ИММУНОНЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ

ИММУНОНЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ (лат. immunis свободный, избавленный от чего-либо + нейрофизиология) — раздел физиологии, изучающий функционирование отдельных нейронных структур и деятельность мозга в целом путем исследования локализации, физико-химических свойств и физиологической роли нейроспецифических белков (антигенов) с использованием антител к ним.
В задачи И. входит изучение общности механизмов деятельности иммунной и нервной системы, их сетевой и функциональной организации в норме и патологии. В иммунонейрофизиологии используют комплекс методов исследования, включая элек-трофизио логические, биохимические и иммунохимические (иммуносорбция, радиоиммунный и иммунофер-ментный анализы, иммуноэлектрофорез, иммуногистохимия и др.)-
И. начала развиваться в 60-х гг. 20 в., когда были получены антитела (см.) к антигенам (см.) нервной ткани и впервые были описаны изменения функции мозга, наблюдаемые при введении этих антител. Впоследствии были идентифицированы и выделены в чистом виде индивидуальные нейроспецифические белки (НСБ), что позволило не только исследовать их физ.-хим. свойства, но и установить с помощью моноспе-цифических антисывороток к этим белкам их локализацию, динамику в онтогенезе и при различных физиол. состояниях. К наст, времени выделено и иммунохимически идентифицировано более 20 нейроспецифических белков видонеспецифического, видосиецифического и структурно-специфического характера (табл.). НСБ обнаружены во всех оперативных участках нейронных структур у большинства животных, принадлежащих к различным таксономическим группам (моллюски, насекомые, рыбы, земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие). Высокая эволюционная стабильность НСБ указывает на их связь с филогенетически древними свойствами нейронов — возбудимостью и синаптической передачей.
Формирование спектра НСБ заканчивается в первые недели постнатального развития и коррелирует с образованием нейрофибриллярного аппарата, глиальных филаментов, миелина, синаптических структур. Отражая биохим. дифференцировку нервной ткани, НСБ связаны скорее с функциональным, чем с морфологическим ее созреванием, о чем свидетельствует четкая корреляция между периодом резкого увеличения содержания НСБ и временем становления характерной электрической активности мозга. В качестве индукторов синтеза НСБ могут выступать нейротрансмиттеры (см. Медиаторы) и вторичные мессенджеры — циклические нуклеотиды (см. Нуклеиновые кислоты).
Исследования в И. основаны, в частности, на том, что соматические и аксональные мембраны, цитоплазматические и ядерные структуры, синапсы маркируются индивидуальными антигенами. С помощью методов И. показана антигенная неоднородность ряда образований мозга (обонятельной луковицы, хвостатого ядра, гиппокампа), взаимодействие к-рых с соответствующими антителами при введении их в мозг ведет к различным изменениям поведения. Антигенная неоднородность связана с различными функциями индивидуальных НСБ, их возможным участием в интегративной деятельности ц. н. с.

Исследования показали, что НСБ принимают участие в механизмах проницаемости мембран (см. Мембраны биологические), регуляции деятельности ионных каналов, мобилизации нейротрансмиттеров, синапто-генезе, дифференцировке, регенерации, организации межнейронных связей. Выявлено увеличение кислых фракций НСБ в командных нейронах (см. Нервная клетка) при формировании условных рефлексов (см.) у позвоночных и беспозвоночных животных. Подавление синтеза НСБ ведет к разрушению приобретенных навыков. Обучение сопровождается синаптической индукцией ряда общетканевых (перекрестных) и нейроспецифических антигенов в мозге. Первые из них связаны с за-
писью информации, вторые — с фиксацией и воспроизведением «энграм-мы» (см. Мотивация, Память). Влияние моноаминергических систем мозга на обучение и память (см.) реализуется через НСБ.
С помощью иммунонейрофизиол. исследований выявлены изменения антигенной структуры тканей ц. н. с. при нек-рых врожденных и приобретенных нервных болезнях. Обнаружены устойчивые изменения содержания НСБ в мозге и цереброспинальной жидкости при болезнях Дауна (см. Дауна болезнь), Фогта — Шпильмейера (см. Амавротическая идиотия), рассеянном склерозе (см.), диффузном энцефаломиелите (см.).

Особенно важны исследования форм патологии нервной системы, при к-рых НСБ выступают в роли маркеров при неврол. мутациях и аутоиммунных болезнях (см. Иммунопатология).
Развитие иммунохим. методов (см. Иммунохимия), в частности получения гибридом (см. т. 20, доп. материалы) и моноклональных антител, даст возможность идентифицировать антигены — маркеры отдельных клеточных типов нервной системы, функционально различных участков клетки; выделить эти антигены для изучения их физ.-хим. свойств, провести анализ их локализации и функции (наир., участие

в работе ионных каналов, хеморе-цептивных мембран, клеточной адгезии и т. д.). Антитела к НСБ могут быть использованы для диагностики опухолей, повреждений глии и нейронов, а также в качестве сорбентов при лечении аутоиммунной патологии.
Проблемы И. решаются в различных научных учреждениях СССР (Ин-те клинической и экспериментальной медицины Сибирского отделения АМН СССР, Институте цитологии и генетики Сибирского отделения АН СССР, Институте автоматики и электрометрии Сибирского отделения АН СССР, Ин-те нормальной физиологии им. П. К. Анохина

АМН СССР, Всесоюзном научном центре психического здоровья АМН СССР и Московском НИИ психиатрии М3 РСФСР, Ин-те биохимии им. А. В. Палладина АН СССР, Ростовском государственном ун-те), а также научных учреждениях США, Швеции, Франции, Италии, Дании.

Таблица
ХАРАКТЕРИСТИКА НЕКОТОРЫХ НЕЙРОСПЕЦИФИЧЕСКИХ БЕЛКОВ

Нейроспеци-
фический
белок

Вероятная
функция

Данные о физико-химических свойствах

Локализация

Распростра
ненность

Динамика в онтогенезе

Антигены синаптических мембран Dj, D2» D3

D2 участвует в процессе межклеточного «узнавания» в
ходе си-наптогенеза

D! состоит из 2 субъединиц мол. весом (массой) 50 300 и
116 000; D2 состоит из одной субъединицы мол. весом 139000; D3 — из
3 субъединиц мол. весом 14 100, 23 500, 34 400

Синаптические мембраны: Dt и D2— на наружной, D., —
на внутренней стороне

Млекопитающие животные

fle установлена

ДНК-110

Участие в эмбриональном нейрогенезе возможно с регуляцией
синтеза белка на уровне трансляции

Кислый; обладает сродством с одноцепочечной ДНК мозга,
мол. вес нативного белка 68 000, изоэлектриче-ская точка 5,9

Цитоплазма и отростки нейронов

Млекопитающие животные

Не установлена

Кислый фибриллярный белок глии (CFAP)

Образование фибрилл аетро-цитов

Кислый; мол. вес нативного белка 43 000 — 54 000, легко
агрегирует, переходя в нерастворимую форму

Цитоплазма и отростки глиоцитов ц.н.с.

Млекопитающие животные, птицы, амфибии, рыбы, моллюски

Не установлена

а2-Глико-
протеин

Участие в процессах миелини-зации

Кислый; содержит остаток нейрами-новой кислоты, состоит из
2 субъединиц мол. весом 50 000 и 12 000

Цитоплазма
олигодендро-
цитов

Человек

Появляется между 2 4 — 28-й неделями эмбрионального
развития

GP-350

Не исследована

Кислый; содержит 1 остаток сиало-вой кислоты на молекулу с
мол. весом 11 600; взаимодействует с мембранами

Аксон и пе-рикарион нейронов головного мозга,синаптические
структуры

Млекопитающие животные, птицы

У крыс растворимая форма появляется с 3-го,
мембраносвязанная — с 6-го дня постнатального развития; резко нарастает до
15-го дня, достигая к 1 мес. уровня взрослых

S-100 (группа белков)

Регуляция состояния мембраны нейрона, участие в транспорте
ионов

Сильнокислый; мол. вес нативных белков 22 000, 43 000, 71
000; состоит из иммунохимически идентичных субъединиц мол. весом 7 000—10
000; в структуре аминокислот последовательность аминокислот образует Са2+-связывающую
петлю; специфически взаимодействует с ионами Са2+, изменяя при этом
конформацию молекулы

Цитоплазма глиальных клеток, ядра и мембрана нейронов,
синаптические структуры

Млекопитающие животные, птицы, пресмыкающиеся,
земноводные, рыбы, нек-рые беспозвоночные

У куриного эмбриона появляется с 4-го дня инкубации,
медленно нарастает к 8-му дню, резко — с 17-го дня инкубации; с 3-й недели
постнатального онтогенеза устанавливается постоянный уровень. В мозге мышей и
крыс с 3-го по 15-й день постнатального развития — низкий уровень; на 16—24-й
день — резко повышается

Thy-1

Не исследована

Мол. вес нативного белка 24 000 — 17 500; гликопротеин,
содержащий около 30% остатков сахаров на 1 моль’, аминокислотная
последовательность сходна с последовательностью иммуноглобулинов

Синаптические и плазматические мембраны нейронов

Млекопитающие животные

У крыс и мышей появляется с 1-й недели постнатального
развития, достигает уровня взрослых к концу 3-й недели

14-3-2 (а-Ан-тиген, NS P-R, антиген D)

Специфическая энолаза, приспособленная к функционированию
при высоком содержании ионов калия, хлора

Сильнокислый; мол. вес нативного белка 50 00 0; образован
двумя идентичными субъединицами; обладает эно-лазной активностью

Цитоплазма нейронов, вдоль плазматических мембран

Млекопитающие животные, птицы

У куриного эмбриона появляется с 4-го дня инкубации, медленно
нарастает до
17-го    дня, экспоненциально — до 2-й
недели постнатального развития. У крыс появляется со 2-го дня
пост-эмбрионального развития, резко нарастает с 8-го по
18-й    день

Библиогр.: Дергач ев В. В. Кле
точные и молекулярные механизмы памяти, М., 1977; Долгов О. Н., Полетаев А. Б. и ШерстневВ. В. Белковая специфичность как основа молекулярной организации интегративной деятельности нервной системы, Усп. физиол. наук, т. И, № 3, с. 47, 1980; Казначеев В. П. и Штарк М. Б. О физиологических эффектах мозговых антисывороток, там же, т. 2, N° 1, с. 70, 1971; Кругликов Р. И. Нейрохимические механизмы обучения и памяти, М., 1981; JI а б о р и Г. Метаболические и фармакологические основы нейрофизиологии, пер. с франц., М., 1974; Синичкин А. А. Преальбумины мозга, Укра-инск. биохим. журн., т. 53, № 3, с. 113, 1981; Шерстнев В. В. Мозгоспецифические белки в системной деятельности нейрона, Вестн. АМН СССР, № 2, с. 47, 1982; Штарк М. Б. Иммунонейрофизиология, Л., 1978; Bock Е. Nervous system specific proteins, J. Neu-rochem., v. 30, p. 7, 1978, bibliogr.; Proteins of the nervous system, ed. by D. Schneider а. о., p. 1, N. Y., 1973.
М. Б. Штарк, М. В. Старостина.