CC BY
114ПСИХОНЕЙРОФАРМАКОЛОГИЯ
Резюме
Изучено влияние Селанка на содержание нейротрансмиттерных аминокислот в коре и подкорковых структурах (стриатум, прилежащее ядро, гипоталамус и гиппокамп) головного мозга крыс Вистар.
С помощью метода высокоэффективной жидкостной хроматографии обнаружено, что Селанк (0,25 мг/кг) вызывает увеличение содержания как возбуждающих (аспартат, глутамат), так и тормозных (ГАМК, глицин, таурин) аминокислот в гипоталамусе. Полученные нами данные свидетельствуют о вкладе аминоацидергических систем мозга в формирование анксиолитического эффекта Селанка. Работа поддержана грантами РФФИ № 04-04-48083, 05-04-49187-а и 07-04-00257а.
Наркевич В.Б., Клодт П.М.,
Кудрин В.С., Майский А.И.,
Раевский К.С. Влияние гептапептида Селанка на содержание возбуждающих и тормозных аминокислот в структурах мозга крыс Вистар // Психофармакол. биол. наркол. —
Т. 7, № 2. — C. 1563-1567.
Ключевые слова
Селанк; нейротрансмиттерные аминокислоты; структуры мозга; жидкостная хроматография
© В.Б. НАРКЕВИЧ, П.М. КЛОДТ, В.С. КУДРИН, А.И. МАЙСКИЙ, К.С. РАЕВСКИЙ; 2007
ГУ НИИ фармакологии им. В.В. Закусова РАМН;
Балтийская ул., 8, Москва, 125315, Россия
ВЛИЯНИЕ ГЕПТАПЕПТИДА СЕЛАНКА НА СОДЕРЖАНИЕ ВОЗБУЖДАЮЩИХ И ТОРМОЗНЫХ АМИНОКИСЛОТ В СТРУКТУРАХ МОЗГА КРЫС ВИСТАР
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время ключевая роль нейротрансмиттерных аминокислот мозга, в первую очередь, возбуждающих (ВАК) — глутамата и аспартата — в патогенезе заболеваний нейропсихической сферы не вызывает сомнений. Накоплен большой объем сведений, свидетельствующих об участии ВАК в развитии разнообразных патологий мозга: эпилептических припадков, ишемии, гипоксии, депрессивных и психотических состояний [19, 20, 21]. Была предложена глутаматная гипотеза шизофрении, основанная на клинических наблюдениях, согласно которым у больных отмечается снижение содержания глутамата в ликворе, что свидетельствует о гипофункции глу-таматергической нейропередачи [15]. Особый интерес вызывают данные о повреждающем действии глутамата на нейроны мозга, избыточное накопление которого в синаптической щели вызывает патологические сдвиги ионной проницаемости мембран, нарушение ионного гомеостаза и, в конечном итоге, гибель нейронов [5, 6]. Другим обоснованием изучения патогенетической роли нейромедиатор-ных аминокислот является наличие тесных морфологических и функциональных связей между дофаминергической нигростриатной и глутаматергической кортикостриатной системами. Известно о тесном взаимодействии и взаиморегуляции этих нейротрансмиттерных систем посредством большого числа аксо-аксональных контактов [28]. Разрушение дофаминергических нейронов приводит к изменению тонуса глутаматергической системы. В литературе, посвященной вопросу изучения патофизиологической роли нейротрансмиттерных аминокислот, появляются все новые и более многочисленные свидетельства ключевого значения накопления глутамата, возникающего вследствие повреждения ДА-ергических нейронов в патогенезе паркинсонизма [17, 18, 21].
До настоящего времени наиболее распространенными средствами лечения тревожных расстройств остаются бензодиазепины, основным механизмом действия которых является влияние на ГАМК-бен-зодиазепиновый рецепторный комплекс. Несмотря на значительный
терапевтический потенциал данных соединений, их применение сопровождается развитием нежелательных побочных эффектов (седации, привыкания, лекарственной зависимости) [1]. Работы последних лет сосредоточены на поиске новых селективных анкси-олитических средств, лишенных указанных недостатков [12, 26, 27].
Значительный интерес в плане изучения потенциальной анксиолитической активности представляют синтетические аналоги или фрагменты эндогенных нейротропных пептидов. В частности, успешно проводится изучение селективных антагонистов рецепторов 2-го подтипа холецистокинина ССК2 [27], в том числе созданных в ГУ НИИ фармакологии. На основе модификации структуры молекулы эндогенного регуляторного тетрапептида тафтсина (ТИг-Ьуз-Рго-Ащ, обладающего широким спектром фармакологической, в т.ч. психотропной активности) был синтезирован гептапептид пролонгированного действия Селанк (Институт молекулярной генетики РАН — ИМГ РАН).
Расширенное фармакологическое изучение последнего, проведенное в ГУ НИИ фармакологии РАМН, позволило выявить у данного соединения уникальный спектр психотропной активности, сочетающий анк-сиолитический, антидепрессивный и антиамнестиче-ский эффекты [4, 7, 8]. В нашей предыдущей работе было изучено влияние Селанка на содержание моноаминов в структурах мозга крыс [3]. В частности, было обнаружено, что последний в дозе 1 мг/кг вызывает значительное (на 300—400 %) увеличение содержания 3,4- диоксифенилуксусной кислоты — метаболита дофамина — в коре и гиппокампе.
Вместе с тем, до настоящего времени вопрос о влиянии Селанка на параметры аминоацидергиче-ской системы нейропередачи в мозге остается неизученным. В связи с этим, целью данной работы явилось изучение эффектов различных доз Селанка на концентрацию возбуждающих и тормозных аминокислот в структурах мозга крыс Вистар с помощью метода ВЭЖх/фД.
МЕТОДИКА
В эксперименте были использованы 21 крыса-самец линии Вистар массой 180—220 г (питомник РАМН Лыткино). Животные содержались на стандартном лабораторном рационе. Во избежание влияния суточных биоритмов на скорость биосинтеза и метаболизма нейромедиаторов, эксперименты проводили между 10 и 12 часами дня. Опыты выполнены в соответствии с этическими требованиями, предъяв-
ляемыми к работе с лабораторными животными. Селанк (ИМГ РАН) растворяли в физиологическом растворе и вводили однократно внутрибрюшинно в дозах 0,25 и 1 мг/кг [7]. Декапитация животных осуществлялась через 1 ч после инъекции Селанка. Структуры мозга (фронтальная кора (ФК), гиппокамп, гипоталамус, стриатум и прилежащее ядро) извлекались на льду и замораживались в жидком азоте. Перед экспериментами по определению содержания нейротрансмиттеров пробы размельчали в гомогенизаторе (тефлон-стекло) в 20 объемах 0,1 н НС1О4. Пробы центрифугировали при 10 000 g в течение 10 мин. Содержание аминокислот определяли методом ВЭЖХ/ФД на хроматографе Agilent 1100, США) с аналитической колонкой HYPERSIL ODS, 4,6 Ч 250 мм, 5 мкм (длина волны возбуждения — 230 нм, длина волны испускания — 392 нм) [22].
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В результате проведенных нами экспериментов было обнаружено, что при внутрибрюшинном введении Селанк в дозе 0,25 мг/кг вызывает увеличение содержания нейротрансмиттерных аминокислот в гипоталамусе (табл. 1). Интересно отметить, что наблюдалось возрастание уровня как возбуждающих, так и тормозных аминокислот. Содержание последних при этом увеличивалось более значительно (до 150-160 % по сравнению с контролем). В то же время при дозе Селанка 1 мг/кг существенных изменений в содержании нейротрансмиттерных аминокислот не отмечалось. Аналогичным образом, в остальных изученных структурах мозга значительных сдвигов уровня аминокислот не наблюдалось, за исключением глицина, уровень которого в ФК при дозе Селанка 0,25 мг/кг достоверно увеличивался.
При обсуждении полученных результатов необходимо отметить, что увеличение содержания глу-тамата и аспартата, сходное с наблюдавшимся нами, более характерно именно для веществ с психостимулирующей активностью (в частности, для амфетамина) [10]. С другой стороны, необходимо указать, что известные из литературы данные получены на модели внутримозгового микродиализа у свободноподвижных животных и отражают накопление нейромедиаторов в синаптической щели, тогда как нами был использован метод определения уровня аминокислот в структурах мозга. Следует
Таблица 1
Влияние Селанка на содержание нейротрансмиттерных аминокислот в структурах мозга крыс Вистар (мкмоль/г ткани)
Структуры Препарат Asp Glu G ly Tau GABA
Гипоталамус Контроль 2,940 ± 0,186 16,806 ± ± 1,486 1,980 ± 0,231 33,371 ± ± 2,978 6,006 ± 0,654
Селанк, 0,25 мг/кг 3,969 ± ± 0,201* 24,506 ± ± 1,898** 3,111 ± ± 0,374* 51,306 ± ± 4,996** 9,389 ± ± 0,926**
Селанк, 1,0 мг/кг 3,586 ± 0,347 19,886 ± ± 2,161 2,200 ± 0,198* 36,523 ± ± 3,345* 6,311 ± 0,567*
Стриатум Контроль 0,969 ± 0,058 11,634 ± ±0,263 0,771 ± 0,025 28,289 ± ± 1,132 2,306 ± 0,151
Селанк, 0,25 мг/кг 1,066 ± 0,033 11,726 ± ± 0,218 0,800 ± 0,020 28,811 ± ± 0,630 6,983 ± 3,194
Селанк, 1,0 мг/кг 1,000 ± 0,133 11,757 ± ± 1,325 0,786 ± 0,086 40,606 ± ± 10,367 2,157 ± 0,200
Прилежащее ядро Контроль 0,500 ± 0,038 5,546 ± 0,273 0,443 ± 0,027 6,583 ± 0,360 1,437 ± 0,076
Селанк, 0,25 мг/кг 0,511 ± 0,068 6,040 ± 0,282 0,500 ± 0,038 7,923 ± 0,616 1,691 ± 0,143
Селанк, 1,0 мг/кг 0,431 ± 0,026 5,329 ± 0,117* 0,440 ± 0,013 6,854 ± 0,118 1,523 ± 0,053
Фронтальная кора Контроль 2,977 ± 0,284 19,749 ± ±2,140 1,011 ± 0,088 27,043 ± ± 2,832 1,837 ± 0,185
Селанк, 0,25 мг/кг 3,446 ± 0,255 21,954 ± ± 1,26S 1,231 ± ± 0,060* 29,246 ± ± 1,798 2,046 ± 0,114
Селанк, 1,0 мг/кг 3,423 ± 0,394 20,494 ± ± 1,834 1,214 ± 0,110 29,S97 ± ± 2,547 1,967 ± 0,154
Гиппокамп Контроль 1,820 ± 0,282 21,543 ± ±2,783 1,803 ± 0,229 39,431 ± ± 5,627 3,211 ± 0,394
Селанк, 0,25 мг/кг 3,103 ± 1,090 19,489 ± ± 3,958 1,649 ± 0,187 36,183 ± ± 5,902 2,974 ± 0,390
Селанк, 1,0 мг/кг 1,651 ± 0,235 19,049 ± ± 2,307 1,583 ± 0,168 32,580 ± ± 4,090 2,711 ± 0,328
Примечание: приведены средние значения и стандартные ошибки (М ± т); значимость отличий: * — достоверность различий по сравнению с контролем при р < 0,05, ** — при р < 0,001; # — достоверность различий по сравнению с группой, получавшей Селанк (0,25 мг/кг), при р < 0,05 (1-критерий Стьюдента).
отметить также, что наиболее чувствительной к действию Селанка структурой оказался гипоталамус, относящийся к мезолимбической ДА-ергической системе. Последняя, как известно, в значительной степени отвечает за развитие тревожных состояний [23].
В последнее время представляется перспективным изучение возможных путей фармакологической регуляции функциональной активности глута-матергической системы, включая воздействие на пре- и постсинаптические механизмы ее регуляции
[14]. Конкретными мишенями регуляторных воздействий следует считать метаботропные глутамат-ные рецепторы (mGluR) различных подтипов, в частности mGluR2/3 и mGluR5. В частности, показано, что антагонисты mGluR5 проявляют анк-сиолитическое действие как в экспериментальных условиях, так и в клинике, увеличивая содержание глутамата в тканях мозга, а также в синаптической щели [26]. Допустимо предположить, что наблюдавшееся нами возрастание уровня глутамата может быть связано с вовлечением данного подтипа
рецепторов в комплексный фармакологический эффект Селанка.
Наличие плотных функциональных и морфологических связей между нейронами TAMK-содержа-щей тормозной аминоацидергической и энкефали-нергической систем в настоящее время не вызывает сомнений [i2, 24]. В последние годы появился ряд данных, свидетельствующих о способности Селанка ингибировать активность энкефалин-деградирую-щих ферментов, что может сопровождаться увеличением содержания энкефалинов [2]. Вполне обоснованным представляется предположение, что увеличение содержания TAMK в гипоталамусе, наблюдавшееся нами, связано именно с этим аспектом молекулярного механизма действия Селанка. Обращает на себя внимание однонаправленность изменения уровня глутамата и TAMK. Данный факт может объясняться тем, что TAMK является одним из метаболитов глутаминовой кислоты.
Наблюдавшееся нами возрастание уровня глицина может являться отражением нейропротектив-ных свойств Селанка [i4]. Ранее нами в клинических исследованиях было установлено, что глицин проявляет защитное действие в остром периоде ишемического инсульта, снижая летальность и способствуя восстановлению нарушенных неврологических функций [9]. Кроме того, увеличение содержания данного трансмиттера хорошо согласуется с одновременным ростом концентрации другой аминокислоты — глутамата. Известно, что глутамат-ный рецептор NMDA подтипа имеет 2 специфических сайта связывания — собственно для глутамата и для глицина. Aктивация ионных каналов и последующее высвобождение глутамата из аксональных синаптических везикул возможны лишь в случае ок-купирования глицином специфического сайта [i4]. В последнее время появились сообщения о том, что селективные антагонисты стрихнин-чувствитель-ного глицинового сайта, сходные по структуре с такими антагонистами глутаматных рецепторов NMDA подтипа, как AP5 и MK-80i, проявляют ан-ксиолитические эффекты [i6, 25]. Таким образом, обнаруженное нами увеличение содержания глицина может свидетельствовать в пользу выдвинутого выше предположения о вовлечении метабот-ропных глутаматных рецепторов mGluR в эффекты Селанка. В целом, полученные нами данные подтверждают выдвинутое ранее предположение о сложном комплексном характере действия Селанка на эмоциогенные структуры (гипоталамус) и свидетельствуют о вкладе аминоацидергических систем мозга в формирование анксиолитического эффекта Селанка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Вальдман А.В. Модулирующее действие коротких пептидов на моноаминергические процессы мозга как основа их психотропного эффекта // Вопр. мед. хим. — 1984. — Т. 30. — С. 36-63.
2. Зозуля А.А. и др. Ингибирующее действие Селанка на энкефалин-деградирующие ферменты как возможный механизм его анксиолитической активности // Бюл. эксперим. биол. и мед. — 2001. — Т. 131, № 4. — С. 315-317.
3. Клодт П.М. и др. Изучение эффектов гептапептида селанка на содержание моноаминов и их метаболитов в структурах мозга крыс Вистар // Психофармакол. и биол. наркол. — 2005. — Т. 5, № 3. — С. 984-988.
4. Козловская М.М. и др. Влияние гептапептида Селанка на депрессию поведения высоко- и низкотревожных мышей C57BI/6 и BALB/с и крыс с наследуемой депрессивностью поведения WAG/Rij. // Психофармакол. и биол. наркол. — 2005. — Т. 5, № 3. — С. 989-996.
5. Крыжановский Г.Н., Карабань И.Н., Магаева С.В., Карабань Н.В. Компенсаторные и восстановительные процессы при паркинсонизме. — Киев.: Изд-во Института геронтологии АМН Украины, 1995. — 186 с.
6. Раевский К.С. Возбуждающие аминокислоты: патология ЦНС и пути ее фармакологической коррекции / Под ред. К.С. Раевского. — М.: Изд-во ВИНИТИ, 1989. — С. 148-176.
7. Середенин С.Б., Козловская М.М., Семенова Т.П. и др. Роль серотонинергического компонента в формировании противотревожного действия синтетического аналога тафтсина // Эксперим. и клин. фармакол. — 1995. — Т. 58, № 6. — С. 3-6.
8. Середенин С.Б. и др. Сравнительное изучение гептапептида ГП-7 и его лекарственной формы на обучение, память и исследовательское поведение крыс с интактной и разрушенной катехоламинер-гической системой // Хим.-фарм. журн. — 1996. — Т. 30. — С. 12-14.
9. Скворцова В.И. и др. Содержание нейротранс-миттерных аминокислот в спинномозговой жидкости у больных с острым ишемическим инсультом. // Журн. неврол. и психиатр. — 1999. — № 2. — C. 12-20.
10. Anderzhanova E. et al. Effects of Sydnocarb and D-amphetamine on the extracellular levels of amino acids in the rat caudate-putamen // Eur. J. Pharmacol. —
2001. — Vol. 428. — P. 87-95.
11. Bourin M., Hascoet M. Drug mechanisms in anxiety // Curr. Opin. Investig. Drugs. — 2001. — Vol. 2. — P. 259-265.
12. Calon F., Di Paolo T. Levodopa response motor complications- GABA and preproenkephalin expression in human brain // Parkinsonism Relat. Disord. — 2002. — Vol. 8. — P. 449-454.
13. Gundersen R.Y. et al. Glycine — an important
neurotransmitter and cytoprotective agent // Acta Anaesthes. Scand. — 2005. — Vol. 49. — P. 1108-1116.
14. Kent J.M., Mathew S.J., Gorman J.M. Molecular targets in the treatment of anxiety // Biol. Psychiat. —
2002. — Vol. 15. — P. 1008-1030.
15. Kim J.S., Kornhuber H.H., Schmid-Burgk W. Low cerebrospinal fluid glutamate in schizophrenic patients and a new hypothesis of schizophrenia // Neurosci. Lett. — 1980. — Vol. 20. — P. 379-382.
16. Kotlinska J., Liljequist S. The putative AMPA receptor antagonist, LY 326325 produces anxiolytic-like effects without altering locomotor activity in rats // Pharmacol. Biochem. Behav. — 1998. — Vol. 60. — P. 119-124.
17. Lange K.W., Kornhuber J., Riederer P. Dopamine/ glutamate interactions in Parkinson's disease // Neurosci. Biobehav. Rev. — 1997. — Vol. 21. — P. 393-400.
18. Lange K.W., Riederer P. Glutamategic drugs in Parkinson's disease // Life Sci. — 1994. — Vol. 55. — P. 2067-2075.
19. Millan M.J. Descending control of pain. // Prog. Neurobiol. — 2003. — Vol. 70. — P. 83-244.
20. Nakamura S. Amino acid metabolism in neuro-degenerative diseases // Nippon Rinsho. — 1992. — Vol. 50. — P. 1637-1642.
21. Ossowska K. The role of excitatory amino acids in experimental models of Parkinson's disease // J. Neural. Transm. Park. Dis. Dement. Sect. — 1994. — Vol. 8. — P. 39-71.
22. Pearson S.J. et al. Electrochemical detection of human brain transmitter amino acids by highperformance liquid chromatography of stable o-phtalaldehyde-sulphite derivatives // J. Neuronal. Transm. — 1991. — Vol. 86. — P. 151-157.
23. Pezze M.A., Feldon J. Mesolimbic dopaminergic pathways in fear conditioning // Prog. Neurobiol. — 2004. — Vol. 74. — P. 301-320.
24. Schroeder J.A., Schneider J.S. GABA-opioid interactions in globus pallidus: [D-Ala]-Met-enkepha-linamide attenuates potassium-evoked GABA release after nigrostrial lesion // J. Neurochem. — 2002. — Vol. 82. — P. 666-673.
25. Snell L.D., Claffey D.J. et al. Novel structure having antagonist actions at both the glycine site of the N-methyl-D-aspartate receptor and neuronal voltage-sensitive sodium channels: biochemical, electrophysiological, and behavioral characterization // J. Pharmacol. Exp. Ther. — 2000. — Vol. 292. — P. 215-227.
26. Swanson C.J. et al. Metabotropic glutamate recepors as novel targets for anxiety and stress disorders // Nat. Rev. Drug Discov. — 2005. — Vol. 4. — P. 131-144.
27. Wang H. et al. Tuftsin fragment 1-3 is beneficial when delivered after the induction of intracerebral hemorrhage // Neurosci. Biobehav. Rev. — 2005. — Vol. 29. — P. 1361-1373.
28. Yamamoto B.K., Davy S. Dopaminergic modulation of glutamate release in striatum as measured by microdialysis // J. Neurochem. — 1992. — Vol. 58. — P. 1736-1742.
Narkevich V.B., Klodt P.M., Kudrin V.S., Maysky A,I., Rayevsky K.S. The effects of heptapeptide Selank on the excitatory and inhibitory neurotransmitter amino acids content in brain structures of Wistar rats // Psychopharmacol. Biol. Narcol. — 2007. — Vol. 7, N 2. — P. 1563-1567.
Zakusov State Institute of Pharmacology Russian Academy of Medical Sciences; 8, Baltiiskaya ul., Moscow, 125315, Russia.
Summary: The effects of heptapeptide Selank on the neurotransmitter amino acids content in brain structures of Wistar rats (frontal cortex hippocampus, hypothalamus, nucleus accumbens and striatum) using HPLC/FD techniques were studied. Selank was injected i.p. 1 h prior to decapitation. Selank (0,25 mg/kg) was shown to increase both excitatory (aspartate, glutamate) and inhibitory (GABA, glycine, taurine) neurotransmitter amino acid levels in hypothalamus. The content of the latter was demonstrated to elevate in more dramatic manner (up to 150160 % to control levels). The higher dosage of Selank (1,0 mg/ kg) failed to exert any statistically significant effects on the parameters measured. The results obtained are in good agreement with the hypothesis on complex effects of Selank on crucial emotiogenic brain structures (hypothalamus) and prove the involvement of the neurotransmitter systems in anxyolytic effects of this drug. Supported by RFBR grants № 04-04-48083, 05-04-49187-a and 07-04-00257a.
Key words: Selan; neurotransmitter amino acid; brain structure; liquid chromatography
электронная копия статьи — http://www.elibrary.ru, © Архив (стоимость коммерческого доступа в режиме full text — 55 руб./год)
