CC BY
46
О НАЛИЧИИ НЕЙРОПЕПТИДОВ У НЕМАТОД
Малют ина ТА * Теренина Н.Б. * Крещенко НД **
*Центр паразитологии Института проблем экологии и эволюции им. А.Н.Северцова РАН, Москва ** Институт биофизики клетки РАН, Пущино
Первые сообщения о наличии нейропептидов в нервной системе паразитических червей появились в литературе в конце 80-х годов ХХ века, что послужило мощным толчком к развитию исследований, касающихся выявления и распределения пептидов у свободноживущих и паразитических нематод различных таксономических групп [1]. В результате многочисленных исследований в тканях нематод были выявлены различные FMRFамид-подобные (FLPs или FaRPs) относительно короткие пептиды, аминокислотная последовательность которых на С - терминали заканчивается РГамид мотивом [2].
За последние 30-35 лет FMRFамид - подобные пептиды обнаружены в нервной системе представителей всех типов животных. Общепризнано, что FMRFамид - подобные пептиды - это одно из крупнейших и наиболее разнообразных семейств нейропептидов, которое проявляет структурный консерватизм у животных всех типов [3].
По последним данным у 46 видов свободноживущих и паразитических нематод идентифицировано более 500 FMRFамид - подобных пептидов [2].
В литературе имеются данные, свидетельствующие об участии FMRFамид - подобных пептидов в различных биологических и физиологических процессах у нематод, включая питание, репродукцию, контроль энергетического баланса, локомоции и др. [2].
В настоящей работе мы проанализировали данные литературы о воздействии некоторых FMRFамид - подобных пептидов, выделенных из свободноживущих и паразитических нематод, на локомоторное поведение нематоды Ascaris suum.
Распределение FMRFамид - подобных нейропептидов наиболее подробно описано у паразитической нематоды A. suum [3]. Так, у аскариды иммунореактивность к исследованным нейропептидам выявлена в различных компонентах центральной и периферической нервной системы, включая вентральный, дорзальный, латеральный и сублатеральный продольные нервные стволы, головные папиллярные нейроны, циркумфарингеальное нервное кольцо и связанные с ним ганглии, сенсорные нейроны, хвостовые ганглии, а также вагинальные, ректальные и фарингеальные нейроны. Сходная топография распределения FMRFамид - подобных пептидов в нервной системе отмечена у свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans и некоторых других нематод.
Первоначально было выделено два FMRFамид - подобных нейропептида из головного конца аскариды, которые были секвенированы и обозначены как
235
AF1h AF2 пептиды. Затем появились данные о выделении ряда FMRFaM^A-подобных пептидов у других видов свободноживущих и паразитических нематод [4, 5, 6].
Установлено, что исследуемые нейропептиды, вызывают разнообразные эффекты на мышечном препарате A. suum, которые включают фазу расслабления, увеличения мышечного тонуса, а также в ряде случаев увеличение ритмической активности мышц.
Сложность ответов мышечных фрагментов аскариды на воздействие ряда FMRFамид - подобных пептидов показана в экспериментах с испытанием AF1-АF4, АF8, а также PF1-PF4 нейропептидов [4, 5, 6]. Авторы предполагают, что две фазы эффекта нейропептидов АF1 и АF2 могут быть вызваны их действием на различные рецепторные структуры.
Известно, что у нематод (на примере нематоды C. elegans), как и у других животных, большинство FMRFамид - подобных пептидов реализуют свои физиологические эффекты через связывание с G- протеин - сопряженными рецепторами (GPCRs) [7].
Факт обнаружения рецепторов для некоторых FMRFамид - подобных пептидов у нематод указывает на возможность фармакологического воздействия на локомоции нематод с помощью веществ, которые могут быть агонистами и антагонистами физиологических эффектов нейропептидов, что представляет особый интерес, связанный с поиском антигельминтных препаратов нового поколения, не вызывающих устойчивости к ним паразитов.
Многими исследователями отмечена сложность определения физиологических функций пептидергической системы у нематод, что очевидно следует из данных исследования эффектов, вызываемых нейропептидами AF1-AF4, AF8, а также PF1 - PF4 пептидов на соматическую мускулатуру нематоды Ascaris suum.
В исследованиях на других животных показано, что сложность определения физиологических функций многих регуляторных пептидов, включая нейропептиды, в организме может быть связана с обнаруженной полифункциональностью этих веществ, которая затрудняет выделение главных функций у каждого отдельного нейропептида из-за взаимного перекрывания функций между различными нейропептидами [8].
Уникальность индивидуальной активности регуляторных пептидов, включая нейропептиды, таким образом, сочетается с их полифункциональностью, т.е. многие физиологические функции оказываются под контролем не одного, а сразу нескольких пептидов.
Важной особенностью нейропептидов является тот факт, что протеолитический распад нейропептидов, высвобождаемых из нервного окончания клетки, часто является не простым способом разрушения нейропептида, как это происходит в большинстве случаев у классических медиаторов, а является реакцией образования нового биологически активного соединения (или соединений), активность которого может не совпадать с активностью исходного нейропептида и имеет ряд качественных отличий.
236
Можно высказать предположение, что разнообразие эффектов FMRFамид-подобных пептидов, выделенных из нематод и испытанных на мускулатуре A. suum (фаза расслабления мускулатуры, фаза увеличения мышечного сокращения, а также в ряде случаев - увеличение ритмической активности мышечного препарата), является следствием полифункциональности и других уникальных биологических свойств нейропептидов, выявленных ранее у других животных.
Повсеместность распределения нейропептидов в различных нервных структурах нематод свидетельствует о фундаментальной роли, которую играют эти вещества у нематод. При этом полифункциональность нейропептидов существенно осложняет поиск веществ, которые вызывали бы однозначные эффекты в качестве антигельминтиков, по крайней мере, в ряду FMRFамид-подобных пептидов, выделенных из нематод
Известно, что нейропептиды пока не находят широкого применения в качестве лекарственных препаратов у млекопитающих, так как сроки полураспада нейропептидов в организме являются недостаточными для их прямого использования [8]. Вместе с тем отмечается, что ряд ингибиторов протеаз, введенные в организм, будут препятствовать распаду нейропептидов Эти данные, вероятно, следует учитывать и при поиске антигельминтиков воздействующих на пептидергическую систему нематод, влияющую на их локомоторное поведение.
Работа поддержана грантами РНФ № 14-16-00026 (Теренина Н.Б.) и РФФИ № 15-04-05948а (Крещенко Н.Д.).
Литература: 1. Ашмарин И.П., Стукалов П.В. // Нейрохимия. 1996. М.: Изд. Ин-та Биомед. Химии РАМН. 469 с. 2. Day T.A., Maule A.G. // Peptides. 1999. Vol. 20. P. 999-1019. 3. Peymen K., Watteyne J., Frooninckx L., Schoofs L., Beets I. // Frontiers in endocrinology/Neuroendocrine Science. 2014.Vol. 5. Article 90. P. 1-21. 4. Walker R. J., Papaioannou S., Holden-Dye L. // Invertebrate Neuroscience. 2009. Vol. 9. Issue 3-4. P. 111-153. 5. Cowden C., Davis R.E. // Neuron. 1989. Vol. 2. P. 1465 - 1473. 6. Cowden C., Stretton A.O.V. // Society for Neuroscience Abstracts. 1990. Vol. 16. P. 305. 7. Maule A.G., Shaw C., Bowman J. W., Halton D.W., Thompson D.P, Thim L., Kubiak T.M., Martin R.A., Geary T.G. // Peptides. 1995. Vol.16. P. 87- 93. 8. Frooninckx L., Van Rompay L., Temmerman
L., Van Sinay E., Beets I., Janssen T., Husson S.J., Schoofs L. // Front. Endocrinol. 2012. Vol. 3. P. 167.
About occurrence of neuropeptides in nematodes. Malutina T.A., Terenina N.B., Kreshchenko N.D. Center of Parasitology of A.N. Severtzov Institute of Ecology and Evolution of RAS, Moscow, Institute of Cell Biophysics RAS, Pushchino.
Summary. The FMRFlike peptides (FLPs or RaRPs) have been revealed in free living and parasitic nematodes.The data on effects of FMRFlike peptides isolated
237
from free living and parasitic nematodes on the locomotor activity of Ascaris suum are rewieved. The possibilities of the development of a new anthelmintic agents effected on the peptidergic nerve system of nematodes are discussed.
238
