CC BY
50
© Коллектив авторов, 2019
Самотруева М.А.1, Ясенявская А.Л.1, Мясоедов Н.Ф.2, Андреева Л.А.2
Модифицирующее влияние семакса на уровень интерлейкина-1р при стресс-индуцированных состояниях
1 ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, 414000, г. Астрахань, Россия
2 ФГБУН «Институт молекулярной генетики» РАН, 123182, г. Москва, Россия
Данное исследование посвящено экспериментальному изучению влияния семакса (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) на уровень интерлейкина-lß в условиях информационного, «социального» и иммунного стресса. Информационный стресс моделировали путем формирования пищедобывательного поведения в многоальтернативном лабиринте. В качестве модели «социального» стресса выбрана модель сенсорного контакта. Иммунный стресс моделировали путем однократного внутрибрю-шинного введения липополисахарида, выделенного из микробных клеток Salmonella typhi. Уровень сывороточного интерлейкина-lß определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. «Социальный», информационный и иммунный стресс, сформированные в нашем эксперименте, сопровождаются усилением продукции интерлейкина-lß, что позволяет рассматривать стресс независимо от его вида, тяжести и продолжительности в качестве индуктора продукции цитокинов семейства провоспалительных интерлейкинов. Оценка влияния семакса на уровень ИЛ-lß при стресс-индуцированных состояниях показала, что данный нейропептид подавляет продукцию ин-терлейкина, сопровождающуюся снижением его уровня.
Ключевые слова: информационный стресс; «социальный» стресс; иммунный стресс; семакс; цитокины; интерлейкин-1 ß
Статья поступила 05.03.2019. Принята в печать 16.04.2019.
Для цитирования: Самотруева М.А., Ясенявская А.Л., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А. Модифицирующее влияние семакса на уровень интерлейкина-^ при стресс-индуцированных состояниях. Иммунология. 2019; 40 (3): 5-9. doi: 10.24411/0206-4952-2019-13001.
Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 19-04-00461.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Samotrueva M.A.1, Yasenyavskaya A.L.1, Myasoedov N.F.2, Andreeva L.A.2
Modificating impact of semax on interleukin-1p level under stress-induced conditions
1 Astrakhan State Medical University, 414000, Astrakhan, Russia
2 Institute of Molecular Genetics of the Russian Academy of Sciences, 123182, Moscow, Russia
This study is devoted to an experimental study of the effect of semax (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) on the level of interleukin-1p under the conditions of informational, «social» and immune types of stress. Informational stress was modeled by shaping food-producing behavior in a multi-alternative maze. As a model of «social» stress, a model of sensory contact was chosen. Immune stress was modeled by a single intraperitoneal injection of a lipopolysaccharide isolated from Salmonella typhi microbial cells. The level of serum interleukin-ip was determined by the method of enzyme-linked immunosorbent assay. «Social», informational and immune types of stress, formed in our experiment, are accompanied by increased production of interleukin-ip, which allows us to consider stress, regardless of its type, severity and duration, as an inducer of cytokine production of the pro-inflammatory interleukin family. Evaluation of the effect of semax on the level of IL-ip under stress-induced conditions has shown that this neuropeptide causes suppression of the production of interleukin, accompanied by a decrease in its level.
Keywords: informational stress; «social» stress; immune stress; semax; cytokines; interleukin-ip
Received 05.03.2019 . Accepted 16.04.2019.
For citation: Samotrueva M.A., Yasenyavskaya A.L., Myasoedov N.F., Andreeva L.A. Modificating impact of semax on interleukin-1 p level under stress-induced conditions. Immunologiya. 2019; 40 (3): 5-9. doi: 10.24411/0206-49522019-13001. (in Russian)
Acknowledgments. The work was supported by the Russian Foundation for basic research, RFBR grant No. 19-04-00461. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Для корреспонденции
Самотруева Марина Александровна -доктор медицинских наук, заведующая кафедрой фармакогнозии, фармацевтической технологии и биотехнологии ФГБОУ ВО «Астраханский государственный медицинский университет» Минздрава России, Астрахань, Россия E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5336-4455
For correspondence
Samotrueva Marina A. -MD, Head of Department of Pharmacognosy, Pharmaceutical Technology and Biotechnology, Astrakhan State Medical University, Astrakhan, Russia E-mail: [email protected] https://orcid.org/0000-0001-5336-4455
С позиции современной медицины стресс рассматривается как актуальная и значимая проблема, негативно сказывающаяся на здоровье человека. С точки зрения патофизиологии стресс - типовой патологический процесс, который заключается в формировании мобилизационного комплекса неспецифических защитных, компенсаторных и патологических реакций организма, возникающих в ответ на действие стрессогенных факторов, ведущих к нарушению гомеостаза. Клинически стресс проявляется общим адаптационным синдромом, закономерно проходящим через стадии тревоги, резистентности, истощения с исходом в морфологическую триаду: гиперплазия коры надпочечников, инволюция тимико-лимфоидной системы, изъязвления и кровоизлияния слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта [1, 2].
Формирующиеся в организме на действие стрессо-генного фактора компенсаторно-адаптивные реакции прежде всего направлены на предупреждение развития функциональных нарушений со стороны основных систем организма, в частности иммунной. Иммунитет, являясь одним из основных регуляторов гомеостаза, играет одну из главенствующих ролей в процессах адаптации организма к стрессогенным воздействиям.
В развитии изменений, обусловленных стресс-индуцированным воздействием, ведущее место занимает продукция цитокинов (интерлейкинов, нейроме-диаторов, гормонов, нейропептидов и др.), играющих важную роль в регуляции миграции, пролиферации, дифференцировки и кооперации иммунокомпетент-ных и гемопоэтических клеток, а также в координации функций других клеточных элементов [3]. К системе цитокинов относят около 200 индивидуальных полипептидных веществ, обладающих рядом общих характеристик, важнейшими из них считаются плейотроп-ность и взаимозаменяемость биологического действия, отсутствие антигенной специфичности, проведение сигнала через взаимодействие со специфическими клеточными рецепторами, что проявляется в функционировании единой цитокиновой сети. В связи с этим цито-кины могут быть выделены в новую самостоятельную систему регуляции функций организма, существующую наряду с нервной и гормональной регуляцией [4]. Среди основных представителей цитокинов особое место занимает интерлейкин-1р, относящийся к группе важнейших медиаторов нейроиммуноэндокринных взаимодействий, синтезируемый одним из первых в ответ на повреждение из-за воздействия патологического агента, в том числе при действии стресс-факторов. Данный ци-токин запускает каскад защитных реакций, врожденных и приобретенных, что определяет его как мишень для реализации механизмов стресс-резистентности [3].
В качестве возможных сигнальных путей при реализации действия стресс-лимитирующих систем интерес представляют регуляторные пептидные молекулы (пептидные гормоны, нейропептиды и др.). Данные предположения сформировали концепцию пептидной регуляции иммунологических функций организма, что в свою
очередь подтолкнуло к развитию одного из научных направлений, свидетельствующих о возможном практическом внедрении нейропептидной регуляции - разработке новых высокоэффективных лекарств на основе пептидных гормонов и нейропептидов.
В качестве перспективного средства коррекции стресс-индуцированных нарушений иммунной системы интерес представляет семакс (Ме1-01и-И18-РЬе-Рго-01у-Рго) - препарат из группы аналогов нейропептидов, которому принадлежит важная роль среди известных регуляторов гомеостаза, участвующих в формировании адаптации к стрессорным факторам [5, 6]. Семакс -один из наиболее востребованных нейропептидных лекарственных препаратов, зарегистрированных на территории Российской Федерации. Он характеризуется многофакторным нейропротекторным и нейрорегене-ративным действием, совмещая свойства нейропротек-тора, антиоксиданта, нейрометаболического и ноотроп-ного средства, обладая антигипоксическим действием, способствуя улучшению памяти и внимания, а также уменьшению тяжести клинических проявлений ишеми-ческого инсульта [7-9]. Однако, несмотря на то что се-макс уже длительное время используется в клинической медицине, исследования, направленные на расширение спектра фармакологических свойств, активно продолжаются.
Принимая во внимание роль интерлейкина-1р в формировании ответа организма на стресс-индуцированное воздействие, а также концепцию нейропептидной регуляции его основных функций, важным с научно-практической точки зрения представляется изучение влияния семакса на уровень интерлейкина-1р при различных патологических состояниях.
Цель исследования - изучение влияния семакса на уровень интерлейкина-1р при различных экспериментальных стресс-индуцированных состояниях.
Материал и методы
В качестве экспериментальных животных использовали белых нелинейных крыс (самцы 6-8-месячного возраста), которые на протяжении всего эксперимента содержались в стандартных условиях; все манипуляции с животными проводили в соответствии с Приказом Минздрава России № 199н от 01.04.2016 «Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики» (вЬР).
В зависимости от вида стресса животных разделили на 3 основные группы.
1-я группа - информационный стресс, подразделена на 3 подгруппы:
а) интактные животные, находящиеся в условиях стандартного содержания;
б) крысы, подвергавшиеся воздействию информационного стресса (20 сут);
в) животные, подвергавшиеся воздействию информационного стресса и получавшие внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут);
2-я группа - «социальный» стресс, подразделена на 3 подгруппы:
а) контрольную, в которой животные находились по 1 особи в клетках (5 сут);
б) животных подвергали воздействию «социального» стресса (20 сут);
в) крыс подвергали воздействию «социального» стресса, получали внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут);
3-я группа - иммунный стресс, подразделена на 3 подгруппы:
а) контрольная группа, находящаяся в условиях стандартного содержания;
б) животных подвергали воздействию иммунного стресса однократно в дозе 100 мкг/кг;
в) крысы, подвергавшиеся воздействию иммунного стресса и получавшие внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут).
Информационный стресс моделировали, формируя пищедобывательное поведение в многоальтернативном лабиринте. Для усложнения задачи, поставленной перед крысами, структуру лабиринта меняли каждый день [10].
В качестве модели «социального» стресса выбрана модель сенсорного контакта. Животных попарно помещали в экспериментальные клетки, разделенные пополам прозрачной перегородкой с отверстиями, позволявшей им видеть, слышать, воспринимать запахи друг друга, но предотвращавшей физическое взаимодействие. Ежедневно перегородку убирали на 10 мин, что приводило к межсамцовым конфронтациям. В итоге были сформированы группы животных с альтернативными типами поведения: агрессивным - в случае повторного опыта побед (победитель, агрессор) и субмис-сивным - в случае поражений (жертва) [11].
Иммунный стресс моделировали однократным вну-трибрюшинным введением липополисахарида, выделенного из микробных клеток Salmonella typhi, в дозе 100 мкг/кг [12].
Для подтверждения формирования стресс-реакции в условиях экспериментальных воздействий устанавливали наличие стрессорной триады, заключающейся в исследовании слизистой оболочки желудка с целью выявления эрозивно-язвенных образований, определения массы надпочечников и подсчета количества эозино-филов в периферической крови.
Уровень сывороточного ИЛ-lß определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Использовали тест-систему на основе моноклональных антител производства «BenderMedSystems» (Австрия). Процедуру ИФА проводили согласно методическим указаниям, прилагаемым к наборам.
Результаты эксперимента статистически обрабатывали с использованием программ Microsoft Office Excel 2007 (Microsoft, США), BIOSTAT 2008 Professional 5.1.3.1. Для обработки результатов применяли параметрический метод (определение /-критерия Стьюдента). Значимость различий в экспериментальных группах оценивали при уровне значимости p < 0,05.
Результаты и обсуждение
В ходе эксперимента у животных, подвергавшихся воздействию информационного, «социального» или иммунного стресса, наблюдалась гипертрофия надпочечников, а также определялось снижение числа эози-нофилов в периферической крови и эрозивно-язвенное поражение слизистой оболочки желудка (см. таблицу).
При определении концентрации провоспалитель-ного ИЛ-lß было установлено, что в сыворотке животных, подверженных стрессогенному воздействию, наблюдалось статистически значимое повышение данного цитокина. Следует отметить, что в условиях информационного стресса уровень изучаемого интерлейкина статистически достоверно увеличился на 40% (p < 0,05) относительно контрольной группы (рис. 1).
Формирование стрессорной триады при экспериментальных стресс-индуцированных состояниях
Экспериментальные группы (n = 10) Показатели (M±m)
относительный коэффициент массы надпочечников, мг/100 г веса животного относительное число эозинофи- лов в периферической крови по показателям лейкоцитарной формулы, % степень эрозивно-язвенного поражения слизистой оболочки желудка
Информационный стресс
Контроль 12,1 ± 1,7 6,5 ± 0,7 0,4 ± 0,2
Информационный стресс 17,9 ± 1,7* 3,0 ± 0,5** 1,8 ± 0,3***
«Социальный» стресс
Контроль 9,5 ± 0,8 8,0 ± 0,9 0,5 ± 0,2
«Социальный» стресс (А) 14,8 ± 0,9*** 4,8 ± 0,4** 1,7 ± 0,3**
«Социальный» стресс (С) 15,3 ± 1,2*** 5,8 ± 0,5* 1,9 ± 0,3**
Иммунный стресс
Контроль 10,1 ± 0,9 10,7 ± 0,6 0,7 ± 0,1
Иммунный стресс 15,5 ± 2,0* 5,0 ± 0,4*** 1,2 ± 0,2*
Примечание. * - р < 0,05; ** - р < 0,01;*** - р < 0,001 - относительно контроля ((-критерий Стьюдента); А - агрессивный тип поведения, С - субмиссивный тип поведения.
0 0,05 0,0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Рис. 1. Концентрация ИЛ-1 в под влиянием семакса в условиях информационного стресса
Здесь и на рис. 2, 3: * - р < 0,05; - относительно контроля; # - р < 0,05;- относительно группы стресс.
Экспериментальный «социальный» стресс способствовал повышению уровня ИЛ-1в у животных с агрессивным типом поведения более чем на 40% (р < 0,05), у крыс с субмиссивным типом - практически на 60% (р < 0,01) по сравнению с показателями в группе интакт-ных животных (рис. 2).
При гиперреактивности иммунной системы, индуцированной липополисахаридом, наблюдалось выраженное повышение уровня провоспалительного ИЛ-1 в практически на 60% (р < 0,01) (рис. 3).
Ранее считалось, что факторами, вызывающими продукцию ИЛ-1Р, являются воспаление и иммунный ответ. В последние годы появились данные о том, что среди индукторов продукции ИЛ-1Р важное место может занимать стрессогенное воздействие, что нашло подтверждение и в нашей работе. При этом факторы каждой группы вызывают один и тот же процесс усиления продукции ИЛ-1Р, однако результатом будут изменения функциональной активности определенного клеточного элемента на уровне либо иммунокомпетентных клеток, либо нейронов.
Концентрация ИЛ-1 в, пг/мл
«Социальный» стресс (С)+семакс
«Социальный» стресс (А)+семакс
«Социальный» стресс (С)
«Социальный» стресс (А)
Контроль
#
#
*
*
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 Рис. 2. Концентрация ИЛ-1 в под влиянием семакса в условиях «социального» стресса
Здесь и на рис. 3: икритерий Стьюдента; А - агрессивный тип поведения, С - субмиссивный тип поведения.
Концентрация ИЛ-1 в, пг/мл
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Рис. 3. Концентрация ИЛ-1 в под влиянием семакса в условиях липополисахарид-индуцированного иммунного стресса Иммунология ■ Том 40 ■ № 3 ■ 2019
Влияние семакса на уровень ИЛ-ip при стресс-индуцированных состояниях выявило: данный нейро-пептид подавляет продукцию интерлейкина, что сопровождается снижением его уровня в среднем на 30% (p < 0,05) по сравнению со стрессированными животными всех 3 групп (см. рис. 1-3). Принимая во внимание повышение концентрации интерлейкина-ip в условиях стресса, можно предположить, что влияние семакса на уровень изучаемого цитокина позволяет нивелировать стресс-индуцированное воздействие независимо от его природы.
Заключение
Таким образом, в настоящее время в рамках развития изучения единой цитокиновой сети организма назрела необходимость детального анализа изменений продукции отдельных цитокинов при различных патофизиологических реакциях, в том числе при стрессо-
■ Литература
1. Дыгало Н.Н. Концепция «биологического стресса» (к 100-летию co дня рождения Ганса Селье). Успехи физиол. наук. 2007; 38 (4): 100-2.
2. Перцов С.С. Язвенные поражения желудка у крыс Август и Вистар при остром эмоциональном стрессе. Бюл. экспер. биол. 1995; 11: 469-70.
3. Абрамов В.В., Абрамова Т.Я. Интерлейкин-1 в цитокиновой сети: фундаментальные и прикладные аспекты. Успехи соврем. биол. 2007; 127 (6): 570-9.
4. Сарапульцев П.А., Сарапульцев А.П. Стресс и иммунная система. Цитокины и воспаление. 2014; 13 (4): 5-10.
5. Ashmarin I.P., Nezavibatko V.N., Myasoedov N.F., Kamens-ky A.A. et al. Nootropic analogue of adrenocorticotropin 4-10-semax (the experience of design and investigation over 15 years). Журн. высш. нервн. деят. 1997; 47 (2): 429-30.
6. Левицкая Н.Г., Глазова Н.Ю., Себенцова Е.А., Манченко Д.М. и др. Исследование спектра физиологической активности аналога АКТГ4-10 гептапептида семакс. Нейрохимия. 2008; 25 (1): 111-8.
7. Титов В.Н. Биологическая функция стресса, врожденный иммунитет, реакция воспаления и артериальная гипертония. Клин. лаб. диагностика. 2008; 12: 3-16.
■ References
1. Dygalo H.N. The concept of «biological stress» (on the 100th anniversary of the birthday of Hans Selye). Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2007; 38 (4): 100-2. (in Russian)
2. Pertsov S.S. Ulcerative lesions of the stomach in rats Augustus and Wistar with acute emotional stress. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny. 1995; 11: 469-70. (in Russian)
3. Abramov V.V., Abramova T.Ya. Interleukin-1 in the cytokine network: fundamental and applied aspects. Uspekhi sovremennoy biologii. 2007; 127 (6): 570-9. (in Russian)
4. Sarapul'tsev P.A., Sarapul'tsev A.P. Stress and immune system. Tsitokiny i vospalenie. 2014; 13 (4): 5-10. (in Russian)
5. Ashmarin I.P., Nezavibatko V.N., Myasoedov N.F., Kamens-ky A.A., et al. Nootropic analogue of adrenocorticotropin 4-10-semax (the experience of design and investigation over 15 years). Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 1997; 47 (2): 429-30.
6. Levitskaya N.G., Glazova N.Yu., Sebentsova E.A., Manchenko D.M., Vet al. The study of the spectrum of the physiological activity of the analogue ACTH4-10 heptapeptide Semax. Neyrokhimiya. 2008; 25 (1): 111-8. (in Russian)
генных воздействиях. «Социальный», информационный и иммунный стресс, сформированные в нашем эксперименте, сопровождаются усилением продукции интерлейкина-1 в, что позволяет рассматривать стресс независимо от его вида, тяжести и продолжительности в качестве основного индуктора продукции цитокинов семейства провоспалительных интерлейкинов. Действие нейропептидного препарата семакса направлено на восстановление уровня ИЛ-1в у стрессированных животных, что может указывать на механизм стресс-протекторного действия, реализуемого в рамках функционирования единой цитокиновой сети.
Анализ собственных исследований позволяет сделать вывод о необходимости дальнейшего детального изучения стресс-индуцированных изменений продукции представителей различных семейств интерлейки-нов и других участников цитокиновой сети для поиска оптимальных средств коррекции.
8. Dolotov O.V., Karpenko E.A., Inozemtseva L.S., Seredenina T.S. et al. Semax, an analog of ACTH(4-10) with cognitive effects, regulates BDNF and TRKB expression in the rat hippocampus. Brain Res. 2006; 1117 (1): 54-60.
9. Eremin K.O., Kudrin V.S., Rayevsky K.S., Saransaari P. et al. Semax, an ACTH(4-10) analogue with nootropic properties, activates dopaminergic and serotoninergic brain systems in rodents. Neurochem. Res. 2005; 30 (12): 1493-500.
10. Самотруева М.А., Сергалиева М.У, Ясенявская А.Л., Ма-житова М.В. и др. Информационный стресс: причины, экспериментальные модели, влияние на организм. Астраханск. мед. журн. 2015; 10 (4): 25-30.
11. Kudryavtseva N.N. The sensory contact model for the study of aggressive and submissive behaviors in male mice. Aggressive Behav. 1991; 17 (5): 285-91.
12. Тюренков И.Н., Самотруева М.А., Цибизова А.А., Ясеняв-ская А. Л. Фенотропил как модулятор уровня цитокинов в условиях экспериментальной иммунопатологии. Экспер. и клин. фармакология. 2015; 78 (12): 15-7.
7. Titov V.N. Biological function of stress, congenital immunity, inflammation and arterial hypertension. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 2008; 12: 3-16. (in Russian)
8. Dolotov O.V., Karpenko E.A., Inozemtseva L.S., Seredenina T.S., et al. Semax, an analog of ACTH(4-10) with cognitive effects, regulates BDNF and TRKB expression in the rat hippocampus. Brain Res. 2006; 1117 (1): 54-60.
9. Eremin K.O., Kudrin V.S., Rayevsky K.S., Saransaari Semax, an ACTH(4-10) analogue with nootropic properties, activates dopaminergic and serotoninergic brain systems in rodents. Neurochem. Res. 2005; 30 (12): 1493-500.
10. Samotrueva M.A., Sergalieva M.U., Yasenyavskaya A.L., Mazhitova M.V., et al. Informational stress: reasons, experimental models, influence on an organism. Astrakhanskiy meditsinskiy zhurnal. 2015; 10 (4): 25-30. (in Russian)
11. Kudryavtseva N.N. The sensory contact model for the study of aggressive and submissive behaviors in male mice. Aggressive Behav. 1991; 17 (5): 285-91.
12. Tyurenkov I.N., Samotrueva M.A., Tsibizova A.A., Yasenyavskaya A.L. Fentotropil as a modulator of the level of cytokines under experimental immunopathology. Eksperimental'naya i klinicheskaya farmakologiya. 2015; 78 (12): 15-7. (in Russian)
