О физиологических механизмах действия секретов слюнных желез клещей Argas persicus Oken, 1818 (Argasidae, Argas) Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

v ■ ШШЖ, ^ тШШ^шШ^ Выпуск 1/2016

ЭКОЛОГИЯ И БИОЛОГИЯ ПАРАЗИТОВ

Поступила в редакцию 03.06.2015 УДК 619:576.895.42

Принята в печать 19.02.2016 DOI: 10.12737/18356

Для цитирования:

Мирзаева А.У., Акрамова Ф.Д., Хушматов С.Ш. О физиологических механизмах действия секретов слюнных желез клещей Argas persicus Oken, 1818 (Argasidae, Argas) // Российский паразитологический журнал. - М., 2016. - Т. 35. - Вып. 1. - С. 24-29.

For citation:

Mirzayeva A.U., Akramova F.D., Hushmatov S.Sh. On physiological mechanism of salivary secretion in ticks Argas persicus Oken, 1818 (Argasidae, Argas). Russian Journal of Parasitology, 2016, V. 35, Iss. 1, pp. 24-29.

О ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ МЕХАНИЗМАХ ДЕЙСТВИЯ СЕКРЕТОВ СЛЮННЫХ ЖЕЛЕЗ КЛЕЩЕЙ ARGAS PERSICUS OKEN, 1818 (ARGASIDAE, ARGAS)

Мирзаева А.У.1, Акрамова Ф.Д.1, Хушматов С.Ш.2

'Институт генофонда растительного и животного мира, Академия Наук Республики Узбекистан, 100053, Узбекистан, г. Ташкент, ул. Багишамол, 232, e-mail: [email protected]

2Институт биоорганической химии им. А. С. Садыкова, Академия Наук Республики Узбекистан

Реферат

Цель исследования - изучение коагулянтного и релаксантного влияния секретов слюнных желез клещей Argas persicus, на функциональную активность кровеносно-сосудистой системы.

Материалы и методы. Эксперименты проводили на препаратах аорты, выделенных из грудной клетки беспородных белых крыс. Изометрическую силу сокращения препарата мышцы регистрировали с помощью механотрона. Для выяснения антикоагулянтных механизмов плазмы крови при дефиците X, XI, IX и VIII факторов использовали время частичной активизации тромбина (ВЧАТ).

Результаты и обсуждение. Установлено замедление процесса свертывания плазмы крови у крыс. Показатели свертываемости зависели от концентрации испытуемых секретов. При концентрации, равной 150 мкг/мл, степень коагуляции плазмы крови по сравнению с контролем снижалась до 78,4 %. Выяснена роль ионов кальция в регуляции сократительной активности гладкомышечных клеток кровеносных сосудов. Компоненты слюнных желез A. persicus обладают релаксантным действием на сократительную активность препарата аорты крысы.

Ключевые слова: клещи, Argas persicus, слюнные железы, антикоагулянт, кровеносная система, биологически активные вещества.

Введение

За последние годы значительно возрос интерес к кровососущим клещам Ixodidae и Argasidae как к переносчикам трансмиссивных болезней с одной стороны и изучению токсичности секретов их слюнных желез - с другой.

Общеизвестно, что состав слюны кровососущих клещей состоит из простагландинов, вазодиляторов, антитромбоцитов, иммуномодуляторов и антикоагуляционных веществ, связанных с их основными адаптивными механизмами. При исследовании структурно-функциональных особенностей слюны обнаружено наличие ядовитых компонентов. Име-

Всероссийский научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К.И. Скрябина

117218, Россия, г Москва, ул. Б. Черемушкинская, 28, e-mail: [email protected] 24 © «Российский паразитологический журнал»

ММЗШЛвГЙН!Ш1| У? У

sssskm jtiaaai er ?яметта.вв7

Volume 35 Issue 1/2016

ющиеся антикоагулянтные вещества, предотвращают свертывание крови хозяина [1, 2, 4]. Большинство биологически активных веществ, входящих в состав слюны клещей, имеют широкий диапазон действий. Механизм действия биологически активных веществ, выделенных из слюны ряда видов клещей и обладающих антикоагулянтным, антитромбоцит-ным действиями, достаточно хорошо изучен. Однако, недостаточно выяснены физиологические механизмы действия секретов слюны клещей Argasidae.

Основная цель данного исследования - изучение коагулянтного и релаксантного влияния секретов слюнных желез клещей Argas persicus, распространённых на территории Узбекистана, на функциональную активность кровеносно-сосудистой системы.

Материалы и методы

Опыты по изучению антикоагулянтного влияния секретов слюны клещей A. persicus осуществляли по общепринятым методам [7, 12]. В качестве объекта использовали кровь беспородной белой крысы и барана.

Эксперименты проводили на препаратах аорты (диаметр 2-3 мм, длина 3-4 мм), выделенных из грудной клетки беспородных белых крыс массой 200-250 г и помещенных в специальную камеру (5 мл), перфузируемую физиологическим раствором Кребса (состав, мМ: NaCl - 120; KCl - 4,8; CaCl2 - 2; MgSO4 - 1,2; KH2PO4 - 1,2; NaHCO3 - 20; глюкоза - 10), рН 7,4, оксигенированного карбогеном (О2 - 95 %, СО2 - 5 %) при температуре 37±0,5 оС. Изометрическую силу сокращения препарата мышцы регистрировали с помощью механо-трона F03 (Grass Instrument Co., США). К каждому препарату прикладывали начальное напряжение, соответствующее 10 мН. После периода стабилизации (45 мин) индуцировали сокращение мышцы с помощью KCl (50 мМ) и норадреналином (НА) (1 мкМ) и в этих условиях выполняли все эксперименты. Сигнал с датчика натяжения подавался на усилитель и регистрировался с помощью самописца Endim 621,02 (Чехия).

Полученные данные обрабатывали с помощью компьютерной программы OriginPro 7,0. При этом амплитуда сократительных ответов выражалась в процентах от максимального ответа и рассчитывалась как среднее для 4-7 различных экспериментов. Значения Р < 0,05 указывают на статистически значимые различия.

Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований по изучению антикоагулянтного действия секретов слюнных желез клещей A. persicus установлено замедление процесса свертывания плазмы крови крысы. Параметры свертываемости находились в зависимости от концентрации испытуемых секретов (25-150 мкг/мл). При концентрации 150 мкг/мл степень коагуляции плазмы крови (по сравнению с контролем) снижалась до 78,4 %.

Для выяснения антикоагулянтных механизмов плазмы крови при дефиците X, XI, IX и VIII факторов использовали ВЧАТ (время частичной активизации тромбина). При этом процесс агрегации тромбоцитов крови в значительной степени продлевался. На рисунке 1 приведен процесс агрегации тромбоцитов крови крысы.

Отмеченное замедление антикоагулянтного процесса биологически активными веществами секретов клещей привело к ослаблению активности тромбоцитов и ингибированию Х факторов. Некоторые антикоагулянтные компоненты привели к сокращению образования тромбоцитных пластинок [14], другие - к активизации Ха факторов ингибирования [13]. Определено действие комплекса протромбиназы или Ха комплекса, а также связи тромбина при антикоагулянтном влиянии [5].

Выделенные из слюнных желез клещей Ornithodoros moubata и O. savignyi компоненты, замедляющие процессы свертывания крови, привели к снижению активизации тромбина, а дизагегин и савигнигрин имеют антиагрегационную особенность (скопление тромбоцитов) в кровеносной системе. Монобин, выделенный из слюнных желез A. monolakensis, также обладает антикоагулянтным действием [13].

Установлено, что выделенный из слюнных желез ТАР (tick anticoagulant peptide), замедлял активность действия FXa факторов на процессы свертывания крови плазмы человека. Вследствие чего выявлено образование активных связей ТАР протеина FXa фактора и по-

All-Russian Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants named after K.I. Skryabin 117218, Russia, Moscow, Bolshaya Cheremushkinskaya str., 28

© Russian Journal of Parasitology 25

рвЕчямге*«* пАгазмтмотчшт ЖУРНЙЛ

asss»» jooüsul et ии&ззгаеэт

Том 35 Выпуск 1/2016

Контроль

Токсин (A.persicus) (25 мкг/мл) Токсин (A.persicus) (50 мкг/мл) Токсин (¿.persicus) (150 мкг/мл)

Рис. 1. Влияние секретов слюнных желез клещей Argas persicus разной концентрации на агрегацию тромбоцитов крови крысы (оригинал)

лучены положительные результаты в процессе их противотромбозного влияния в кровеносной системе [ 8, 9].

Результаты наших исследований и данные литературы показывают, что секреты A. persicus (25-150 мкг/мл) в значительной степени действуют на активность гемостазной связи и в меньшей - на продолжительность антикоагуляционных особенностей плазмы крови в соответствии с тестом (ВЧАТ). Секреты A. persicus оказывают замедляющее действие на факторы X, XI, IX, VII в кровеносной системе.

На рисунке 2 отмечено релаксантное (расслабляющее) влияние компонентов слюнных желез A. persicus на сократительную активность мышечного препарата, приготовленного из аорты крысы.

В свою очередь, влияние KCl при концентрации яда 150 мкг/мл привело к регрессу силы сокращения мышечного препарата по сравнению с контролем. На рисунке 3 отражен по-

Токсин (A. persicus) (50 мкг/мл)

¡4 -

I

(D

о 2

о

S

С

(100 мкг/мл) i

(200 мг/мл) i

KCl (50 мМ) I-

~~г 10

и 20

30

40

Время (в мин.)

Рис. 2. Релаксантное влияние секретов Argas persicus на сократительную активность препарата аорты крыс (оригинал) (приконцентрациисекретов A.persicus 10-100мг/мл в инкубационной среде, сокращение, вызванноевлиянием KCL (50 мМ), достигало наивысшей точки)

Всероссийский научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К.И. Скрябина 117218, Россия, г Москва, ул. Б. Черемушкинская, 28, e-mail: [email protected] © «Российский паразитологический журнал»

6

0

ММЗШЛвГЙН!Ш1| У? У

sssskm jtiaaai er ?яметта.вв7

Volume 35 Issue 1/2016

казатель полумаксимального влияния концентрации EC50 - 32,7 мкг/мл при pD2 (-log EC50) равной 4,63 (рис. 3).

Рис. 3. Полумаксимальное релаксантное влияние показателя концентрации (EC50) относительно

сократительной активности препарата аорты крысы под воздействием секретов Argas persicus (оригинал) (ось ординат - максимальная сила мышечного сокращения в %; ось абсцисс -логарифмическая концентрация (мкг/мл) секретов клеща A. persicus)

Ионы [Ca2+] играют важную роль в регуляции сократительной активности гладкомышеч-ных клеток кровеносных сосудов, и этот процесс непосредственно связан с [Ca2+]r В регуляции этого процесса участвуют: каналы, расположенные в плазмолемме Ca2+L [6], а также активизирующиеся рецепторные каналы, находящиеся под влиянием саркоплазматическо-го ретикулума инозитол 1,4,5-трифосфата (IP3R), белок кальмодулина [11], Са2+-АТФаза, находящиеся в плазмолемме Са2+-АТФаза и Na+/Ca2+ -обменника и связи протеинкиназы.

Для того, чтобы обеспечить приток крови в организм клещей, в состав их слюнных желез входит ряд вазодиляторов - веществ, обеспечивающих расширение стенок кровеносных сосудов [3, 10]. В составе слюнных желез клещей семейств Ixodidae и Argasidae определены простагландины, имеющие свойства вазодиляторов. Кроме того, они оказывают расслабляющий эффект на гладкие мышцы кровеносных сосудов и осуществляют замедление агрегации тромбоцитов [3].

При повреждении стенок кровеносных сосудов в процессе активизации тромбоцитов наблюдают повышение ионов Ca2+, связанное с сокращением активности гладких мышц кровеносных сосудов. В этой связи, имеющиеся в составе слюнных желез клещей молекулы белка (кальретикулин) связывают ионы Ca2+ и ограничивают сокращение гладких мышц кровеносных сосудов [4].

Из анализа литературных данных и результатов проведенных исследований видно, что действие компонентов секретов слюнных желез клещей A. persicus на сократительную активность препарата аорты крысы и кровеносных сосудов гладких мышц имеет расслабляющее действие. В свою очередь, это осуществляется действием простагландинов в качестве вазодилятора и связывающим действием молекул белка кальретикулина с ионами Ca2+.

Таким образом, нами изучена степень продолжительности антикоагуляционных особенностей плазмы крови под действием различных концентраций секретов слюнных желез клещей A. persicus на активность гемостазной системы и установлено, что компоненты слюнных желез A. persicus имеют релаксантное действие на сократительную активность препарата аорты крысы.

Полученные результаты проведенных исследований носят сугубо предварительный характер. Биоактивные вещества секретов слюнных желез клещей имеют определенное значение в медицинской и фармакологической сфере в плане использования природных

компонентов для создания и совершенствования средств коррекции сосудистых патологий. _

All-Russian Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants named after K.I. Skryabin 117218, Russia, Moscow, Bolshaya Cheremushkinskaya str., 28

© Russian Journal of Parasitology 27

рвЕчямге*«* пАгазмтмотчшт ЖУРИЙЯ

asss»» JOsasuL ET

Том 35 Выпуск 1/2016

Литература

1. Алексеев А.Н. Система клещ - возбудитель и ее эмерджентные свойства. - Санкт-Петербург, 1993.

2. Балашов Ю.С. Паразито-хозяинные отношения членистоногих с наземными позвоночными. -Ленинград: Наука, 1982.

3. Andrade B.B., Teixeira C.R., Barral A., Barral-Netto M. Haematophagous arthropod saliva and host defense system: a tale of tear and blood // Anais da Academia Brasileira de Ciencias, 2005. - V. 77, No 4. - P. 665-693.

4. Bowman A.S. Tick salivary prostaglandins: Presence, origin and significance // Parasitology. - 1996. - V. 12. - P. 388-396.

5. Corral-Rodriguez M.A. Tick-derived Kunitz-type inhibitors as antihemostatic factors // Insect Biochem. Mol. Biol. - 2009. - V. 39, No 9. - P. 579-595.

6. Cribbs L.L. Vascular Smooth Muscle Calcium // Channels. Could T be a target. Circ. Res. - 2001. - V. 89. - P. 560-567.

7. Fry B.G., Roelants K., Champagne D.E. et al. The Toxicogenomic multiverse: Convergent recruitment of proteins into animal venoms // An. Rev. Genom. Human Gen. - 2009. - V. 10. - P. 483-511.

8. Fukumoto S., Sakaguchi T., You M., Xuan X., Fujisaki K. Tick troponin I-like molecule is a potent inhibitor for angiogenesis // Microvasc. Res. - 2006. - V. 71. - P. 218-221.

9. Rezaie A.R. Kinetics of factor Xa inhibition by recombinant tick anticoagulant peptide: both active site and exosite interactions are required for a slow- and tight-binding inhibition mechanism // Biochemistry. - 2004. - V. 43. - P. 3368-3375.

10. Ribeiro J.M., Francischetti I.M. Role of arthropod saliva in blood feeding: sialome and postsialome perspectives // Annu. Rev. Entomol. - 2003. - V. 48. - P. 73-88.

11. Sanders K.M. Signal Transduction in Smooth Muscle: Mechanisms of calcium handling in smooth muscles // J. Appl. Physiol. - 2001. - V. 91. - P. 1438-1449.

12. Veltkamp J.J. Thrombin time. In: Hemker H.C., Loeliger E.A., Veltkamp J.J., editors. Human blood coagulation // New York: Leiden Univ. Press., 1969.

13. Waxman L. Tick anticoagulant peptide (TAP) is a novel inhibitor of blood coagulation factor Xa // Science. - 1990. - V. 248. - P. 593-596.

14. Waxman L., Connolly T.M. Isolation of an inhibitor selective for collagen-stimulated platelet aggregation from the soft tick Ornithodoros moubata // J. Biol. Chem. - 1993. - V. 268. - P. 5445-5449.

References

1. Alekseev A.N. Sistema klesh - vozbuditel" i ee emerdchentnye svoystva [Parasitic System «Tick-Causative Agent» and its emergent properties]. - St-Petersburg, 1993.

2. Balashov Yu.S. Parazito-hozyainnye otnosheniya chlenistonogih s nazemnymi pozvonochnymi [Relationship host-parasite between arthropods and terrestrial vertebrates]. - Leningrad: Nauka, 1982.

3. Andrade B.B., Teixeira C.R., Barral A., Barral-Netto M. Haematophagous arthropod saliva and host defense system: a tale of tear and blood // Anais da Academia Brasileira de Ciencias, 2005. - V. 77, No 4. - P. 665-693.

4. Bowman A.S. Tick salivary prostaglandins: Presence, origin and significance // Parasitology. - 1996. - V. 12. - P. 388-396.

5. Corral-Rodriguez M.A. Tick-derived Kunitz-type inhibitors as antihemostatic factors // Insect Biochem. Mol. Biol. - 2009. - V. 39, No 9. - P. 579-595.

6. Cribbs L.L. Vascular Smooth Muscle Calcium // Channels. Could T be a target. Circ. Res. - 2001. - V. 89. - P. 560-567.

7. Fry B.G., Roelants K., Champagne D.E. et al. The Toxicogenomic multiverse: Convergent recruitment of proteins into animal venoms // An. Rev. Genom. Human Gen. - 2009. - V. 10. - P. 483-511.

8. Fukumoto S., Sakaguchi T., You M., Xuan X., Fujisaki K. Tick troponin I-like molecule is a potent inhibitor for angiogenesis // Microvasc. Res. - 2006. - V. 71. - P. 218-221.

9. Rezaie A.R. Kinetics of factor Xa inhibition by recombinant tick anticoagulant peptide: both active site and exosite interactions are required for a slow- and tight-binding inhibition mechanism // Biochemistry. - 2004. - V. 43. - P. 3368-3375.

10. Ribeiro J.M., Francischetti I. M. Role of arthropod saliva in blood feeding: sialome and postsialome perspectives // Annu. Rev. Entomol. - 2003. - V. 48. - P. 73-88.

11. Sanders K.M. Signal Transduction in Smooth Muscle: Mechanisms of calcium handling in smooth muscles // J. Appl. Physiol. - 2001. - V. 91. - P. 1438-1449.

12. Veltkamp J.J. Thrombin time. In: Hemker H.C., Loeliger E.A., Veltkamp J.J., editors. Human blood coagulation // New York: Leiden Univ. Press., 1969.

Всероссийский научно-исследовательский институт фундаментальной и прикладной паразитологии животных и растений имени К.И. Скрябина

117218, Россия, г Москва, ул. Б. Черемушкинская, 28, e-mail: [email protected]

00 © «Российский паразитологический журнал»

28

Volume 35 Issue 1/2016

FQÇCMHGKMW MM3NTQj!Qri<IECK!M J¥.T

ïïïïssn;: JSÏÏESSI ot psrasjTDisrr

13. Waxman L. Tick anticoagulant peptide (TAP) is a novel inhibitor of blood coagulation factor Xa // Science. - 1990. - V. 248. - P. 593-596.

14. Waxman L., Connolly T.M. Isolation of an inhibitor selective for collagen-stimulated platelet aggregation from the soft tick Ornithodoros moubata // J. Biol. Chem. - 1993. - V. 268. - P. 5445-5449.

Russian Journal of Parasitology, 2016, V. 35, Iss. 1

DOI: 10.12737/18356 Received 03.06.2015 Accepted 19.02.2016

ON PHYSIOLOGICAL MECHANISM OF SALIVARY SECRETION IN TICKS ARGAS PERSICUS OKEN, 1818 (ARGASIDAE, ARGAS)

Mirzayeva A.U.1, Akramova F.D.1, Hushmatov S.Sh.2

1The Institute of Gene Pool of Plants and Animals world of Uzbekistan Academy of Sciences, 100053 Uzbekistan, Tashkent, 232 Bogishamol st., email: [email protected]

2Scientific Institute of Bioorganic Chemistry named after A.S. Sadykov, Academy of Sciences of Republic Uzbekistan, 100170 Tashkent, 83. Mirzo Ulugbek st.

Abstract

The anticoagulant effect of salivary secretion of ticks Argas persicus was studied. The experiments were conducted on aorta preparations isolated from the chest of white outbread rats. Isometric contraction in an isolated muscle preparation was registered by mechanotron. To determine the anticoagulant mechanism of blood plasma at deficiency of factors X, XI, IX and VIII we used the activated partial thromboplastin time. It was determined that the process of blood coagulation in rats slows down. The coagulation values depend on the concentration of tested secretions. It was found that at concentration 150 mkg /ml, the blood coagulation rate fell to 78,4 %. The role of calcium ions in regulation of vascular smooth muscle cells (VSMCs) contraction was determined. The components of salivary glands A. Persicus have a relaxation effect on the contraction of rat aortic ring preparation.

Keywords: ticks, Argas persicus, salivary glands, anticoagulant, blood system, biologically active compounds.

© 2015 The Authors. Published by All-Russian Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants named after K.I. Skryabin. This is an open access article under the Agreement of 02.07.2014 (Russian Science Citation Index (RSCI)http://elibrary.ru/projects/citation/cit_index. asp) and the Agreement of 12.06.2014 (CABI.org / Human Sciences section: http://www.cabi.org/Uploads/ CABI/publishing/fulltext-products/cabi-fulltext-material-from-journals-by-subject-area.pdf)

_

All-Russian Scientific Research Institute of Fundamental and Applied Parasitology of Animals and Plants named after K.I. Skryabin 117218, Russia, Moscow, Bolshaya Cheremushkinskaya str., 28

© Russian Journal of Parasitology 29