БИООРГЛНИЧЕСКЛЯ ХИМИЯ, 2009, том 35, № 4, с. 493-500
УДК 517.112.6+577.175.53
СТРЕСС-ПРОТЕКТОРНАЯ АКТИВНОСТЬ СИНТЕТИЧЕСКОГО ПЕПТИДА СНзСО-Ьуэ-Ьуэ-А^-А^^Н (ПРОТЕКТИНА)
© 2009 г. Ю. А. Ковалицкая*, В. Б. Садовников*, Ю. А. Золотарев**, Е. В. Наволоцкая*#
*Филиал Института биоорганической химии им. М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН, 142290, Московская обл., г. Пущино, просп. Науки, 6; **Институт молекулярной генетики РАН, Москва Поступила в редакцию 15.10.2008 г. Принята к печати 05.11.2008 г.
Синтезирован пептид CHзCO-Lys-Lys-Arg-Arg-NH2 (авторское название - протектин) и изучена его активность при различных стрессорных воздействиях. Установлено, что протектин при интраназаль-ном введении крысам в дозах 1-10 мкг/животное за сутки до холодового, теплового шока или гипоба-рической гипоксии и при внутривенном введении в дозах 0.5-2 мкг/животное сразу после острой геморрагии нормализовал содержание кортикостерона и адреналина в надпочечниках и крови. Также показано, что интраназальное введение протектина в дозах 1-10 мкг/крыса за сутки до теплового или холодового шока предотвращало изменение содержания свободного гистамина и активности диами-ноксидазы в миокарде, вызванное резким изменением активности фермента при температурных воздействиях.
Ключевые слова: пептиды,рецепторы; адренокортикотропный гормон (АСТН), кора надпочечников, стресс.
ВВЕДЕНИЕ
Ранее мы синтезировали набор пептидов с ACTH-подобной структурой и исследовали их активность in vitro и in vivo. Было установлено, что ACTH-(15-18) (Lys-Lys-Arg-Arg) - это самый короткий фрагмент ACTH, способный связываться с рецептором гормона [1, 2]. Пептид Lys-Lys-Arg-Arg с высоким сродством и специфичностью связывался с мембранами коры надпочечников крысы (для комплекса [3H]Lys-Lys-Arg-Arg-peцeптop Kd 2.1 нМ), не влиял на активность аденилатциклазы и действовал как антагонист ACTH in vivo [3].
Цель настоящей работы - исследование влияния синтетического пептида CH3CO-Lys-Lys-Arg-Arg-NH2 (авторское название - протектин) на уровень кортикостерона и адреналина в надпочечниках и плазме крови, а также на содержание свободного гистамина и активность диаминоксидазы в миокарде крыс, подвергнутых различным стрессорным воздействиям, и сравнение полученных результатов с соответствующими показателями для пептида Lys-Lys-Arg-Arg.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Стресс - это общая неспецифическая нервно-гуморальная реакция организма на действие "чрезвы-
Сокращения: ACTH - адренокортикотропный гормон;
OAC - общий адаптационный синдром. # Автор для связи (тел.: (4967) 73-66-68; факс: (4967) 33-05-27;
эл. почта: navolots@fibkh.serpukhov.su).
чайных" раздражителей (стрессоров), которая в основном определяется деятельностью гипоталамуса, гипофиза и надпочечников и направлена на восстановление нарушенного гомеостаза [4, 5]. Клинически стресс проявляется в виде общего адаптационного синдрома (ОАС), в развитии которого выделяют три стадии: мобилизация, резистентность и истощение. Стадия мобилизации (реакция тревоги) включает фазы шока и противошока. Фаза шока характеризуется гипотермией, гипотонией, снижением активности центральной нервной системы, понижением мышечного тонуса, повышением проницаемости клеточных мембран, явлениями катаболизма, отрицательным азотистым балансом, гипогликемией, геморрагиями и т.д. Для фазы противошока характерны различные сдвиги в обратном направлении, ведущие к восстановлению нарушенного равновесия и развитию следующей стадии; происходит также утолщение коры надпочечников и нарастание ее деятельности, особенно в пучковой зоне, где образуются глюкокортикоиды. За фазой противошока следует стадия резистентности, для которой характерны следующие признаки: кора надпочечников обогащается секреторными гранулами, обмен становится анаболическим, неспецифическая устойчивость организма даже по отношению к другим раздражителям повышается (перекрестная резистентность).
При продолжительном или интенсивном действии стрессора адаптационные возможности организма могут оказаться исчерпанными, что приво-
Таблица 1. Ингибирование специфического связывания [3И]ЛСТИ-(15-18) с мембранами коры надпочечников крысы немечеными пептидами
Пептид IC50
нМ ± стандартное отклонение
Протектин 20.9 ± 1.8 3.5 ± 0.3
ACTH-(1-24) 10.6 ± 0.9 1.8 ± 0.2
ACTH-(11-24) 11.2 ± 0.8 1.9 ± 0.2
ACTH-(15-18) 13.3 ± 1.2 2.3 ± 0.2
ACTH-(4-10) >10000 >10000
дит к потере резистентности и развитию стадии истощения, ведущей к различным дистрофическим процессам и даже к гибели организма. Следует отметить, что патогенное действие любого агента включает в себя специфическое действие на ткань, неспецифическое местное действие и неспецифическое влияние, опосредованное через систему гипоталамус-гипофиз-надпочечники. По мнению основоположника учения о стрессе канадского ученого Селье [5], нет болезней, на которые ОАС не откладывал бы свой отпечаток, и, наоборот, нет ни одного заболевания, представляющего собой чистую болезнь адаптации.
Основную роль в развитии ОАС играют гормоны гипоталамуса, гипофиза и надпочечников. Сек-ретируемый под действием стрессора гипоталами-ческий кортикотропин-рилизинг-фактор (кортико-либерин) [6, 7] поступает в переднюю долю гипофиза и стимулирует синтез и секрецию про-опиомеланокортина [8], на первой стадии процес-синга которого образуется адренокортикотропный гормон (кортикотропин, ЛСТИ) [9]. АСТН освобождается в кровеносное русло, достигает надпочечников и потенциирует синтез и секрецию глю-кокортикоидов клетками пучковой и сетчатой зон коры [10, 11].
Основное жизненно важное действие глюкокор-тикоидов при стрессе заключается в быстром снабжении организма глюкозой за счет активации глю-неогенеза в печени [12]. Другая их важная функция -пермессивная (разрешающая) роль в действии ка-техоламинов на гладкую мускулатуру сосудов [13]. При стрессе из мозгового вещества надпочечников освобождаются адреналин и норадреналин, вызывающие сокращения стенок кровеносных сосудов в скелетных мышцах. В результате увеличивается поступление крови в мышцы и уменьшается кровоснабжение периферических тканей. Это действие катехоламинов проявляется только в присутствии глюкокортикоидов. Избыточное выделение гормонов надпочечниками, вызванное продолжительным или чрезмерно интенсивным действием стрессора, может привести к патологическим процессам (некрозам, подавлению воспалительных реакций, ко-
торые являются важным биологическим барьером, ограничивающим распространение инфекции в организме и т.д.) и развитию болезни адаптации.
В наши дни, в условиях резкого изменения климата, ухудшения экологической обстановки, изучение молекулярных механизмов стресса стало актуальным направлением исследований, от результатов которого напрямую зависит успех в создании эффективных и безопасных средств, способных повысить адаптационные возможности организма и защитить его от негативного действия экстремальных факторов внешней среды.
Ранее нами [1, 2] были синтезированы фрагменты ACTH-(11-24) различной длины и исследована их способность ингибировать специфическое связывание [3H]ACTH-(11-24) с мембранами коры надпочечников крысы. Оказалось, что самым коротким активным пептидом является ACTH-(15-18) (Lys-Lys-Arg-Arg) (K¡ 2.3 ± 0.2 нМ). Был получен меченый [3H]ACTH-(15-18) и показано, что он с высоким сродством и специфичностью связывается с ад-ренокортикальными мембранами (Kd 2.1 ± 0.1 нМ). Поскольку пептид Lys-Lys-Arg-Arg не влиял на активность аденилатциклазы [2], мы предположили, что при введении в организм он будет действовать как антагонист ACTH. Действительно, интрана-зальное введение пептида в дозах 2-10 мкг/живот-ное за сутки до холодового или теплового шока предотвращало резкое возрастание уровня корти-костерона в надпочечниках и плазме крови крыс, вызванное температурным воздействием [3].
Известно, что в ряде природных пептидных гормонов (а-меланоцитстимулирующий гормон, ти-реолиберин, люлиберин, окситацин, вазопрессин, гастрин) пептидная цепь посттрансляционно модифицирована по N- и (или) С-концу, что, по всей вероятности, продлевает время их жизни в организме. Предположив, что аналогичная модификация пептида Lys-Lys-Arg-Arg может привести к увеличению его активности in vivo, в данной работе мы получили аналог CH3CO-Lys-Lys-Arg-Arg-NH2 (авторское название - протектин) и изучили его стресс-протекторное действие при холодовом и тепловом шоке, острой геморрагии и гипобарической гипоксии.
Эксперименты показали, что способность немеченого протектина ингибировать специфическое связывание [3H]ACTH-(15-18) с мембранами коры надпочечников крысы меньше, чем у немеченого пептида Lys-Lys-Arg-Arg (табл. 1). В то же время in vivo он оказался значительно активнее пептида Lys-Lys-Arg-Arg. Результаты, приведенные в табл. 2, показывают, что содержание кортикостерона и адреналина в надпочечниках и плазме крови крыс, подвергнутых холодовому или тепловому шоку, возрастало в 2-3 раза. Интраназальное введение протектина в дозах 10, 5, 2, 1 мкг/крыса за сутки до шока отменяло этот эффект: резкого увеличения уровня гормонов в железе и крови не происходило,
Таблица 2. Влияние протектина и пептида Lys-Lys-Arg-Arg на содержание кортикостерона и адреналина в надпочечниках и плазме крови крыс, подвергнутых холодовому и тепловому шоку (P < 0.02)
Тип воздействия Агент (доза, мкг/крыса) Содержание гормона после воздействия, %
Кортикостерон Адреналин
в надпочечниках в плазме в надпочечниках в плазме
- (контроль) 100 ± 10 100 ± 13 100 ± 16 100 ± 11
(39.9 ± 4.1 мкг/г) (0.40 ± 0.05 мкг/мл) (412.2 ± 67.3 мкг/г) (33.9 ± 3.6 мкг/мл)
Холодовой ФР 268.5 ± 11.2 218.2 ± 12.3 292.1 ± 13.7 258.4 ± 14.2
шок Протектин (10) 98.2 ± 10.7 100.6 ± 11.2 100.4 ± 14.2 98.7 ± 12.0
» (5) 99.4 ± 11.3 102.4 ± 10.8 102.2 ± 11.4 103.1 ± 11.4
» (2) 118.6 ± 10.8 117.8 ± 12.1 123.6 ± 15.0 111.9 ± 13.3
» (1) 129.7 ± 11.0 126.5 ± 13.0 139.1 ± 13.9 125.8 ± 12.9
Lys-Lys-Arg-Arg (10) 101.0 ± 11.2 105.7 ± 11.4 108.4 ± 12.2 104.9 ± 12.2
» (5) 106.5 ± 11.1 123.5 ± 11.7 126.1 ± 11.3 113.5 ± 11.0
» (2) 156.8 ± 10.9 145.1 ± 11.0 169.8 ± 13.
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.