научная статья по теме ИЗМЕНЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗЫ В МОЗГЕ КРЫС С ДЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ Математика

Текст научной статьи на тему «ИЗМЕНЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗЫ В МОЗГЕ КРЫС С ДЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2012, том 446, № 1, с. 103-105

БИОХИМИЯ, БИОФИЗИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 577.15

ИЗМЕНЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗЫ В МОЗГЕ КРЫС С ДЛИТЕЛЬНЫМ СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ

© 2012 г. А. О. Шпаков, К. В. Деркач, О. В. Чистякова, И. В. Мойсеюк, В. М. Бондарева

Представлено академиком Н.П. Веселкиным 17.01.2012 г. Поступило 09.02.2012 г.

Нейродегенеративные заболевания являются частыми осложнениями сахарного диабета 1-го типа (СД1), что свидетельствует о тесной взаимосвязи между нейродегенеративными изменениями в мозге и метаболическими нарушениями, возникающими при СД [1]. Предполагается, что одна из первопричин развития нейродегенера-тивных заболеваний в условиях СД — изменение функциональной активности гормональных сигнальных систем мозга [2, 3]. На протяжении длительного времени ведущую роль здесь отводили изменениям в сигнальных системах, регулируемых инсулином и лептином, функции которых в наибольшей степени меняются при СД [4—6]. В последние годы все больше внимания уделяют изменениям, возникающим в сигнальных каскадах, регулируемых биогенными аминами, адено-зином и нейропептидами, которые через посредство сопряженных с О-белками рецепторов контролируют активность аденилатциклазы (АЦ), фосфолипазы С и зависимых от них эффектор-ных белков [2, 3].

Однако имеется очень мало работ, в которых изучено функциональное состояние регулируемых нейрогормонами сигнальных систем в мозге в условиях СД1, а исследования, посвященные их комплексному анализу, отсутствуют вовсе [2]. В то же время такие исследования имеют большое значение для выяснения этиологии и патогенеза ней-родегенеративных заболеваний, возникающих при СД, а также для разработки эффективных подходов при их лечении, диагностике и прогнозировании.

Цель работы состояла в исследовании функциональной активности аденилатциклазной сигнальной системы, регулируемой биогенными аминами, аденозином, соматостатином и

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова

Российской Академии наук, Санкт-Петербург

питуитарным АЦ-активирующим полипептидом (PACAP-38), в мозге крыс с экспериментальным СД1 и в изучении влияния на эту систему лечения диабетических животных интраназальным инсулином (ИИ).

Исследования проводили на разработанной авторами стрептозотоциновой модели СД1, которая развивалась на протяжении 6 мес, что существенно отличает ее от традиционно используемых моделей краткосрочного СД1 продолжительностью не более 3—4 мес [7, 8]. Выбор пролонгированной модели СД1 обусловлен тем, что она наиболее близка к реально протекающему заболеванию. Установлено также, что увеличение продолжительности СД1 в значительной степени усиливает нейродегенеративные изменения в мозге [2, 9]. Для коррекции этих изменений нами был использован ИИ, который положительно влияет на функционирование мозга в условиях острого недостатка инсулина, характерного для СД1 [10]. Важным преимуществом ИИ в сравнении с обычно применяемым периферическим инсулином является то, что ИИ существенно не влияет на уровень периферической глюкозы и не вызывает гипогликемию, которая очень опасна для диабетических пациентов и только усугубляет нарушения в ЦНС [11].

Изучали четыре группы самцов крыс линии Wistar — контроль (группа 1, n = 8, масса тела 373 ± ± 19 г, уровень глюкозы в крови 5.1 ± 0.3 мМ), контрольные крысы, получавшие ИИ (группа 2, n = 7, 412 ± 25 г, 4.7 ± 0.4 мМ), диабетические крысы (группа 3, n = 7, 287 ± 29 г, 19.5 ± 1.5 мМ), диабетические крысы, леченные ИИ (группа 4, n = 6, 304 ± 21 г, 14.7 ± 1.6 мМ). СД1 вызывали интрапе-ритониальным введением крысам стрептозото-цина ("Sigma", США) по схеме: первые две инъекции (каждая по 45 мг/кг массы) в возрасте 4— 4.5 мес с интервалом в 2 нед, затем еще две инъекции (каждая по 35 мг/кг массы) в возрасте 6 и 8 мес. Стрептозотоцин растворяли в 500 мкл подкисленного физиологического раствора (pH 4.5).

104

ШПАКОВ и др.

400 -

о и 350 _

Я

« и 300 -

ч

<ч (U 250 -

(U

В 200 -

2

р 150 -

и

£ 100 -

IS 50 -

и 0 1

■ : #

ÜL

- +

#

1

ZZ 2 — 3

А Б В Г Д

Рис. 1. Стимулирующее влияние гормонов и их синтетических аналогов на базальную активность адени-латциклазы (АЦ) во фракциях синаптосомальных мембран мозга диабетических и контрольных крыс и влияние на них терапии интраназальным инсулином (ИИ). А — изопротеренол; Б — серотонин; В — EMD-386088; Г — ^-циклопентиладенозин (все — 10-5 М), Д - РАСАР-38, 10-7 М. 1-4 - группы крыс. *, ** — статистически значимые различия между группами 1 и 3 (Р < 0.05 и Р < 0.01); #, ## — между группами 3 и 4 (Р < 0.05 и Р < 0.01); + — между группами 2 и 4 (Р < 0.05).

Контрольным животным вводили физиологический раствор по той же схеме.

Уровень глюкозы в цельной крови, взятой из вены хвоста, измеряли с помощью тестовых полосок OneTouch Ultra ("LifeScan", Inc., США) и глюкометра Ortho-Clinical Diagnostics ("Johnson & Johnson", Великобритания). Интраназальное введение инсулина проводили как описано ранее [12]. Кристаллический инсулин в концентрации 24 ЕД/мл вводили по каплям поочередно в каждую ноздрю (суточная доза 0.48 ЕД в расчете на одну крысу). Введение ИИ начинали через 1 мес после первой инъекции крысам стрептозотоцина и проводили ежедневно на протяжении 5 мес до взятия тканей мозга.

В опытах использовали агонисты адренергиче-ских рецепторов (АдрР) норадреналин и изопротеренол, серотонин, селективный агонист адено-зиновых рецепторов 1-го типа (Аден1Р) ^-цик-лопентиладенозин, агонист Аден2Р CGS-21680, агонист D2-дофаминовых рецепторов ^2-ДАР) бромокриптин, PACAP-38, соматостатин, фор-сколин, ß,y-имидогуанозин-5'-трифосфат (Gpp-NHp) ("Sigma", США), 5-нонилокситриптамин и EMD-386088, селективные агонисты серотониновых рецепторов (СР) 1B- и 6-го типов ("Tocris Cookson Ltd.", Великобритания). Для определения активности АЦ использовали [а-32Р]АТФ (1000 Ки/ммоль) производства ОАО "Институт реакторных материалов" (Россия).

Выделение фракций синаптосомальных мембран из мозга крыс (кора больших полушарий, стриатум и гиппокамп) и определение в них активности АЦ проводили как описано ранее [13, 14]. Инкубацию мембран в реакционной смеси осуществляли при 37°С в течение 10 мин. Активность АЦ оценивали по количеству цАМФ, который получался в результате ферментативной реакции, и выражали в пикомолях цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка. Статистический анализ данных проводили с использованием программы АМОУА. Данные представлены в виде М ± 8.Б.М. из трех независимых экспериментов. Различия оценивали как достоверные при Р< 0.05.

Базальная активность АЦ в мозге диабетических крыс была в незначительной степени снижена в сравнении с таковой в контроле (22.1 ± 1.4 и 25.3 ± 1.7 пмоль цАМФ/мин на 1 мг белка). ОррМИр (10-5 М), негидролизуемый аналог ГТФ, активирующий О-белки стимулирующего типа (О5), повышал активность АЦ в мозге диабетических и контрольных крыс на 201 и 239%, в то время как форсколин (10-5 М), взаимодействующий с каталитическим центром АЦ, стимулировал фермент на 310 и 323% соответственно. Эти данные указывают на то, что в мозге крыс с пролонгированным 6-месячным СД1 не наблюдается существенных изменений базальной активности АЦ и ее чувствительности к негормональным агентам, что свидетельствует в пользу сохранения каталитических функций АЦ и ее сопряжения с О^-белками при этой модели СД. Ранее сходная картина была выявлена нами при изучении краткосрочных моделей СД1 [5, 7]. Лечение диабетических крыс с помощью ИИ слабо влияло на ба-зальную и стимулированную ОррМИр и форско-лином активность АЦ (данные не представлены).

В мозге контрольных крыс стимулирующие АЦ эффекты Р-АдрР-агониста изопротеренола, серотонина, СР6-агониста БМЭ-386088, Аден1Р-агониста М6-циклопентиладенозина и РАСАР-38, действующих на фермент через посредство О^-белков, составили 170, 334, 123, 88 и 145% соответственно. В условиях СД1 наблюдали снижение АЦ эффектов изопротеренола, РАСАР-38 и, в меньшей степени, серотонина, в то время как АЦ эффекты БМЭ-386088 и М6-циклопентиладенози-на менялись незначительно (рис. 1). Полученные данные свидетельствуют о рецепторной специфичности изменений в О^-сопряженных сигнальных каскадах в мозге крыс с пролонгированным СД1, которые затрагивают в-АдрР, некоторые типы О^-сопряженных СР, (вероятно, СР4 и/или СР7, но не СР6) и рецепторы У1Р/РАСАР-семейства, активируемые РАСАР-38. Терапия ИИ приводила к частичному (изопротеренол, серотонин) или полному (РАСАР-38) восстановлению АЦ эффектов гормонов. У животных контрольной группы ИИ

ИЗМЕНЕНИЕ ГОРМОНАЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

105

иТ S

Ц 80

ч <ч Т Т

¡3

100

60 -

л s

£

IS о

40 -

20

В

Г

Д

Рис. 2. Ингибирующее влияние гормонов на стимулированную форсколином активность АЦ в мозге диабетических и контрольных крыс и влияние на них терапии ИИ. 1—4 — группы крыс. А — норадреналин; Б — 5-нонилокситриптамин; В — бромокриптин; Г — 008-21680 (все - 10-5 М); Д - соматостатин, 10-7 М. Стимулирующий АЦ эффект форсколина (10-5 М) в отсутствие гормонов принят за 100%. ** — статистически значимые различия между группами 1 и 3 (Р < 0.01); ^ ## — между группами 3 и 4 (Р < < 0.05 и Р< 0.01); ++ — между группами 2 и 4 (Р < 0.01).

в незначительной степени усиливал АЦ эффекты серотонина, агониста Аден1Р и РАСАР-38 (рис. 1).

В мозге контрольных крыс а/Р-АдрР-агонист норадреналин, СР1в-агонист 5-нонилокситрип-тамин, D2-ДАР-агонист бромокриптин, Аден2Р-агонист С08-21680 и пептидный нейрогормон соматостатин, взаимодействующие с рецепторами, которые сопряжены с О-белками ингибиру-ющего типа (О,), снижали стимулированную форсколином активность АЦ на 27, 32, 35, 23 и 49% соответственно. В мозге диабетических крыс ингибирующие АЦ эффекты нейрогормонов сильно ослаблялись, а в случае 5-нонилокситрип-тамина и С08-21680 блокировались почти полностью (рис. 2). Исключение составлял ингиби-рующий АЦ эффект бромокриптина, который практически не менялся при СД1. Терапия ИИ приводила к восстановлению АЦ эффектов 5-но-нилокситриптамина и соматостатина, но слабо влияла на эффекты норадреналина и С08-21680. Получ

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком