CC BY
55
сиалидазная активность и ганглиозиды при воздействии этанола и его дериватов на организм
УДК 615.2
© С. Н. Прошин1, Е. Р. Бычков1, А. А. Лебедев2, Э. А. Сексте3, В. П. Ганапольский1, П. Д. Шабанов1
1 Военно-медицинская академия им. С. М. Кирова,
2 НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН,
3 ГНУ ВНИИ генетики и разведения сельскохозяйственных животных РАСХН, Санкт-Петербург
Ключевые слова:
Сиалидазы; ганглиозиды; ЦНС; этанол; иммуноги-стохимия.
Резюме:_
В работе приведены собственные и литературные данные о влиянии этанола на уникальные компоненты клеточных мембран — ганглиозиды. Рассмотрена классификация сиалогликопротеинов и ганглиозидов. Показано истощение определенных структур мозга по ганглиозидам при хроническом потреблении алкоголя млекопитающими. Обсуждается значение изменения количественного и качественного состава ганглиозидов при воздействии этанола. На примере у-аминомасляная кислота— барбитурово-бензодиазепинового рецепторного комплекса рассматривается роль сиаловых кислот как потенциальных антагонистов этанола. Приведена подробная топография ганглиозидов в ЦНС. Охарактеризовано изменение разных форм сиали-дазной активности клеток при воздействии этанола в дозозависимой манере. Показано значение этих изменений в связи с различной субстратной специфичностью разных форм сиалидаз.
Библиографическая ссылка:_
Прошин С. Н, Бычков Е. Р., Лебедев А. А., Сексте Э. А., Ганапольский В. П., Шабанов П. Д. Сиалидазная активность и ганглиозиды при воздействии этанола и его дериватов на организм // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2011. — Т. 9, № 2 — С. 3-15.
гликолипиды и гликопротеины при воздействии этанола на организм экспериментальных животных
Гликолипиды и гликопротеины являются главным компонентом клеточных мембран [15]. Общим
структурным компонентом данных классов соединений является ковалентно-связанная с липидом или протеином молекула сахара [35]. Как правило, терминальные группы сахаров ориентированы во внеклеточное пространство, формируя огромное разнообразие структурно-функциональных эпито-пов клетки [49]. Сиаловая кислота входит в состав многих гликопротеинов (сиалогликопротеины) и является неотъемлемым компонентом уникального класса гликосфинголипидов — ганглиозидов. Сиалогликопротеины классифицируются исходя из того, по какой аминокислоте молекула сахара связана с протеином. Так, если протеин гликози-лирован через амидную группу аспарагина, то это ^гликозилированный белок. Если же молекула сахара связана с белком через гидроксильную группу серина и треонина, то это О-гликозилированный белок. Как правило, большинство сиалогликопротеинов гликозилированы либо по либо по O-типу. Однако некоторые гликопротеины могут быть как так и O-гликозилированы. Так, например, в гли-кофорине А пятнадцать молекул сахаров (олигоса-харидов) гликозилируют белок по серину и треонину и только один олигосахарид связывается с протеином через аспарагин. Несмотря на это гликофорин классифицируется как O-гликозилированный белок. Вместе с тем, как показывает анализ сахаров, которые образуют данные сиалогликопротеины, ^гликозилированные белки чрезвычайно обогащены молекулами маннозы и в гораздо меньшем количестве содержат ^ацетилгалактозамин. Напротив, в O-гликозилированные белки ^ацетилгалактозамин входит всегда, тогда как молекулы маннозы не выявляются (рис. 1).
Гликосфинголипиды, в структуру которых входит сиаловая кислота, получили общее название ганглиозиды. Впервые ганглиозиды были открыты и охарактеризованы в середине 30-х годов прошлого столетия Эрнстом Кленком, работавшим в Университете
научные обзоры
■ Рисунок 1. Структура N-гликозилированных белков. GlcNA — N-ацетилглюкозамин, Man — манноза
г. Кельна, и Гуннаром Бликсом из Университета г. Уп-сала [4]. Обязательным структурным компонентом ганглиозидов является одна или несколько молекул сиаловой кислоты, что определяет их большое разнообразие (рис. 2). Если на заре исследований ганглиозидов им отводилась, главным образом, структурная роль как компонентов клеточных мембран, то к настоящему времени становится очевидной роль этих сиалосодержащих гликосфинголипидов в регуляции передачи сигналов через мембрану, модуляции межклеточных взаимодействий и ряде других функций [14]. В отличие от сиалосодержащих гликопротеинов ганглиозиды, главным образом, сконцентрированы в нервной ткани головного мозга [34, 44].
Впервые изменение в содержании сиалосодержащих соединений клеток головного мозга было зафиксировано при однократной внутрибрюшинной инъекции крысам этилового спирта в дозе 2 г/ кг. При этом происходило снижении общей концентра-
Gal-C'ei
Glc-Or
Gal-C'er
/ GM(G7) SA
i
Gal-Gk-Cer (Lac-Cer)
Gal-Gk-Cer / GAS
SA
i
GaIN At-Gal-Gk-Cer / GAC
SA
Gal-GalNAc-Gal-Gk-Cei / GM1
SA
Gal-GalNAc-Gal-Gfc-Cei
/ GDla
Gal-Gk-Cer -/ GCS
SA / SA
-»■ Gal-Gk-Cer
/ GT3
SA / SA
SA |
Ga IN Ac-Gal-Gk-Cer
/ GT2
SA
/ SA
Gal-GalN Ac-Gal-Gk-Cer
GTlc
d
SA J
Gnl-GalN Ac-Gal-Gk-Cer / / GQk
SA SA
/ SA
si
s/
Gal-GalNAc-Gal-Gb-Cer
si I
I
■ Рисунок 2. Ганглиозиды А-, В- и С-серий
Gal-GalN Ac-Gal-Gk-Cer / / GPlc
SA SA
/ / SA SA
/ SA
■ Таблица 1. Разница по содержанию отдельных ган-глиозидов у крыс, подвергшихся алкоголизации по отношению к контролю (в %)
Ганглиозиды % от контроля
GT1b 88,2 ± 11,2
GD1b 78,7 ± 10,3
GD1a 108,2 ± 18,3
GM1 118,1 ± 40,3
GM3 86,2 ± 17,1
ции сиалосодержащих соединений в определенных регионах головного мозга крыс [24, 26]. Данное изменение можно было зафиксировать уже через тридцать мин. Хроническое вскармливание крысам этанола в течение 6 недель приводило к незначительному снижению общей концентрации сиалосодержащих соединений (на 10 %) в головном мозге молодых животных. Снижение концентрации сиалосодержащих соединений было также зарегистрировано при исследовании синаптосом, полученных от крыс, которым вскармливали этанол в течение 3 недель [27, 47]. Предполагается, что хроническое потребление алкоголя приводит к равному снижению сиалосодержащих соединений: сиалоглико-протеинов и ганглиозидов. Однако следует отметить, что результаты данного эксперимента были получены на крысятах, только что отлученных от матерей. В другом исследовании, проведенном на крысах линии Спрагью-Долли, были выбраны следующие экспериментальные состояния: животные были посажены на соответствующую диету через неделю после отнятия от матерей и через 30 сут после рождения, вес животных на момент начала эксперимента составлял не менее 76 и не более 102 г, крысы находились на жидкой диете все 35 сут. В экспериментальной группе концентрацию потребляемого животными этанола прогрессивно повышали: начиная с 2,5 % (v/v) в первые трое сут, 4 % — в последующие трое сут и 6,4 % в оставшийся период эксперимента. В контроле этанол был замещен на соответствующие по калорийности компоненты (изокалорийная диета). На момент выведения животных из эксперимента у алкоголизированных крыс ежедневная доза потребляемого этанола варьировала от 13,8 до 15,8 г/кг веса. В среднем, вес мозга у таких животных составлял 1,52 ± 0,03 г и был на 7,8 % достоверно меньше по сравнению с весом мозга у контрольных животных. Интересно рассмотреть распределение ганглиозидов в мозге крыс. Исследование общего количества ганглиозидов не выявило достоверных различий между мозгом контрольных и алкоголизированных крыс. Однако отдельные ганглиозиды были представлены различно (табл. 1).
Так, у хронически алкоголизированных крыс наблюдалась тенденция в снижении в ткани мозга количества трисиалоганглиозида GT1b, дисиалоганглиози-да GD1b и моносиалоганглиозида GM3, тогда как по дисиалоганглиозиду GD1a и моносиалоганглиозиду GM1, напротив, в экспериментальной группе обнаруживалась тенденция к увеличению [28]. Несмотря на имевшие место изменения, достоверных различий выявить не удалось. В связи с представленными данными интересно отметить, что метаболизм ганглиозидов может быть весьма динамичен и подвержен существенным изменениям даже в результате научения каким-либо поведенческим навыкам у животных [4, 8, 21, 37]. Можно предположить, что при хроническом потреблении алкоголя в организме наступает динамическое равновесие между активностью сиалилтрансфераз, которые участвуют в синтезе ганглиозидов, и сиалидаз (нейраминидаз), которые подвергают ганглиозиды деградации [1]. При исследовании на мышах, которые подверглись хронической алкоголизации в течение 4 недель, не было выявлено изменения общего количества ганглиозидов [48].
Пренатальная экспозиция крысят, матери которых получали алкоголь в течение гестации, не выявила достоверных изменений в концентрации ганглиозидов в миелиновых оболочках у крысят в возрасте от 17 до 30 сут [13]. Вместе с тем, при хроническом вскармливании этанола у крыс можно зарегистрировать существенные изменения концентраций определенных ганглиозидов в отдельных регионах мозга [54]. Так, в мозжечке взрослых животных происходили значимые изменения концентраций моносиалоганглиозида GM1 и дисиалоганглиозида GD1a в ответ на хроническую алкоголизацию в течение 6 месяцев [55]. Считается, что мозжечок наиболее уязвим к воздействию алкоголя именно потому, что по сравнению с другими отделами головного мозга обеднен сиалосодержащими соединениями и, что особенно важно, ганглиозидами [5, 9].
По-видимому, в случае хронического вскармливания этанолом активность сиалилтрансфераз уравновешивается активностью сиалидаз (нейраминидаз). Как следствие, в клеточной мембране не происходит драматического изменения количества ганглиозидов, что также может приводить к развитию толерантности к алкоголю и, возможно, защитному эффекту нейральных клеток. Следует отметить, что при данных исследованиях в мозге животных подвергнутых хронической алкоголизации не было зарегистрировано каких-либо значимых морфологических нарушений клеточной плотности, толщины гиппокампа, а также толщины коры головного мозга и коры мозжечка [25]. Вместе с тем, в экспериментах
■ Таблица 2. Распределение сиалогликопротеинов и ганглиозидов
Фракция Сиаловые кислоты, связанные с белками (мкг/мг белка ) Сиаловые кислоты, связанные с ганглиозидами (мкг/мг белка )
Всего мозга 1,9 7,0
Синаптических пузырьков 6,3 1,6
Синаптических мембран 12,8 39,8
Миелина 0,2 1,9
Астроцитов 2,1 4,4
Олигодендроцитов 1,6 1,1
с исследованием ганглиозидов следует учитывать, что критический период в синтезе ганглиозидов у грызунов приходится на 10-20-е сут постнатально-го развития[21].
влияние этанола на распределение сиалосодержащих соединений в клеточной мембране
Ганглиозиды в ткани головного мозга распределены неслучайно, а сконцентрированы в синапти-ческих мембранах (табл. 2). При этом синаптиче-ские мембраны обогащены ганглиозидами более чем в три раза по сравнению с сиалосодержащи-ми протеинами [14]. В связи с этим представляет несомненный интерес влияние этанола на синап-тическую мембрану, учитывая ее структурные особенности. Хорошо доказанным является действие этанола как органического соединения, которое легко проникает через клеточные мембраны, при этом вызывая повышение текучести липидного бислоя и дезорганизуя надмолекулярные компоненты плазматической мембраны, например, ли-пидные микродомены [7, 36, 39]. В нормальном состоянии плазматическая мембрана находится в полужидком состоянии, что доказывают эксперименты с мечением мембраны моноклональными антителами, которые распределяются в мембране латерально, и введением в мембрану молекулярных проб, которые также распределяются внутри плазматической мембраны латерально. Алкоголь также снижает фазовый температурный переход, при котором мембрана становится жидкой.
Считается, что разжижение, над- и межмолекулярные изменения плазматической мембраны, опосредованные дипольным взаимодействием между молекулами воды, этанола и компонентами мембраны должны обязательно приводить к дезорганизации устойчивых стерических и электростатических взаимосвязей между молекулярными структурами клеточной мембраны. Как правило, в норме в плазматической мембране существуют
динамически-устойчивые молекулярные комплексы, включая липидные микродомены, с которыми ассоциированы сопряженные сигнальные системы [16]. Воздействуя на плазматическую мембрану, этанол изменяет, по крайней мере, функциональные взаимосвязи между молекулярными комплексами в мембране, приводя к нарушению их конформации и ориентации. По-видимому, также происходят существенные изменения макромолекул как рецепторов для гормонов, нейротранс-митеров и нейромодуляторов, так и изменение активности вторичных месенджеров. Можно также предположить, что воздействие этанола на клетку изменяет активность ферментных систем и метаболизм макромолекул.
Рассматривая воздействие этанола на клеточные мембраны и их конформационные изменения, следует отметить, что абсолютно доказанным является факт обнаружения с помощью сканирующего электронного микроскопа в крови у людей, страдающих алкогольной зависимостью, эритроцитов специфической формы — «триангулоциты». Частота обнаружения «триангулоцитов» у людей с аддик-циями достигает 18 %, тогда как в норме составляет менее 0,5 0% или не обнаруживается совсем. У людей страдающих заболеваниями печени, не ассоциированными со злоупотреблением алкоголя частота «триангулоцитов» не превышает 1,5 %%. У таких эритроцитов — «триангулоцитов» в центральной области четко просматривается образование треугольной формы, а основания «треугольника» образованы крупными электронноплотными компонентами, которые «встроены» в мембрану эритроцита [19]. Трис-индуцированный гемолиз эритроцитов значительно более выражен у людей, только что принявших алкоголь. Как известно, сиаловые кислоты придают клеточным мембранам отрицательный заряд, создавая электростатический «экран» вокруг клеток, а силы «отталкивания» придают паракри-сталлическую ригидность плазматической мембране. Этанол, провоцируя повышенную текучесть клеточных мембран, нарушает структурную ориентацию ацильных цепей на ганглиозидах и поверхностное
распределение электростатического заряда, что, в свою очередь, неизбежно приводит к изменению структурно-функционального взаимодействия между ганглиозидами и сиалогликопротеинами плазматической мембраны [29].
ганглиозиды и физиологические реакции организма
Ранее на тканевых срезах было показано, что алкоголь в токсических дозах индуцирует высвобождение сиаловых кислот из сиалоконъюгатов, включая ганглиозиды [20, 30]. Эксперименты с N-[3H] Acetyl-D-mannosamine показали, что внутричерепное введение этого меченого тритием соединения уже к 18 часам приводит к его включению в сиало-вые кислоты, связанные с ганглиозидами. Через 20 часов после внутрижелудочкового введения N-[3H] Acetyl-D-mannosamine одна группа крыс четырехкратно через каждые 6 часов получала этанол вну-триперитонеально из расчета 2 г/кг, тогда как другая группа животных в аналогичном режиме получала этанол в дозе 3 г/кг. Как показали результаты эксперимента, этанол в дозе 2 г/кг снижал концентрацию сиаловых кислот в сиалоконъюгатах до 63 % от контроля (p < 0,05), тогда как в дозе 30 г/кг обеднение сиаловыми кислотами сиалосодержащих соединений достигало 53 % от контроля (p < 0,01). При этом авторы не обнаружили достоверного повышения эндогенной сиалидазной активности [6]. Вместе с тем следует отметить, что на тот момент времени биохимики еще не дифференцировали разные формы сиалидазной активности, что будет подробно обсуждаться далее (см. раздел «Изменение разных форм сиалидазной активности при воздействии на организм алкоголя»). Внутрипери-тонеальная инъекция крысам сиаловой кислоты в дозе от 25 до 100 мг/кг за 1, 6 и 24 часа до инъекции этанола в дозе 4 г на кг веса животных супрес-сировала эффект алкоголя в тесте на время сна животных. При этом инъекция сиаловой кислоты в дозе 25 мг/ кг имела даже более выраженный супрессивный эффект на этанол-индуцированный сон у крыс по сравнению с дозой 100 мг/кг, если алкоголь инъецировали в течение часа или 6 часов. Напротив, указанные дозы сиаловой кислоты не имели эффекта на пентобарбитал-индуцированный сон. Интересно отметить, что те крысы, которые получали сиаловую кислоту, несмотря на дозу этанола в 4 г/кг, сохраняли способность оставаться в устойчивом положении на роторе. Однако крысам, которым инъецировали пентобарбитал в тесте на устойчивость, введение сиаловой кислоты не помо-
гало сохранять координацию движений. В связи с представленными литературными данными можно заключить, что по отношению к этанолу сиаловая кислота может выступать как антагонист, по крайней мере, частичный. На основе проводимых экспериментов Шериан с коллегами [6] сделали предположение, что сиаловая кислота может выступать даже как более специфичный антагонист алкоголя, чем имидазобензодиазепин (imidazobenzodiazepine) — Ro15-4513. Хофман с коллегами (1987) показали, что в удвоенной дозе Ro15-4513 может выступать и как антагонист пентобарбитала (который использовался в дозе 30 мг/ кг), и как антагонист алкоголя [18]. Напротив, Шериан с коллегами выявили, что, введение сиаловой кислоты даже в четырехкратной дозе (100 мг/кг) не устраняет эффект пентобарби-тала на координацию движений, тогда как сиаловая кислота выступала антагонистом этанола уже в дозе 25 мг/кг [6]. Одним из возможных механизмов, посредством которых сиаловая кислота проявляет антагонистический эффект по отношению к этанолу, может быть связывание с Y-аминомасляная кислота-барбитурово-бензодиазепиновым рецепторным комплексом (ГАМК-Барб-БДЗ-рецепторный комплекс), что, в свою очередь, вызывает рефрактер-ность рецепторного комплекса к действию этанола (рис. 3). Как известно, этанол может потенцировать как мусцимол (muscimol), так и пентобарбитал опосредованный транспорт ионов хлора (Cl-) ГАМК-Барб-БДЗ-рецепторным комплексом [52, 53]. Вместе с тем этанол, как одиночный фактор, не оказывает никакого эффекта, например, на связывание диазепама с бензодиазепиновым рецептором или на связывание мусцимола с ГАМК-рецептором [12]. Бикукуллин, являясь специфическим антагонистом ГАМК-рецептора, также выступает как антагонист этанола и пентобарбитала, что, по-видимому, предполагает родственный, но не тождественный, участок связывания на этом рецепторе как для этанола, так и для пентобарбитала [17, 50]. В связи с этим интересно отметить, что в эксперименте на изолированных синаптосомах транспорт ионов хлора, стимулированный этанолом, блокировался средством Ro15-4513, тогда как транспорт ионов хлора индуцированный пентобарбиталом было невозможно блокировать средством Ro15-4513, что подтверждает идею о различающихся участках связывания для этанола и пентобарбитала на ГАМК-рецепторе. В связи с изложенным можно предположить, что сиаловая кислота может модулировать активность ГАМК-Барб-БДЗ-рецепторного комплекса по механизму (рис. 4), посредством которого средство Ro15-4513 является антагонистом данного рецепторного комплекса.
Ь-аминомасляная кислота (ГАМК)-барбитурово (Барб)-бензодиазипиновый (БДЗ)-рецепторный ко млеке (ГАМК-Барб-БДЗ-РК)
■ Рисунок 3. Структурно-функциональная характеристика ГАМК-Барб-БДЗ-РК
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ГАНГЛИОзИДОВ
в структурах мозга млекопитающих
В связи с воздействием алкоголя на центральную нервную систему и высшие структуры мозга представляется важным рассмотреть топографическую локализацию ганглиозидов в ЦНС. Современные методы исследований позволяют получить очень точное представление о функциональных характеристиках и особенностях молекулярных факторов в судьбе клеток и тканей организма млекопитающих. Однако только подходы, позволяющие уловить экспрессию определенного антигена в данной клеточной популяции и/или ткани, являются методом выбора в топографическом картировании искомых факторов и соединений. К одному из таких методов, вне всякого сомнения, относится метод иммуноги-стохимического исследования определенных антигенов с использованием моноклональных и поликло-нальных антител. Суть метода состоит в том, что на определенный антиген получают соответствующие антитела (первые антитела), которые специфически в тканевом срезе (или цитологическом препарате) связываются только с этим антигеном. Далее к первым антителам добавляют вторые антитела, которые связываются с первыми. Дальнейшая стратегия мечения основана на генерации сигнала, что уже зависит от системы визуализации, которая даст либо флюоресцентный сигнал, либо сигнал в проходящем свете микроскопа. В последнем случае пероксида-за хрена, которая входит в систему визуализации, окисляет субстрат — диаминобензидин (ДАБ), в результате чего развивается специфическое окрашивание, что и указывает на положительное мечение и присутствие искомого антигена в клетке (ткани).
Сиаловая кислота
■ Рисунок 4. Сиаловая кислота является антагонистом этанола, препятствуя току ионов хлора через ГАМК-Барб-БДЗ-РК
Получение моноклональных антител к ганглио-зидам является непростой задачей, поскольку ган-глиозиды, как гликосфинголипиды, обладают низкой иммуногенностью. Вместе с тем Кавашима с коллегами (1992) смогли преодолеть этот технологический барьер, иммунизируя мышей линии С3Н/ NeH ганглиозидами, которые подверглись очистке [23]. Используя данный подход, Котани (1992а) и Озава (1992) с коллегами получили монокло-нальные антитела как к «низшим», так и «высшим» ганглиозидам а- и в-серий [31, 45]. Локализация ганглиозидов, которые представлены в большом количестве, так называемые «большие» ганглио-зиды: GM1, GD1a, GD1b, GT1b, GQ1b и распределение ганглиозидов, которые встречаются в ЦНС в небольшом количестве «малые» ганглиозиды: GM3, GD3, O-Ac-disialoganglioside, GD2, GM4, существенно различалась (табл. 3 и 4). Так, моносиалоган-глиозид GM1 в коре мозжечка преимущественно встречался в глии: в астроцитах гранулярного слоя и глиальных клетках Бергмана из молекулярного слоя. Не только тела, но отростки астроцитов были позитивны по иммуногистохимической реакции на этот моносиалоганглиозид. Дисиалоганглиозид GD1a преимущественно локализуется в молекулярном слое и, отчасти, в гранулярном, но совершенно не выявляется в белом веществе мозжечка. Наиболее интенсивно были окрашены нейропили молекулярного слоя. Как сателлитные, так и тормозные корзиночные клетки молекулярного слоя не были позитивны по иммуногистохимической реакции (ИГХ) на GD1a, тогда как Т-аксоны гранулярных клеток окрашивались при мечении моноклональными антителами на этот дисиалоганглиозид. Тела гранулярных клеток также позитивны на GD1a. В белом
■ Таблица 3. Распределение «больших» ганглиозидов в ЦНС грызунов
Структура мозга Ганглиозиды
GM1 GD1a GD1b GT1b GQ1b
Кора мозжечка
молекулярный слой + +++ + ++ -
слой клеток Пуркинье - - - - -
гранулярный слой + + +++ +++ ++
белое вещество +++ - - + -
Кора головного мозга
молекулярный слой (I) + +++ - + -
наружный гранулярный слой (II) + +++ + - -
наружный пирамидальный слой (III) + +++ ++ ++ -
внутренний гранулярный слой (IV) + - +++ + +
внутренний пирамидальный слой (Ма) + + +++ ++ -
(МЬ) + - +++ ++ +
полиморфноклеточный слой (VI) + + +++ + +
белое вещество ++ - + +++ -
Структуры гиппокампа
Гиппокамп
Alveus ++ - ++ ++ +++
Stratum oriens ++ ++ - + +
Stratum pyramidale - - + - ++
Stratum radiatum - ++ - + -
Stratum lacunosum-moleculare ++ - ++ + -
Зубчатая извилина
полиморфный слой + ++ + + -
гранулярный слой - - ++ - -
молекулярный слой + ++ - ++ -
Спинной мозг
Серое вещество
передний рог + - +++ +++ ++
задний рог + +++ +++ +++ ++
Белое вещество
передний столб + - + ++ -
боковой столб + - + ++ -
задний столб + - + ++ -
Полуколичественная шкала: +++ — сильный сигнал; ++ — умеренный сигнал; + — слабый сигнал; --отсутствие сигнала
веществе мозжечка не удалось выявить никакого сигнала при ИГХ на данный дисиалоганглиозид. Молекулярный и гранулярный слои мозжечка в отличие от слоя, где локализуются клетки Пуркинье, были интенсивно положительны при ИГХ на три-сиалоганглиозид GT1b. Нейропили молекулярного слоя были также ИГХ положительны на GT1b. При
иммуногистохимической реакции на квадросиало-ганглиозид GQ1b выраженная положительная реакция (на два креста ++) регистрировалась в гранулярном слое. Однако ни в одной другой структуре мозжечка не было выявлено значимой экспрессии GQ1b. Следует сказать, что отсутствие выраженной положительной реакции при ИГХ реакции на
определенный ганглиозид еще не означает полное отсутствие его экспрессии нейральными клетками (т. е. как нейронами, так и глией) в данной структуре мозжечка. Возможно, что уникальные гликосфинго-липиды (ганглиозиды) экспрессируются клетками, но в весьма незначительном количестве.
В коре головного мозга можно было уловить экспрессию моносиалоганглиозида GM1 клетками глии (астроцитами). Однако в нейронах значимой ИГХ реакции зарегистрировать не удалось. Дисиалоган-глиозид GD1a в избыточном количестве экспресси-ровался пирамидальными нейронами слоя II и III. Экспрессия дисиалоганглиозида GD1b регистрировалась почти во всех слоях коры головного мозга, а трисиалоганглиозид GT1b выявлялся, главным образом, в белом веществе.
Структуры гиппокампа значительно варьировали по экспрессии «больших» ганглиозидов (табл. 3). Так, stratum lacunosum-moleculare, stratum oriens и alveus интенсивно метились моноклональными антителами на моносиалоганглиозид GM1, тогда как stratum pyramidale и radiatum были отрицательны при ИГХ на GM1. Напротив, в отличие от stratum lacunosum-moleculare и alveus нейральные клетки stratum radiatum значимо экспрессировали дисиа-логанглиозид GD1a, но не дисиалоганглиозид GD1b. Особенностью топографии GD1b в структурах гип-покампа являлось то, что этот дисиалоганглиозид экспрессироваля пирамидальными нейронами СА1-СА3 полей. В отличие от GD1b ганглиозид с четырьмя молекулами сиаловой кислоты GQ1b экс-прессировался пирамидальными нейронами, принадлежащими только СА1 полю stratum pyramidale. Интересно отметить, что нейральные клетки ни одной структуры зубчатой извилины не экспресси-ровали в значимом количестве квадросиалогангли-озид GQ1b.
Согласно результатам (см. табл. 3) ИГХ реакции на GM1, этот моносиалоганглиозид выявлялся во всех структурах спинного мозга и его экспрессия связывается с синтетической активностью глиаль-ных клеток (астроцитов). Наиболее интересной представляется топография дисиалоганглиозида GD1a в структурах спинного мозга. Чрезвычайно высокая экспрессия этого ганглиозида регистрировалась в пластинах I и II (пластинах Рекседа). Ни в одной другой структуре спинного мозга GD1a не экспрессировался в значимом количестве. Серое вещество задних и передних рогов спинного мозга было резко положительным при иммуногистохими-ческой реакции на ганглиозиды b-серии: GD1b и GT1b [32].
В другом иммуногистохимическом исследовании по топографической локализации «малых»
ганглиозидов Котани с коллегами [33] показали, что в коре мозжечка моносиалоганглиозид GM3 преимущественно выявлялся в белом веществе, и, частично, в гранулярном слое, но только на ба-зальном уровне экспрессировался в молекулярном слое и слое клеток Пуркинье. Напротив, другой «малый» ганглиозид O-Ac-disialO-gangliosides значимо экспрессировался в молекулярном слое и клетками Пуркинье, но был крайне незначительно представлен в белом веществе и слоем, в котором локализуются гранулярные клетки. Данное наблюдение предполагает, что этот «малый» ганглиозид, синтезируясь нейральной клеткой, в дальнейшем поступает в дендритические отростки. Интересно отметить, гарнулярный слой мозжечка был сильно иммуногистохимически позитивен как при реакции на «малый» ганглиозид GD2 (табл. 4), так и при реакции на «большой» ганглиозид GT1b (табл. 3), однако, локализации сигнала была различна. Если трисиалоганглиозид выявлялся в плазматической мембране тела гранулярной клетки, то дисиалоганглиозид локализовался, главным образом, в нейро-пилях. Моносиалоганглиозид GM4 ассоциировался, в основном, с глиальными клетками, что также было подтверждено иммуногистохимическим исследованием на кислый фибриллярный белок глии (ГФКБ).
В коре головного мозга следует отметить интенсивную ИГХ на ганглиозиды GM3 и GD3 в по-лиморфноклеточном слое и белом веществе, соответственно. Клетки внутреннего гранулярного, пирамидального и полиморфноклеточного слоя неокортекса значимо экспрессируют все «малые» ганглиозиды, за исключением «низшего» ганглиозида GM4, что также указывает на ассоциацию этого моносиалоганглиозида с глией и миелиновыми волокнами. Тот факт, что O-Ac-disialO-ganglioside регистрируется преимущественно в наружном гранулярном и пирамидальном слоях, внутреннем гранулярном и пирамидальном слоях и полиморф-ноклеточном слое неокортекса свидетельствует об экспрессии этого дисиалоганглиозида именно нейронами данных структур коры.
Далее рассмотрим результаты иммуногистохи-мического исследования топографии «малых» ганглиозидов, проведенного Котани с коллегами [33], на структурах гиппокампа (табл. 4). За исключением stratum oriens и radiatum дисиалоганглиозид GD3 значимо экспрессировался в alveus, stratum pyramidale и stratum lacunosum-moleculare, а также в нейральных клетках зубчатой извилины (полиморфно- и гранулярноклеточный слои). В гип-покампе только alveus был иммуногистохимически позитивен на GM4.
■ Таблица 4. Распределение «малых» ганглиозидов в ЦНС грызунов
Структура мозга Ганглиозиды
GM3 GD3 O-Ac-disialo-ganglioside GD2 GM4
Кора мозжечка
молекулярный слой - - +++ + +
слой клеток Пуркинье - - +++ - -
гранулярный слой + ++ - +++ +
белое вещество +++ ++ - - +
Кора головного мозга
молекулярный слой (I) - - - + -
наружный гранулярный слой (II) - + + + -
наружный пирамидальный слой (III) - + + + -
внутренний гранулярный слой (IV) + ++ + + -
внутренний пирамидальный слой (V) + + ++ ++ -
полиморфноклеточный слой (VI) +++ + + ++ -
белое вещество ++ +++ - - ++
Структуры гиппокампа
Гиппокамп
Alveus +++ ++ - - ++
Stratum oriens - - ++ ++ -
Stratum pyramidale + +++ +++ - -
Stratum radiatum - - - ++ -
Stratum lacunosum-moleculare +++ ++ + - -
Зубчатая извилина
полиморфный слой - + + + -
гранулярный слой - +++ + - -
молекулярный слой - - - + -
Спинной мозг
Серое вещество
передний рог +++ +++ + + +
промежуточная зона +++ +++ + + +
задний рог +++ +++ + +++ +
Белое вещество
передний столб - +++ - - +
боковой столб + +++ - - +
задний столб + +++ - - +
Полуколичественная шкала: +++ — сильный сигнал; ++ — умеренный сигнал; + — слабый сигнал; --отсутствие сигнала
Топография распределения «малых» ганглиозидов в структурах спинного мозга значительно отличается от локализации «больших» ганглиозидов. Серое вещество, за исключением пластин Рекседа I и II чрезвычайно насыщено моносиалоганглиозидом GM3. Тогда как дисиалоганглиозид GD3 избыточно выявля-
ется как в сером веществе, так и во всех структурах белого вещества спинного мозга. Белое вещество иммуногистохимически отрицательно при мечении моноклональными антителами на дисиалоганглиозид GD2, однако, серое вещество заднего рога интенсивно метится моноклональными антиетлами на GD2,
что, по-видимому, указывает на избыточную экспрессию этого «малого» дисиалоганглиозида интернейронами. Моносиалоганглиозид GM4 регистрируется как в сером (за исключением пластин I и II), так и в белом веществе спинного мозга [33].
Как следует из представленных литературных данных, топография ганглиозидов в ЦНС отличается, что представляет чрезвычайный интерес в связи с явными функциональными и нейрохимическими различиями определенных структур ЦНС [2, 22]. Наблюдение, что моносиалоганглиозид GM1 и трисиалоганглиозид GT1b преимущественно выявляются в белом веществе ЦНС и экспрессируются, главным образом, глиальными клетками может указывать на значение данных сиалосодер-жащих гликосфинголипидов в процессах миелиниза-ции и комплексном взаимодействии глии и нейронов. Наиболее значимое различие в экспрессии «больших» ганглиозидов было выявлено в структурах мозжечка. Повышенная экспрессия GD1а выявлялась, главным образом, в молекулярном слое, т. е. экспрессия этого дисиалоганглиозида а-серии специфически связана с тормозными интернейронами и важна для их функции выделения наиболее активного импульса, тогда как гранулярный слой наиболее позитивен по ганглиозидам ^серии: GD1b и GQ1b. По-видимому, они важны в биохимической модуляции импульсации, поступающей по моховидному волокну. Вместе с тем, эти ганглиозиды могут являться нейропротекторами для гранулярных клеток, если сила, поступающего по моховидному волокну импульса слишком велика. Высокая экспрессия «малого» дисиалоганглиозида O-Ac-disialoganglioside клетками Пуркинье заслуживает особого внимания и дальнейшего исследования, учитывая как роль клеток Пуркинье в возникновении феномена отсроченной депрессии, так и действительно незначительное количество этого уникального ганглиозида ( > 1%) от общего количества всех ганглиозидов в ЦНС.
Преимущественная экспрессия квадросиалоган-глиозида GQ1b нейронами СА1 поля гиппокампа может быть прямо или опосредованно ассоциирована с феноменом отсроченной потенциации, что, безусловно, потребует дальнейшего исследования.
Топография ганглиозидов в спинном мозге может отражать определенные функции нейронов, которые образуют разные синаптические контакты в соответствующих структурах спинного мозга.
изменение разных форм сиалидазной активности при воздействии на организм алкоголя
К настоящему времени клонированы и являются наиболее изученными в структурном и функцио-
нальном отношении лизосомальная сиалидаза (ЛС), цитозольная сиалидаза (ЦС) и сиалидаза ассоциированная с плазматической мембраной (САПМ) [4042]. В отношении ганглиозидов наиболее специфична САПМ, однако, и другие типы сиалидаз (ЛС и ЦС) представляют несомненный интерес при исследовании действия этанола на организм, поскольку также участвуют в деградации сиалосодержащих гликосфинголипидов [43, 46]. Азуйне с коллегами [3], исследуя эффект хронического потребления алкоголя у крыс (крысам этанол вскармливали в течение 8 недель), выявили, что в группе крыс, которые получали этанол в количестве 36 % от общего количества пищевых калорий (ОКПК), активность САПМ в печени по отношению к контролю возрастала на 220 %, тогда как активность ЦС только на 63 %. При этом активность ЛС в печени снижалась и составляла только 31 % от контроля [3]. Следует отметить, что изменение разных форм сиалидазной активности в печени крыс изменялось в дозозависимой манере. Так, если крысы получали этанол в количестве 10,8 % и 21,6 % от ОКПК, активность САПМ повышалась на 40 и 67 %, соответственно. Активность ЦС повышалась на 17 и 19 %, если количество этанола составляло 10,8 % и 21,6 % от ОКПК. Активность ЛС по отношению к контролю снижалась уже в группе крыс, которые получали этанол в количестве 10,8 % от ОКПК и наибольшего снижения, как уже было отмечено выше, достигало в печени у крыс, которые получали этанол в течение двух месяцев в количестве 36 %. В связи с полученными Азуйне с коллегами данными [3] интересно отметить, что хроническое потребление алкоголя индуцирует активность сиалидазы ассоциированной с плазматической мембраной также в лейкоцитах и эритроцитах периферической крови [38]. То есть этанол является универсальным фактором в регуляции разных форм сиалидазной активности для клеток разных типов тканей.
В связи с полученными данными относительно изменения активности разных форм сиалидаз в печени крыс представляется немаловажным рассмотреть результаты, полученные Гариге с коллегами (2006) относительно геномной регуляции генов, кодирующих соответствующие сиалидазы, в ответ на хроническое воздействие алкоголя [10]. Количество матричной РНК (мРНК) для генов, кодирующих ЦС и САПМ, при вскармливании крысам этанола в количестве 10,6; 20,8 и 36 % от ОКПК повышалось в до-зозависимой манере: для цитозольной сиалидазы и САПМ это повышение составило 20, 34 и 69 % и 22, 26 и 47 %, соответственно. При этом количество мРНК для гена, кодирующего лизосомальную сиа-лидазу, снижалось в дозозависимой манере на 35, 50 и 80 % соответственно.
Интересно отметить, что, когда крысы получали 36 % этанола от общего количества потребляемых калорий, то транскрипционная активность промотеров генов, кодирующих ЦС и САПМ, повышалась на 59 и 55 % соответственно. Тогда как транскрипционная активность промотера гена, кодирующего ЛС подвергалась супрессии на 22 % (от контроля).
Очевидно, что изменение активности различных форм сиалидаз при потреблении млекопитающими алкоголя может иметь как краткосрочные эффекты для организма, так и отсроченные во времени последствия. При этом следует отметить, что разные формы сиалидаз имеют разную субстратную специфичность. Так, САПМ гидролизует преимущественно ганглиозиды, которые, как известно, сконцентрированы в липидных микродоменах плазматической мембраны и, следовательно, изменение не только количественного, но, главным образом, качественного их состава приведет не только к изменению структурных характеристик плазматической мембраны, но, наиболее вероятно, вызовет функциональные изменения сопряженных сигнальных каскадов в клетке [11, 46]. Несмотря на активность сиалилтрансфераз, которые могли бы восстанавливать количественный и качественный состав ганглиозидов [49, 51], хроническое потребление этанола организмом, по-видимому, вызывает отсроченные системные эффекты вследствие глубоких функциональных изменений на уровне клеточных мембран и сопряженных сигнальных систем клеток, обусловленных изменением активности разных сиалидаз.
Литература
1. Прошин С. Н. Значение сиалидазной (нейраминидазной) активности клеток в клинической фармакологии // Обзоры по клин. фармакол. и лек. терапии. — 2008. — Т. 6, № 4. — С. 3-17.
2. Шабанов П. Д., Ноздрачев А. Д., Лебедев А. А., Лебедев В. А. Нейрохимическая организация подкрепляющих систем мозга // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. — 2000. — Т 86, № 8. — С. 935-945.
3. Azuine M. A., Patel S. J., Lakshman Raj M. Chronic ethanol feeding controls the activities of various sialidases by regulating their relative synthetic rates in the rat liver // Metabolism. — 2005. — Vol. 54. — P. 1056-1064.
4. Brunngraber E. G. Neurochemistry of amino sugars (1979): C. C. Thomas, Springfield, [1]
5. Byrne M. C., Ledeen R. W. Regional variation of brain ganglio-sides in feline GM1 gangliosidosis // Exper. Neurol. — 1983. — Vol. 81. — P. 210-225.
6. Cherian L., Mathew J., Klemm W. R. Ethanol-induced hydrolysis of brain sialoconjugates in the rat: effect of sialic acid in antagonizing ethanol intoxication // Alcoholism: Clin. Exp. Res. — 1989. — Vol. 13. — N. 3. — P. 435-438.
7. Chin J. H., Goldstein D. B. Electron paramagnetic resonance studies of ethanol on membrane fluidity // Adv. Exp. Med. Biol. - 1977. - Vol. 85A. - P. 111-122.
8. Dunn A. J., Hogan E. L. Brain gangliosides: increased incorporation of (1- 3H) glucosamine during training // Pharmacol. Biochem. Behav. - 1975. - Vol. 3. - P. 605-612.
9. Engen R. L., Klemm W. R. Large regional and strain differences in rat brain sialic acid 2-deoxyribose // Experiantia. -1978. - Vol. 34. - P. 368-370.
10. Garige M., Azuine M. A., Lakshman Raj M. Chronic ethanol consumption upregulates the cytosolic and plasma membrane sialidase genes, but downregulates lysosomal membrane sialidase gene in rat liver // Metabolism. - 2006. -Vol. 55. - P. 803-810.
11. Garofalo T., Tinari A., Matarrese P., Giammarioli A. M., Man-ganelli V., Ciarlo L., Misasi R., Sorice M., Malorni W. Do mitochondria act as "cargo boats" in the journey of GD3 to the nucleus during apoptosis ? // FEBS Lett. - 2007. - Vol. 581, N. 21. - P. 3899-3903.
12. Greenberg D. A., Cooper E. C., Gordon A., Diamond I. Ethanol and the GABA-benzodiazepine receptor complex // J. Neuro-chem. - 1984. - Vol. 42. - P. 1062-1068.
13. Gnaedinger J. M., Noronha A. B., Druse M. J. Myelin gangliosides in developing rats: the influence of maternal ethanol consumption // J. Neurochem. - 1984. - Vol. 42. -P. 1281-1285.
14. HakomoriS., Igarashi Y., NojiriH., BremerE. G., HanaiN., Nores G. A. Bioactive gangliosides modulating transmembrane signaling / Eds. L. A. Horrocks, N. H. Neff et al. // Trophic Factors and the Nervous System, 1990, Raven Press, New York, P. 135-158.
15. Hakomori S. Glycosynapses: microdomains controlling carbohydrate-dependent cell adhesion and signaling // Ann. Braz. Acad. Sci. - 2004. - Vol. 76. - N. 3. - P. 553-572.
16. Harder T., Simons K. Caveolae, DIGs, and the dynamics of sphingolipid-cholesterol microdomains // Curr. Opin. Cell Biol. - 1997. - Vol. 9, N. 4. - P. 534-542.
17. Harris R. A., Allan A. M. Functional coupling of y-aminobutyric acid receptor in chloride channels in brain membranes // Science. - 1985. - Vol. 228. - P. 1108-1110.
18. Hoffman P. L., Tabakoff B., Szabo G., SuzdakP. D., Paul S. M. Effect of an imidazobenzodiazepine, Ro15-4513 on the incoordination and hypothermia produced by ethanol and pentobarbital // Life Sci. - 1987. - Vol. 41. - P. 611-619.
19. Homaidan F. R., Kricka L. J., Bailey A. R., Whitehead T. P. Red cell morphology in alcoholics: a new test for alcohol abuse // Blood Cells. - 1986. - Vol. 11. - P. 375-386.
20. Irwin L. N., Sampson F. E. Content and turnover gangliosides in rat brain following behavioral stimulation // J. Neurochem. -1971. - Vol. 18. - P 203-211.
21. Irwin L. N. Glycolipids and glycoprotein in brain function // Rev. Neurosci. - 1974. - Vol. 1. - P. 137-138.
22. JessellT. M., HynesM. A., DoddJ. Carbohydrates and carbohydrate-binding proteins in the nervous system // Annu. Rev. Neurosci. - 1990. - Vol. 13. - P. 227-255.
23. KawashimaI., Nakamura O., TaiT. Antibody responses to ganglio-series gangliosides in different strains of inbred mice // Mol. Immunol. - 1992. - Vol. 29. - P. 625-632.
24. Klemm W. R., Engen R. L. Biochemical markers of ethanol effects on brain // J. Neurosci. Res. - 1978a. - Vol. 3. -P 341-352.
25. Klemm W. R., EngenR. L. Ethanol tolerance: evidence of "protective" effects on brains of adults rats // J. Neurosci. Res. -1978b. - Vol. 3. - P. 353-358.
26. Klemm W. R., Engen R. L. Acutely administered ethanol decreases whole-brain sialic acid and cerebellar 2-deoxyribose // J. Neurosci. Res. - 1979a. - Vol. 4. -P. 371-382.
27. Klemm W. R., Engen R. L. Effects of ethanol on brain sialic acid and 2-deoxyribose in young rats // J. Stud. Alc. — 1979b. — Vol. 40. — P. 554-561.
28. Klemm W. R., Foster D. M. Effects of chronic alcohol consumption in weanling rats on brain gangliosides // Prog. Neu-ro-Psychopharmacol. & Biol. Psychiat. — 1986. — Vol. 10. — P. 697-702.
29. Klemm W. R. Membrane glycolconjugates as potential mediators of alcohol effects // Prog. Neuro-Psychopharmacol. & Biol. Psychiat. — 1987. — Vol. 11. — P. 633-658.
30. Klemm W. R., Boyles R., Mathew J., Cherian L. Gangliosides or sialic acid antagonize ethanol intoxication // Life Sci. — 1988. — Vol. 43. — P. 1837-1843.
31. Kotani M., Ozawa H., Kawashima I., Ando S., Tai T. Generation of one set of monoclonal antibodies specific for a-pathway ganglio-series gangliosides // Biochim. Biophys. Acta. — 1992a. — Vol. 1117. — P 97-103.
32. Kotani M., Kawashima I., Ozawa H., Terashima T., Tai T. Differetial distribution of major gangliosides in rat central nervous system detected by specific monoclonal antibodies // Glycobiology. — 1993. — Vol. 3, N. 2. — P. 137-146.
33. Kotani M., Kawashima I., Ozawa H., Ogura K., Ishizuka I., Terashima T., Tai T. Immunohistochemical localization of minor gangliosides in the rat central nervous system // Glycobiology. — 1994. — Vol. 4. — N. 6. — P. 855-865.
34. Ledeen R. W., Wu G., LuZ. H., Kozireski-ChubackD., Fang Y. The role of GM1 and other gangliosides in neural differentiation / Overview and new finding // Ann. N. Y. Acad. Sci. — 1998. — Vol. 845. — P 161-175.
35. Lis H., Sharon N. Protein glycosylation. Structural and functional aspects // Eur. J. Biochem. 1993. — Vol. 218, N 1. — P. 1-27.
36. Lyon R. C., McComb J. A., Schreurs J., Goldstein D. B. A relationship between alcohol intoxication and the disordering of brain membranes by a series of short-chain alcohols // J. Pharmacol. Exp. Ther. — 1981. — Vol. 218. — P. 669-675.
37. Maccioni A. H., Sofra M., Caputto R. The labeling of the ganglioside fraction from brains of rats exposed to different levels of (6-3H )-glucosamine // J. Neurochem. — 1971. — Vol. 18. — P. 2363-2370.
38. MarmillotP., Rao M. N., Liu Q., Lakshman M. R. Chronic ethanol increases ganglioside sialidase activity in rat leukocytes, erythrocytes, and brain synaptosomes // Alcohol. Clin. Exp. Res. — 1999. — Vol. 23. — P. 376-380.
39. Michaelis E. K., Michaelis M. L. Physico-chemical interactions between alcohol and biological membranes // Research Advances in Alcohol and Drug Problems / Eds. Smart, Glaser, Israel et al. — Plenum, N. Y., 1983. — Vol. 7., P 127-173:
40. Miyagi T., Tsuiki S. Rat-liver lysosomal sialidase. Solubilization, substrate specificity and comparison with the cyto-solic sialidase // Eur. J. Biochem. — 1984. — Vol. 141. — P. 75-81.
41. Miyagi T., Tsuiki S. Purification and characterization of cy-tosolic sialidase from rat liver // J. Biol. Chem. — 1985. — Vol. 260. — P. 6710-6716.
42. Miyagi T., Sagawa J., Konno K., Handa S., Tsuiki S. Biochemical and immunological studies on two distinct ganglioside-hydrolyzing sialidases from the particulate fraction of rat brain // J. Biochem. — 1990. — Vol. 107. — P. 787-793.
43. Miyagi T., Tadashi W., Yamaguchi K. Multiple forms of mammalian sialidase and their altered expression in physiological and pathological conditions / In ialobiology and Other Novel Forms of Glycosilation // Inoue Y., Lee Y. C., and Troy F. A., eds. — 1999. — pp. 197-205.
44. Morgan I. G., Gombos G., Tettamanti G. Glycoproteins and glycolipids of the nervous system / pp. 351-383: In The Gly-
coconjugates, Vol. 1, edited by M. I. Horowitz and W. Pigman, Academic Press, N. Y., N. Y.
45. Ozawa H., Kotani M., Kawashima I., Tai T. Generation of one set of monoclonal antibodies specific for b-pathway ganglio-series gangliosides // Biochim. Biophys. Acta. — 1992. — Vol. 1123. — P. 184-190.
46. Proshin S., Yamaguchi K., Wada T., Miyagi T. Modulation of neuritogenesis by gangliosides-specific sialidase ( Neu 3 ) in human neuroblastoma NB-1 cells // Neurochem. Res. — 2002. — Vol. 27, N. 7 / 8. — P. 841-846.
47. Rangaraj N., Beauge F., Kalant H. Temporal correlation of changes in rat brain sialic acid and in inhibition of Na+-, K+-ATPase with ethanol tolerance // Can. J. Physiol. Pharm. —
1984. — Vol. 62. — P. 899-904.
48. RawatA. K. Lipid metabolism in brains from mice chronically-fed ethanol // Res. Commun. Chem. Path. Pharm. — 1974. — Vol. 8. — P. 461-469.
49. Saito S., Aoki H., Ito A., Ueno S., Wada T., Mitsuzuka K., Satoh M., Arai Y., Miyagi T. Human a2,3-Sialyltransferase (ST3Gal II) is a stage-specific embryonic Antigen-4 Synthase // J. Biol. Chem. — 2003. — Vol. 278, N. 29. — P. 26474-26479.
50. Schwartz R. D., Jackson J. A., Weigert D., Skolnick P., PaulS. M. Characterization of barbiturate-stimulated chloride efflux from rat brain synaptoneurosomes // J. Neurosci. —
1985. — Vol. 5. — P. 2963-2970.
51. Senda M., Ito A., Tsuchida A., Hagiwara T., Kaneda T., Na-kamura Y., Kasama K., Kiso M., Yoshikawa K., Katagiri Y., Ono Y., Ogiso M., Urano T., Furukawa K., Oshima S., Furu-kawa K. Identification and expression of sialyltransferase responsible for the sysnthesis of disialylgalactosylgloboside in normal and malignant kidney cells: downregulation of ST6Gal-NAc VI in renal cancers // Biochem. J. — 2007. — Vol. 402. — P. 459-470.
52. Suzdac P. D., Schwartz R. D., Skolnick P., Paul S. M. Ethanol stimulates y-aminobutyric acid receptor-mediated chloride transport in rat brain synaptoneurosomes // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 1986a. — Vol. 83. — P. 4071-4075.
53. Suzdac P. D., Glowa J. R., Crawley J. N., Schwartz R. D., Skolnick P., PaulS. M. A selective imidazobenzodiazepine antagonist of ethanol in the rat // Science. — 1986b. — Vol. 234. — P. 1243-1247.
54. Vrbaski S. R., Grujic-Injac B., Ristic M. Phospholipid and ganglioside composition in rat brain after chronic intake of ethanol // J. Neurochem. — 1984. — Vol. 42. — P. 1235-1239.
55. Vrbaski S. R., Ristic M. Cerebellum lipids in rats after chronic ethanol treatment // J. Neurochem. — 1985. — Vol. 44. — P. 1868-1872.
THE cHANGEs iN siALiDAsE AcTMTY
AND GANGLiOSiDE composition as hallmarks
of ethanol and its derivatives challenge on mammals
Proshin S. N., BychkovE. R., LebedevA. A., Sekste E. A., Ganapolskii V. P., ShabanovP. D.
♦ Summary: The review presents authors and literature data about effects of ethanol on unique structures of cell membranes — gangliosides. It has been reviewed the classification of sialoglycoproteins and gangliosides. The exhaustion of gangliosides of certain fields in mammal brain has been shown as a cause of chronic alcohol consumption. The role of quantitative and qualitative composition changes in gangliosides associated with alcohol consump-
tion has been discussed. The sialic acid is suggested as antagonist of ethanol in a model of GABA-benzodiazepine receptor complex. The topographic distribution of ganglio-sides in brain of mammals has been presented in details. The dose-manner changes of various forms of sialidase activity caused by ethanol were characterized. It has been elucidated the role of enzyme activity changes in connection with distinct substrate specificity of different sialidases of human.
♦ Key words: sialidases; gangliosides; CNS; ethanol; immu-nohistochemistr.
♦ Информация об авторах
Прошин Сергей Николаевич — д. м. н., с. н. с., НИЦ Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова. Санкт-Петербург, 194044, ул. акад. Лебедева, 6. E-mail: psnjsn@rambler.ru
Бычков Евгений Рудольфович — к. м. н., с. н. с., НИЦ Военно-медицинской академии им. С. М. Кирова. Санкт-Петербург, 194044, ул. акад. Лебедева, 6. E-mail: bychkov@mail.ru
Лебедев Андрей Андреевич — д. б. н., с. н. с., НИИ экспериментальной медицины СЗО РАМН. Санкт-Петербург, 197376, ул. Акад. Павлова, 12. E-mail: aalebedev@rambler.ru
Proshin Sergey Nikolaevich — MD, PhD. Military Medical Academy.
St. Petersburg, 194044, Acad. Lebedev street, 6; Russia. E-mail: psnjsn@rambler.ru
Bychkov Evgeniy Rudolfovich — MD, PhD Military Medical Academy.
St. Petersburg, 194044, Acad. Lebedev street, 6; Russia. E-mail: bychkov@mail.ru
Lebedev Andrey Andreevich — MD, PhD
St. Petersburg, 197376, Acad. Pavlova street, 12; Russia.
E-mail: aalebedev@rambler.ru
Сексте Эдгар Артурович — научный сотрудник ГНУ «Всерос- Sekste Edgar Arturovich — PhD, Senior scientists of the labo
сийский научно-исследовательский институт генетики и раз- ratory of Genetics of Plant-Microbe Interactions.
ведения сельскохозяйственных животных» РАСХН. All-Russia Research Institute for Agricultural Microbiology.
Московское шоссе, 55-а, г Пушкин 196601. Podbelsky chaussee 3, St. Petersburg, Pushkin 8, 196608, Rus^
E-mail: sekste_edgar@mail.ru sia. E-mail: sekste_edgar@mail.ru.
Ганапольский Вячеслав Павлович — д. м. н., с. н. с., начальник Ganapolskii VyacheslavPavlovich — MD, PhD
НИО обитаемости и профотбора НИЦ Военно-медицинской Military Medical Academy.
академии им. С. М. Кирова. Санкт-Петербург, 194044, ул. акад. St. Petersburg, 194044, Acad. Lebedev street, 6; Russia.
Лебедева, 6. E-mail: psnjsn@rambler.ru E-mail: psnjsn@rambler.ru
Шабанов Петр Дмитриевич — д. м. н., профессор, заведую- Shabanov Petr Dmitrievich — MD, PhD (Pharmacology), Profes^
щий кафедрой фармакологии Военно-медицинской академии sor, Head, Dept. of Pharmacology.
им. С. М. Кирова. Military Medical Academy.
Санкт-Петербург, 194044, ул. акад. Лебедева, 6. St. Petersburg, 194044, Acad. Lebedev street, 6; Russia.
E-mail: pdshabanov@mail.ru E-mail: pdshabanov@mail.ru
