ГАНГЛИОЗИДЫ И ИХ ЗНАЧЕНИЕ В РАЗВИТИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Ганглиозиды - это гликосфинголипиды, биологические вещества, влияющие на процесс жизнедеятельности клетки и организма в целом. Основным депо ганглиозидов является серое вещество головного мозга, в котором их содержание составляет 10-12% от всех липидов нейронной мембраны. Нарушение обмена ганглиозидов приводит к серьезным патологическим последствиям - ганглиозидозам (болезнь Тея - Сакса, Сандгоффа, Ландинга и др.). Являясь важными компонентами нейрональных мембран, ганглиозиды участвуют во внутриклеточном и внеклеточном метаболизме, сигнальной трансдукции, адгезии, оказывают влияние на структуру головного мозга во время развития, взросления и старения организма. В данном обзоре представлены результаты исследований структуры ганглиозидов, их значения в возникновении различных патологических процессов и проявлении мультимодального нейротрофического эффекта, описаны роль ганглиозидов в нейропластичности, влияние их экспрессии на изменение функции памяти и обучения, а также применение ганглиозидов в качестве потенциального терапевтического инструмента для лечения различных форм острых или хронических нейродегенеративных заболеваний.

ганглиозиды, структура сфинголипидов, липидные рафты, ганглиозидозы, нейродегенеративные за- болевания, болезнь Тея - Сакса, болезнь Сандгоффа, болезнь Ландинга, память, обучение, gangliosides, tructure of sphingolipids, lipid rafts, gangliosidoses, neurodegenerative diseases, Tay-Sachs disease, Sandgoff disease, Landing disease, memory, training

1. Молотковская, И.М. Механизмы ганглиозидиндуцированной иммуносупрессии Т-лимфоцитов: дис. … д-ра биол. наук. - М., 2011. - 244 с

2. A randomized, controlled, delayed start trial of GM1 ganglioside in treated Parkinson's disease patients / J.S. Schneider [et. al.] // J. Neurol. Sci. - 2013. - Vol. 324. - № 1-2. - P.140-148

3. Argentino, C. GM1 ganglioside therapy in acute ischemic stroke-response / C. Argentino, M.L. Sacchetti, D. Toni // Stroke. - 1990. - Vol. 21. - P. 825-827

4. Binding of laminin-1 to monosialoganglioside GM1 in lipid rafts is crucial for neurite outgrowth / N. Ichikawa [et. al.] // J. Cell Sci. - 2009. - Vol. 122. - P. 289-299

5. Bisel, B. GM1 and GM2 gangliosides: Recent developments / B. Bisel, F.S. Pavone, M. Calamai // Biomol. Concepts. - 2014. - Vol. 5. - P. 87-93

6. Brain plasticity and recovery from early cortical injury / B. Kolb, R. Mychasiuk, P. Williams, R. Gibb // Developmental Medicine & Child Neurology. - 2011. - Vol. 53. - P. 4-8

7. Bruel-Jungerman, E. Brain plasticity mechanisms and memory: A party of four / E. Bruel-Jungerman, S. Davis, S. Laroche // Neuroscientist. - 2007. - Vol. 13. - P. 492-505

8. Derry, D.M. Gangliosides in isolated neurons and glial cells. D.M. Derry, L.S. Wolfe // Science. - 1967. - Vol. 158. - P. 1450-1452

9. Dysfunction of muscarinic acetylcholine receptors as a substantial basis for progressive neurological deterioration in GM3-only mice / O. Tajima [et. al.] // Behav. Brain. Res. - 2010. - Vol. 206. -P. 101-108

10. Effect of thyroxine supplementation on neurologic development in infants born at less than 30 weeks’ gestation / A. Van Wassenaer [et. al.] // N. Engl. J. Med. - 1997. - Vol. 336. - P. 21-26

11. Enhanced susceptibility to kainate-induced seizures, neuronal apoptosis, and death in mice lacking gangliotetraose gangliosides: Protection with LIGA 20, a membrane-permeant analog of GM1 / G.S. Wu [et. al.] // J. Neurosci. - 2005. - Vol. 25. - P. 11014-11022

12. Ganglioside GM1 induces phosphorylation of mutant huntingtin and restores normal motor behavior in Huntington disease mice. A. Di Pardo [et. al.] // Proc. Nat.l Acad. Sci. U. S. A. - 2012. - Vol.109. - № 9 - P. 3528-3533

13. Geisler, F.H. The sygen® multicenter acute spinal cord injury study / F.H. Geisler [et. al.] // Spine. - 2001. -Vol. 26. - P. S87-S98

14. Georgieff, M.K. The role of nutrition in cognitive development / M.K. Georgieff, R. Rao // Handbook in developmental cognitive neuroscience / ed. by C.A. Nelson, M. Luciana. - Cambridge, MA, MIT Press, 2001. - P. 491-504

15. Human brain gangliosides-developmental changes from early fetal stage to advanced age / L. Svennerholm [et. al.] // Biochim. Biophys. Acta. - 1989. - Vol. 1005. - P. 109-117

16. Infantile-onset symptomatic epilepsy syndrome caused by a homozygous loss-of-function mutation of GM3 synthase. / Simpson, M.A. [et. al.] // Nat. Genet. - 2004. - Vol. 36. - P. 1225-1229

17. Kolb, B. Brain plasticity and behaviour in the developing brain. / B. Kolb, R. Gibb // J. Can. Acad. Child. Adolesc. Psychiatry. - 2011. - Vol. 20. - P. 265-276

18. Kolter, T. Ganglioside biochemistry / T. Kolter, // ISRN Biochem. - 2012 - Vol. 5. - P. 1-36

19. Ledeen, R.W. Gangliosides-structure, isolation, and analysis / R.W. Ledeen, R.K. Yu, // Methods Enzymol. - 1982. - Vol. 83. - P. 139-191

20. Ledeen, R. New findings on nuclear gangliosides: overview on metabolism and function / R. Ledeen, G. Wu // J. Neurochem. - 2011. - Vol. 116. - № 5. - P. 714-720

21. Ledeen, R.W. Nuclear sphingolipids: Metabolism and signaling / R.W. Ledeen, G.J. Wu // Lipid. Res. - 2008. - Vol. 49. - P. 1176-1186

22. Lopez, P.H.H. Gangliosides in cell recognition and membrane protein regulation / P.H.H. Lopez, R.L. Schnaar // Curr. Opin. Struct. Biol. - 2009. - Vol. 19. - P. 549-557

23. Mice lacking GD3 synthase display morphological abnormalities in the sciatic nerve and neuronal disturbances during peripheral nerve regeneration / V.T. Ribeiro-Resende [et. al.] // PLoS One. - 2014. - Vol. 9. - P. e108919

24. Mochetti, I. Exogenous gangliosides, neuronal plasticity and repair, and the neurotrophins / I. Mochetti // Cell. Mol. Life Sci. - 2005. - Vol. 62. - P. 2283-2294

25. Nakatsuji, Y. Selective cell-cycle arrest and induction of apoptosis in proliferating neural cells by ganglioside GM3 / Y. Nakatsuji, R.H. Miller // Exp. Neurol. - 2001. - Vol. 168. - P. 290-299

26. Neuroprotective effects of monosialotetrahexosylganglioside. / Xi. Ai-ping, Xu. Zhong-xin, Liu. Feng-li, Xu. Yan-li // Neural. Regen. Res. - 2015. - Vol. 10. - P. 1343-1344

27. Nowycky, M.C. Glycobiology of ion transport in the nervous system / M.C. Nowycky, G. Wu, R.W. Ledeen // Adv. Neurobiol. - 2014. - Vol. 9. - P. 321-342

28. Rao, R. Early nutrition and brain development / R. Rao, M.K. Georgieff // The effects of early adversity on neurobehavioral development / ed. by C.A Nelson. - Minnesota Symposium on Child Psychology. NJ, 2000, - Vol. 31. - P. 1-30

29. Regulation of apoptosis during neuronal differentiation by ceramide and b-series complex gangliosides / E. Bieberich, S. MacKinnon, J. Silva, R.K. Yu // J. Biol. Chem. - 2001. - Vol. 276. - P. 44396-44404

30. Reduced motor and sensory functions and emotional response in GM3-only mice: Emergence from early stage of life and exacerbation with aging / O. Tajima [et. al.] // Behav. Brain. Res. - 2009. - Vol. 198. - P. 74-82

31. Sandhoff, K. Biosynthesis and degradation of mammalian glycosphingolipids. K. Sandhoff, T. Kolter // Philos. Trans. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci. - 2003. - Vol. 358. - P. 847-861

32. Schengrund, C. Gangliosides: glycosphingolipids essential for normal neural development and function / C. Schengrund // Trends in Biochemical Sciences. - 2015. - Vol. 40. - № 7. - P. 1-10

33. Schnaar, R.L. Sialic acid in the brain: Gangliosides and polysialic acid in nervous system development, stability, disease, and regeneration / R.L. Schnaar, R. Gerardy-Schahn, H. Hildebrandt // Physiol. Rev. - 2014. - Vol. - P. 461-518

34. Segler-Stahl, K. Changes in the concentration and composition of human brain gangliosides with aging / K. Segler-Stahl, J.C. Webster, E.G. Brunngraber // Gerontology. - 1983. - Vol. 29. - P. 161-168

35. Svennerholm, L. Chromatographic separation of human brain gangliosides / L. Svennerholm // J. Neurochem. - 1963. - Vol. 10. - P. 613-623

36. Tam, S.J. Connecting vascular and nervous system development: Angiogenesis and the blood-brain barrier / S.J. Tam, R.J. Watts // Ann. Rev. Neurosci. - 2010. - Vol. 33. - P. 379-408

37. Uauy, R. Mechanisms for nutrient effects on brain development and cognition / R. Uauy, P. Mena, P. Peirano // Nestle Nutr. Workshop Ser. Clin. Perform. Program. - 2001. - Vol. 5. - P. 41-72

38. Wang, B. Molecular mechanism underlying sialic acid as an essential nutrient for brain development and cognition / B. Wang. // Adv. Nutr. - 2012. - Vol. 3. - P. 465S-472S

39. Wang, J. Ganglioside GD3 is required for neurogenesis and long-term maintenance of neural stem cells in the postnatal mouse brain / J. Wang; A. Cheng, C. Wakade; R.K. Yu // J. Neurosci. - 2014. - Vol. 34. - P. 13790-13800

40. Wu, G. GM1 in the nuclear envelope regulates nuclear calcium through association with a nuclear sodium-calcium exchanger / G. Wu, R.W. Ledeen // Journal of Neurochemistry. - 2007. - Vol. 103. - P. 126-134

41. Wu, G. Sodium-calcium exchanger complexed with GM1 ganglioside in nuclear membrane transfers calcium from nucleoplasm to endoplasmic reticulum / G. Wu, X. Xie, Z.H. Lu, R.W. Ledeen // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 2009. - Vol. 106. - №26. - P. 10829-10834

42. Yu, R.K. Functional roles of gangliosides in neurodevelopment: An overview of recent advances. / R.K. Yu, Y.-T. Tsai, T. Ariga // Neurochem. Res. - 2012. - Vol. 37. - P. 1230-1244

43. Yu, R.K. The role of glycosphingolipid metabolism in the developing brain / R.K. Yu, Y. Nakatani, M. Yanagisawa // J. Lipid. Res. - 2009. - Vol. 50. - P. S440-S445