Риск развития большого депрессивного расстройства на протяжении жизни составляет 20–25% у женщин и 7–12% — у мужчин. Несмотря на семидесятилетние интенсивные исследования, понимание патофизиологии заболевания далеко не полное. Лечение депрессивных расстройств — сложная проблема, поскольку терапевтический эффект развивается с большим латентным промежутком, наблюдается не у всех больных и сопровождается многочисленными побочными эффектами [1]. Отсюда очевидна необходимость повышения эффективности лечения депрессивных расстройств, а это тесно связано с получением более полных представлений как о патогенезе заболевания, так и о механизмах действия антидепрессантов.

Используемые в настоящее время антидепрессанты разных функциональных классов — селективные и неселективные ингибиторы обратного захвата моноаминов серотонина, норадреналина и дофамина, а также ингибиторы ферментов моноаминоксидаз — усиливают сигнальный путь вторичного посредника цАМФ, повышая уровни регуляторного белка Gas в мембранах нейронов, а также активируя рецепторы моноаминов, сопряжённые с аденилатциклазой, что приводит к активации протеинкиназы А (ПКА) в цитоплазме и ядре нейронов. ПКА наряду с кальций / кальмодулин-зависимой протеинкиназой IV (СаМКIV) и митоген-активируемыми протеинкиназами (МАПК) фосфорилируют и повышают активность фактора транскрипции СRЕВ, который обеспечивает образование белков. Усиление активности ПКА, МАПК ERK1/2 и фактора транскрипции СRЕВ на фоне хронического введения антидепрессантов приводит к повышению уровней мРНК и белков нейротрофинов и факторов роста. Последние обеспечивают нормальную жизнедеятельность нейронов, синаптогенез и нейрогенез в зубчатой извилине, а также гомеостатические процессы в нейронных сетях [2][3].

Следовательно, первая линия действия антидепрессантов — это рецепторы, позитивно сопряжённые с аденилатциклазой моноаминергические рецепторы, НМДА глутаматные рецепторы, метаботропные глутаматные рецепторы, М-холинорецепторы и др. Поскольку моноаминергические антидепрессанты при хроническом введении на длительное время повышают внеклеточную концентрацию моноаминов в мозге, естественная реакция мембранных рецепторов на это нарушение гомеостаза — снижение их плотности. Однако при хроническом введении моноаминергических антидепрессантов возникают интересные коллизии: мембранная плотность одних и тех же рецепторов в различных структурах мозга изменяется по-разному. Так, плотность и активность серотониновых 5-НТ1А рецепторов в сомато-дендритных синапсах нейронов ядер шва понижается, а в гиппокампе и коре — повышается; там же повышается уровень серотониновых 5-НТ1В и 5-НТ4 рецепторов. Мембранная плотность альфа2-адренорецепторов в сомато-дендритных синапсах голубого пятна снижается, а в нейронах переднемозговых структур, напротив, повышается, хотя там же выявлено снижение плотности бета-адренорецепторов [4].

Терапевтическое действие наиболее употребляемых сейчас антидепрессантов, селективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС), связано с активацией серотониновых 5-НТ1В и 5-НТ4 рецепторов. Тем не менее, почему мембранная плотность этих рецепторов на фоне вызываемого антидепрессантами СИОЗС стойкого повышения уровня серотонина во внеклеточной жидкости не снижается, а даже возрастает — остаётся не ясным. В последнее десятилетие установлено, что это является следствием взаимодействия серотониновых рецепторов с индуцибельным регуляторным белком р11, также известным как S100А10, индуцируемый фактором роста нервов белок 42С, легкая цепь кальпактина I, легкая цепь аннексина [5].

Этот белок является членом семейства малых (11-12 кДа) кислых белков S100. В структуре р11 (рис. 1) имеется две EF-руки, которые связывают Са2+. Между второй и третьей спиралями имеется петля (шарнир), обеспечивающая сгибание молекулы. Белок образует гомодимеры, которые, в свою очередь, могут образовывать гетеротетрамеры с белком цитоскелета аннексином А2. Установлено, что р11 помимо мембранных рецепторов также может взаимодействовать с ионными каналами Nav1.8, Kv, Н+-активируемыми, и TRVP5 катионными каналами и с ферментами — тканевым активатором плазминогена, фосфолипазой А2 и др. [5][6].

Будучи регуляторным белком, р11 либо сам, либо в комплексе с другими белками может взаимодействовать с другими белками-мишенями и изменять их активность. У мышей в коре, гиппокампе и ПЯ р11 локализован в непосредственной близости к серотониновым 5-НТ1В/5-НТ4 рецепторам в мембранах нейронов. Белок р11 взаимодействует с третьей внутриклеточной петлей серотониновых рецепторов и повышает их плотность в мембранах нейронов. В результате усиливаются опосредуемые цАМФ сигнальные пути этих рецепторов. Однако генный нокаут р11 сопровождается угнетением активности 5-НТ1В/4 серотониновых рецепторов вследствие снижения их плотности в мембранах нейронов [14][15]. Следовательно, р11 регулирует мембранную плотность, а не транскрипцию и трансляцию серотониновых рецепторов. В культивируемых кортикальных нейронах р11 усиливает влияние серотониновых рецепторов на трансмембранный ток Са2+ и активность протеинкиназ ERK1/2. Влияние серотонина и агонистов 5-НТ1В рецепторов на фосфорилирование пресинаптического белка синапсина I и кортикостриатную глутаматергическую синаптическую передачу также зависит от р11 [14].

Антидепрессанто-подобные эффекты агонистов серотониновых 1В и 4 рецепторов в тестах вынужденного плавания и подвешивания за хвост ослаблены у мышей с нокаутом р11 по сравнению с интактными животными. Анксиолитическое действие этих же агонистов в тесте открытого поля также уменьшалось у мышей с дефицитом р11 [14]. Агонисты 5-НТ1В рецепторов по-разному влияют на эмоциональное обучение в тесте пассивного избегания, нарушая его у интактных и усиливая его у мышей с нокаутом р11. Избыточная экспрессия р11 с помощью вирусов в зубчатой извилине и области СА1 гиппокампа восстанавливала нарушенное эмоциональное обучение у мышей с нокаутом р11 [16].

В исследованиях на пирамидных кортикостриатных нейронах 5а слоев моторной и сенсорной коры крыс установлено, что только часть этих нейронов экспрессирует белок р11. Эти нейроны обладают большей электрической возбудимостью по сравнению с р11- негативными пирамидными нейронами, и в этих нейронах антидепрессанты СИОЗС при хроническом введении повышают плотность серотониновых 5-НТ2А, а не 5-НТ4 рецепторов. Стрессогенное воздействие (хроническая социальная изоляция) вызывала снижение плотности серотониновых 5-НТ2А рецепторов в р11- позитивных пирамидных нейронах, а хроническое введение флуоксетина обращало эти изменения [17].

Регуляторный белок р11 помимо разных типов серотониновых рецепторов также взаимодействует с G белок-зависимыми метаботропными глутаматными (мГлу) рецепторами. Эти рецепторы делятся на три группы: I группа — мГлу 1 и 5 рецепторы; II группа — мГлу 2 и 3 рецепторы; III группа — мГлу4, 6, 7 и 8 рецепторы [18]. В поведенческих исследованиях установлено, что блокаторы мГлу 5 и 2/3 рецепторов обладают быстро развивающимся антидепрессивным действием у мышей. Кроме того, выявлено, что цитоплазматический хвост мГлу 5 рецепторов имеет участок связывания белка р11, состоящий из последовательности аминокислот сер-тре-вал. С помощью метода иммунопреципитации показано, что с мГлу 5 рецепторами связывается гетеротетрамер р11 / аннексин А2 (Анка2). В исследованиях на культивируемых клетках линии НЕК293 со встроенными мГлу 5 рецепторами установлено, что воздействие агониста этих рецепторов вызывает осцилляции внутриклеточной концентрации Са2+, которые возрастают при избыточном образовании р11 и, напротив, снижаются при повреждении Анка2. Следовательно, гетеротетрамеры р11 / Анка2 усиливают функции мГлу 5 рецепторов. Последующие исследования на этих же клетках и клетках линии COS-7 показали, что р11 и мГлу 5 рецепторы взаимно усиливают их накопление в цитоплазматических мембранах, а р11 повышает мембранную плотность мГлу 5 рецепторов.

Белок р11 и мГлу 5 рецепторы совместно выявляются в глутаматергических и ГАМКергических нейронах. Генный нокаут мГлу 5 рецепторов в глутаматергических нейронах вызывал увеличение времени иммобилизации в тестах вынужденного плавания и подвешивания за хвост и уменьшал показатель предпочтения потребления сладкого раствора, то есть развивался депрессивный фенотип поведения. Эта же процедура в ГАМКергических нейронах изменяла показатели поведения в противоположном направлении, вызывая антидепрессанто-подобное действие. Аналогичные результаты получены в условиях генного нокаута р11 в ГАМКергических нейронах. Генный нокаут р11 в глутаматергических нейронах не вызывал депрессивного поведения, но повышал чувствительность мышей к действию хронического умеренного стресса. В другом поведенческом тесте угнетения новизной употребления пищи, который характеризует депрессивное и тревожное поведение, установлено, что блокатор мГлу 5 рецепторов МРЕР обнаруживал антидепрессанто-подобное действие, которое не проявлялось у мышей с генным нокаутом р11. Блокатор же мГлу 2/3 рецепторов также обнаруживал антидепрессанто-подобное действие, однако оно не изменялось при удалении р11. Следовательно, антидепрессанто-подобный эффект МРЕР у интактных мышей устраняется генным нокаутом р11 и воспроизводится генетической делецией мГлу 5 рецепторов в ПВ+ ГАМКергических интернейронах [19]. Известно, что влияние возбуждающих синаптических входов в ПВ+ интернейроны обусловлено активацией ионотропных АМРА и НМДА глутаматных рецепторов, а мГлу 5 рецепторы повышают функциональную активность НМДА рецепторов [20][21]. Поэтому можно думать, что фармакологическое или генетическое угнетение активности мГлу 5 рецепторов ингибирует активность ПВ+ ГАМКергических тормозных интернейронов и вызывает дезингибицию глутаматергических пирамидных нейронов коры и гиппокампа. На поведенческом уровне это реализуется в виде антидепрессанто-подобного действия.

Помимо серотониновых и глутаматных рецепторов белок р11 регулирует мембранную плотность и активность калиевых каналов, которые определяет возбудимость нейронов, продолжительность и частоту генерации спайков нейроном. У мышей с генным нокаутом р11 в гиппокампе выявлено, угнетение трансмембранных токов калиевых Kv3.1 каналов, с высокой плотностью находящихся в мембранах, содержащих парвальбумин (ПВ+) интернейронов, которое сопровождалось уменьшением частоты разрядов нейронов в ответ на деполяризацию мембраны ступенькой входящего тока 100 пА. В этих же условиях токи катионных HCN каналов не изменялись. Ослабление трансмембранных токов Kv3.1 каналов в ПВ+ корзинчатых интернейронах зубчатой извилины обусловлено уменьшением количества каналов вследствие усиления их деградации. Помимо этого, у мышей с генным нокаутом р11 в зернистых клетках зубчатой извилины наблюдали двукратное увеличение амплитуд ГАМКергических ТПСТ, вызываемых оптогенетической стимуляцией ПВ+ интернейронов. Это обусловлено потерей Kv3.1 каналов в аксонных терминалях ПВ+ интернейронов, которые ограничивают длительность потенциалов действия и пресинаптическое высвобождение ГАМК. Генный нокаут р11 в ПВ+ интернейронах также вызывал усиление тревожного поведения в новой обстановке и снижение устойчивости мышей к депрессогенному действию защитного социального стресса, хотя в этих условиях у мышей не изменялись время иммобилизации при подвещивании за хвост и показатель предпочтения потребления сладкого раствора [22].

ПВ+ интернейроны играют важную роль в когнитивных и эмоциональных процессах, обучении и памяти. Нарушение их активности может приводить к развитию эмоциональных нарушений, эпилепсии, либо шизофрении. В этих нейронах Kv3 калиевые каналы обеспечивают ускорение реполяризации спайков и укорочение межспайкового интервала, а в пресинаптических терминалях этих нейронов Kv3 каналы регулируют высвобождение ГАМК, изменяя продолжительность спайков [23][24][25]. Интересно, что при шизофрении в мембранах нейронов префронтальной и париетальной коры понижена плотность Kv3.1 каналов и антипсихотики повышают плотность каналов до уровня здоровых людей [26]. С другой стороны, у мышей с генным нокаутом р11 снижение плотности Kv3.1 каналов выявлено только в гиппокампе, но не в других структурах мозга, то есть регуляция плотности Кv3.1 каналов в разных структурах мозга регулируется различными механизмами. Если хроническое введение антипсихотиков вызывает повышение плотности Kv3.1 каналов в кортикальных структурах, то хроническое введение антидепрессантов понижает плотность этих каналов в гиппокампе. Ингибиторный эффект хронически вводимых антидепрессантов на Kv3.1 каналы в ПВ+ интернейронах зубчатой извилины связан с активацией серотониновых 5-НТ5А рецепторов и вызываемым ПКА фосфорилированием 503 остатка серина в структуре альфа-субъединицы Kv3.1b [27]. Таким образом, создается впечатление, что активность Кv3.1 каналов в ПВ+ интернейронах модулируется в процессе хронического введения антидепрессантов с максимумом в начале лечения и последующим угнетением. Действительно, в начале воздействия антидепрессантов спайковая активность ПВ+ интернейронов возрастает и это обусловлено активацией серотониновых 5-НТ1В рецепторов, снижением уровня цАМФ и активности протеинкиназы А, приводящем к уменьшению фосфорилирования альфа-субъединицы Kv3.1 и усилению функций Кv3.1 каналов, но в дальнейшем активность этих нейронов снижается в связи с даун-регуляцией Кv3.1 каналов, вызванной повышением активности серотониновых 5-НТ5А рецепторов [27].

Другая, помимо серотониновых рецепторов и калиевых каналов, молекулярная мишень белка р11, имеющая отношение к депрессии и действию антидепрессантов, — п/з Са2+ каналы. Действительно, п/з Са2+ каналы L-типа (Саv1.2 и 1.3) обеспечивают поступление Са2+ в цитоплазму нейронов, активацию киназ СаМКIV и МАРК и усиление процессов транскрипции. Эти каналы необходимы для созревания нейронов, синаптической пластичности и гомеостаза нейронных сетей [28][29]. В генетических исследованиях установлено, что полиморфизм гена Саv1.2 (САСNА1С) связан с угрозой развития большого депрессивного и биполярного расстройств, а также шизофрении [29].

Взаимодействие с серотониновыми рецепторами и калиевыми каналами белок р11 осуществляет в виде гетеротетрамера с белком цитоскелета Анка2. В свою очередь, гетеротетрамер р11/Анка2 может образовывать комплекс с ремоделирующим хроматин фактором SMARCA3. Генный нокаут последнего не вызывает развития депрессивного фенотипа поведения у мышей, но ослабляет поведенческие эффекты антидепрессантов СИОЗС и их влияние на нейрогенез [30]. Позже было установлено, что гетеротетрамер р11/Анка2 способен образовывать комплекс сбольшим белком Ahnak с молекулярной массой 680 кДа. Этот белок участвует в образовании щелевых контактов между эпителиальными клетками в стенках желудочков мозга [30]. Установлено также, что Ahnak может связываться с бета-субъединицей п/з Са2+ каналов в миокардиоцитах и участвует в регуляции плотности каналов Саv1.2 в мембранах миокардиоцитов, остеобластов и Т-лимфоцитов [31][32].

В биохимических исследованиях на материалах из нейронов зубчатой извилины и 2/3 слоев префронтальной коры мышей установлено, что белок Ahnak стабилизирует комплекс р11/Анка2; кроме того, N-терминальная область Ahnak взаимодействует с порообразующей альфа-субъединицей Са каналов L-типа, а С-терминальная область — с модуляторной бета-субъединицей этого канала и комплексом р11/Анка2. На культивируемых кортикальных нейронах, полученных от эмбрионов, установлено, что генный нокаут Ahnak снижает тотальную амплитуду токов Са2+, за счёт уменьшения связанного с активацией кальциевых каналов L-типа компонента трансмембранного тока. В исследованиях на срезах префронтальной коры и гиппокампа мышей установлено, что в пирамидных нейронах 2/3 слоев коры и в ПВ+ интернейронах зубчатой извилины мышей с генным нокаутом Ahnak снижены амплитуды кальциевых токов, вызываемых активацией Саv1.2 каналов. Существенно, что при этом общее количество белков альфа-субъединиц и дополнительных бета-субъединиц Саv1.2 и Саv1.3 каналов не изменялось, несмотря на 50% уменьшение трансмембранных токов. Следовательно, тройной белковый комплекс р11/Анка2/Ahnak регулирует фиксацию в мембранах нейронов кальциевых каналов L-типа, но не их транскрипцию и трансляцию [33].

На поведенческом уровне у мышей с генным нокаутом Ahnak наблюдали депрессивно-подобный фенотип поведения, который проявлялся снижением показателя предпочтения потребления раствора сахарозы по сравнению с водой (признак ангедонии) и увеличением времени иммобилизации мышей в тестах вынужденного плавания и подвешивания за хвост. В то же время локальный генный нокаут Ahnak в глутаматергических нейронах переднего мозга вызывал депрессивно-подобное поведение у мышей, судя по изменениям показателей используемых поведенческих тестов. Локальный генный нокаут Ahnak в ПВ+ интернейронах вызывал антидепрессанто-подобное действие, тестах предпочтения потребления сладкого раствора и вынужденного плавания [33].

Известно, что каналы Са2+ L-типа регулируют возбудимость нейронов и генерацию спайков нейронами. Это достигается несколькими путями: подобно каналам Са2+ Т-типа (Cav3) активация каналов L-типа вызывает длительную деполяризацию мембран нейронов, приводящую к генерации спайков; повышение внутриклеточной концентрации Са2+ активирует калиевые каналы ВК, а деполяризация возбуждает п/з каналы Кv3.1, причём оба типа калиевых каналов способствуют укорочению продолжительности спайка и увеличению частоты их генерации. Поэтому генный нокаут Ahnak вызывает снижение плотности кальциевых каналов L-типа в мембранах глутаматергических нейронов лимбических структур и угнетает их активность, что приводит к развитию депрессивного фенотипа поведения. С другой стороны, локальный нокаут Ahnak в ПВ+ интернейронах также угнетает их активность, но при этом дезингибируются пирамидные нейроны коры и гиппокампа, как это наблюдается при использовании быстродействующих антидепрессантов — кетамина и блокаторов mGlu5 рецепторов [34][35].

Подводя итоги, можно утверждать, что вторая линия действия антидепрессантов, представлена индуцибельными регуляторными белками S100A10 (р11), аннексином А2 и др., которые могут взаимодействовать с мембранными рецепторами и ионными каналами. Их внутриклеточный карбокси-терминальный конец или одна из внутриклеточных петель содержат определенную последовательность аминокислот, которая определяет сродство к регуляторным белкам. Кроме того, регуляторные белки также могут взаимодействовать с элементами цитоскелета. Комплексы этих белков регулируют транспорт белковых молекул и их фиксацию в мембранах. Поскольку при хроническом введении антидепрессантов повышается уровень белка р11 в нейронах, это приводит к повышению плотности серотониновых 5-НТ1 и 5-НТ4 рецепторов, несмотря на гомеостатический механизм, который оказывает противоположное влияние. С другой стороны, в серотонин- и норадренегических нейронах заднего мозга наблюдается низкий уровень р11 или его отсутствие, поэтому преобладает гомеостатическая реакция на введение антидепрессантов. То есть комплексы белков р11, аннексина А2 и др. стабилизируют и усиливают действие как моноаминергических, так и некоторых быстро действующих (блокаторы мГлу 5 рецепторов) антидепрессантов. Наконец, тотальный или локальный дефицит р11 в мозге приводит к развитию депрессивных расстройств, наиболее вероятно, из-за нарушений фиксации и изменений плотности в мембранах нейронов рецепторов и ионных каналов.

1. Archived: WHO Timeline - COVID-19 https://www.who.int/news/item/27-04-2020-who-timeline-covid-19 2. Johns Hopkins Coronavirus Resource Center https://coronavirus.jhu.edu/map.html