CC BY
24
УДК 612.015.3 : 612.398 : 612.273.2] - 053.1 - 092.9 O.E. Гусева1, О.А. Лебедько1, С.С. Тимошин2
ВЛИЯНИЕ СИНТЕТИЧЕСКОГО АНАЛОГА ДЕРМОРФИНА НА ДНК-СИНТЕТИЧЕСКУЮ АКТИВНОСТЬ ЭПИТЕЛИОЦИТОВ И ГЛАДКИХ МИОЦИТОВ ТРАХЕИ НОВОРОЖДЕННЫХ БЕЛЫХ КРЫС, ПОДВЕРГНУТЫХ ПРЕНАТАЛЬНОй ГИПОКСИИ
Институт охраны материнства и детства СО РАМН1; Дальневосточный государственный медицинский университет2, г. Хабаровск
Пренатальная гипоксия является ведущим фактором риска формирования пневмопатий новорожденных [4, 12, 14, 15], сопровождающихся в большинстве случаев ремоделированием воздухоносных путей, в том числе нарушениями структурного гомеостаза эпителиально-глад-комышечного компартмента [5-8, 12, 14]. В литературе имеются единичные данные, полученные преимущественно в экспериментах in vitro на клеточных культурах эпителиоцитов и гладких миоцитов воздухоносных путей различных видов млекопитающих, пролиферотропных эффектах непосредственного гипоксического воздействия [5, 6, 11]. Аналогичных данных о постнатальных последствиях недостаточного кислородного обеспечения эмбриогенеза, зарегистрированных в эпителиальном и гладкомышечном клеточных пулах слизистой респираторного тракта in vivo (в условиях целостного организма), в доступной литературе мы не обнаружили. Ранее нами было показано, что опиоидный 8/ц-агонист H-Arg-Tyr-D-Ala-Phe-Gly-OH (условное название «седатин»), являющийся синтетическим аналогом эндогенного пептида дерморфина, обладает выраженной антиоксидантной антирадикальной активностью и способен корригировать нарушения оксидативного статуса в системе органов дыхания новорожденных крыс, перенесших пренатальную гипоксию [1]. Поскольку повышение активности антиок-сидантной защиты является одним из ключевых механизмов цитопротективного эффекта, уместно предположить наличие последнего у седатина. В связи с вышеизложенным, цель работы состояла в исследовании влияния седа-тина на днк-синтетическую активность эпителиоцитов и гладких миоцитов трахеи новорожденных белых крыс, подвергнутых пренатальной гипоксии.
Материалы и методы
Эксперименты проводили на 77 новорожденных белых крысах. крысы группы «гипоксия» — это крысы, перенесшие пренатальную гипоксию. Состояние гипоксии моделировали ежедневным 4-часовым пребыванием самок-крыс в барокамере СБк-49 (высота 9000 м), с 14 по 19 дн. беременности. крысы группы «седатин» — это крысы с нормальным кислородным обеспечением пренатального периода; получали седатин с 2 по 6 сут постнатального развития, в режиме ежедневного в/брюшинного введения, в дозе 100 мкг/кг. крысы группы «гипоксия+седатин» — это перенесшие пренатальную гипоксию и получившие седатин в вышеобозначенном режиме. Животным группы «контроль» — с нормальным кислородным обеспечением пренатального периода, в аналогичном режиме инъецировали изотонический
Резюме
Состояние пренатальной гипоксии у новорожденных крыс моделировали ежедневным 4-часовым пребыванием самок-крыс в барокамере СБК-49 (высота 9000 м), с 14 по 19 дн. беременности. Исследовали ДНК-синтетическую активность эпителиоцитов и гладких миоцитов трахеи новорожденных белых крыс на фоне введения синтетического аналога дерморфина — седатина (H-Arg-Tyr-D-Ala-Phe-Gly-OH). Введение пептида (в/брюшинно в дозе 100 мкг/кг ежедневно, с 2 по 6 сут постнатального развития) нивелировало постгипоксические нарушения синтеза ДНК в эпителиально-гладкомышечном компартменте трахеи 7-суточных белых крыс.
Ключевые слова: пренатальная гипоксия, синтез ДНК, синтетический аналог дерморфина.
O.E. Guseva, О.А. Lebedko, S.S. Timoshin
THE INFLUENCE OF SYNTHETIC ANALOGS OF DERMORPHINE ON SYNTHESIS IN EPITHELIAL
AND SMOOTH MUSCLE CELLS OF TRACHEA IN NEWBORN RATS AFTER PRENATAL HYPOXIA
Khabarovsk Facility of State Founding; Far-Eastern Scientific Center of Respiratory Pathology and Physiology SB RAMS -Scientific research institute of Mother and Child Care;
Far Eastern State Medical University, Khabarovsk
Summary
Female-rats having been placed in altitude chamber (height 9000 m) for four-hours at 14-19 days of pregnancy were exposed to the state of intrauterine hypoxia. The synthesis of DNA of epithelial and smooth muscle cells of newborn rats trachea after injection of the synthetic analog of dermorphine - sedatin (H-Arg-Tyr-D-Ala-Phe-Gly-OH) was analyzed. Newborn rats received peptide intraperitoneally; a dose is 100 mkg, kg-1, d-1, for 5 days (from 2 to 6 days of postnatal life). Administration of peptide has a potentially high effective influence on correction of post-hypoxic alterations of synthesis of DNA in epithelial and smooth muscle cells of trachea of 7-days white rats.
Key words: prenatal hypoxia, synthesis DNA, synthetic analog of dermorphine.
раствор №0. крыс декапитировали через 24 ч после заключительного воздействия. Процессы синтеза Днк в эпителиоцитах и гладких миоцитах трахеи исследовали методом радиоавтографии. За 1 ч до эвтаназии животным вводили 3н-тимидин в дозе 1 мккюри/г (уд. активность
влияние седатина на показатели синтеза днК эпителиоцитов и гладких миоцитов трахеи новорожденных белых крыс, перенесших пренатальную гипоксию (M±m)
84 кюри/моль). Радиоавтографы готовили по стандартной методике: определяли количество клеток, находящихся в S-периоде (индекс меченых ядер — ИМЯ, %) и скорость прохождения клетками синтетического периода клеточного цикла (интенсивность метки — ММ, число треков). Полученные данные обработаны статистически с использованием t-критерия Стьюдента.
результаты и обсуждение
Авторадиографический анализ продемонстрировал, что в трахее 7-суточных новорожденных крыс, перенесших пренатальную гипоксию, имеют место разнонаправленные изменения ДНК-синтетической активности эпителиоцитов и гладких миоцитов (таблица). В сравнении с контрольным уровнем, величина ИМЯ эпителиоцитов достоверно снизилась на 69,1%. При этом наблюдалось статистически значимое замедление прохождения эпителиоцитами S-периода клеточного цикла — ИМ понизился на 23,5%. В то время как количество ядер днк-синтезирующих гладких миоцитов и скорость прохождения ими S-периода достоверно возросли, о чем свидетельствует повышение уровней, соответственно, ИМЯ на 50,1% и ИМ на 21,0%. Следует отметить, что данные изменения пролиферативного статуса были выявлены у 7-суточных крыс, то есть через 10 сут после заключительного гипобарического воздействия, что свидетельствует о сохранении постгипоксического структурного следа в системе органов дыхания, как минимум, до конца периода новорожденности.
Полученные нами in vivo данные о стимулирующем влиянии пренатального гипоксического воздействия на величину пула пролиферирующих гладких миоцитов трахеи 7-суточных белых крыс в определенной степени согласуются с результатами исследований гипоксическо-го воздействия in vitro: пролиферативной активности фе-тальных гладких миоцитов трахеи человека [11] и трахеи 28-36-суточных крыс [6].
При анализе влияния седатина на исследуемые показатели активности синтеза ДНК в клетках эпители-ально-гладкомышечного компартмента трахеи крыс, развивавшихся в условиях нормоксии, установлено наличие митогенного эффекта пептида в отношении эпи-телиоцитов и отсутствие пролиферотропных свойств в отношении гладких миоцитов. В сравнении с контролем, в эпителии трахеи животных группы «седатин» достоверно увеличился ИМЯ — на 35% , при этом показатели ИМ оставались в пределах контрольных уровней. В наших предыдущих исследованиях синтетический аналог
лей-энкефалина — даларгин, являющийся, как и седатин, смешанным агонистом S/|m-рецепторов, в аналогичной экспериментальной ситуации продемонстрировал более низкую морфогенетическую активность. Эффект далар-гина ограничивался способностью ускорять синтез ДНК в эпителиоцитах [2].
Поскольку внутри эпителиально-гладкомышечного блока эпителий является более активной в метаболическом отношении тканью, то, по-видимому, именно от состояния эпителиального пласта в основном зависит биогенез, а следовательно, и баланс контрактильных и дилатационных, прооксидантных и антиоксидантных агентов, а также морфогенетически активных факторов [7, 13]. Выявленное нами свойство седатина — стимулировать физиологическую регенерацию эпителия слизистой воздухоносных путей, возможно, является одним из механизмов реализации корригирующего эффекта пептида в отношении постгипоксических изменений синтеза днк обоих типов клеток эпителиально-гладкомышечно-го компартмента. данный эффект проявился нормализацией ИМЯ и ИМ эпителиоцитов и гладких миоцитов в группе «гипоксия+седатин» .
При пневмопатиях новорожденных типичная пато-морфологическая картина, наряду с деструктивными изменениями эпителиального пласта, включает увеличение объема и массы слоя гладких миоцитов в слизистой воздухоносных путей [3, 10]. В этом контексте способность седатина нивелировать разнонаправленные изменения (снижение — в эпителиоцитах, увеличение — в гладких миоцитах) активности синтеза ДНК представляет несомненный практический интерес, дает перспективу применения в пульмонологии для коррекции патологического ремоделирования воздухоносных путей на ранних этапах постнатального онтогенеза.
выводы
1. В эпителиально-гладкомышечном компартменте слизистой трахеи новорожденных крыс, подвергнутых пренатальной гипоксии, имеют место разнонаправленные изменения активности синтеза ДНК: снижение — в эпителиоцитах, повышение — в гладких миоцитах.
2. Седатин корригирует нарушения ДНК-синтетической активности эпителиоцитов и гладких миоцитов трахеи новорожденных крыс, перенесших пренатальную гипоксию.
Литература
1. Лебедько O.A., Гусева O.E., Тимошин С.С. Применение седатина для коррекции нарушений биогенеза активных кислородных метаболитов в легких и крови новорожденных крыс, подвергнутых пренатальной гипоксии // Бюл. физиол. и патол. дыхания. - 2007. - Вып. 24. - С. 38-40.
2. Лебедько O.A., Тимошин С.С. Коррекция далар-гином нарушений процессов синтеза ДНК и свободно-радикального окисления, индуцированных L-NAME, в органах дыхания новорожденных белых крыс // Бюл. экс-перим. биол и мед. - 2002. - Т. 133, №5. - С. 501-503.
3. Aoshiba К., Nagai A. Differences in airway remodeling between asthma and chronic obstructive pulmonary disease // Clin.Rev. Allergy Immunol. - 2004. - Vol. 27, №1. - P. 35-43.
4. Balasubramaniam V., Tang J.R., Maxey A. et al. Mild hypoxia impairs alveolarization in the endothelial nitric
Группа Эпителиоциты Миоциты
Имя, % ИМ, кол-во треков Имя, % ИМ, кол-во треков
«Контроль» 1,85±0,11 21,10±1,15 0,546±0,045 21,57±1,21
«Седатин» 2,50±0,14*" 20,72±1,28** 0,470±0,035** 19,10±0,95**
«Гипоксия» 0,57±0,03* 16,15±1,10* 0,820±0,063* 26,11±1,32*
Гипоксия +седатин» 1,81±0,10** 22,14±1,45** 0,562±0,045** 22,19±1,12**
Примечания. * — р<0,05 по отношению к группе «контроль»; ** — р<0,05 по отношению к группе «гипоксия».
oxide synthase-deficient mouse // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. - 2003. - Vol. 284, №6. - P. 964-971.
5. Cheung E., Wong N., Mortola J.P. Compliance of the respiratory system in newborn and adult rats after gestation in hypoxi // J. Comp. Physiol. - 2000. - Vol. 170, №3. - P. 193-199.
6. Cogo A., Napolitano G., Michoud M.C. et al. Effects of hypoxia on rat airway smooth muscle cell proliferation // J. Appl. Physiol. - 2003. - Vol. 94. - P. 1403-1409.
7. Coraux C., Roux J., Jolly Birembaut P. Epithelial cell-extracellular matrix interactions and stem cells in airway epithelial regeneration // Proc. Am. Thorac. Soc. - 2008. -Vol. 5. - P. 689-694.
8. Cutz E., Perrin D.G., Pan J. et al. Pulmonary neuroendocrine cells and neu-roepithelial bodies in sudden infant death syndrome: potential markers of airway chemo-receptor dysfunction // Pediatr. Dev. Pathol. - 2007. - Vol. 10, №2. - P. 106-116.
9. Cutz E., Yeger H., Pan J. Pulmonary neuroendocrine cell system in pediatric lung disease-recent advances // Pediatr. Dev. Pathol. - 2007. - Vol. 10, №6. - P. 419-435.
10. Fahy J.V., Corry D.B., Boushey H.A. Airway inflammation and remodeling in asthma // Curr. Opinion Pulm. Med. - 2000. - Vol. 6. - P. 15-20.
11. Pandya H.C., Snetkov V.A., Twort C.H. et al. Oxygen regulates mitogen-stimulated proliferation of fetal human airway smooth muscle cells // Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. - 2002. - Vol. 283. - P. L.1220-L.1230.
12. Polosukhin V.V., Lawson W.E., Milstone A.P. et al. Association of progressive structural changes in the bronchial epithelium with subepithelial fibrous remodeling: a potential role for hypoxia // Virchows Arch. - 2007. - Vol. 451, №4.
- P. 793-803.
13. Puchelle E., Le Simple P., Hajj R. et al. Regeneration of injured airway epithelium // Ann. Pharm. Fr. - 2006. - Vol. 64, №2. - P. 107-113.
14. Steinke J.W., Woodard C.R., Borish L. Role of hypoxia in inflammatory upper airway disease // Curr. Opin. Allergy Clin. Immunol. - 2008. - Vol. 8, №1. - P. 16-20.
15. Tang J.R., Le Cras T.D., Morris K.G. Jr. et al. Brief perinatal hypoxia increases severity of pulmonary hypertension after reexposure to hypoxia in infant rats // Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. - 2000. - Vol. 278, №2.
- P. 1356-1364.
Координаты для связи с авторами: Тимошин С.С. е-mail: [email protected]
□□□
