Дофамин — нейромедиатор, по химической структуре относящийся к катехоламинам, регулирует спектр физиологических функций организма человека, включая локомоторную, когнитивную, эндокринную, участвует в работе системы подкрепления или вознаграждения (англ. reward system).

Тела дофаминовых нейронов ЦНС локализованы в черной субстанции и вентральной тегментальной области среднего мозга. Проекции аксонов достигают дорсального (нигростриарный тракт) и вентрального (мезолимбический путь) стриатума и префронтальной корковой области (мезокортикальный путь). Другой путь дофамина определяется как тубероинфундибулярный, возникает из клеток гипоталамуса и достигает передней доли гипофиза, его активация регулирует секрецию пролактина.

Передача нервного импульса, инициированного дофамином (дофаминовая нейротрансмиссия), происходит через рецепторы дофамина (ДР), которые относят к трансмембранным белкам, но дофамин может активировать работу и других рецепторов. ДР подразделяют на два подкласса: Д1-подобные рецепторы (Д1 и Д5) и Д2-подобные (Д2, Д3 и Д4). Хотя классы ДР имеют много общего и все присутствуют в ЦНС, они отличаются различной локализацией: например, рецепторы Д1 и Д2 регистрируются в высоких концентрациях по трем основным дофаминергическим путям головного мозга, в том числе в лобных долях, полосатом теле, черной субстанции, прилежащем ядре, тогда как рецептор Д3 имеет более узкий профиль распространения: в наибольшей концентрации он присутствует в прилежащем ядре, обонятельном бугорке и островах Калеха [1, 2].

В основном работа ДР опосредована G-белками, ферментами гидролиза гуанизинтрифосфата (GTP). Д1-подобные ДР связываются с активированным G-белком, стимулируют цАМФ (циклический аденозин монофосфат) через активацию протеинкиназы, А (ПКА) и DARPP-32 (32 kDa-фосфопротеин, регулируемый дофамином и цАМФ), а Д2-подобные — с ингибированным G-белком, подавляя цАМФ-продукцию, и блокируют активацию ПКА. Д1- и Д2-подобные рецепторы также передают сигнал по пути активации киназ (независимый от G-белка пути): фосфолипазы С или β-аррестина [2]. ДР способны к гетеродимеризации с другим рецептором (себе подобный либо сопряженный с G-белком) и активировании дополнительных сигнальных путей.

Фармакологические препараты (агонисты и антагонисты) имеют индивидуальный аффинитет к определенным ДР: константа диссоциации зависит как от лиганда, так и типа рецептора [3].

В дополнение к рецепторам существует ряд белков, регулирующих передачу дофамина в ЦНС: дофаминовый транспортер и везикулярный моноаминовый транспортер 2 (VMAT2), захватывающие дофамин из внеклеточного пространства, осуществляя его обратный транспорт в цитоплазму клетки, где дофамин метаболизируется с участием моноаминоксидазы и/или катехол-О-метилтрансферазы (COMT), по двум различным, хотя и частично взаимодействующим путям [1—3].

Дофамин является ключевым элементом нервной системы. Однако он обнаружен также в тканях сосудистого русла, сердца, гастроинтестинального тракта и почек. В 1994 г. эндогенный дофамин был открыт J. Bergquist и соавт. [4] в лимфоцитах периферической крови, что обусловило развитие нового направления научных исследований: иммунные клетки крови стали рассматривать как клеточную модель для изучения функции дофамина при психической и неврологической патологии и для разработки новых терапевтических подходов к их лечению [5].

Нейроанатомические и/или функциональные расстройства трансмиссии дофамина в ЦНС являются ключевыми характеристиками различных неврологических и психических заболеваний. В настоящее время аномалии в системе ДР рассматривают как основную причину развития психоневрологической патологии.

Изучение ДР в психиатрии и неврологии началось с исследований аутопсийной ткани головного мозга пациентов. Однако в этой области были получены неоднозначные результаты, касающиеся измерения как локализации рецепторов, так и их плотности на нейронах и количества кодирующих их мРНК-генов. Несмотря на неубедительность соответствующих данных, эти исследования сыграли большую роль в возникновении различных гипотез патогенеза заболеваний нервной системы человека.

Среди этих гипотез наиболее известной является гипотеза развития шизофрении, связанная с предполагаемым повышением чувствительности постсинаптических Д2-рецепторов. P. Seeman и соавт. [6] установили, что страдающие шизофренией пациенты сверхчувствительны к психостимуляции дофамином за счет увеличения доли и аффинитета Д2 класса ДР, что приводит к развитию психотических состояний. Согласно другой гипотезе [2], наблюдаемая у пациентов с депрессией ангедония связана с уменьшением чувствительности постсинаптических Д2/Д3-рецепторов, отвечающих за функцию системы вознаграждения в лимбических областях мозга вследствие терапевтического эффекта длительного воздействия антидепрессантов.

С развитием методов прижизненной нейровизуализации (позитронно-эмиссионная и однофотонная эмиссионная компьютерная томография) стали возможны исследования синаптической функции нейронов in vivo. Были выявлены аномалии в экспрессии ДР у пациентов с разными психическими расстройствами (шизофрения, депрессия, биполярные расстройства), характеризующиеся общей тенденцией к увеличению плотности Д2-подобных рецепторов в базальных ганглиях. Это отличало эти изменения от уменьшения плотности этого же подкласса рецепторов при формировании зависимости от психоактивных веществ (алкоголизм, наркомания). При этом никаких изменений в плотности Д1-подобных рецепторов не наблюдалось [2].

Кроме изменения количества и аффинных свойств ДР, были отмечены изменения и передаче внутриклеточного сигнала, запускаемого дофамином, как через G-белки, так и по пути активации киназ [2].

Помимо фенотипически выраженных аномалий ДР при психических и неврологических заболеваниях, изучали также генетическую составляющую. Однако, несмотря на определенный вклад аллельных вариантов генов, кодирующих ДР, в патогенез разных заболеваний и в ответ на фармакологическое лечение (например, участие полиморфных вариантов генов Д2, Д3 и Д4 ДР в развитии шизофрении и ответе на антипсихотическую терапию, а генов Д4- и Д5-рецепторов — в синдроме дефицита внимания и гиперактивности), однозначных ассоциаций найдено не было. Как заметил A. Wong и соавт. [7]: «В то время как есть некоторые доказательства, что полиморфизмы и мутации в ДР могут изменять функциональную активность и фармакологические профили, нет убедительных данных, связывающих эти варианты генов с ответом на лекарства или болезнью». К сожалению, ситуация мало изменилась за последнее десятилетие.

Менее 20 лет назад наличие ДР на иммунных клетках крови человека оставалось спорным вопросом, в основном в связи с ограничениями, присущими методам радиолигандного связывания. Прошедшее десятилетие принесло прорыв в понимании сути молекулярных механизмов нейроиммунных взаимоотношений, опосредованных дофамином. ДР обнаружены на клетках не только врожденного (неспецифический) иммунного ответа, таких как дендритные клетки, естественные киллеры (НK-клетки), макрофаги/моно- и гранулоциты, но и приобретенного (адаптивный) иммунного ответа (специфический), таких как В- и Т-лимфоциты.

Человеческие Т-лимфоциты являются высокогетерогенной популяцией с аналогичной морфологией, разделенной по физиологическим активностям на несколько типов клеток: эффекторные (хелперы (Th) и цитотоксические (киллеры)) и регуляторные (супрессоры). Главная роль регуляторных лимфоцитов — супрессия различных иммунных функций, опосредованная созреванием/дифференциацией Т-клеток. Функции клеток хелперов различаются в зависимости от типа: Th1-клетки вовлечены в клеточный иммунитет, устанавливают контроль за внутриклеточными патогенами и опухолевыми клетками, Th2-клетки защищают организм от внеклеточных патогенов и инициируют аллергический иммунный ответ, Th17 — участвуют в иммунном ответе к внеклеточным патогенам и развитии аутоиммунных болезней. Иммунные клетки регулируют свои функции с использованием различных химических посредников, как цитокинов, так и нейротрансмиттеров.

С внедрением в научно-клиническую практику метода проточной цитометрии, обеспечивающего быстрый анализ различных характеристик отдельных клеток, было оценено наличие ДР на человеческих иммунных клетках крови в зависимости от их типа. Во всех проведенных исследованиях экспрессия ДР показала высокую межиндивидуальную вариабельность.

F. McKenna и соавт. [8] охарактеризовали распределение ДР на человеческих T- и B-лимфоцитах, моноцитах, нейтрофилах, эозинофилах и НK-клетках. Впоследствии M. Besser и соавт. [9] определили пул Д2-рецепторов на общей популяции Т-клеток человека, а G. Brito-Melo и соавт. [10] проанализировали количество Д2- и Д4-рецепторов на cубпопуляциях Т-лимфоцитов. При анализе Т-регуляторных и эффекторных лимфоцитов было показано, что первые экспрессируют значительно большее количество мРНК генов всех ДР и, следовательно, могут представлять наибольший интерес в качестве потенциального биомаркера заболеваний, ассоциированных с аномалиями дофаминергической нейротрансмиссии [11].

Следует отметить, что, независимо от приведенной выше классификации Т-лимфоцитов, данный тип клеток классифицируют также в зависимости от контакта (или его отсутствия) с антигеном, разделяя на клетки памяти и наивные. При исследовании распределения ДР на подобных клетках было получено, что Д1-подобные рецепторы преимущественно были представлены на наивных Т-клетках, а Д2-подобные — клетках памяти [12]. Перечисленные выше результаты согласуются с доказательствами вовлечения Д1-подобных рецепторов в дифференциацию наивных Т-клеток, активированную антигеном дендритных клеток, и участия Д2-подобных рецепторов в интегринзависимом переносе Т-клеток в периферических органах, который является специфической функцией Т-клеток памяти (особенно эффекторные) [13]. Присутствие Д.Р. на наивных и клетках памяти Т-лимфоцитов — новое свидетельство взаимоотношений периферической иммунной системы, нейровоспаления и нейродегенерации.

При оценке распределения Д2-подобных рецепторов как маркеров гуморального иммунитета на В-клетках показана преимущественная экспрессия рецептора дофамина Д3-типа [14]. Кроме того, лимфоцитами периферической крови экспрессируются другие белки дофаминергической нейротрансмиссии, в том числе тирозингидроксилаза, VMAT2 и СОМТ.

Количество рецепторов, как и других ключевых белков дофаминергической системы, зависит не только от типа лимфоцитарной клетки, но и его функциональной активности. Человеческие неактивированные Th-клетки экспрессируют низкие уровни мРНК генов Д2- и Д3-рецепторов. После неспецифической стимуляции клеток экспрессия гена Д2 увеличивалась, а Д3 полностью подавлялась. После активации цитотоксических Т-клеток экспрессия генов и белка Д3- и Д4-рецепторов полностью подавлялась, тогда как неактивированные лимфоциты высоко экспрессировали Д3-рецептор на фоне низкого уровня мРНК и белка Д4 [3].

Следует отметить, что каждый рецептор обладает различным сродством к дофамину (специфический стимулятор): ДР3>ДР5>ДР4>ДР2>ДР1 [коэффициент Ki (константы диссоциации связывания с рецепторами и ингибирования ферментов) (нМ) = 27, 228, 450, 1705, 2340 соответственно]. При этом дофамин имеет токсический и протективный эффект на лимфоциты периферической крови в зависимости от его концентрации. Более того, доказано, что через различные ДР запускаются разные программы клеточного ответа: так, рецептор Д1 опосредует индуцирование оксидативного стресса и апоптоз, а рецептор Д3 — активацию лимфоцитов [15, 16]. Стимулируя несколько ДР, более высокие уровни нейротрансмиттера способствуют сложным эффектам на Т-клетках, вероятно, ингибируя Т-клеточный опосредованный иммунитет [17].

Лимфоциты периферической крови могут быть подвержены воздействию дофамина из нескольких независимых источников: иммунные клетки, клетки периферической и центральной нервной системы.

Было показано, что Т-клетки продуцируют дофамин, который опосредует аутокринную стимуляцию Д.Р. Эффекторные и регуляторные Т-клетки хранят дофамин во внутриклеточных компартментах, но регуляторные сохраняют его значительно дольше и являются основным источником дофамина для собственной регуляции и иммунных клеток, соседствующих с ними [11]. Уровень дофамина в плазме колеблется в зависимости от активности вегетативной нервной системы, вероятно, представляющей собой его ключевой источник, доступный для циркулирующей в русле крови иммунной клетки. При этом большая часть дофамина, присутствующего в плазме крови, выделяется хромаффинными клетками надпочечников.

Другой периферический источник дофамина — кишечник. Желудочно-кишечный дофамин вырабатывается с помощью декарбоксилазы ароматических аминокислот (AADC), экспрессируется в эпителиальных клетках в просвете кишечника. Паренхима ЦНС и цереброспинальная жидкость (ЦСЖ) являются важными источниками дофамина для лимфоцитов. Вход клеток периферической крови в паренхиму ЦНС ограничивается главным образом гематоэнцефалическим барьером, тем не менее некоторые иммунные клетки могут попадать в ЦСЖ и проникать в субарахноидальное пространство. В физиологических условиях до 30% ЦСЖ из-под паутинного пространства оттекают в глубокие шейные лимфатические узлы, что позволяет периферической иммунной клетке распознавать и реагировать на антигены ЦНС в отсутствие или при наличии воспаления [17].

Остановимся прежде всего на болезни Паркинсона (БП).

В периферической крови пациентов с БП происходит снижение общего числа лимфоцитов, наивных и увеличение клеток памяти Т-лимфоцитов. В последнее время такие перераспределения в лимфоцитарном пуле связывают с нарушениями функций движения и тяжестью заболевания, подчеркивая роль хронической иммунной активации в прогрессировании БП [18].

Дофаминергическая терапия препаратами первой линии при БП (агонисты рецепторов и L-ДОФА) модулирует количество внутриклеточных белков лимфоцитов у пациентов. Было показано, что дофаминергическая стимуляция имеет важные последствия для белкового профиля Т-клеток у больных при длительном лечении: у принимающих различные дозы L-ДОФА пациентов количество белка некоторых ключевых клеточных органелл коррелирует линейно с суточной дозой препарата. Кроме того, был определен спектр белков, чьи уровни значительно отличались у принимающих агонисты ДР пациентов [19]. Таким образом, дофаминергические модуляторы могут не только действовать путем компенсации дефицита дофамина в ЦНС, но и затрагивать периферические иммунные реакции, связанные с прогрессированием заболевания.

В рамках рассматриваемой проблемы представляют интерес также данные, свидетельствующие о том, что у больных шизофренией с предполагаемой гипердофаминергической активностью отмечаются тяжелые нарушения иммунной функции, например изменения в составе Т-клеточных популяций, производстве цитокинов и эффекторных функциях.

Кроме того, психологический стресс вызывает увеличение периферического дофамина, и люди, страдающие от хронического стресса, как при генерализованном тревожном расстройстве, более восприимчивы к инфекционным болезням через повреждения Th1-опосредованного иммунного ответа, связанные с доминированием фенотипа Th17, усиленного дофамином. В то же время тревожные расстройства, как известно, вносят вклад в патогенез многих воспалительных и аутоиммунных заболеваний путем повышения системного производства цитокинов: интерлейкинов 1 и 6 и фактора некроза опухоли α.

Таким образом, опосредованная дофамином регуляция функций клеток периферической крови может вносить вклад в патогенез ряда расстройств. Регуляторные и эффекторные Т-клетки могут накапливаться на участках воспаления, а воздействие дофамина ауто- или паракринным путем — непосредственно влиять на эти клетки, взаимодействуя с рецепторами, изменяя иммунные ответы, вызванные воспалительными сайтами в ЦНС.

Изучаются также изменения в уровне мРНК ключевых белков дофаминергической нейротрансмиссии. Это касается паркинсонических синдромов, болезни Альцгеймера, шизофрении и формирования алкогольной и наркотической зависимости [7]. Была установлена корреляция между развитием шизофрении и увеличением экспрессии генов, кодирующих рецептор Д3 и дофаминовый транспортер, достоверное уменьшение мРНК гена рецептора Д4, и корреляция уровня мРНК Д2-гена с позитивными (продуктивные) симптомами параноидной формы заболевания [20]. При развитии БП было выявлено достоверное снижение генной экспрессии ряда белков дофаминергической нейротрансмиссии: тирозингидроксилазы, рецепторов Д2 и Д3, дофаминового транспортера. Установлены связи между формированием наркотической и алкогольной зависимости и увеличением уровня мРНК генов рецепторов Д1 и Д3 на фоне уменьшения экспрессии гена, кодирующего рецептор Д4. Однако результаты соответствующих исследований весьма противоречивы, что многие связывают с действием используемых при терапии препаратов, а также длительностью абстинентного периода при алкоголизме и наркомании. Так, было доказано, что при воздействии на организм фармакологических аффинных к ДР препаратов (в первую очередь антипсихотики) меняется экспрессия кодирующих их генов не только в нейронах ЦНС, но и в периферических клетках, имеющих ДР в составе цитоплазматической мембраны. Причем этот эффект обратим: при прекращении воздействия на организм психоактивных веществ функционирование генов нормализуется, возвращается на уровень, обусловленный индивидуальными в первую очередь генетическими особенностями. Так, агонисты ДР (но не леводопа) модулируют экспрессию дофаминового транспортера на лимфоцитах периферической крови у пациентов с БП [21], а проведение антипсихотической терапии при психических заболеваниях — рецепторов нейротрансмиссии, аффинных к лекарственному препарату воздействия.

Была установлена также индивидуальность ответа иммунных клеток крови [22]. В связи с этим A. Morag и соавт. [22] говорят о «лимфоцитарном фенотипе» ответа на лекарственные препараты, предлагая лимфобластоидные клеточные линии человека (минимально трансформированные первичные культуры лимфоцитов периферической крови) как новый инструмент для оценки фармакологических препаратов, прямо или опосредованно воздействующих на лимфоцитарные клетки. Культуры лимфобластоидных клеток, выделенные от неродственных доноров, имеют индивидуальный ответ на различные фармакологические препараты (в том числе и антипсихотики, аффинные к ДР), проявляя широкий спектр чувствительности к стимуляции и ингибированию. Широкий вариабельный ответ клеточных линий авторы объясняют межиндивидуальными генетическими и эпигенетическими различиями.

На основании сказанного выше можно сделать следующие выводы.

В настоящее время известно, что иммунная система регулируется как центральной, так и периферической симпатической нервной системой. Регуляция осуществляется в первую очередь катехоламинами, такими как дофамин, который взаимодействует с различными эффекторными клетками иммунной системы и таким образом регулирует реакцию гомеостаза на воздействие окружающей среды.

Нарушение периферической дофаминергической нейротрансмиссии может вести к иммунным нарушениям, которые способствуют повреждению нейронов. Это было показано на примере хронических нейровоспалительных процессов головного мозга при Б.П. Кроме того, было показано, что клетки периферической крови принимают участие в изменениях, регистрируемых на дофаминергических нейронах ЦНС. Исходя из этого, было высказано предположение, что лимфоциты могут составлять источник, поддающийся воздействию периферических биомаркеров нейродегенеративных расстройств.

Таким образом, несмотря на некоторые методологические и теоретические ограничения, полученные результаты показывают, что лимфоциты периферической крови могут оказаться клеточным инструментом, с помощью которого можно изучать расстройства дофаминовой нейротрансмиссии при психических и неврологических заболеваниях, а также мониторировать влияние фармакологического лечения.

Работа выполнена при поддержке гранта РНФ № 14−15−00904 «Антипсихотические средства: разработка персонифицированных подходов к терапии на основе индивидуальных особенностей рецепторной нейротрансмиссии лимфоцитов».