нДУВКа. При НДЗ нарушаются многие аспекты функционирования нейрональных клеток, что может привести к кумулятивному эффекту и влияние С1Р на активность нДУВКа может быть опосредованным. В связи с этим в настоящем исследовании впервые было проведено изучение влияния С1Р на нДУВКа в СШН в отсутствии нейродегенеративных процессов при помощи гиперэкспрессии белка STIM2 - ключевого активатора данного биохимического пути. Аппликация соединения PRE-084 восстанавливает плотность дендритных шипиков СШН в кортико-стриатной культуре, выделенной из мышей дикого типа, в условии гиперэкспрессии белка STIM2. Также в работе впервые установлено, что С1Р взаимодействует с белком STIM2 и это взаимодействие определяется содержанием Са2+ в ЭПР.

В ходе диссертационного исследования впервые представлен протокол прямого репрограммирования, позволяющий с высокой эффективностью получить гомогенную популяцию функционально активных СШН, способных к формированию синаптических связей в условиях ко-культивирования с нейронами коры.

Теоретическая и практическая значимость

Нарушения в синаптической передаче и потеря синаптических контактов являются одними из самых ранних признаков дисфункции нейронов стриатума, возникающих при развитии НДЗ. Результаты настоящего диссертационного исследования также указывают на взаимосвязь стабильности синаптических контактов и нарушения Са2+ баланса в

нейронах стриатума при развитии БХ. Полученные результаты проливают свет на новые аспекты функционирования С1Р в качестве регулятора нДУВКа в СШН и указывают на его потенциал в качестве мишени на самой ранней стадии развития патологических процессов, наблюдаемых при БХ.

Диссертационное исследование также предполагало дальнейшую оценку эффективности соединения PRE-084 и его влияния на нДУВК в нейронах стриатума, полученных путем прямого репрограммирования фибробластов пациентов с БХ. Однако в ходе работы с выбранным протоколом автор исследования столкнулся с низкой эффективностью прямой процедуры репрограммирования, что существенно затрудняло дальнейший морфофункциональный анализ. Поэтому перед проведением экспериментов необходимо было модифицировать оригинальный протокол для повышения выживаемости клеток и повышения гомогенности при проведении процедуры репрограммирования первичных дермальных фибробластов в нейрональные клетки. В результате предложенных модификаций протокол позволяет получить гомогенную популяцию СШН и имеет важное научно-практическое значение.

Разрабатываемый способ получения популяции нейрональных клеток от пациентов выводит моделирования нейропатологии in vitro на принципиально новый уровень. Прямое репрограммирование позволяет сохранить возрастные особенности течения заболевания, что позволяет получить более полную картину молекулярно-клеточных основ патогенеза БХ. Кроме того, проверка потенциальных препаратов для терапии БХ на популяции репрограммированных СШН будет являться важным этапом доклинических исследований и позволит оценить их эффективность перед началом клинических испытаний на пациентах. Разработанный протокол можно применять для оценки индивидуальных особенностей прогрессирования БХ и, самое главное, осуществлять персонализированный подход в выборе стратегии лечения и подборе лекарственных препаратов для терапии.

Методология и методы диссертационного исследования

Для достижения поставленных задач в диссертации применялись следующие методы молекулярной и клеточной нейробиологии: генотипирование трансгенных животных, культивирование первичных диссоциированных нейронов коры и стриатума мышей, ведение клеточной линии HEK293T и первичных дермальных фибробластов, иммунофлуоресцентный анализ, наработка лентивирусов, иммунопреципитация, вестерн-блот, выделение плазмидной ДНК, Са2+-фосфатная трансфекция, анализ плотности дендритных шипиков в программном обеспечении «NeuroStudio», флуориметрический анализ внутриклеточной концентрации Са2+, методы статистической обработки данных.

Степень достоверности полученных результатов

Все полученные результаты подтверждены экспериментальным данными, а также проиллюстрированы микрофотографиями. Использованные в работе современные методы молекулярной и клеточной нейробиологии полностью соответствуют поставленным задачам и подробно описаны в диссертации. Результаты диссертационного исследования апробированы на следующих российских и международных научных и научно-практических форумах, и конференциях:

1. Международный научный форум «Неделя науки - 2017». Санкт-Петербург, Россия.13-19 ноября 2017.

2. 13-я международная конференция по болезни Альцгеймера и Паркинсона «AD/PD 2017». Вена, Австрия. 26-31 марта 2017.

3. 11-й Форум Федерации Европейских Нейронаучных Сообществ «FENS», 7-11 июля 2018, г. Берлин, Германия.

4. Международная конференция «Biomembranes' 2018». Долгопрудный, Россия. 1-5 октября 2018.

5. XX Зимняя молодежная школа ПИЯФ по биофизике и молекулярной биологии. Санкт-Петербург, Россия. 25 февраля - 2 марта 2019.

6. 2-й Европейский симпозиум по физиопатологии сигма 1 рецептора. Рига, Латвия. 31 мая - 2 июня 2019.

7. 14-я международная конференция по болезни Альцгеймера и Паркинсона «AD/PD 2019». Лиссабон, Португалия. 26-31 марта 2019.

8. VIII Всероссийский форум «Белки и пептиды». Москва, Россия. 18-22 сентября 2017.

Личный вклад автора

Личный вклад автора в диссертационное исследование состоял в разработке и составлении плана исследования совместно с научным руководителем - д.б.н. Безпрозванным И.Б., подготовке литературного обзора по тематике исследования, проведении всех экспериментов, с использованием экспериментальной базы лаборатории молекулярной нейродегенерации Санкт-Петербургского государственного политехнического университета Петра Великого и лаборатории И.Б. Безпрозванного в Юго-Западном медицинском центре Университета Техаса в г. Даллас, США, статистической обработке и анализе полученных данных. В ходе выполнения исследования автором освоены методики генотипирования, диссоциированного культивирования

первичной культуры нейронов стриатума, первичной ко-культуры нейронов коры и стриатума, методики кальциевой визуализации, иммунопреципитации, вестерн блот анализа, иммунофлуоресцентного окрашивания, метода прямого репрограммирования фибробластов кожи в СТТТН и его оптимизация. Обработка, статистический анализ и подготовка результатов к публикациям проводилась лично автором, тексты публикаций подготавливались совместно с соавторами.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, описания полученных результатов собственных исследований, выводов, заключения и списка литературы. Текст диссертации изложен на 82 страницах, содержит 1 таблицу, иллюстрирован 31 рисунком. Список литературы содержит 120 источников, из них на английском - 120.

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Болезнь Хантингтона

БХ является нейродегенеративным, доминантно наследуемым генетическим заболеванием. Данная нейропатология характеризуется тремя основными клиническими симптомами: психические расстройства, снижение когнитивных способностей и экстрапирамидные расстройства. Все три нарушения неуклонно прогрессируют и в конечном итоге приводят к кахексии и деменции. Известно, что при БХ в первую очередь поражается стриатум, так как клеточной гибели наиболее подвержены нейроны именно этой области — ГАМКергические СТТТН, которые составляют 95% нейронов стриатума. Стриатум является частью базальных ганглиев, области мозга, которая играет ключевую роль в контроле движений и поведения. Дегенерация клеток стриатума приводит к нарушениям двигательной активности, что выражается в появлении у больных характерных непроизвольных, беспорядочных, отрывистых движений, семантически объединенных термином «хорея», которая является главным клиническим симптомом данного заболевания [1]. Увеличение количества повторов кодона CAG в первом экзоне гена Ип выше порога в 36 триплетов приводит к патологическому удлинению полиглутаминового тракта в белке и развитию фенотипа БХ [28]. Продуктом данного гена является растворимый белок И! с молекулярной массой 348 кДа. Несмотря на точно установленную генетическую природу данного заболевания, до сих пор неизвестны конкретные биохимические пути, нарушающиеся в клетках под воздействием шШ1 Известно, что данный белок транскрибируется в различных тканях [29] и имеет множество партнёров по взаимодействию [30]. На животных моделях показано, что отсутствие Нй приводит к гибели организма на стадии эмбриогенеза [31].

Согласно последним данным, полиглутаминовый тракт белка представляет собой альфа-спираль, участвующую в белок-белковых взаимодействиях [32]. В зависимости от белкового окружения он также может иметь альтернативные виды фолдинга. Удлинение данного участка приводит к повышению вероятности взаимодействий с белковыми партнёрами, нетипичными для Нй дикого типа, а также, скорее всего, является причиной накопления агрегатов шНй в ядре, цитоплазме и отростках нейрона. Несмотря на то, что агрегаты шНй являются основным гистопатологическим признаком БХ, в последние годы, агрегационная гипотеза патогенеза БХ была подвергнута сомнению и в настоящий момент токсический эффект связывают либо с абберантными взаимодействиями мономерной формы мутантного белка, либо с его олигомерными формами [33]. Таким образом, остается актуальным поиск новых альтернативных теорий, которые могли бы на молекулярном уровне объяснить токсический эффект шНй. Последние данные говорят о том, что

наибольший токсический эффект на клетки оказывают именно дезагрегированные формы белка, к тому же первые биохимические нарушения детектируются в клетке ещё до появления агрегатов шИй [34]. Увеличение полиглутаминового тракта приводит к изменению структуры белка с последующей гипотетической потерей нормальной и приобретением им токсической функции, что в любом случае приводит к нарушению функционирования клетки. Исследования показали, что И! с увеличенным полиглутаминовым трактом характеризуется приобретением новых патологических функций, что приводит к нарушению функциональной активности нейронов, в том числе, таких ключевых как экспрессия генов [35-37], аксональный транспорт [38], синаптическая передача [39, 40] и Са2+ сигналинг [41-45].

1.2. Нарушения кальциевой регуляции при развитии болезни

Хантингтона

Са2+ является одним из важнейших вторичных посредников в нейронах, преобразующий поступающие извне сигналы в активацию эффекторных ферментов и запуску Са2+-опосредованных каскадов биохимических реакций, формирующих специфический клеточный ответ, влияющий на структуру и функцию нейронов. Механизмы Са2+ регуляции запускаются путем входящего Са2+ тока из внеклеточного пространства в цитоплазму нейрональных клеток при различных стимулах, а также путем амплификации сигнала при выходе Са2+ в цитоплазму из внутриклеточных депо. Входящий Са2+ ток обеспечивается наличием огромного электрохимического градиента на плазматической мембране нейрона. В покое концентрация Са2+ в цитоплазме нейрона не превышает 100-500 нМ. Однако при различных активирующих стимулах концентрация Са2+ в цитоплазме локально повышается до 50-100 мкМ благодаря поступлению Са2+ из внеклеточного пространства, где его концентрация составляет около 2 мМ, через различные потенциал-зависимые Са2+ каналы (ПЗКК) и лиганд-управляемые ионные каналы (ионотропные рецепторы глутамата и каналы семейства ТКРС) [46].

Са2+ также поступает в цитоплазму из внутриклеточных депо, в основном из гладкого ЭПР, при активации сигнальных каскадов других вторичных посредников, таких как, инозитол-3-фосфат (ГРэ) или при активации рианодиновых рецепторов. Поскольку ЭПР является основным динамичным Са2+ депо и участвует в генерации специфических форм Са2+ сигнализации, нейронам необходимо поддерживать стабильный уровень Са2+ в ЭПР. При помощи специальной технологии Са2+ визуализации было показано, что Са2+ довольно быстро выходит из ЭПР в соме и дендритах в условиях покоя при инкубировании нейронов в бескальциевой среде [47]. Выход Са2+ происходит благодаря наличию в мембране ЭПР

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Красковская Нина Александровна, 2021 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Walker F.O. Huntington's disease // Lancet. - 2007. - Vol. 369. - №. 9557. - P. 218228.

2. Artamonov D.N., V.V. Korzhova, J. Wu, P.D. Rybalchenko, C. Im, V.A. Krasnoborova, O.L. Vlasova, and I.B. Bezprozvanny. Characterization of Synaptic Dysfunction in an In Vitro Corticostriatal Model System of Huntington's Disease // Biologicheskie Membrany.

- 2013. - Vol. 30. - №. 4. - P. 276-288.

3. Wu J., D.A. Ryskamp, X. Liang, P. Egorova, O. Zakharova, G. Hung, and I. Bezprozvanny. Enhanced Store-Operated Calcium Entry Leads to Striatal Synaptic Loss in a Huntington's Disease Mouse Model // Journal of Neuroscience. - 2016. - Vol. 36. - №. 1. - P. 125141.

4. Wu J., HP. Shih, V. Vigont, L. Hrdlicka, L. Diggins, C. Singh, M. Mahoney, R. Chesworth, G. Shapiro, O. Zimina, et al. Neuronal store-operated calcium entry pathway as a novel therapeutic target for Huntington's disease treatment // Chem Biol. - 2011. -Vol. 18. - №. 6. - P. 777-793.

5. Czeredys M., F. Maciag, A. Methner, and J. Kuznicki. Tetrahydrocarbazoles decrease elevated SOCE in medium spiny neurons from transgenic YAC128 mice, a model of Huntington's disease // Biochem Biophys Res Commun. - 2017. - Vol. 483. - №. 4. -P. 1194-1205.

6. Nekrasov E.D., V.A. Vigont, S.A. Klyushnikov, O.S. Lebedeva, E.M. Vassina, A.N. Bogomazova, I.V. Chestkov, T.A. Semashko, E. Kiseleva, L.A. Suldina, et al. Manifestation of Huntington's disease pathology in human induced pluripotent stem cell-derived neurons // Mol Neurodegener. - 2016. - Vol. 11. - P. 27.

7. Vigont V., Y. Kolobkova, A. Skopin, O. Zimina, V. Zenin, L. Glushankova, and E. Kaznacheyeva. Both Orai1 and TRPC1 are Involved in Excessive Store-Operated Calcium Entry in Striatal Neurons Expressing Mutant Huntingtin Exon 1 // Front Physiol. - 2015.

- Vol. 6. - P. 337.

8. Ryskamp D., J. Wu, M. Geva, R. Kusko, I. Grossman, M. Hayden, and I. Bezprozvanny. The sigma-1 receptor mediates the beneficial effects of pridopidine in a mouse model of Huntington disease // Neurobiology of Disease. - 2017. - Vol. 97. - P. 46-59.

9. Hayashi T. and T.P. Su. Sigma-1 receptor chaperones at the ER-mitochondrion interface regulate Ca(2+) signaling and cell survival // Cell. - 2007. - Vol. 131. - №. 3. - P. 596610.

10. Drouin-Ouellet J., K. Pircs, R.A. Barker, J. Jakobsson, and M. Parmar. Direct Neuronal Reprogramming for Disease Modeling Studies Using Patient-Derived Neurons: What Have We Learned? // Front Neurosci. - 2017. - Vol. 11. - P. 530.

11. Takahashi K. and S. Yamanaka. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors // Cell. - 2006. - Vol. 126. - №. 4. - P. 663-676.

12. Yoo A.S., A.X. Sun, L. Li, A. Shcheglovitov, T. Portmann, Y. Li, C. Lee-Messer, R.E. Dolmetsch, R.W. Tsien, and G.R. Crabtree. MicroRNA-mediated conversion of human fibroblasts to neurons // Nature. - 2011. - Vol. 476. - №. 7359. - P. 228-231.

13. Richner M., MB. Victor, Y. Liu, D. Abernathy, and A.S. Yoo. MicroRNA-based conversion of human fibroblasts into striatal medium spiny neurons // Nat Protoc. - 2015.

- Vol. 10. - №. 10. - P. 1543-1555.

14. Huntington Study Group. Tetrabenazine as antichorea therapy in Huntington disease: a randomized controlled trial // Neurology. - 2006. - Vol. 66. - №. 3. - P. 366-372.

15. Tabrizi S.J., B.R. Leavitt, G.B. Landwehrmeyer, E.J. Wild, C. Saft, R.A. Barker, N.F. Blair, D. Craufurd, J. Priller, H. Rickards, et al. Targeting Huntingtin Expression in Patients with Huntington's Disease // N Engl J Med. - 2019. - Vol. 380. - №. 24. - P. 2307-2316.

16. Eddings C.R., N. Arbez, S. Akimov, M. Geva, M.R. Hayden, and C.A. Ross. Pridopidine protects neurons from mutant-huntingtin toxicity via the sigma-1 receptor // Neurobiol Dis.

- 2019. - Vol. 129. - P. 118-129.

17. Kusko R., J. Dreymann, J. Ross, Y. Cha, R. Escalante-Chong, M. Garcia-Miralles, L.J. Tan, M.E. Burczynski, B. Zeskind, D. Laifenfeld, et al. Large-scale transcriptomic analysis reveals that pridopidine reverses aberrant gene expression and activates neuroprotective pathways in the YAC128 HD mouse // Mol Neurodegener. - 2018. - Vol. 13. - №. 1. -P. 1-25.

18. Garcia-Miralles M., M. Geva, J.Y. Tan, N. Yusof, Y. Cha, R. Kusko, L.J. Tan, X. Xu, I. Grossman, A. Orbach, et al. Early pridopidine treatment improves behavioral and transcriptional deficits in YAC128 Huntington disease mice // JCI Insight. - 2017. - Vol. 2. - №. 23. - P. 1-18.

19. Geva M., R. Kusko, H. Soares, K.D. Fowler, T. Birnberg, S. Barash, A.M. Wagner, T. Fine, A. Lysaght, B. Weiner, et al. Pridopidine activates neuroprotective pathways impaired in Huntington Disease // Hum Mol Genet. - 2016. - Vol. 25. - №. 18. - P. 3975-3987.

20. Ruiz C., M.J. Casarejos, I. Rubio, S. Gines, M. Puigdellivol, J. Alberch, M.A. Mena, and J.G. de Yebenes. The dopaminergic stabilizer, (-)-OSU6162, rescues striatal neurons with normal and expanded polyglutamine chains in huntingtin protein from exposure to free radicals and mitochondrial toxins // Brain Res. - 2012. - Vol. 1459. - P. 100-112.

21. Brimson J.M., S. Brimson, C. Chomchoei, and T. Tencomnao. Using sigma-ligands as part of a multi-receptor approach to target diseases of the brain // Expert Opin Ther Targets. -2020. - Vol. 24. - №. 10. - P. 1-20.

22. Grachev I.D., P.M. Meyer, G.A. Becker, M. Bronzel, D. Marsteller, G. Pastino, O. Voges, L. Rabinovich, H. Knebel, F. Zientek, et al. Sigma-1 and dopamine D2/D3 receptor occupancy of pridopidine in healthy volunteers and patients with Huntington disease: a [(18)F] fluspidine and [(18)F] fallypride PET study // Eur J Nucl Med Mol Imaging. -2020. - в печати.

23. Brailoiu G.C., E. Deliu, L.M. Console-Bram, J. Soboloff, M E. Abood, E M. Unterwald, and E. Brailoiu. Cocaine inhibits store-operated Ca2+ entry in brain microvascular endothelial cells: critical role for sigma-1 receptors // Biochem J. - 2016. - Vol. 473. -№. 1. - P. 1-5.

24. Srivats S., D. Balasuriya, M. Pasche, G. Vistal, J.M. Edwardson, C.W. Taylor, and R.D. Murrell-Lagnado. Sigma1 receptors inhibit store-operated Ca2+ entry by attenuating coupling of STIM1 to Orai1 // J Cell Biol. - 2016. - Vol. 213. - №. 1. - P. 65-79.

25. Krutetskaya Z.I., L.S. Milenina, V.G. Antonov, and A.D. Nozdrachev. Sigma-1 Receptor Agonist Amitriptyline Inhibits Store-Dependent Ca(2+) Entry in Macrophages // Dokl Biochem Biophys. - 2019. - Vol. 488. - №. 1. - P. 307-310.

26. Sun Y., P. Sukumaran, and B.B. Singh. Sigma 1 Receptor Inhibits TRPC1-Mediated Ca(2+) Entry That Promotes Dopaminergic Cell Death // Cell Mol Neurobiol. - 2020. -в печати.

27. Ryskamp D., L. Wu, J. Wu, D. Kim, G. Rammes, M. Geva, M. Hayden, and I. Bezprozvanny. Pridopidine stabilizes mushroom spines in mouse models of Alzheimer's disease by acting on the sigma-1 receptor // Neurobiol Dis. - 2019. - Vol. 124. - P. 489504.

28. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington's disease chromosomes. The Huntington's Disease Collaborative Research Group // Cell. - 1993. - Vol. 72. - №. 6. - P. 971-983.

29. Strong T.V., D A. Tagle, J.M. Valdes, L.W. Elmer, K. Boehm, M. Swaroop, K.W. Kaatz, F.S. Collins, and R.L. Albin. Widespread expression of the human and rat Huntington's

disease gene in brain and nonneural tissues // Nat Genet. - 1993. - Vol. 5. - №. 3. - P. 259-265.

30. Li S.H. and X.J. Li. Huntingtin-protein interactions and the pathogenesis of Huntington's disease // Trends Genet. - 2004. - Vol. 20. - №. 3. - P. 146-154.

31. Nasir J., SB. Floresco, J.R. O'Kusky, V.M. Diewert, J.M. Richman, J. Zeisler, A. Borowski, J.D. Marth, A.G. Phillips, and M.R. Hayden. Targeted disruption of the Huntington's disease gene results in embryonic lethality and behavioral and morphological changes in heterozygotes // Cell. - 1995. - Vol. 81. - №. 5. - P. 811-823.

32. Kim M.W., Y. Chelliah, S.W. Kim, Z. Otwinowski, and I. Bezprozvanny. Secondary Structure of Huntingtin Amino-Terminal Region // Structure. - 2009. - Vol. 17. - №. 9. - P. 1205-1212.

33. Lunkes A. and J.L. Mandel. A cellular model that recapitulates major pathogenic steps of Huntington's disease // Hum Mol Genet. - 1998. - Vol. 7. - №. 9. - P. 1355-1361.

34. Lu B.X. and J. Palacino. A novel human embryonic stem cell-derived Huntington's disease neuronal model exhibits mutant huntingtin (mHTT) aggregates and soluble mHTT-dependent neurodegeneration // Faseb Journal. - 2013. - Vol. 27. - №. 5. - P. 18201829.

35. Li S.H., A.L. Cheng, H. Zhou, S. Lam, M. Rao, H. Li, and X.J. Li. Interaction of Huntington disease protein with transcriptional activator Sp1 // Mol Cell Biol. - 2002. -Vol. 22. - №. 5. - P. 1277-1287.

36. Steffan J.S., A. Kazantsev, O. Spasic-Boskovic, M. Greenwald, Y.Z. Zhu, H. Gohler, E.E. Wanker, G.P. Bates, D.E. Housman, and L.M. Thompson. The Huntington's disease protein interacts with p53 and CREB-binding protein and represses transcription // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2000. - Vol. 97. - №. 12. - P. 6763-6768.

37. Sugars K.L., R. Brown, L.J. Cook, J. Swartz, and D.C. Rubinsztein. Decreased cAMP response element-mediated transcription: an early event in exon 1 and full-length cell models of Huntington's disease that contributes to polyglutamine pathogenesis // J Biol Chem. - 2004. - Vol. 279. - №. 6. - P. 4988-4999.

38. Sapp E., J. Penney, A. Young, N. Aronin, J.P. Vonsattel, and M. DiFiglia. Axonal transport of N-terminal huntingtin suggests early pathology of corticostriatal projections in Huntington disease // J Neuropathol Exp Neurol. - 1999. - Vol. 58. - №. 2. - P. 165173.

39. Morton A.J., R.L. Faull, and J.M. Edwardson. Abnormalities in the synaptic vesicle fusion machinery in Huntington's disease // Brain Res Bull. - 2001. - Vol. 56. - №. 2. - P. 111117.

40. Behrens P.F., P. Franz, B. Woodman, K.S. Lindenberg, and G.B. Landwehrmeyer. Impaired glutamate transport and glutamate-glutamine cycling: downstream effects of the Huntington mutation // Brain. - 2002. - Vol. 125. - №. 8. - P. 1908-1922.

41. Levine M.S., G.J. Klapstein, A. Koppel, E. Gruen, C. Cepeda, M.E. Vargas, E.S. Jokel, E.M. Carpenter, H. Zanjani, R.S. Hurst, et al. Enhanced sensitivity to N-methyl-D-aspartate receptor activation in transgenic and knockin mouse models of Huntington's disease // J Neurosci Res. - 1999. - Vol. 58. - №. 4. - P. 515-532.

42. Tang T.S., H.P. Tu, E.Y.W. Chan, A. Maximov, Z.N. Wang, C.L. Wellington, MR. Hayden, and I. Bezprozvanny. Huntingtin and Huntingtin-associated protein 1 influence neuronal calcium signaling mediated by inositol-(1,4,5) triphosphate receptor type 1 // Neuron. - 2003. - Vol. 39. - №. 2. - P. 227-239.

43. Tang T S., H. Tu, P.C. Orban, E.Y. Chan, MR. Hayden, and I. Bezprozvanny. HAP1 facilitates effects of mutant huntingtin on inositol 1,4,5-trisphosphate-induced Ca release in primary culture of striatal medium spiny neurons // Eur J Neurosci. - 2004. - Vol. 20. - №. 7. - P. 1779-1787.

44. Hansson O., E. Guatteo, N.B. Mercuri, G. Bernardi, X.J. Li, R.F. Castilho, and P. Brundin. Resistance to NMDA toxicity correlates with appearance of nuclear inclusions, behavioural deficits and changes in calcium homeostasis in mice transgenic for exon 1 of the huntington gene // Eur J Neurosci. - 2001. - Vol. 14. - №. 9. - P. 1492-1504.

45. Deckel A.W., R. Elder, and G. Fuhrer. Biphasic developmental changes in Ca2+/calmodulin-dependent proteins in R6/2 Huntington's disease mice // Neuroreport. -2002. - Vol. 13. - №. 5. - P. 707-711.

46. Verkhratsky A., M.P. Mattson, and E.C. Toescu. Aging in the mind // Trends Neurosci. -2004. - Vol. 27. - №. 10. - P. 577-578.

47. Samtleben S., B. Wachter, and R. Blum. Store-operated calcium entry compensates fast ER calcium loss in resting hippocampal neurons // Cell Calcium. - 2015. - Vol. 58. - №. 2. - P. 147-159.

48. Tu H., O. Nelson, A. Bezprozvanny, Z. Wang, S.F. Lee, Y.H. Hao, L. Serneels, B. De Strooper, G. Yu, and I. Bezprozvanny. Presenilins form ER Ca2+ leak channels, a function disrupted by familial Alzheimer's disease-linked mutations // Cell. - 2006. - Vol. 126. -№. 5. - P. 981-993.

49. Callens M., N. Kraskovskaya, K. Derevtsova, W. Annaert, G. Bultynck, I. Bezprozvanny, and T. Vervliet. The role of Bcl-2 proteins in modulating neuronal Ca(2+) signaling in health and in Alzheimer's disease // Biochim Biophys Acta Mol Cell Res. - 2021. - Vol. 1868. - №. 6. - в печати.

50. Liou J., ML. Kim, W.D. Heo, J.T. Jones, J.W. Myers, JE. Ferrell, and T. Meyer. STIM is a Ca2+ sensor essential for Ca2+-store-depletion-triggered Ca2+ influx // Current Biology.

- 2005. - Vol. 15. - №. 13. - P. 1235-1241.

51. Zhang S.Y.L., Y. Yu, J. Roos, J.A. Kozak, T.J. Deerinck, M.H. Ellisman, K.A. Stauderman, and M.D. Cahalan. STIM1 is a Ca2+ sensor that activates CRAC channels and migrates from the Ca2+ store to the plasma membrane // Nature. - 2005. - Vol. 437.

- №. 7060. - P. 902-905.

52. Sun S.Y., H. Zhang, J. Liu, E. Popugaeva, N.J. Xu, S. Feske, C.L. White, and I. Bezprozvanny. Reduced Synaptic STIM2 Expression and Impaired Store-Operated Calcium Entry Cause Destabilization of Mature Spines in Mutant Presenilin Mice // Neuron. - 2014. - Vol. 82. - №. 1. - P. 79-93.

53. Kraft R. STIM and ORAI proteins in the nervous system // Channels. - 2015. - Vol. 9. -№. 5. - P. 244-252.

54. Kikuta S., Y. Iguchi, T. Kakizaki, K. Kobayashi, Y. Yanagawa, M. Takada, and M. Osanai. Store-Operated Calcium Channels Are Involved in Spontaneous Slow Calcium Oscillations in Striatal Neurons // Front Cell Neurosci. - 2019. - Vol. 13. - №. - P. 547.

55. Brandman O., J. Liou, W.S. Park, and T. Meyer. STIM2 is a feedback regulator that stabilizes basal cytosolic and endoplasmic reticulum Ca2+ levels // Cell. - 2007. - Vol. 131. - №. 7. - P. 1327-1339.

56. Stathopulos P.B., L. Zheng, and M. Ikura. Stromal Interaction Molecule (STIM) 1 and STIM2 Calcium Sensing Regions Exhibit Distinct Unfolding and Oligomerization Kinetics // Journal of Biological Chemistry. - 2009. - Vol. 284. - №. 2. - P. 728-732.

57. Wang X.Z., Y.J. Wang, YD. Zhou, E. Hendron, S. Mancarella, M.D. Andrake, B.S. Rothberg, J. Soboloff, and D.L. Gill. Distinct Orai-Coupling Domains in Stim1 and Stim2 Define the Orai-Activating Site // Biophysical Journal. - 2014. - Vol. 106. - №. 2. - P. 314a-314a.

58. Toescu E.C. and A. Verkhratsky. Role of calcium in normal aging and neurodegeneration // Aging Cell. - 2007. - Vol. 6. - №. 3. - P. 265.

59. Khachaturian Z.S. Calcium, membranes, aging, and Alzheimer's disease. Introduction and overview // Ann N Y Acad Sci. - 1989. - Vol. 568. - №. - P. 1-4.

60. Beal MF., N.W. Kowall, D.W. Ellison, MF. Mazurek, K.J. Swartz, and J.B. Martin. Replication of the neurochemical characteristics of Huntington's disease by quinolinic acid // Nature. - 1986. - Vol. 321. - №. 6066. - P. 168-171.

61. Ferrante R.J., N.W. Kowall, P.B. Cipolloni, E. Storey, and M.F. Beal. Excitotoxin lesions in primates as a model for Huntington's disease: histopathologic and neurochemical characterization // Exp Neurol. - 1993. - Vol. 119. - №. 1. - P. 46-71.

62. Whetsell W.O., Jr. and R. Schwarcz. Prolonged exposure to submicromolar concentrations of quinolinic acid causes excitotoxic damage in organotypic cultures of rat corticostriatal system // Neurosci Lett. - 1989. - Vol. 97. - №. 3. - P. 271-275.

63. Zeron M.M., O. Hansson, N. Chen, C.L. Wellington, B.R. Leavitt, P. Brundin, MR. Hayden, and L.A. Raymond. Increased sensitivity to N-methyl-D-aspartate receptor-mediated excitotoxicity in a mouse model of Huntington's disease // Neuron. - 2002. -Vol. 33. - №. 6. - P. 849-860.

64. Glushankova L.N., O.A. Zimina, V.A. Vigont, G.N. Mozhaeva, I.B. Bezprozvanny, and E.V. Kaznacheeva. Changes in the store-dependent calcium influx in a cellular model of Huntington's disease // Dokl Biol Sci. - 2010. - Vol. 433. - №. - P. 293-295.

65. Seto-Ohshima A., P.C. Emson, E. Lawson, C.Q. Mountjoy, and L.H. Carrasco. Loss of matrix calcium-binding protein-containing neurons in Huntington's disease // Lancet. -1988. - Vol. 1. - №. 8597. - P. 1252-1255.

66. Bao J., A H. Sharp, M.V. Wagster, M. Becher, G. Schilling, C.A. Ross, V.L. Dawson, and T.M. Dawson. Expansion of polyglutamine repeat in huntingtin leads to abnormal protein interactions involving calmodulin // Proc Natl Acad Sci U S A. - 1996. - Vol. 93. - №. 10. - P. 5037-5042.

67. Cicchetti F. and A. Parent. Striatal interneurons in Huntington's disease: selective increase in the density of calretinin-immunoreactive medium-sized neurons // Mov Disord. - 1996. - Vol. 11. - №. 6. - P. 619-626.

68. Galas M.C., N. Bizat, L. Cuvelier, K. Bantubungi, E. Brouillet, S.N. Schiffmann, and D. Blum. Death of cortical and striatal neurons induced by mitochondrial defect involves differential molecular mechanisms // Neurobiol Dis. - 2004. - Vol. 15. - №. 1. - P. 152159.

69. Gladding C.M., M.D. Sepers, J. Xu, L.Y. Zhang, A.J. Milnerwood, P.J. Lombroso, and L.A. Raymond. Calpain and STriatal-Enriched protein tyrosine phosphatase (STEP) activation contribute to extrasynaptic NMDA receptor localization in a Huntington's disease mouse model // Hum Mol Genet. - 2012. - Vol. 21. - №. 17. - P. 3739-3752.

70. Bezprozvanny I. and M.R. Hayden. Deranged neuronal calcium signaling and Huntington disease // Biochem Biophys Res Commun. - 2004. - Vol. 322. - №. 4. - P. 1310-1317.

71. Zhang H., Q. Li, R.K. Graham, E. Slow, M.R. Hayden, and I. Bezprozvanny. Full length mutant huntingtin is required for altered Ca2+ signaling and apoptosis of striatal neurons

in the YAC mouse model of Huntington's disease // Neurobiol Dis. - 2008. - Vol. 31. -№. 1. - P. 80-88.

72. Tang T.S., C. Guo, H. Wang, X. Chen, and I. Bezprozvanny. Neuroprotective effects of inositol 1,4,5-trisphosphate receptor C-terminal fragment in a Huntington's disease mouse model // J Neurosci. - 2009. - Vol. 29. - №. 5. - P. 1257-1266.

73. Milnerwood A.J., C M. Gladding, M.A. Pouladi, A.M. Kaufman, R.M. Hines, J.D. Boyd, R.W. Ko, O.C. Vasuta, R.K. Graham, M.R. Hayden, et al. Early increase in extrasynaptic NMDA receptor signaling and expression contributes to phenotype onset in Huntington's disease mice // Neuron. - 2010. - Vol. 65. - №. 2. - P. 178-190.

74. Cepeda C., N. Wu, V.M. Andre, D.M. Cummings, and M.S. Levine. The corticostriatal pathway in Huntington's disease // Prog Neurobiol. - 2007. - Vol. 81. - №. 5-6. - P. 253-271.

75. Shehadeh J., H.B. Fernandes, MM. Zeron Mullins, R.K. Graham, B.R. Leavitt, M.R. Hayden, and L.A. Raymond. Striatal neuronal apoptosis is preferentially enhanced by NMDA receptor activation in YAC transgenic mouse model of Huntington disease // Neurobiol Dis. - 2006. - Vol. 21. - №. 2. - P. 392-403.

76. Wu J., T. Tang, and I. Bezprozvanny. Evaluation of clinically relevant glutamate pathway inhibitors in in vitro model of Huntington's disease // Neurosci Lett. - 2006. - Vol. 407. - №. 3. - P. 219-223.

77. Dau A., C.M. Gladding, M.D. Sepers, and L.A. Raymond. Chronic blockade of extrasynaptic NMDA receptors ameliorates synaptic dysfunction and pro-death signaling in Huntington disease transgenic mice // Neurobiol Dis. - 2014. - Vol. 62. - №. - P. 533-542.

78. Czeredys M., V.A. Vigont, V.A. Boeva, K. Mikoshiba, E.V. Kaznacheyeva, and J. Kuznicki. Huntingtin-Associated Protein 1A Regulates Store-Operated Calcium Entry in Medium Spiny Neurons From Transgenic YAC128 Mice, a Model of Huntington's Disease // Front Cell Neurosci. - 2018. - Vol. 12. - №. - P. 381.

79. Harris K.M. and S.B. Kater. Dendritic spines: cellular specializations imparting both stability and flexibility to synaptic function // Annu Rev Neurosci. - 1994. - Vol. 17. -P. 341-371.

80. Segal M. Dendritic spines for neuroprotection: a hypothesis // Trends Neurosci. - 1995. -Vol. 18. - №. 11. - P. 468-471.

81. Otmakhov N., J.H. Tao-Cheng, S. Carpenter, B. Asrican, A. Dosemeci, T.S. Reese, and J. Lisman. Persistent accumulation of calcium/calmodulin-dependent protein kinase II in

dendritic spines after induction of NMDA receptor-dependent chemical long-term potentiation // J Neurosci. - 2004. - Vol. 24. - №. 42. - P. 9324-9331.

82. Yuste R., A. Majewska, and K. Holthoff. From form to function: calcium compartmentalization in dendritic spines // Nat Neurosci. - 2000. - Vol. 3. - №. 7. - P. 653-659.

83. Sabatini B.L., T.G. Oertner, and K. Svoboda. The life cycle of Ca(2+) ions in dendritic spines // Neuron. - 2002. - Vol. 33. - №. 3. - P. 439-452.

84. Park C.Y., A. Shcheglovitov, and R. Dolmetsch. The CRAC channel activator STIM1 binds and inhibits L-type voltage-gated calcium channels // Science. - 2010. - Vol. 330.

- №. 6000. - P. 101-105.

85. Johannessen M., S. Ramachandran, L. Riemer, A. Ramos-Serrano, A.E. Ruoho, and M.B. Jackson. Voltage-gated sodium channel modulation by sigma-receptors in cardiac myocytes and heterologous systems // Am J Physiol Cell Physiol. - 2009. - Vol. 296. -№. 5. - P. C1049-1057.

86. Kourrich S., T.P. Su, M. Fujimoto, and A. Bonci. The sigma-1 receptor: roles in neuronal plasticity and disease // Trends Neurosci. - 2012. - Vol. 35. - №. 12. - P. 762-771.

87. Hyrskyluoto A., I. Pulli, K. Tornqvist, T.H. Ho, L. Korhonen, and D. Lindholm. Sigma-1 receptor agonist PRE084 is protective against mutant huntingtin-induced cell degeneration: involvement of calpastatin and the NF-kappa B pathway // Cell Death & Disease. - 2013.

- Vol. 4. - №.5 - P. 1-9.

88. Miki Y., F. Mori, T. Kon, K. Tanji, Y. Toyoshima, M. Yoshida, H. Sasaki, A. Kakita, H. Takahashi, and K. Wakabayashi. Accumulation of the sigma-1 receptor is common to neuronal nuclear inclusions in various neurodegenerative diseases // Neuropathology. -2014. - Vol. 34. - №. 2. - P. 148-158.

89. Miki Y., K. Tanji, F. Mori, and K. Wakabayashi. Sigma-1 receptor is involved in degradation of intranuclear inclusions in a cellular model of Huntington's disease // Neurobiol Dis. - 2015. - Vol. 74. - P. 25-31.

90. Kieburtz K., A. McGarry, M. McDermott, E. Kayson, M. Harrison, K. Marder, F. Walker, and H.S. Grp. A Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Trial of Pridopidine in Huntington's Disease // Movement Disorders. - 2013. - Vol. 28. - №. 10. - P. 14071415.

91. Gronier B., S. Waters, and H. Ponten. The dopaminergic stabilizer pridopidine increases neuronal activity of pyramidal neurons in the prefrontal cortex // Journal of Neural Transmission. - 2013. - Vol. 120. - №. 9. - P. 1281-1294.

92. Squitieri F., A. Di Pardo, M. Favellato, E. Amico, V. Maglione, and L. Frati. Pridopidine, a dopamine stabilizer, improves motor performance and shows neuroprotective effects in Huntington disease R6/2 mouse model // J Cell Mol Med. - 2015. - Vol. 19. - №. 11. -P. 2540-2548.

93. Tolboom N., H.W. Berendse, J E. Leysen, M. Yaqub, B.N. van Berckel, R.C. Schuit, M M. Ponsen, E. Bakker, N.J. Hoetjes, A.D. Windhorst, et al. The dopamine stabilizer (-)-OSU6162 occupies a subpopulation of striatal dopamine D2/D3 receptors: an [(11)C]raclopride PET study in healthy human subjects // Neuropsychopharmacology. -2015. - Vol. 40. - №. 2. - P. 472-479.

94. Klimmt J., A. Dannert, and D. Paquet. Neurodegeneration in a dish: advancing human stem-cell-based models of Alzheimer's disease // Curr Opin Neurobiol. - 2020. - Vol. 61.

- P. 96-104.

95. Dragunow M. The adult human brain in preclinical drug development // Nat Rev Drug Discov. - 2008. - Vol. 7. - №. 8. - P. 659-666.

96. Vigont V., E. Nekrasov, A. Shalygin, K. Gusev, S. Klushnikov, S. Illarioshkin, M. Lagarkova, S.L. Kiselev, and E. Kaznacheyeva. Patient-Specific iPSC-Based Models of Huntington's Disease as a Tool to Study Store-Operated Calcium Entry Drug Targeting // Front Pharmacol. - 2018. - Vol. 9. - P. 696.

97. Szlachcic W.J., K. Wiatr, M. Trzeciak, M. Figlerowicz, and M. Figiel. The Generation of Mouse and Human Huntington Disease iPS Cells Suitable for In vitro Studies on Huntingtin Function // Front Mol Neurosci. - 2017. - Vol. 10. - P. 253.

98. Zhang N., M.C. An, D. Montoro, and L.M. Ellerby. Characterization of Human Huntington's Disease Cell Model from Induced Pluripotent Stem Cells // PLoS Curr. -2010. - Vol. 2. - P. RRN1193.

99. Horvath S. DNA methylation age of human tissues and cell types // Genome Biol. - 2013.

- Vol. 14. - №. 10. - P. R115.

100. Vera E., N. Bosco, and L. Studer. Generating Late-Onset Human iPSC-Based Disease Models by Inducing Neuronal Age-Related Phenotypes through Telomerase Manipulation // Cell Rep. - 2016. - Vol. 17. - №. 4. - P. 1184-1192.

101. Miller J.D., Y.M. Ganat, S. Kishinevsky, R.L. Bowman, B. Liu, E.Y. Tu, P.K. Mandal, E. Vera, J.W. Shim, S. Kriks, et al. Human iPSC-based modeling of late-onset disease via progerin-induced aging // Cell Stem Cell. - 2013. - Vol. 13. - №. 6. - P. 691-705.

102. Consortium H.D.i. Induced pluripotent stem cells from patients with Huntington's disease show CAG-repeat-expansion-associated phenotypes // Cell Stem Cell. - 2012. - Vol. 11.

- №. 2. - P. 264-278.

103. Jeon I., N. Lee, J.Y. Li, I.H. Park, K S. Park, J. Moon, S.H. Shim, C. Choi, D.J. Chang, J. Kwon, et al. Neuronal properties, in vivo effects, and pathology of a Huntington's disease patient-derived induced pluripotent stem cells // Stem Cells. - 2012. - Vol. 30. - №. 9. -P. 2054-2062.

104. Ooi J., S R. Langley, X. Xu, K.H. Utami, B. Sim, Y. Huang, N.P. Harmston, Y.L. Tay, A. Ziaei, R. Zeng, et al. Unbiased Profiling of Isogenic Huntington Disease hPSC-Derived CNS and Peripheral Cells Reveals Strong Cell-Type Specificity of CAG Length Effects // Cell Rep. - 2019. - Vol. 26. - №. 9. - P. 2494-2508.

105. Xu X., Y. Tay, B. Sim, S.I. Yoon, Y. Huang, J. Ooi, K.H. Utami, A. Ziaei, B. Ng, C. Radulescu, et al. Reversal of Phenotypic Abnormalities by CRISPR/Cas9-Mediated Gene Correction in Huntington Disease Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cells // Stem Cell Reports. - 2017. - Vol. 8. - №. 3. - P. 619-633.

106. Vierbuchen T., A. Ostermeier, Z.P. Pang, Y. Kokubu, T.C. Sudhof, and M. Wernig. Direct conversion of fibroblasts to functional neurons by defined factors // Nature. - 2010. - Vol. 463. - №. 7284. - P. 1035-1041.

107. Huh C.J., B. Zhang, MB. Victor, S. Dahiya, L.F. Batista, S. Horvath, and A.S. Yoo. Maintenance of age in human neurons generated by microRNA-based neuronal conversion of fibroblasts // Elife. - 2016. - Vol. 5. - P. e18648.

108. Xue Y., K. Ouyang, J. Huang, Y. Zhou, H. Ouyang, H. Li, G. Wang, Q. Wu, C. Wei, Y. Bi, et al. Direct conversion of fibroblasts to neurons by reprogramming PTB-regulated microRNA circuits // Cell. - 2013. - Vol. 152. - №. 1-2. - P. 82-96.

109. Liu Y., Y. Xue, S. Ridley, D. Zhang, K. Rezvani, X.D. Fu, and H. Wang. Direct reprogramming of Huntington's disease patient fibroblasts into neuron-like cells leads to abnormal neurite outgrowth, increased cell death, and aggregate formation // PLoS One. -2014. - Vol. 9. - №. 10. - P. e109621.

110. Victor M.B., M. Richner, T O. Hermanstyne, J.L. Ransdell, C. Sobieski, P.Y. Deng, V.A. Klyachko, J.M. Nerbonne, and A.S. Yoo. Generation of human striatal neurons by microRNA-dependent direct conversion of fibroblasts // Neuron. - 2014. - Vol. 84. - №. 2. - P. 311-323.

111. Victor M.B., M. Richner, HE. Olsen, S.W. Lee, A.M. Monteys, C. Ma, C.J. Huh, B. Zhang, B.L. Davidson, X.W. Yang, et al. Striatal neurons directly converted from Huntington's disease patient fibroblasts recapitulate age-associated disease phenotypes // Nature neuroscience. - 2018. - Vol. 21. - №. 3. - P. 341-352.

112. Aird T. Functional anatomy of the basal ganglia // J Neurosci Nurs. - 2000. - Vol. 32. -№. 5. - P. 250-253.

113. Tang T.S., H. Tu, E.Y. Chan, A. Maximov, Z. Wang, C.L. Wellington, MR. Hayden, and I. Bezprozvanny. Huntingtin and huntingtin-associated protein 1 influence neuronal calcium signaling mediated by inositol-(1,4,5) triphosphate receptor type 1 // Neuron. -2003. - Vol. 39. - №. 2. - P. 227-239.

114. Sahlholm K., P. Arhem, K. Fuxe, and D. Marcellino. The dopamine stabilizers ACR16 and (-)-OSU6162 display nanomolar affinities at the sigma-1 receptor //Mol Psychiatry. -2013. - Vol. 18. - №. 1. - P. 12-14.

115. Zhang H., S. Sun, L. Wu, E. Pchitskaya, O. Zakharova, K. Fon Tacer, and I. Bezprozvanny. Store-Operated Calcium Channel Complex in Postsynaptic Spines: A New Therapeutic Target for Alzheimer's Disease Treatment // J Neurosci. - 2016. - Vol. 36. - №. 47. - P. 11837-11850.

116. Szlachcic W.J., P.M. Switonski, W.J. Krzyzosiak, M. Figlerowicz, and M. Figiel. Huntington disease iPSCs show early molecular changes in intracellular signaling, the expression of oxidative stress proteins and the p53 pathway // Dis Model Mech. - 2015. -Vol. 8. - №. 9. - P. 1047-1057.

117. Camnasio S., A. Delli Carri, A. Lombardo, I. Grad, C. Mariotti, A. Castucci, B. Rozell, P. Lo Riso, V. Castiglioni, C. Zuccato, et al. The first reported generation of several induced pluripotent stem cell lines from homozygous and heterozygous Huntington's disease patients demonstrates mutation related enhanced lysosomal activity // Neurobiol Dis. -2012. - Vol. 46. - №. 1. - P. 41-51.

118. Victor MB., M. Richner, HE. Olsen, S.W. Lee, A.M. Monteys, C. Ma, C.J. Huh, B. Zhang, B.L. Davidson, X.W. Yang, et al. Striatal neurons directly converted from Huntington's disease patient fibroblasts recapitulate age-associated disease phenotypes // Nat Neurosci. - 2018. - Vol. 21. - №. 3. - P. 341-352.

119. Pickel V.M. and A. Heras. Ultrastructural localization of calbindin-D28k and GABA in the matrix compartment of the rat caudate-putamen nuclei // Neuroscience. - 1996. - Vol. 71. - №. 1. - P. 167-178.

120. Samoilova E.M., V.A. Kalsin, N.M. Kushnir, DA. Chistyakov, A.V. Troitskiy, and V P. Baklaushev. Adult Neural Stem Cells: Basic Research and Production Strategies for Neurorestorative Therapy // Stem Cells Int. - 2018. - Vol. 2018. - P. 1-18.