Боковой амиотрофический склероз

Белковый трафик и гены, имеющие отношение к деградации

Начиная с идентификации первого гена ALS2, характерного для аутосомно-рецессивного вида (AR) БАС, наряду с отличительными убиквитинированными включениями, происходящими в двигательных нейронах при БАС, дисрегуляция белкового трафика и деградация (разрушение) белков оказываются причастны к процессу заболевания. К мутациям, происходящим в генах, участвующих в эндосомальном транспорте, относятся алсин (alsin, ALS2), белок B, связанный с везикуло-ассоциированным мембранным белком (VAMP-associated protein B, VAPB), хроматин-модифицирующий белок 2B (CHMP2B) и 5-фосфатаза фосфоинозитида (FIG4); к генам, участвующим в системе убиквитин-протеасомы (UPS), относятся убиквилин 2 (ubiquilin 2, UBQLN2), секвестосома 1 (SQSTM1) и сигма-нонопиоидный внутриклеточный рецептор 1 (SIGMAIR1), а аутофагия преимущественно обусловлена мутациями в оптинейрине (OPTN), валозин-содержащем белке (VCP), и tank-соединительной киназе 1 (TBK1). Существует некоторое перекрытие между этими тремя биологическими путями, которые также имеют отношение к БАС, обусловленному действием SOD1 и C90RF72.

ALS 2/БАС2: алсин (ALS2)

Ген алсин (ALS2) изначально был выявлен при помощи анализа групп сцепления генных локусов (linkage analysis) в родственных семействах Туниса и Саудовской Аравии (Yang et al., 2001; Hadano et al., 2015). Большинство мутаций приводило к белковому усечению, что позволяет сделать предположение о потере функции. Считается, что алсин играет роль в активации Rab5 GTP-аз. Значение Rab5 первостепенно для эндосомального трафика, а в мышиных моделях с нокаутом алсина нейроны показали увеличенное эндосомальное слияние и деградацию, но сниженный уровень подвижности (Lai et al., 2009; Lai et al., 2006). Одним из компонентов эндосомы является AMPA-рецептор GluR2, значения которого сокращаются у мышиных моделей с нокаутом алсина (Lai et al., 2006).

ALS8/БАС8: белок B (VAPB), ассоциированный с везикуло-ассоциированным мембранным белком (VAMP)

Анализ групп сцепления крупного семейства из Бразилии впервые определил белок VAPB как причинный ген БАС (Nishimura et al., 2004), а p.P56S-мутация была выявлена у многочисленных семей из Бразилии, что указывает на какую-то общую основу (Nishimura et al., 2005). Были сообщения о дополнительных мутациях, хотя и не все вариации были изолированными от заболевания (Nishimura et al., 2005; Chen et al., 2010; Kabashi et al., 2013; van Blitterswijk et al., 2012). Белок VAPB является интегральным белком 2-го типа мембраны эндоплазматического ретикулума, который принимает участие во внутриклеточном трафике и ответной реакции несвернутого белка (Lev et al., 2008), а также в регулировании взаимодействия между эндоплазматическим ретикулумом и митохондрией (Stoica et al., 2014). Однако p.P56S-мутантный белок не вызывает ответную реакцию несвернутого белка, перемены в поглощении кальция в митохондрии и нарушение антероградного аксонального транспорта митохондрии (Kanekura et al., 2006; De Vos et al., 2012; Morotz et al., 2012).

ALS17/БАС17: хроматин-модифицирующий белок 2B (CHMP2B)

Мутации в CHMP2B вначале были определены в 2 вероятных случаях семейного БАС и в последующих 3 случаях спорадического БАС; большинство из мутаций выявляли преобладающий фенотип нижнего двигательного нейрона (Parkinson et al., 2006; Cox et al., 2010). Белок CHMP2B является компонентом ESCRT-III системы эндосомального трафика, сортирующей «грузы» в мультивезикулярные тельца. Не так давно 4 новейших мутации были выявлены в случаях БАС, кажущихся спорадическими, и они располагались в домене, который необходим для формирования мультивезикулярных телец (van Blitterswijk et al., 2012). В клеточных моделях мутантный CHMP2B приводил к формированию крупных вакуолей и возрастанию LC3-II маркера аутофагии, подразумевая дисрегуляцию аутофагии как механизм, способствующий развитию БАС.

ALSI I: фосфоинозитидная 5-фосфатаза (FIG4)

Мутации в FIG4 вначале определялись как являющиеся причинным фактором в болезни Шарко – Мари – Тута по типу 4J, хотя у одной семьи наблюдался клинический фенотип, напоминающий БАС. Скрининг семейных и спорадических случаев БАС определил 9 вариантов, 6 из которых показывали нарушение в функции дрожжей (Chow et al., 2009). FIG4, также известный как SAC3, регулирует уровни комплекса PI (3,5) P2 и тем самым контролирует ретроградный трафик энодосомальных везикул в область Гольджи. Мутантные белки показывали потерю фосфатазной активности, неправильную локализацию и неспособность соединяться с PI (Online Mendelian Inheritance in Man, 2016; Andersen, 2006) P2-комплексом. Дальнейший скрининг популяций больных из Италии и Тайваня не смог обнаружить какие-либо новейшие варианты, хотя лишь 80 спорадических БАС и 15 семейных БАС проходили скрининг в каждом исследовании (Tsai et al., 2011; Verdiani et al., 2013). Оценка патологии по переносчикам мутации не проводилась; однако не было показано, что FIG4 локализуется в спорадическом виде БАС неправильно (Kon et al., 2014).

ALS15/БАС15: убиквилин 2 (UBQLN2)

При анализе групп сцепления генных локусов крупного семейства, насчитывающего несколько поколений, был идентифицирован UBQLN2. Скрининг дополнительных случаев семейного БАС, исключавших передачу от мужчины к мужчине, позволил обнаружить еще 4 мутации; они все были расположены в PXX-области повтора белка (Deng et al., 2011). Дополнительный скрининг определил последующие варианты, примыкающие к PXX-области повторов или расположенные в ней (Williams et al., 2012; Gellera et al., 2013). Было показано, что мутации приводят к прерыванию и разрушению пути деградации белков, которое осуществляется через недостаточное соединение с протеасомой (Chang, Monteiro, 2015) и вызывает неправильную локализацию OPTN из Rab-11-позитивных эндосомальных везикул (Osaka et al., 2015), а также потенциально может повредить РНК-метаболизм через утрату соединения UBQLN2 с hnRNP-белками, в том числе с hnRNPA1 (Gilpin et al., 2015).

FTDALS3: секвестосома 1 (SQSTM I)

Ген SQSTM1, или p62, представляет собой убиквитин-соединительный белок, который играет роль в деградации белка, осуществляемой за счет протеасомы и аутофагии, и его можно найти в характерных убиквитиновых включениях у больных БАС. Скрининг этого гена выявил множественные мутации как в семейных, так и в спорадических случаях БАС (Fecto et al., 2011). Дальнейшие мутации были замечены у больных БАС, некоторые в сочетании с костной болезнью Пеждета, о которой известно, что она также индуцируется мутациями в SQSTM1 (Teyssou et al., 2013; Kwok et al., 2014). В данио-модели, в которой нокаутирован эндогенный SQSTM1, изучаемая особь продемонстрировала поведенческие и аксональные патологии, а также прерванную аутофагию, что было зафиксировано увеличением уровней mTOR (Lattante et al., 2015). Человеческий SQSTM1 был в состоянии спасать фенотип, но часто обнаруживаемая мутация, p.P392L, не могла делать это.

ALS16/БАС16: сигма нонопиоидный внутриклеточный рецептор 1 (SIGMAR 1)

Изначально 3-UTR варианты были выявлены в нескольких семействах с аутосомно-доминантной лобно-височной деменцией, сопровождаемой БАС (FTD-ALS), или c лобно-височными деменциями (FTD), что позволило предположить, что патогенность передавалась через механизм изменения устойчивости мРНК (Luty et al., 2010). Однако, используя метод картирования гомозиготности, впоследствии была выявлена миссенс-мутация в SIGMAR1, которая изолировалась в крупном генетически родственном семействе с признаками ювенильного (юношеского) БАС аутосомно-рецессивного вида (ARJALS) (Al-Saif et al., 2011). SIGMAR1 является шапероном эндоплазматического ретикулума и производной единицей лигандо-регулируемого кальциевого канала и способствует транспорту митоходриального кальция через IP3-рецептор; мутация в SIGMAR1 вызывает формирование цитоплазматических скоплений, сокращение продуцирования ATP и последующее понижение протеасомной активности (Fukunaga et al., 2015). Однако все еще предстоит точно определить, способствует ли SIGMAR1 возникновению БАС аутосомно-доминантного вида.

ALS12/БАС12: оптинейрин (OPNT)

Мутации в OPNT вначале были определены методом картирования гомозиготности генетически родственных японских семейств с аутосомно-рецессивным БАС, что позволило выявить гомозиготную экзонную делецию (стирание) и гомозиготную нонсенс-мутацию (Maruyama et al., 2010). Последующий скрининг случаев семейных БАС определил 2 аутосомно-доминантных семейства, которые были гетерозиготными по отношению к миссенс-мутации. OPNT выполняет свою функцию через белок-белковые взаимодействия: он привязывается к убиквитину и UBQLN2, он является рецептором аутофагии (способствуя рекрутингу грузов к аутофагосомам), он необходим для выстраивания Гольджи (Kamada et al., 2014), и он также регулирует NF-kB сигналирование (Bansal et al., 2015). Последующий скрининг определил дополнительные гетерозиготные мутации в случаях спорадических БАС (van Blitterswijk et al., 2012) и аутосомно-рецессивных БАС (Beeldman et al., 2015; Goldstein et al., 2016).

ALS14/БАС14: валозин-содержащий белок (VCP)

Метод экзомного секвенирования итальянской семьи, насчитывающей 4 поколения, первоначально предположил наличие мутации валозин-содержащего белка (VCP) в качестве причины развития БАС (Johnson et al., 2010). Впоследствии еще 4 варианта были идентифицированы в случаях семейных БАС, предоставляя тем самым дальнейшие подтверждения того, что VCP ассоциируется и связан с БАС. Валозин-содержащий белок (VCP) представляет собой ААА+ (расширенное семейство АТФаз, связанное с различными клеточными действиями) белок АТФаз (ATPase), который вовлечен в целый ряд клеточных функций, включая регулирование протеасомальной деградации убиквитинового белка в мультимерных комплексах и таргетинг субстратов в аутофагосомы (Meyer, Weihl, 2014). Несмотря на то что скрининг не смог выявить какие-либо мутации валозин-содержащего белка в некоторых популяциях (Miller et al., 2012; Williams et al., 2012; Tiloca et al., 2012), потенциальные мутации были выявлены в других популяциях, а также в случаях спорадического БАС (Koppers et al., 2012; Abramzon et al., 2012). Кроме того, мутации VCP (валозин-содержащего белка) ассоциируются с миопатией телец-включений, сопровождаемой ранним возникновением болезни Педжета и лобно-височной деменцией, а фибробласты, изолированные у больных, показали митохондриальное разъединение и сокращение выработки АТФ (Bartolome et al., 2013); эта особенность также отмечается при SIGMAR1-мутациях.

БАС с лобно-височной деменцией/FTDALS4: TANK-связывающая киназа (TBK 1)

Мутации в TBK1 вначале были определены посредством метода секвенирования экзомов в 2874 случаях БАС; преобладающие варианты были обнаружены в 1,097% случаев, а мутации с потерей функции – в 0,382% (Cirulli et al., 2015). За этим вскоре последовало второе исследование, в котором секвенирование 252 случаев семейного БАС установило 9 потерь функции и 4 миссенс-мутации (Cirulli et al., 2015). Мутации затем были обнаружены в случаях БАС, БАС-лобно-височной деменции (FTDALS) и лобно-височной деменции (FTD) (Gijselinck et al., 2015; Le Ber et al., 2015). Танк-связующая киназа (TBK1) играет роль как во врожденном иммунитете, так и в NF-kB сигналировании, а также в аутофагии. TANK-связующая киназа TBK1 соединяется и фосфорилирует БАС-ассоциированные белки OPTN и SQSTM 1, при этом показано, что мутанты TBK1 больше не соединяются с белком OPTN (Freischmidt et al., 2015).

Нарушение аксональной транспортировки

и цитоскелетная дисфункция

Нейроны являются чрезвычайно крупными клетками, которым необходим транспорт органелл, протеинов и РНК, получаемых из тел клеток и доставляемых по аксонам. Молекулярные моторы, такие как кинезины и динеин, направляют подобные «грузы» в микротрубки, чтобы осуществлять, соответственно, антероградную и ретроградную транспортировку. Хотя мутация, происходящая в p150 динактиновой подгруппе (p150 dynactin subunit), в мышиной модели привела к выработке нейродегенеративного фенотипа, мутации в этом гене не были обнаружены в БАС человека (Ahmad-Annuar et al., 2003; Vilarino-Guell et al., 2009). Однако метод экзосомного секвенирования позволил выявить некоторое количество цитоскелетных генов, в которых мутации были заявлены как являющиеся причиной БАС.

ALS5/БАС5: спатаксин (SPG II)

Полноэкзомное секвенирование (WES) двух пораженных заболеванием сиблингов (родных братьев или сестер), происходящих из неединокровного семейства, с подтвержденным ювенильным БАС аутосомно-рецессивного типа, установил лишь один ген, SPG11, в котором варианты были обнаружены в компаундном гетерозиготном состоянии (Daoud et al., 2012). Причастность гена наследуемого спастического парапареза, обычно ассоциируемого с белком теплового шока (HSP) с признаками истончения мозолистого тела черепа, ранее связывалась со скринингом гена-кандидата SPG11, в котором были выявлены мутации у 10 семейств с ARJALS (Orlacchio et al., 2010). Несмотря на то что точная функция белка не установлена, происходящие из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSC-derived) нейрональные клетки с SPG11-мутациями демонстрировали наличие белка, совместно локализованного с цитоскелетом, а мутации вызывали аксональную неустойчивость и нарушение аксонального транспорта (Perez-Branguli et al., 2014).

ALS18/БА18: профилин I (PFN I)

Два БАС-семейства, насчитывающие несколько поколений, были установлены как переносящие мутации в PFN 1 гене, согласно данным полноэкзомного секвенирования (Wu et al., 2012). Расширение скрининга до дополнительных случаев БАС семейного вида позволило определить еще 3 мутации в 5 случаях семейного БАС, и p.E117G-вариант был идентифицирован на уровне очень низких частот у испытуемых контрольной группы. Дальнейший скрининг случаев БАС выявил дополнительные мутации и вариант (Ingre et al., 2013; Tiloca et al., 2013; van Blitterswijk et al., 2013; Smith et al., 2015). Затем метаанализ выявил связь варианта p.E117G с БАС, что позволило рассматривать этот вариант p.E117G как фактор риска (Fratta et al., 2014). Функция PFN1 заключается в конвертации мономерного актина в филаментный (волокнистый) актин, и также выявлено, что PFN1 локализуется в стресс-гранулах (Figley et al., 2014). Показано, что мутации PFN1 приводят к дестабилизации белка, тем самым способствуя потере функции, тогда как мутантный белок предстает в неправильно свернутом виде, что приводит к приобретению функции через искаженные белковые взаимодействия (Boopathy et al., 2015). Однако степень воздействия мутантного белка на формирование актина и динамику стресс-гранул все еще подлежит более точному установлению.

ALS22L/БАС22L: тубулин альфа 4А (TUBA4A)

Метод полноэкзомного секвенирования 363 носителей заболевания БАС семейного вида с последующим обременением редким вариантом позволил определить 5 случаев БАС с редкими вариантами в TUBA4A; они включали 4 миссенс-мутации и 1 нонсенс-мутацию, каждая из которых была закодирована в экзоне 4, в высококонсервативных аминокислотах, и эти мутации отсутствовали у 4300 контрольных участников исследования на Сервере вариантов экзом (Exome Variant Server, EVS) (Smith et al., 2014). В то время как дальнейшее секвенирование случаев БАС идентифицировало еще 1 вариант, функциональные исследования показали, что p.W407X нонсенс-мутант не локализуется в микротрубках, формируя вместо этого цитоплазматические включения, что приводит к прерыванию сборки и устойчивости микротрубок, через доминантно-негативный механизм. Последующий скрининг в китайской популяции БАС не смог идентифицировать какие-либо варианты (Li et al., 2015); данные по другим популяциям, несомненно, появятся по мере того, как опыты с использованием полногеномного экзомного секвенирования будут завершены.

Варианты промежуточного микрофиламента

Цитоскелетная дисфункция дальнейшим образом вовлекается в патогенез БАС через действие редких вариантов, которые идентифицируются в генах промежуточных микрофиламентов. Нейрофиламенты (нейроволокна) (легкие, средние и тяжелые) представляют собой основные структурные составляющие компоненты нейронального цитоскелета, и они наличествуют в характерных убиквитиновых белковых включениях. Скрининг генов-кандидатов определил редкие варианты по типу инсерции/делеции (вставки и удаления) в доменах KSP-повтора, относящихся к тяжелому гену нейрофиламента (neurofilament heavy gene, NEFH) в спорадических случаях БАС (Figlewicz et al., 1994; Tomkins et al., 1998; Al-Chalabi et al., 1999), тогда как единичная мутация «со сдвигом рамки» была идентифицирована в периферине (peripherin, PRPH1) (Gros-Louis et al., 2004). Тем не менее отсутствие мутаций в известных семейных случаях заболевания и способность показывать изолирование (сегрегацию) от болезни привели к понижению степени достоверности этих генов как локусов БАС.

Дополнительные локусы

Некоторые дополнительные локусы БАС были определены в начале 2000-х гг. Двум из них еще предстоит идентифицировать гены, которые ассоциируются с ними: ALS3 в chr18q21 и ALS7 в chr20q13 (Hand et al., 2002; Sapp et al., 2003). Еще 2 гена были определены в родословных семейного вида БАС, хотя в настоящее время прогнозируется, что их функциональное действие приводит к прерыванию нейронального развития и митохондриальной функции.

ALS19/БАС19: рецепторная тирозинкиназа 4 (ERBB4)

Полногеномное исследование японской семьи с аутосомно-доминантным БАС определило миссенс-мутацию в ERBB4 (Takahashi et al., 2013). Дополнительный скрининг установил такую же мутацию у семьи из Канады, не имеющей отношение к японской семье, и дальнейшую мутацию в БАС спорадического вида. Известно, что ERBB4 является рецепторной тирозинкиназой, которая активируется нейрегулином, что приводит к автофосфорилированию C-терминала. Мутации, происходящие в ERBB4, сокращали уровень автофосфорилирования. Было обнаружено, что ERBB4 локализуется в C-уплотнениях, образующихся из интернейронов, которые формируют синапсическую связь со спинальными двигательными нейронами (Gallart-Palau et al., 2014). Любопытен факт, что С-уплотнения не обнаруживаются в глазодвигательных нейронах, которые сохраняются при БАС, тогда как увеличение уровня нейрегулина в С-уплотнениях повышается в течение прогрессирования заболевания в модели трансгенной мыши с SOD1 G93A.

FTDALS2: суперспиральный домен-содержащий белок 10 (CHCHD10)

Изначально CHCHD10 был ассоциирован с БАС при полногеномном секвенировании семейства, выявлявшего клинические признаки, в том числе БАС (ALS), лобно-височной деменции (FTD), мозжечковой атаксии и миопатии (Bannwarth et al., 2014). Это обстоятельство привело к скринингу семейств с БАС и БАС с лобно-височной деменцией (ALS-FTD). Были выявлены некоторые дополнительные мутации (Dols-Icardo et al., 2015; Johnson et al., 2014), хотя и стало очевидно, что p.P34S-мутация была непатогенной, так как она также была обнаружена в таких же частотах у контрольных испытуемых (Marroquin et al., 2015). Функция CHCHD10 остается неизвестной; известно, что CHCHD10 локализуется в митоходрии. Фибробласты, полученые у членов семьи первоначальной родословной, показали множественные митохондриальные ДНК-делеции (удаления), нарушения респираторной цепи и структурно патологическую митохондрию, что позволило сделать вывод о том, что CHCHD10 может играть роль в респираторной цепи и (или) в устойчивости митохондриального генома (Bannwarth et al., 2014). Этот факт поддерживается дополнительным исследованием группы E.C. Genin et al. (2015), которое выявило не только потерю гребней и заживление митохондриального генома в фибробластах пациентов, но и невозможность апоптоза по причине неспособности выделять цитохром-С.

Генетика БАС оказывает существенное влияние на наше понимание заболевания и механизмов, задействованных в нейродегенерации. Большинство генов шифруют белки, участвующие в РНК-процессинге и путях деградации белков, системе убиквитин-протеасомы и аутофагии. Однако ни один из них, ни какие-либо иные задействованные пути не работают изолированно, а оказывают воздействие на другие клеточные процессы. Предполагаемые механизмы являются взаимно совместимыми, и наиболее вероятно, что многочисленные разрегулированные пути способствуют потере и гибели двигательных нейронов. Этот факт явно демонстрируется действием TDP-43, являющегося РНК-связующим белком, который неправильно локализуется из ядра, вызывая тем самым гибель ядерной функции, и скапливается в цитоплазме в качестве компонента характерных убиквитиновых включений.

Наряду с множественными генетическими причинами очевидно, что эти гены также причастны и к дополнительным расстройствам, не только к другим нейродегенеративным нарушениям, таким как лобно-височная деменция и атаксия, но и к миопатиям, костной болезни Педжета и глаукоме. Применение методов полногеномного масштабного секвенирования и полноэкзомного секвенирования в таких проектах, как 100 000 Проект геномов в Великобритании (genomicsengland.co.uk) или Project Mine Международного сообщества БАС (projectmine.com), потенциально смогут создать условия для более четкого понимания того, почему мутации гена у одного семейства представляют какой-либо конкретный клинический фенотип, тогда как другое семейство демонстрирует различные заболевания. Подобные методы исследования также продвинут наше понимание степени воздействия олигогенной наследственности при БАС.

В то время как семейные родословные явным образом демонстрируют наследственность по аутосомно-доминантному типу в классических БАС, отход от того, чтобы анализировать единичный ген в конкретное заданное время, особенно подчеркнул наличие мутаций во множественных БАС-генах, которые зарегистрированы у некоторых пациентов (van Blitterswijk et al., 2012). Скрининг крупной когорты больных БАС показал, что 14% семейного БАС и 2,6% случаев спорадического БАС имели более 1 потенциальной патогенной мутации в известном БАС-гене, и в этих случаях отмечался существенно более ранний старт развития заболевания (Cady et al., 2015). Эти данные также подчеркивают факт того, что в случаях БАС, кажущихся спорадическими, также отмечаются генетические мутации, как было засвидетельствовано при идентификации новых мутаций в случаях спорадического БАС после проведения полноэкзомного секвенирования групп из трех индивидуумов, состоящих из больных БАС и их двух незатронутых болезнью родителей (Steinberg et al., 2015; Chesi et al., 2013). Несмотря на то что в некоторых случаях эти мутации на самом деле могут представлять собой редкие мутации аутосомно-рецессивного типа, дополнительные методы WES- и WGS-секвенирования подобных случаев помогут найти объяснение тому генетическому вкладу в развитие заболевания, который был заметен в спорадических БАС и который оценивается в 61% (Al-Chalabi et al., 2010).

Существует еще одна общепризнанная теория возникновения БАС – глютаматная. Показано, что взаимодействие мутантной супероксиддисмутазы-1 с астроцитарным глютаматным переносчиком нарушает обратный захват глутамата и поэтому формируется БАС. Известно, что при БАС в области моторных нейронов наблюдается увеличение уровня концентрации глутамата (моторные нейроны, как известно, являются глутаматергическими нейронами). Увеличение глутамата не связано ни с интенсивностью нейронного повреждения, ни с распространением клинического компромисса, наблюдаемого в БАС. Это явление связывают с уменьшением главного транспортера глутамата в мозге ЕААТ2, избирательного для астроглии и служащего для очищения глутамата. Сверхстимуляция глутаматных рецепторов ведет к массивному притоку кальция в нейроны. Но глутамат в высоких концентрациях в ЦНС не ограничивается БАС, при других первичных дегенеративных нарушениях ЦНС (болезни Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона) также отмечаются высокие уровни глутамата в специфических областях, где нейроны находятся в стрессе (Марфунин, 2012). Формируется глутаматная эксайтотоксичность – запуск повреждения нейронов под воздействием глутамата (вещества, переносящего «информацию» в нервной системе). Однако точные механизмы, посредством которых повреждение данных генов может приводить к развитию болезни, до настоящего времени не ясны.

Глава 4. Патоморфология бокового амиотрофического склероза

Патоморфология БАС в виде повреждения передних рогов спинного мозга – это главный нозоспецифический признак этого заболевания, который впервые был описан французским исследователем Ж.-М. Шарко при аутопсии больных БАС. Более того, свое название БАС получил именно из-за очевидного при гистологическом исследовании выраженного склероза и атрофического поражения передних рогов спинного мозга (СМ) с преимущественным вовлечением в патологический процесс боковых столбов СМ, через которые проходят пирамидные тракты, начинающиеся в пояснично-крестцовом отделе СМ и заканчивающиеся в двигательной коре головного мозга (ГМ). К общим патологическим морфологическим признакам БАС относятся дегенерация кортикоспинальных трактов, связанная с потерей верхних и (или) нижних двигательных нейронов и демиелинизацией аксонов. Дегенерация кортикоспинального тракта наиболее очевидна в нижних отделах спинного мозга, но она может прослеживаться по направлению вверх через ствол мозга вплоть до уровня заднего колена внутренней капсулы и лучистого венца при помощи метода «жирового» (липидного) окрашивания, отражающего аккумуляцию макрофагов, происходящую в ответ на дегенерацию миелина (Rowland et al., 2001). Этот феномен преимущественного повреждения двигательных нейронов в передних рогах спинного мозга при БАС также в конце XX в. определил новое название этой болезни во всем мире – «болезнь моторных нейронов». Сегодня морфологи во всем мире доказали, что патологическим изменениям при БАС подвергаются не только двигательные нейроны, но и почти все клетки и элементы (синапсы, волокна, межклеточные контакты и т.д.) нервной ткани, вовлеченные в патологический процесс. Более того, показано, что и не все мотонейроны страдают при БАС, а только определенная часть из них. Часть нейронов черепно-мозговых нервов остается интактна к повреждающим этиопатогенетическим факторам. Это говорит о том, что двигательный нейрон не является специфической мишенью этиопатогенетических факторов этой болезни. Просто из-за своих больших размеров и особых функций по передаче пакетов электрических импульсов они более других клеток страдают от эксайтотоксического воздействия аутореактивных лимфоцитарных клеток на клеточные системы в нервной ткани, вовлеченные в асептический воспалительный процесс. Наиболее вероятно, что при боковом амиотрофическом склерозе дегенерация мотонейрона – не «начало», а «конечный путь» каскада общепатологических патофизиологических реакций, инициируемых различными известными или неизвестными триггерами, которые завершаются грубым морфологическим дефектом мотонейронов. Исходом этого каскада является морфологическая системная нейродегенерация клеток вовлеченной нервной ткани с преимущественным повреждением и атрофией двигательных проводящих путей. Как мы уже отмечали, в некоторых случаях БАС может быть обусловлен мутациями в гене супероксиддимутазы-1, когда основным патогенетическим фактором служит цитотоксическое действие дефектного фермента. Мутантная супероксиддисмутаза-1 накапливается меж слоев митохондриальной мембраны, нарушая аксональный транспорт, и взаимодействует с другими белками, что приводит к нарушению их деградации. Возникновению спорадических случаев БАС якобы способствуют неизвестные триггеры, которые так же, как и мутантная супероксиддисмутаза-1, способны к реализации своих эффектов в условиях повышенной функциональной нагрузки на мотонейроны, что вызывает их селективную уязвимость. В результате усиления функций мотонейронов повышается уровень выброса глутамата, накапливается избыток внутриклеточного кальция, активируются внутриклеточные протеолитические ферменты, а выделяемый из митохондрий избыток свободных радикалов повреждает клетки микроглии, астроглии, а также сами мотонейроны с их последующей дегенерацией. Это стандартный механизм, объясняющий появление морфологического дефекта в нервной ткани при БАС. То есть БАС рассматривается в современных учебниках и руководствах по неврологии как истинное заболевание моторного нейрона. Отсюда и появление нового названия болезни – БМН, которое акцентирует проблему и концентрирует ее на патологии отдельных мотонейронов. С одной стороны, получается, что на двигательный мотонейрон якобы направлено все этиопатогенетическое воздействие болезни и он является причиной и следствием воздействия всего каскада нейропатологических изменений, возникающих в мотонейроне. С другой стороны, нейропатологические подходы к нейродегенеративным расстройствам подвергались критике по причине того, что некоторые нейроученые считают, что дегенерирующие нейроны лишь представляют собой патологии «конечной стадии». Paul G. Ince (2000) считает, что есть две причины, согласно которым этот взгляд интерпретируется неверно. Во-первых, больные с нейродегенеративными расстройствами, в том числе БАС, погибают в результате случайных причин или сопутствующих заболеваний (например, ишемической болезни сердца) так же, как и представители общей популяции. Любое крупное собрание тканей больных БАС, полученное при аутопсии, будет включать тех больных, которые умерли неожиданно в силу разнообразных причин на ранней стадии болезни. Во-вторых, степень распространения патологии БАС по ЦНС варьируется в каждом индивидуальном случае. Многие больные на момент летального исхода обнаруживают тяжелую форму бульбарного шейно-торакального заболевания с относительным сохранением поясничного отдела спинного мозга. В подобных случаях представляется возможным провести сравнение тяжело пораженных и умеренно пораженных участков двигательной системы у одного и того же больного. Наблюдения за больными, умершими неожиданно на ранней стадии болезни, при сравнении тяжело пораженных участков с относительно сохраненными группами двигательных нейронов нижних конечностей, наблюдаемыми у некоторых больных, не смогли выявить какую-либо последовательную «раннюю» патологию, которая не замечалась бы на более поздних стадиях заболевания.

При стандартном патоморфологическом исследовании БАС находят следующие общие объективные феномены морфологических изменений:

• избирательная атрофия передних двигательных корешков и клеток передних рогов спинного мозга; наиболее выраженные изменения происходят в шейных и поясничных сегментах, но при этом задние чувствительные корешки остаются нормальными;

• в нервных волокнах боковых кортикоспинальных трактов спинного мозга наблюдается демиелинизация, неравномерное набухание с последующим распадом и гибелью осевых цилиндров, что обычно распространяется и на периферические нервы;

• в некоторых случаях отмечается атрофия прецентральной извилины большого мозга, иногда атрофия захватывает VIII, X и XII пары черепных нервов, наиболее выраженные изменения происходят в ядре подъязычного нерва;

• атрофия или отсутствие мотонейронов, сопровождающиеся умеренным глиозом без признаков воспаления;