CC BY
46
УДК 616-092.4:[616-091+611.018.834]:599.323.41
ВЛИЯНИЕ КОРТЕКСИНА И ПИНЕАЛОНА НА СОДЕРЖАНИЕ МОНОАМИНОВ В МОЗГЕ КРЫС
© 2012 г. А.М. Менджерицкий, Г.В. Карантыш, В.А. Абрамчук, Г.А. Рыжак, С.В. Демьяненко
Менджерицкий Александр Маркович - доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии и физиологии детей и подростков, факультет естествознания, Педагогический институт Южного федерального университета, ул. Б. Садовая, 33, г. Ростов н/Д, 344082.
Mendzheritsky Alexander Markovich - Doctor of Biological Science, Professor, Head of Department of Anatomy and Physiology of Children and Adolescents, Faculty of Natural Sciences, Pedagogical Institute of Southern Federal University, B. Sadovaya St., 33, Rostov-on-Don, 344082.
Карантыш Галина Владимировна - кандидат биологических наук, доцент, кафедра анатомии и физиологии детей и подростков, факультет естествознания, Педагогический институт Южного федерального университета, ул. Б.Садовая, 33, г. Ростов н/Д, 344082, e-mail: karantyshgv@mail. ru.
Karantysh Galina Vladimirovna - Candidate of Biological Science, Associate Professor, Department of Anatomy and Physiology of Children and Adolescents, Faculty of Natural Sciences, Pedagogical Institute of Southern Federal University, B. Sadovaya St., 33, Rostov-on-Don, 344082, e-mail: [email protected].
Абрамчук Вячеслав Анатольевич - главный врач, Родильный дом г. Новочеркасска, ул. Первомайская, 103/1, г. Новочеркасск, Ростовская обл., 346400.
Рыжак Галина Анатольевна - доктор медицинских наук, профессор, заместитель директора по научной работе и новым технологиям, Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН, пр. Динамо, 3, Санкт-Петербург, 197110, e-mail: [email protected].
Abramchook Vyacheslav Anatolevich - Chief Medical Officer, Maternity Hospital of Novocherkassk, Pervoma-jskaja St., 103/1, Novocherkassk, Rostov Region, 346400.
Ryzhak Galina Anatolievna - Doctor of Medical Science, Professor, Deputy Director for Science and New Technologies, St. Petersburg Institute of Bioregulation and Gerontology, Dinamo Ave, 3, St-Petersburg, 197110, e-mail: [email protected].
Демьяненко Светлана Викторовна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, Ростовский государственный медицинский университет, пер. Нахи-чеванский, 29, г. Ростов н/Д, 344022.
Demyanenko Svetlana Victorovna - Candidate of Biological Science, Senior Scientific Researcher, Rostov State Medical University, Nakhichevanskiy Lane, 29, Rostov-on-Don, 344022.
В модели окклюзии сонных артерий (ОСА) изучены эффекты коротких пептидов (кортексина и пинеалона) на содержание моноаминов в мозге 18-месячных крыс. При ОСА происходит возрастание содержания адреналина и истощение норадреналина и дофамина. Введение пептидов перед ОСА способствует повышению содержания ДОФА в коре больших полушарий и адреналина в стволовых структурах, а также норадреналина у животных, которым перед стрессовым воздействием вводят кортексин.
Ключевые слова: окклюзия сонных артерий, нейромедиаторы, кортексин, пинеалон.
In model occlusion of carotids effects of short peptides (Cortexin and Pinealon) on the maintenance monoamines in a brain of 18-month's rats are studied. At occlusion of carotids there is an increase of the maintenance of adrenaline and an exhaustion of noradrenaline and dopamine in a brain of rats. Introduction ofpeptides before occlusion of carotids promotes increase of maintenance DOPA in the cortex and adrenaline in brainstem, and also noradrenaline at animals whom before stressful influence enter Cortexin.
Keywords: occlusion of carotids, neuromediators, Cortexin, Pinealon.
Нейродегенеративные заболевания сопровождаются неврологическими и другими нарушениями, в частности, обучения и памяти [1, 2]. При этом большое значение имеет выявление взаимосвязи моно-аминергических и пептидергических систем [3].
Нейропептиды как эндогенные нейромодуляторы играют важную роль в нормализации измененной деятельности мозга путем действия на свободноради-кальные процессы, гормоны и медиаторные системы. В связи с этим нейропептиды относят к факторам, оказывающим адаптогенный и геропротекторный эффекты [4, 5].
В [6, 7] показана высокая эффективность действия пептидных препаратов (кортексина и пинеалона) на выживаемость, поведение и свободнорадикальные процессы в разных экспериментальных моделях, сопровождающихся ишемическими/гипоксическими нарушениями работы мозга. Однако актуальным является выявление механизмов влияния данных коротких пептидов на поведение через модуляцию медиатор-ных систем мозга.
Цель статьи - проведение сравнительного анализа эффектов кортексина и пинеалона да1и-А8р-А^) на содержание моноаминов в мозге 18-месячных крыс в модели двусторонней окклюзии сонных артерий (ОСА).
Методы исследования
Эксперимент проведен на 18-месячных беспородных белых крысах-самцах (п=120), содержащихся в условиях вивария на стандартном пищевом рационе с 12-часовым свето-темновым режимом.
Все подопытные животные были разделены на группы: 1-я - ложнооперированные (л/о) (п=20), которым в течение 5 дней вводили в равном объеме 0,9%-й раствор натрия хлорида (контрольная группа); 2-я - (п=20), в течение 5 дней вводили в равном объеме 0,9%-й раствор натрия хлорида, затем обездвиживали введением тиопенталового наркоза и проводили
перевязку правой сонной артерии (СА) на 24 ч и левой - на 3 мин с последующей 24-часовой реоксиге-нацией (ОСА); 3-я - л/о (n=20), внутрибрюшинно вводили кортексин в дозе 10 мкг/кг массы тела в течение 5 дней перед операцией (кортексин); 4 - л/о (n=20), внутрибрюшинно вводили пинеалон в дозе 10 мкг/кг массы тела в течение 5 дней перед операцией (пинеалон); 5-я - (n=20), внутрибрюшинно вводили кортексин в дозе 1 мг/кг массы тела в течение 5 дней, затем проводили перевязку правой СА на 24 ч и левой СА на 3 мин с последующей 24-часовой реоксигена-цией (кортексин + ОСА); 6-я - (n=20), внутрибрю-шинно вводили пинеалон в дозе 10 мг/кг массы тела в течение 5 дней, затем проводили перевязку правой СА на 24 ч, левой - на 3 мин с последующей 24-часовой реоксигенацией (пинеалон + ОСА).
В работе использовали модель двусторонней ОСА [8] с целью развития у животных ишемических и ре-перфузионных повреждений структур мозга. Ишеми-зация достигалась перевязкой левой СА и через 1 мин -временной окклюзией (на 3 мин) правой СА с последующей 24-часовой реоксигенацией. Крыс обездвиживали введением 1,2 мл 1%-го раствора тиопентала на 100 г массы тела животного. Все хирургические процедуры проводили стерильно.
Содержание норадреналина (НА), адреналина (А), дофамина (ДА) и ДОФА определяли с помощью об-ращенно-фазного варианта высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ детектированием на установке Gold Nouveau 125/166 Basic Gradient HPLC System Beckman Coulter. Экстракцию моноаминов проводили в 0,1М трис-буфере, рН 8,6. В экстракт вносили дигидроксибензиламин (ДГБА) и оксид алюминия (Al2O3) для адсорбции моноаминов. Пробирки встряхивали в течение 15 мин, затем смесь центрифугировали в течение 3 мин при 1000 g, супернатант трижды отмывали бидистиллированной водой. Для элюирования моноаминов с оксида алюминия исполь-
зовали 0,4N НСЮ4. Дополнительно проводили фильтрацию проб через ацетат целлюлозные мембранные фильтры фирмы Sartorius (Германия), размер пор -0,22 мкм, 10 мкл супернатанта наносили на колонку.
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica for Windows 6.0.
Описание и обсуждение результатов исследования
При анализе эффектов ОСА на содержание моноаминов в структурах мозга 18-месячных крыс в коре больших полушарий выявлено значительное понижение уровня НА на 42 % (р<0,05), а в стволовых структурах - на 22 относительно контрольной группы. Уровень А вырос как в коре больших полушарий (на 65 %, р<0,05), так и стволовых структурах (на 154, р<0,05) (рис. 1).
к с;
О. 150 н
X
о ^
К 100
m
о
ü
>
н
о
к
S
т
S
с; н о
154*
50
20*
64*
-31*
-50
42 1 2 3 4
□ - кора больших полушарий; И - стволовые структуры;
* - данные статистически значимы по отношению к контролю при р<0,05
При изучении изменений соотношений нейроме-диаторов под влиянием ОСА было обнаружено значительное снижение индекса НА/ДА (НА/ДА) на 65 % (р<0,05) в коре больших полушарий, а также соотношения ДОФА/ДА в стволовых структурах мозга - на 44. Предположительно такое перераспределение активности катехоламинергических систем в структурах мозга связано с изменением уровня функционирования адренергических рецепторов.
Для исследования эффектов пептидных препаратов, введенных крысам перед ОСА, была проведена серия экспериментов по изучению влияния кортексина и пи-неалона на баланс нейромедиаторов в мозге л/о животных. Под влиянием введения кортексина наблюдали повышение содержания ДОФА (на 13 %, р<0,05) и ДА (на 43 %, р<0,05) в коре больших полушарий (рис. 2, 3).
к с; 50
о
о
н т 40
о
^
к 30
1
m
о
и. 20
>^
1-
о 10
Iii
т
^ 0
Ц
н
о
-10
43* 40*
27*1 1
1
14 1
1 1 3 ш
-1 -6-
1 2 □ - кора больших полушарий;
3 4
- стволовые структуры
Рис. 2. Влияние пинеалона на содержание НА (1), адреналина (2), ДОФА (3) и ДА в структурах мозга 18-месячных крыс
Рис. 1. Влияние ОСА на содержание НА (1), А (2),
ДОФА (3) и ДА в структурах мозга 18-месячных крыс
Существует представление о том, что энергетический метаболизм в мозге регулируется через активацию в2-адренорецепторов А, а не НА. При этом увеличение уровня А в мозге способствует усилению гликогенолиза и гликолиза. Известно, что гликогено-лиз осуществляется при участии фосфорилазы, которая активируется путем фосфорилирования при помощи СА-аденазин-три-фосфорной кислоты (АТФ). При этом окислительное карбоксилирование в условиях энергетического дефицита в мозге усиливается через р2-адренергический механизм. Также установлено, что регуляция энергетического метаболизма осуществляется и НА. Установлено, что повышение уровня НА в мозге приводит к снижению содержания гликогена и АТФ, увеличению содержания пирувата и лактата, активности пируваткиназы и лактатдегидро-геназы, понижению активности фруктозо-1,6-бифос-фотазы. Вероятно, эффекты НА на гликолиз и глико-генолиз опосредуются через активацию не Р2-, а другого типа адренорецепторов [9].
Таким образом, на фоне возрастания содержания А в структурах мозга крыс, подвергнутых ОСА, выявлено истощение НА и ДА. Дефицит норадренергиче-ской и дофаминергической систем проявляется в поведенческих реакциях [10], которые наблюдали при ранее проведенных исследованиях [7].
CK §
Са
ш
О
Са
>
н
о ск
о
60
50
40
30
20
10
-10
П
1 39*
1
1 22*
8 J 7
1
■ -6
1 2
□ - кора больших полушарий;
34
- стволовые структуры
Рис. 3. Влияние введения кортексина перед ОСА на содержание НА (1), А (2), ДОФА (3) и ДА в структурах мозга 18-месячных крыс
В стволовых структурах отмечено снижение содержания ДА на 20 % (р<0,05) относительно контроля. Следовательно, основной «точкой приложения» действия кортексина является дофаминэргеческая система. Нужно отметить, что соотношения НА/ДА и ДОФА/ДА снизились в коре больших полушарий соответственно на 31 % (р<0,05) и 21 (р<0,05). В стволовых структурах эти индексы увеличились на 39 % (р<0,05) и 21 (р<0,05).
При введении пинеалона выявлено увеличение уровня А как в коре больших полушарий (на 27 %, р<0,05), так и в стволовых структурах (на 43, р<0,05). Также в коре больших полушарий установлено воз-
0
растание содержания ДА на 40 % (р<0,05) относительно контроля.
Поскольку с возрастом происходит снижение энергетического метаболизма во всем организме и в мозге в частности, то возрастание содержания А в мозге может косвенно свидетельствовать о повышении его энергообеспечения под влиянием пинеалона.
В коре больших полушарий под влиянием введения пинеалона выявлено значительное снижение индекса ДОФА/ДА на 29 % (р<0,05) по сравнению с контролем.
Следовательно, как кортексин, так и пинеалон способствуют активации дофаминергической системы в коре больших полушарий мозга л/о крыс. При этом кортексин реализует свои эффекты и через повышение активности этой системы только в стволовых структурах мозга, а пинеалон - также через увеличение уровня А.
Далее представлены результаты исследования эффектов коротких пептидов на содержание катехола-минов в структурах мозга в модели ОСА. Показано, что в коре больших полушарий крыс 5-й группы (кор-тексин +ОСА) происходило изменение содержания ДОФА и ДА в сторону их накопления относительно контроля, в столовых структурах мозга выявлено увеличение уровня НА (на 15 %, р<0,05) и адреналина (на 57, р<0,05) по сравнению с 1-й группой.
При этом в коре больших полушарий животных 5-й группы происходило снижение индекса НА/ДА на 22 % (р<0,05), а в стволовых структурах, напротив, -возрастание данного соотношения на 21 (р<0,05) относительно л/о крыс. Следовательно, в мозге крыс, которым вводили кортексин перед ОСА, происходило изменение функциональной активности медиаторных систем в сторону активации норадренергической в коре больших полушарий, а дофаминергической - в стволовых структурах.
Существуют данные, согласно которым ДА может оказывать стресс-лимитирующее действие в условиях стрессового воздействия. В том числе агонисты дофаминовых D2- и D3-рецепторов обеспечивают защитное действие кортикальных олигодендроцитов при энергетическом дефиците и от токсического воздействия глутамата [11]. В свою очередь НА также выполняет защитную функцию в низких концентрациях (0,3-10 мкмоль). В этом случае происходит повышение выживаемости дофаминергических нейронов. Данный эффект связывают с ингибированием каспаз. Причем действие НА не изменяет активность адренорецепторов и ферментов глутатионовой системы, но схоже с эффектами некоторых антиоксидан-тов. Авторы утверждают, что НА в указанных концентрациях сам может выступать в качестве антиок-сиданта [12]. То есть наблюдаемое в эксперименте достоверное (но не чрезмерное) повышение содержания НА в коре больших полушарий крыс, которым вводили кортексин перед моделированием ОСА, может быть критерием эффективности действия препарата при стрессе.
Нужно отметить, что у животных 5-й группы (кор-тексин + ОСА) по сравнению с л/о крысами, которым вводили данный препарат, выявлено возрастание уровня А в стволовых структурах на 57 %. Содержа-
ние других медиаторов соответствовало уровню животных 3-й группы.
При сравнении со 2-й группой крыс (ОСА) в 5-й группе животных происходило накопление НА (на 87 %, р<0,05) и снижение содержания А (на 36, р<0,05) в коре больших полушарий. В столовых структурах крыс 5-й группы выявлены сходные изменения НА и А, а также отмечали накопление ДА (на 36 %, р<0,05) относительно животных 2-й группы.
Исходя из полученных результатов, можно предполагать, что при ОСА с предварительным введением кортексина действие последнего направлено в первую очередь на сохранение энергетического статуса мозга через эффекты модуляцию функционального состояния медиаторных систем. Это подтверждают данные литературы, согласно которым кортексин регулирует процессы перекисного окисления липидов в клетках головного мозга, снижает образование свободных радикалов и интенсивность свободнорадикальных процессов. Данный препарат устраняет дисбаланс тормозных и возбуждающих аминокислот, обладает умеренным ГАМКергическим действием [13].
Далее представлены результаты исследования эффектов пинеалона на медиаторный баланс старых крыс, подвергнутых ОСА. У животных 6-й группы (пинеалон + ОСА) выявлено накопление ДОФА и ДА в коре больших полушарий соответственно на 22 % (р<0,05) и 37 (р<0,05) относительно 1-й группы, тогда как в стволовых структурах крыс 6-й группы установлено увеличение содержания А на 55 % по сравнению с контролем (рис. 4). При этом изменение соотношений медиаторов обнаружено только в коре больших полушарий, где произошло снижение индекса НА/ДА на 27 % (р<0,05).
CK
с; о
Ср
55
45
к 35 х ш о
CL 25 >
S
о
15
-5
55*
■
1 37*
1 22*
1
8 Ж А 7 8
1 г-Ш \
--1-
12 3 4
□ - кора больших полушарий; И - стволовые структуры
Рис. 4. Влияние введения пинеалона перед ОСА на содержание НА (1), А (2), ДОФА (3) и ДА в структурах мозга 18-месячных крыс
Относительно крыс 2-й группы (ОСА) у животных 6-й группы наблюдали накопление НА на 71 % и снижение уровня А на 37 (р<0,05) в коре больших полушарий. Ранее уже было выдвинуто предположение, что в условиях ОСА как модели нарушения мозгового кровообращения данное перераспределение в содержании этих медиаторов в мозге может быть отражением энергосберегающего действия препарата.
В микромолярных концентрациях НА выступает в качестве антиоксиданта, препятствуя развитию окислительного стресса, и, соответственно, угнетает кас-
5
кад реакций, направленных на развитие процессов нейротоксичности и нейрональной гибели [12].
Это также косвенно можно объяснить повышением в коре больших полушарий крыс индексов НА/ДА и ДОФА/ДА 6-й группы соответственно на 103 % (р<0,05) и 22 (р<0,05), а также снижением соотношения ДОФА/ДА в стволовых структурах на 30 (р<0,05) по сравнению со 2-й группой (ОСА). Относительно л/о крыс, которым вводили пинеалон, у животных 6-й группы (пинеалон + ОСА) установлены изменения только в коре больших полушарий: содержание А было ниже на 18 % (р<0,05), а ДОФА - выше на 24 (р<0,05). Предположительно, в основе этих изменений лежит активация процесса гидроксилирования тирозина при участии тирозингидроксилазы, продуктом реакции которой является ДОФА. Это происходит после того, как выделение катехоламинов сменяется уменьшением их концентрации в нервных термина-лях, следовательно, уменьшения аллостерического ингибирования тирозингидроксилазы продуктом синтеза. Действительно, у крыс 6-й группы установлено возрастание индекса ДОФА/ДА на 26 % (р<0,05) в коре больших полушарий относительно животных 4-й группы (л/о + пинеалон).
Относительно 5-й группы животных (кортексин + ОСА) у крыс 6-й группы (пинеалон + ОСА) выявлено накопление ДА в стволовых структурах. Поэтому значения индексов НА/ДА и ДОФА/ДА у животных 5-й группы были достоверно выше, чем у крыс 6-й группы.
Таким образом, введение коротких пептидов способствует возрастанию содержания адренергических нейромедиаторов: в коре больших полушарий -ДОФА и ДА, в стволовых структурах - А, а также НА у животных, которым перед ОСА вводят кортексин.
Литература
1. Один В.И. Кризис геронтологии: к вопросу о первичном здоровье в XX веке // Успехи геронтологии. 2011. Т. 24, № 1. С. 11 - 23.
Поступила в редакцию_
2. Chan P.H. Reactive oxygen radicals in signaling and damage in the ischemic brain // J. Cereb. Blood. Flow Metab.
2001. Vol. 21, № 1. P. 2 - 14.
3. Николаева А.А., Королева С.В., Ашмарин И.П. Дофа-мин-серотонин-соматостатин. Изучение взаимодействий в этой системе обещает новые перспективы в теории и практике // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2009. Т. 72, №. 2. С. 60 - 64.
4. Anisimov V.N. Effects of exogenous melatonin review // Toxicol Pathol. 2003. Vol. 31. Р. 589 - 603.
5. Хавинсон В.Х., Морозов В.Г. Пептиды эпифиза и тимуса в регуляции старения. СПб., 2001. 160 с.
6. Демьяненко С.В., Ивонина К.О., Карантыш Г.В., Прокофьев В.Н., Менджерицкий А.М. Эффекты кортексина и пинеалона на выживаемость, поведение и активность кас-пазы-3 старых крыс в модели окклюзии сонных артерий // Валеология. 2010. № 2. С. 26 - 31.
7. Mendzheritskii A.M., Karantysh G.V., Ivonina K.O. The effects of administering short peptides before occlusion of the carotid arteries on the behavior and caspase-3 activity in the brain of old rats // Advance in Gerontology. 2011. Vol. 1, № 4. Р. 322 - 327.
8. Pulsinelli W.A., Brierley J.B., Plum F. Temporal prolife of neuronal damage in a model of transient forebrain ischemia // Ann. Neurol. 1982. Vol. 11, № 5. P. 491 - 498.
9. Sangiao-Alvarellos S., Helmling S., Vázquez M.J., Klussmann S., Cordido F. Ghrelin neutralization during fasting-refeeding cycle impairs the recuperation of body weight and alters hepatic energy metabolism // Mol. Cell Endocrinol. 2011. Vol. 335, № 2. Р. 177 - 188.
10. Исмайлова Х.Ю., Агаев Т.Н., Семенова Т.Н. Индивидуальные особенности поведения (моноаминергические механизмы). Баку, 2007. 228 с.
11. Seif-El-Nasr M., Atia A.S., Abdelsalam R.M. Effect of MAO-B inhibition against ischemia-induced oxidative stress in the rat brain. Comparison with a rational antioxidant // Arzneimittel-forschung. 2008. Vol. 58, № 4. Р. 160 - 167.
12. Troadec J.D., Marien M., Mourlevat S., Debeir T., Ru-berg M., Colpaert F., Michel P.P. Activation of the mitogen-activated protein kinase (ERK(1/2)) signaling pathway by cyclic AMP potentiates the neuroprotective effect of the neurotransmit-ter noradrenaline on dopaminergic neurons // Mol Pharmacol.
2002. Vol. 62, № 5. Р. 1043 - 1052.
13. Рыжак Г.А., Малинин В.В., Платонова Т.Н. Кортексин и регуляция функций головного мозга. СПб., 2003. 208 с.
5 марта 2012 г.
