научная статья по теме ОСОБЕННОСТИ ЭФФЕКТОВ ИНГИБИРОВАНИЯ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ ГЛАДКОЙ И ПОПЕРЕЧНОПОЛОСАТОЙ МЫШЦ КРЫСЫ АЛКИЛАММОНИЕВЫМ ПРОИЗВОДНЫМ 6-МЕТИЛУРАЦИЛА Математика

Текст научной статьи на тему «ОСОБЕННОСТИ ЭФФЕКТОВ ИНГИБИРОВАНИЯ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ ГЛАДКОЙ И ПОПЕРЕЧНОПОЛОСАТОЙ МЫШЦ КРЫСЫ АЛКИЛАММОНИЕВЫМ ПРОИЗВОДНЫМ 6-МЕТИЛУРАЦИЛА»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 449, № 4, с. 484-486

= ФИЗИОЛОГИЯ

УДК 612.815:612.014.42:616-003.725

ОСОБЕННОСТИ ЭФФЕКТОВ ИНГИБИРОВАНИЯ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ ГЛАДКОЙ И ПОПЕРЕЧНОПОЛОСАТОЙ МЫШЦ КРЫСЫ АЛКИЛАММОНИЕВЫМ ПРОИЗВОДНЫМ

6-МЕТИЛУРАЦИЛА

© 2013 г. А. Д. Никиташина, К. А. Петров, В. В. Зобов, В. С. Резник, академик Е. Е. Никольский

Поступило 29.11.2012 г.

Б01: 10.7868/80869565213100289

На сегодняшний день ингибиторы фермента ацетилхолинэстеразы (АХЭ) широко используются в медицинской практике для фармакологической коррекции синаптических дефектов, лежащих в основе болезни Альцгеймера, миастении Гравис и других форм патологической мышечной слабости, а также для стимуляции гладкомышеч-ных элементов кишечника и мочевого пузыря с целью усиления тонуса и стимуляции перистальтики [1, 2]. Кроме того, частичное ингибирование активности АХЭ применяется в анестезиологии для ускорения процесса выведения пациента из состояния блокады нервно-мышечной передачи возбуждения, обусловленной введением миоре-лаксантов антидеполяризующего типа (кураре и его аналоги) [3]. Эффективность антиАХЭ препаратов в этих случаях обусловлена их способностью потенцировать эффекты эндогенного аце-тилхолина (АХ) за счет уменьшения скорости его ферментативного гидролиза. В этой ситуации молекулы медиатора, активировавшие холиноре-цептор, за счет продления времени их существования в синаптической щели способны возбуждать и другие холинорецепторы, что приводит к возрастанию амплитуды возбуждающего постсинаптиче-ского потенциала (ВПСП). В случае заболеваний, вызванных снижением плотности функционально активных холинорецепторов на постсинаптиче-ской мембране или уменьшением интенсивности секреции медиатора (миастения Гравис, синдром Ламберта—Итена, болезнь Альцгеймера и др.) [4, 5],

Казанский институт биохимии и биофизики Казанского научного центра Российской Академии наук Институт органической и физической химии им. А.Е. Арбузова Казанского научного центра Российской Академии наук, Казань Казанский (Приволжский) федеральный университет Казанский государственный медицинский университет

увеличение амплитуды ВПСП после ингибирова-ния АХЭ восстанавливает способность ВПСП вызывать генерацию потенциала действия на постсинаптической клетке. При атонии кишечника и мочевого пузыря увеличение амплитуды ВПСП приводит к усилению сокращения гладко-мышечных элементов, повышает тонус органов и усиливает перистальтику.

Однако широкое клиническое применение ингибиторов АХЭ требует большой осторожности, поскольку одновременно с воздействием на орган, функционирование которого требует в данный момент фармакологической коррекции, происходит инактивация фермента и в других органах, коррекции не требующих, что приводит к развитию множества побочных эффектов. Так, например, применение антиАХЭ препаратов для лечения синдромов патологической мышечной слабости может сопровождаться побочными эффектами, связанными с нарушением нормального функционирования сердечной мышцы, а также гладких мышц сосудов и кишечника [6].

Вышеописанных недостатков могли бы быть лишены ингибиторы АХЭ, более эффективные в отношении синапсов отдельных тканей. Однако до настоящего времени вещества с подобными свойствами описаны не были.

Ранее [7] при исследовании нового класса ингибиторов АХЭ — алкиламмониевых производных 6-метилурацила — нами было показано, что один из представителей данного класса 1,3-бис[5(диэтил-о-нитробензиламмонио)пентил]-6-метилурацилди-бромид (С-547) проявлял избирательность действия в отношении АХЭ скелетной мускулатуры по сравнению с дыхательной мускулатурой. Также было показано, что соединение № С-547 инги-бирует АХЭ сердечной мышцы в концентрациях, на два порядка больших, чем необходимо для полного ингибирования АХЭ в скелетной мышце [8]. Поскольку С-547 содержит в составе четвер-

ОСОБЕННОСТИ ЭФФЕКТОВ ИНГИБИРОВАНИЯ

485

Рис. 1. Зависимость амплитуды МТКП, зарегистрированных в EDL, и силы сокращений препаратов мочевого пузыря крысы от концентрации ингибиторов АХЭ; а — EDL, калимин; б — EDL, С-547; в — мочевой пузырь, калимин; г — мочевой пузырь, С-547; п = 30 для МТКП; п = 5 для препаратов мочевого пузыря.

Амплитуда, нА 8

(а)

7 ' 6 5 4

Контроль 0.1 0.5 1 10

Концентрация ингибитора, мкмоль/л

Сила сокращения, % 200 г

(в)

180 - _г

1601- Г

140 120 100 80 60 40 20 0

Амплитуда, нА 8

(б)

7 ' 6 5 4

3 -

2 -1 -

" "Контроль 0.1 0.5 5 10 100 Концентрация ингибитора, нмоль/л

Сила сокращения, % 200

(г)

180 160 140 120 100 80 60 40 20

ь л о

н и м и

л

а Ка

0.1 0.5 1 10

Концентрация ингибитора, мкмоль/л

1 10 100 1000 Концентрация ингибитора, нмоль/л

3

2

тичный азот, затрудняющий проникновение соединения через гематоэнцефалический барьер, то наиболее вероятные области его применения — лечение синдромов патологической мышечной слабости и атонии гладкой мускулатуры. Цель данного исследования — сопоставить эффективность С-547 и одного из широко применяющихся в клинике ингибиторов АХЭ — калимина — в отношении синапсов поперечнополосатых мышц по сравнению с синапсами гладких мышц.

Эксперименты проводили на изолированных препаратах мочевого пузыря и длинном разгибателе пальцев (m. extensor digitorum longus — m. EDL) белых беспородных крыс обоих полов массой 250—300 г. Животных декапитировали под эфирным наркозом и выделяли исследуемые органы. Изолированные мочевой пузырь и мышцу помещали в раствор Рингера—Кребса следующего состава (ммоль/л): NaCl - 120.0, KCl - 5.0, CaCl2 - 2.0, MgCl2 - 1.0, NaHCO3 - 11.0,

NaH2PO4 - 1.0, глюкоза - 11.0 (рН 7.2-7.4 при температуре 20 ± 2оС). Мочевой пузырь разрезали на полоски шириной 2-3 мм и длиной 10 мм и помещали в ванночку объемом 20 мл, заполненную раствором Рингера-Кребса, аэрируемого карба-геном. Для измерения сократительного ответа использовали датчик средней чувствительности Ugo Basile, модель № 7004. Сокращения анализировали с помощью компьютерной программы Virtual Chart Recorder 1024 х 768. Сокращения препаратов мочевого пузыря вызывали добавлением в омывающий препарат раствора АХ (100 мкмоль/л). Затем препараты "отмывали" раствором без медиатора и дожидались восстановления тонуса гладкой мускулатуры до уровня, предшествующего сокращению. Далее работали по следующему протоколу: препараты инкубировали в течение 20 мин в растворе, содержащем различные концентрации ингибитора, а затем определяли их реакцию на добавление АХ (100 мкмоль/л).

486

НИКИТАШИНА и др.

Миниатюрные токи концевой пластинки (МТКП) регистрировали с помощью стандартной микроэлектродной техники. Для предотвращения спонтанных мышечных сокращений, вызванных ингибированием АХЭ, в перфузионный раствор добавляли блокатор №+-каналов тетрод-отоксин (0.1 мкмоль/л).

Достоверность анализируемых различий проверяли по критерию Стьюдента (р < 0.05). С-547 был синтезирован в лаборатории химико-биологических исследований ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН. Пиридостигмин бромид (калимин) был приобретен в '^1§та-АЫг1сИ".

Исследования показали, что в контроле средняя амплитуда МТКП в синапсах m.EDL составляла 4.6 ± 0.2 нА (п = 30). Сокращения препаратов гладкой мускулатуры на аппликацию АХ составляли 2.9 ± 0.2 г (п = 5). Калимин вызывал характерное для ингибиторов АХЭ дозозависимое увеличение амплитуды МТКП в m.EDL в концентрации 0.1 мкмоль/л (п = 30, р < 0.05) (рис. 1а). Максимальное увеличение амплитуды МТКП наблюдалось в его концентрации 1 мкмоль/л и составляло 144% по сравнению с контролем (п = 30, р < 0.05). Пороговая концентрация калимина, вызывающая увеличение силы сокращений препаратов мочевого пузыря, так же как и в случае поперечнополосатой мышцы, составляла 0.1 мкмоль/л (п = 5, р < 0.05). Максимальное увеличение (на 85%) наблюдалось также в концентрации 1 мкмоль/л (п = 5, р < 0.05) (рис. 1в).

С-547 был значительно эффективнее калимина. Так, достоверное увеличение амплитуды МТКП на 12% было вызвано действием соединения концентрации 0.1 нмоль/л (п = 30, р < 0.05). Максимальное увеличение амплитуды токов наблюдалось при использовании концентрации С-547 5 нмоль/л и составляло 161% по сравнению с контролем (п = 30, р < 0.05) (рис. 1б). В экспериментах на мускулатуре мочевого пузыря С-547 не был эффективен даже в концентрации 1 нмоль/л (109.0 ± 9.5%; п = 5,р < 0.05). При использовании С-547 в концентрации 10 нмоль/л было обнаружено достоверное увеличение силы сокращений полоски мочевого пузыря на 124.6 ± 6.8% (п = 5, р < 0.05) (рис. 1г). Дальнейшее увеличение концентрации С-547 до 1 мкмоль/л вызывало снижение силы сокращений ниже контрольных значений (до 70.7 ± 13.1%; п = 5,р < 0.05).

Таким образом, максимально эффективные концентрации для С-547 на скелетной мышце и гладкой мускулатуре различаются в 2 раза, тогда как в случае с калимином такой разницы не наблюдается.

Полученные результаты показывают, что С-547 более эффективен в отношении АХЭ синапсов поперечнополосатых мышц по сравнению с синапсами гладкой мускулатуры. Такая особенность С-547 делает представителей данного класса соединений перспективными для дальнейших

исследований в качестве потенциальных лекарственных средств, предназначенных для лечения миастении Гравис и врожденных миастеноподоб-ных состояний.

Дальнейшее изучение молекулярных механизмов, лежащих в основе различий в эффективности ингибирования АХЭ в синапсах разных органов, позволит направленно синтезировать соединения с еще более выраженными органо- и тканеспеци-фическими свойствами.

Что может лежать в основе различий в эффективности С-547 в разных органах? Известно, что АХЭ существует в виде нескольких молекулярных форм, соотношение которых в разных органах сильно различается. В основе разнообразия молекулярных форм АХЭ лежат несколько процессов. Так, описаны несколько вариантов альтернативного сплайсинга гена АХЭ [9]. Кроме того, известны различия в посттрансляционных модификациях АХЭ, таких как гликозилирование и присоединение нескольких вариантов "якорной" субъединицы [10]. Как уже было отмечено, С-547 является первым кандидатом на роль органоспе-цифического ингибитора АХЭ. Однако причины избирательности действия данног

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