CC BY
16Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология» Том 16 (55). 2003 г. 4, С. 50-54.
УДК 612.014.46:615.214:547.78
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕЙРОНОВ ПГ1а1 ПОД ВЛИЯНИЕМ ДИБАЗОЛА И БЕМИТИЛА
Гамма Т. В., Коренюк И. И., Баевский М. КЗ-
Результаты исследований указывают на то, что производные бензимидазола обладают эффективными психостимулирующими, противосудорожными, антидепрессантными свойствами [1-3], Широко известные фармпрепараты дибазол и бемитил проявляют адаптогенные и актопрсггекторные свойства [3, 4], Однако, пока что остаются неизвестными механизмы действия данных веществ на нейроны, мембрана которых также является местом приложения этих соединений.
В предыдущих наших работах для исследованных нейронов правого париетального и висцерального ганглиев установлена пороговая концентрация (10'5 М) дибазола и бемитила, при которой эффекты воздействия соединений были слабо выраженным и [5,6]. В более высоких концентрациях эти вещества чаще всего угнетали функциональное состояние нейронов. С теоретической и практической точки зрения представляет интерес выяснение механизма действия данных веществ на электрическую активность отдельных нейронов, что и составляло цель данного исследования.
МЕТОДИКА
Внутриклеточно была зарегистрирована электрическая активность нейронов ППа1 моллюска Helix albescens Rossm. Изучено влияние производных бензимидазола (фармпрепаратов дибазола и бемитила) в диапазоне концентраций Iff4-! (Г2 М на параметры потенциала действия (ПД) нейронов. В общем, основные методические приемы были описаны ранее [5]. В этой работе основное внимание было уделено анализу первой производной ПД. Для этого была разработана специальная компьютерная программа, которая позволяла производить непрерывную запись мембранного потенциала (МП) и ПД в течение заданного времени с возможностью последующего просмотра, масштабирования, разделения полученных данных на отдельные файлы, получения первой производной любого из зарегистрированных ПД. Кривые первой производной ПД использовали для оценки максимумов скорости нарастания и спада ПД [7], что позволяло выяснить, на какие механизмы генерации ПД влияют исследованные соединения. Результаты обрабатывали с использованием стандартних приемов, вычисляя среднее и ошибку среднего М±т.
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕЙРОНОВ ППА1 _ПОД ВЛИЯНИЕМ ДИБАЗОЛА И БЕМИТУ1ЛА
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Анализ полученных данных показал, что дибазол в концентрации МУ4 М не апзывап влияния на МП, однако влиял на процессы генерации ПД. На рис. I. ^едставлены типичные эффекты воздействия дибазола на нейрон ППа1. Анализ «тлитудных параметров ПД показал, что дибазол в концентрациях КГ4 и 10~5 М ■есколько снижал амплитуду ПД, При этом, значительно уменьшалась
юксимальная скорость нарастания ПД (от 11,1 ±0,35 В/с в фоне до 7,14±0,25 В/с). Поскольку это является показателем снижения максимальной плотности тока, ■ходящего в клетку во время восходящей фазы ПД [4], то очевидным является то, тго дибазол замедляет входящий N8*- ток. Однако, из литературы известно, что у аейронов улитки, в частности у ППа1, роль переносчиков входящего тока выполняют не только ионы Ма+, но и Са2+ [8]. Поэтому, не исключено, что дибазол «гибирует и входящий кальциевый ток. В дальнейшей нашей работе мы оанируем экспериментально доказать это предположение.
ЭКСПОЗИЦИЯ ДИБАЗОЛА
Фок А тТ -И 10"4 М, пятая минута ' »т -и 10~3 М, пятая минута -« 10"2М, первые секунды /Л ^---
1 •Л -и Л .л -.1» /1 -.....1 —я -" -—--- -» - Ш
я и » »* ам ни из л * ти в»< т/р
Ь Л г» /1 г; -» Л КС г* • я г» ■ и 1 я г-и
-л§ г-» V Г-И -.и У к» -я г* Пг—"^ ' гм - ж
>1 и м М>* 1« " »13 »и " мл »4 ИМТ1
Рве. Влияние дибазола на ПД нейрона ППя1: А - потенциалы действия и Б - их первая производная.
Наряду с уменьшением скорости нарастания ПД дибазол значительно уменьшал
шксимальную скорость его спада (от 13,35±1,8 В/с в фоне до 7,21:1,4 В/с). Это аидетельствует о подавлении дибазолом и выходящего задержанного калиевого тока, жяорый, как известно [7], обеспечивает нисходящую фазу ПД. Таким образом, дибазол к нжцентрации 10^ и Ю М оказывает угнетающее действие, как на входящие, так и на ■¿ходящие токи, обеспечивающие генерацию ПД.
При увеличении концентрации дибазола до 10"2 М наблюдается более быстрое I существенное чем при концентрациях 1(Г* и 10" М его влияние на функциональное состояние нейрона ППа! (рис. 1). Это выражалось в том, что уже в ■жжение первых нескольких секунд экспозиции происходило падение МП вплоть до
ГАММА Т. а, КОРЕНЮК и. И., БАЕВСКИЙ М. Ю.
ноля. При его снижении на 30-35 мВ нейроны еще могли генерировать редуцированные ПД, амплитуда которых не превышала 20 мВ, а при дальнейшем снижении МП происходило прекращение генерации ПД, Анализ кривых первой производной показал, что дибазол в первую очередь снижает максимум скорости нарастания ПД, в то время как максимальная скорость его спада снижается несколько медленнее. Из этого следует, что дибазол сначала подавляет входящий ток, а затем и выходящие токи. В целом, наши данные свидетельствуют, что дибазол в концентрации 10'2 М блокирует все ионные токи, участвующие в генерации ПД. Поскольку после 10-20 мин отмывания происходило восстановление генерации ПД, хотя их параметры и существенно отличались от фоновых, можно считать, что влияние дибазола является частично обратимым.
Анализ первой производной ПД при действии дибазола в разных концентрациях позволил выяснить динамику выявленной на кривых задержки скорости нарастания ПД (рис. I, Б). Так, в концентрации 10"* М эта задержка была слабо выраженной. С увеличением концентрации до 10"3 М задержка наступает быстрее, после чего отмечен выход кривой первой производной на плато. В концентрации Ю"2 М дибазол полностью подавляет импульсную активность нейрона. Поскольку задержка на кривой отражает инактивацию Ка"-каналов, можно сделать вывод, что дибазол дозозависимо их инактивирует.
Влияние бемитила во многих чертах было аналогично дибазолу (рис. 2, А). Из рисунка видно, что бемитил в концентрации Ю"4 М видимых изменений амплитуда ПД не вызывал, о чем свидетельствует и максимум скорости нарастания ПД (рис. 2, Б). При сопоставлении фоновых ПД и зарегистрированных при экспозиции вещества обнаруживалось уменьшение продолжительности ПД.
При анализе скорости спада фоновых ПД, соответствующей его нисходящей фазе, обнаруживалась выемка (рис. 2, Б), которая свидетельствует о том, что на выходящий ток накладывается противоположный по направлению входящий кальциевый ток [7, 9]. Во время экспозиции бемитила выемка сглаживалась, что указывает на уменьшение и/или подавление данным соединением именно входящего Са +-тока. По-видимому, этим и объяснится уменьшение продолжительности ПД под действием вещества. Увеличение концентрации бемитила до 10 '3 М приводило к появлению медленных колебаний МП и его
смещению на 18,4± 2,7 мВ в сторону деполяризации. Через 3-5 мин экспозиции МП оставался на этом же уровне, а его колебания исчезали. При этом максимум
скорости нарастания ПД снижался на 5,36±0,43 В/с. В дозе Ю"2 М бемитил через
2-3 с экспозиции приводил к резкому деполяризационному сдвигу МП (на 23±5,36) и снижению амплитуды ПД, а через 5-20 с развивалась гиперполяризация мембраны, прекращалась генерация ПД, а затем МП падал до ноля. Можно полагать, что эта гиперполяризация мембраны обусловлена открытием хлорных каналов и входом ионов С Г в клетку.
При этом снижался как максимум скорости нарастания (на 20,3 ¿2,27 В/с), так
и скорости спада (на 12,6±2,04 В/с) ПД. Поскольку при этой концентрации в конечном счете МП падал до ноля, после отмывания импульсная активность не
ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ НЕЙРОНОВ ППА1 ПОД ВЛИЯНИЕМ ДИБАЗОЛА И БЕМИТИЛА
■осстанавливапась, и нейрон не генерировал ПД на стимуляцию входящим «поляризующим током, сделан вывод о том, что бемитил в дозе 10"2 М приводит к гибели клетки.
ЭКСПОЗИЦИЯ БЕМИТИЛА
Фоновый ПД ЛЧ 10'4 М, пятая "л 10"3 М, пятая 4« 10*2М, первые "41
А А —А- -1 минута —I— -1 минута -в секунды —и- -0
-Л -■я -А ►—-Я —' и—
г-шо ■-и -■1а -И
3 1113 ж им 741 « в га ш
- { ¡1 1 Чк« г-М ■И т-Ю 1 г» 1-1« | «с ¿■30 к -за !-* 1-» г» Г* VI» г-»
1/ г-* [ : зе --------- ..... |-.И
.3 ИМ ж ♦1« <М « »и I ■ ' I 5) ИЗ Ж
Рве. 2. Влияние бемитила на электрическую активность нейрона 1111а 1: % - вотенциалм действия и Б - их первая производная.
При сопоставлении эффектов воздействия на нейроны ППа1 дибазола и впегтила в концентрации 10 М обнаружены и некоторые различия в их действии. Тж. эффекты действия дибазола проявлялись в деполяризации мембраны и были частично обратимыми, а бемитила - в ее гиперполяризации. Таким образом, хотя дйэел и бемитил в высоких концентрациях вызывали прекращение ритмической ж-ясности, однако механизмы их угнетающего действия были различными. В епчае дибазола потеря импульсной активности соответствует классическому щенставлению такого процесса при деполяризации мембраны, связанного с ношением работы Ка*-каналов. Бемитил же блокировал как N а"-каналы, так и ^г-шал функциональное состояние К+- и/или СГ-каналов. Не исключено, что яююол и бемитил, кроме всего прочего, влияют и на метаболические процессы остеж, изменяя тем самым их функциональное состояние,
В пользу угнетающего действия тестируемых соединений свидетельствует и тег факт, что у нейронов, которые внезапно прекращали генерировать фоновые вс\льсы, но отвечали и на деполяризационные толчки полноценными ПД, дибазол я 5е*итил в различных концентрациях не приводили к генерации импульсов. ГЬичеч. при аппликации веществ в концентрациях 10"4 и 10"3 М нейроны отвечали ж зеголяризацию входящим током, а в 10"2 М - нет. В целом, можно было бы
ГАММА Т. В., КОРЕНЮК И. И., БАЕВСКИЙ М. Ю.
i 1 л
сказать, что оптимальными концентрациями являются 10 и 10" М, а 10 М -пессимальной.
Необходимо отметить, что в оптимальных концентрациях дибазол на фоне деполяризации мембраны увеличивал частоту генерации импульсов. Очевидно, этим могут объясняться его психостимулирующие и антидепрессантные эффекты, на которые указывают некоторые авторы [1-3]. В то же время, в высоких дозах дибазол резко снижает амплитуду ПД вплоть до прекращения импульсной активности, что дает основание предположить наличие у дибазола противосудорожных свойств. Поскольку бемитил дозозависимо приводил к урежению частоты генерации ПД и уменьшению их амплитуды, по-видимому, он также может проявлять противосудорожные свойства. Таким образом, на основе полученных данных можно сделать вывод о том, что дибазол и бемитил оказывают в высоких дозах угнетающий нейротропный эффект, проявляющийся в полном, в случае бемитила, и частичном, в случае дибазола, подавлении как входящих натриевых и кальциевых ионных токов, так и выходящего калиевого тока.
Список литературы
1. Шаймарданова Г.С., Камбург P.A., Евстигнеева Р.П., Сергеева Н.В. Имидазол и его производные как биологически активные вещества// Хим-фарм. Журнал. - 1992. -№3. - С. 31-37.
2. Розин М.А. Фармакология патологических процессов. - Л.: Наука. - 1951. - С. 269-290,
3. Розин М.А. Синтез белка и резистентность клеток. - Л.г Наука, 1971.- С.3-6.
4. Бобков Ю.Г., Виноградовым. Фармакологическая регуляция процессов утомления. - М: Медицина. - 1982. - С. 7-33.
5. Гамма Т.В.> Коренкж ИИ, Баевский М.Ю., Замотайлов A.A., Кобылянская Л.А. Эффекты воздействия бензимидазола и некоторых его производных на параметры электрических потенциалов нейронов моллюска // Ученые записки ТНУ, серия «Биология, Химия». - Т 16 (55). -№1.-2003.-С. 20-27.
6. Gamma T.V., Korenyuk Ii., Baevsky M.Yu., Ravaeva M.Yu., Pavlenko V.B. The Effect Of The Influence Of Some Benzimidazole Derivatives On The Components Of Mollusc's Neuron Potentials // J. Neurophysiology. - Vol, 34. - Ш 2/3. - 2002. - P.147-149
7. Магура И.С. Проблемы электрической возбудимости нейрональной мембраны. - Киев: «Наукова Думка». - 1981.-208 с.
8. Костюк П.Г., Магура И.С. Исследования элекгроуправляемых ионных каналов соматической мембраны нервной клетки // Физиологический журнал. - Т. 30. -№3. — 1984. - С. 267-277.
9. Магура И.С, Вихрева Л.А. Электроуправ ляемые калиевые каналы соматической мембраны нейронов моллюска// Нейрофизиология. - Т. 16. - №3. - 1984. - С. 296-307.
Поступила в редакцию 0110.2003 г.
