6. märtsil 2020 kell 14.00 kaitseb Natalia Lobanovskaya Biomeedikumi (Ravila 19) auditooriumis 1006 filosoofiadoktori kraadi (PhD (arstiteadus)) taotlemiseks esitatud väitekirja „The role of PSA-NCAM in the survival of retinal ganglion cells“ („PSA-NCAM’i roll võrkkesta ganglionirakkude elulemusele täiskasvanueas“).
Juhendaja:
farmakoloogia ja toksikoloogia professor Aleksandr Žarkovski (tead. dr. (meditsiiniteadused), TÜ bio- ja siirdemeditsiini instituut).
Oponent:
professor Dan Lindholm (PhD), Department of Biochemistry and Developmental Biology, University of Helsinki, Helsingi, Soome.
Kokkuvõte
Neuronaalne närviraku adhesioonimolekul (NCAM) on glükoproteiin, mis kuulub immunoglobuliinide superperekonda. Kolm peamist NCAM’i isovormi on nimetatud nende molekulmassi järgi NCAM-180, NCAM-140, NCAM-120, erinedes üksteisest eelkõige rakumembraani läbiva domeeni osas. Polüsiaalhape (PSA) on lineaarne siaalhappe homopolümeer, mille jäägi seostumine NCAM’i isovormide immunoglobuliini viienda (IgV) domeeni külge toimub polüsialüültransferaas II (ST8SiaII e STX) ja IV (ST8SiaIV e PST) abiga Golgi kompleksis. PSA seostumine takistab NCAM’i molekulide homofiilset seondumist, vähendades seega rakkudevahelist adhesiooni. Arvatakse, et PSA-NCAM ei mõjuta ainult rakkudevahelisi adhesiivseid omandusi, vaid etendab rolli ka retseptorina, mis reguleerib rakkude elulemust, proliferatsiooni, diferentseerumist, migratsiooni, aksonite väljakasvu ja radade kinnitamist, sünaptilist plastilisust. PSA-NCAM’i on valdavalt leitud kesknärvisüsteemi neuronitel ning gliiarakkudel ning vastavalt teaduskirjandusele omab ta olulist rolli aju plastilisuse regulaatorina nii embrüogeneesi ajal kui ka täiskasvanueas. On näidatud, et silma võrkkestas ekspresseerub täiskasvanueas PSA-NCAM kõige enam Mülleri rakkudes ja astrotsüütides ganglionirakkude (RGC-de) juures. Teadaolevalt koosneb silma võrkkest mitmetest erifunktsioonilistest rakukihtidest, millest ühe kihi moodustavad ganglionirakud. See kiht koosneb suures osas RGC-de kehadest, mille aksonid moodustavad nägemisnärvi. Vastavalt uuringutele saab RGC’s PSA-NCAM’i ekspressioon mõjutada ka RGC-de elulemust. Teadmata on siiski PSA-NCAM’i täpsemad funktsioonid täiskasvanuea võrkkestas.
Töö eesmärgid:
1. Tuvastada, kas NCAM-/-, ST8SiaII-/-, ST8SiaIV-/- hiirtel ja hiirtel, kellel kasutatakse PSA eemaldamiseks endosialidaas-N-i (Endo-N), esinevad muutused PSA-NCAM’i ekspressioonis ja silma võrkkesta RGC-de arvus.
2. Uurida, kas ja kuidas mõjutab NCAM-/-, ST8SiaII-/-, ST8SiaIV-/- või Endo-N iga tekitatud PSA puudulikkus silma võrkkesta RGC-de elulemust neurotoksiini kaiinhappe (KA) intravitreaalse manustamise järgselt.
3. Selgitada KA intravitreaalse manustamise järgse PSA-NCAM’i eraldumise ja RGC-de degeneratsiooni mehhanismi.
4. Teha kindlaks PSA-NCAM’i ja maatriksi metalloproteinaas-9 (MMP-9) roll RGC-de elulemusele hiire streptosototsiiniga indutseeritud diabeedi mudelis.
Töö tulemused:
1. Antud töö tulemused näitasid, et ST8SiaII-/- ja ST8SiaIV-/- vastsündinud hiirtel on PSA-NCAM’i ekspressioon oluliselt vähenenud, samas ei ole ekspressioon muutunud täiskasvanutel hiirtel. NCAM-/- hiiretel PSA-NCAM’i ei leitud. Tuvastati, et NCAM-/- hiiretel on RGC-de arv oluliselt suurenenud, vastupidiselt ST8SiaII-/- hiirtele, kellel RGC-de arv on vähenenud. ST8SiaIV-/- hiirtel ei ole RGC-de arv muutunud. Selgus, et PSA jäägi eemaldamine NCAM’ilt Endo-N-ga ei mõjuta RGC-de elulemust.
2. Ilmnes, et ST8SiaII, ST8SiaIV või NCAM geenide konstruktiivne defitsiit ei mõjutanud KA toksilisust RGC-de elulemusele. Endo-N-iga tekitatud PSA puudulikkus suurendas KA toksilist toimet RGC-dele.
3. Selgus, et MMP-9 osaleb KA-ga indutseeritud PSA-NCAM’i taseme vähenemises, mõjutades osaliselt selle mehhanismi kaudu ka RGC-de elulemust.
4. Tuvastati, et streptosototsiiniga indutseeritud diabeedi mudelis on RGC-de arv vähenenud ja see on seotud PSA-NCAM’i taseme vähenemisega ning MMP-9 ekspressiooni suurenemisega RGC-de juures.