ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 420, № 4, с. 562-564
= ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 612.815:612.014.42:616-003.725
ВЛИЯНИЕ ТЕТРААЛКИЛАММОНИЕВОГО ПРОИЗВОДНОГО 6-МЕТИЛУРАЦИЛА НА ИНТЕНСИВНОСТЬ СПОНТАННОЙ И ВЫЗВАННОЙ СЕКРЕЦИИ АЦЕТИЛХОЛИНА ИЗ ДВИГАТЕЛЬНЫХ НЕРВНЫХ ОКОНЧАНИЙ
© 2008 г. К. А. Петров, И. В. Ковязина, В. В. Зобов, Э. А. Бухараева, В. С. Резник, член-корреспондент РАН Е. Е. Никольский
Поступило 12.12.2007 г.
Важное место среди физиологически активных соединений занимают ингибиторы холинэс-тераз. Некоторые из них являются лекарственными препаратами и используются с целью увеличения эффективности синаптической передачи возбуждения в холинергических синапсах за счет продления времени пребывания молекул медиатора в синаптической щели и тем самым увеличения вероятности повторной активации рецепторов концевой пластинки [1]. Вместе с тем известно, что облегчение синаптического проведения развивается при ингибировании лишь части аце-тилхолинэстеразы (АХЭ), при длительной и массивной инактивации фермента наблюдается угнетение синаптической передачи (курареподобный эффект) [2]. В основе этого эффекта могут лежать как пре-, так и постсинаптические механизмы. Постсинаптический механизм связан с развитием стойкой деполяризации концевой пластинки под влиянием эндогенного ацетилхолина, приводящей к инактивации натриевых каналов мембраны мышечного волокна или/и развитием десенси-тизации постсинаптических холинорецепторов. В основе пресинаптического механизма курарепо-добного действия лежит нарушение процесса выделения квантов ацетилхолина за счет активации пресинаптических холинорецепторов, контролирующих процессы экзоцитоза медиатора [3, 4]. Клиническое применение всех без исключения известных ингибиторов АХЭ существенно осложняется их чрезвычайно малой "фармакологической
безопасностью", выражаемой как отношение летальной дозы к эффективной (ЛД50/ЭД50), обычно для этих препаратов не превышающее 5.0. Вследствие этого, с токсикологической точки зрения, они и "лечат" и "убивают" практически в одних и тех же дозах. Для расширения области применения ингибиторов АХЭ в медицинской практике актуальной является разработка новых соединений, характеризующихся высокой антиАХЭ активностью и вместе с тем фармакологической безопасностью [5]. Перспективным в связи с этим представляется синтезированный в Институте органической и физической химии им. А.Е. Арбузова новый класс ингибиторов АХЭ -тетраалкиламмониевые производные 6-метилура-цила [6, 7]. Особенностью действия этих соединений у млекопитающих in vivo по сравнению с традиционными антиАХЭ средствами из классов фосфор-органических ингибиторов, карбаматов и ониевых солей является большой диапазон между дозами, которые парализуют мышцы конечностей при функциональной нагрузке, и летальными дозами, которые блокируют дыхательные мышцы (ЛД50/ЭД50 > 50) [8, 9]. Среди тетраалкиламмоние-вых производных 6-метилурацила наиболее эффективным является 1,3-бис[5(диэтил-о-нитро-бензиламмонио)пентил]-6-метилурацилдибромид (соединение № 547), имеющий коэффициент фармакологической безопасности около 300, в зависимости от вида животного [8, 9]. Ранее на нервно-мышечных препаратах локомоторных и дыхательной мышц крысы в условиях in vitro нами были выявлены различия в эффективности действия соединения № 547 на амплитудно-временные параметры миниатюрных потенциалов (МПКП) и токов концевой пластинки [10, 11]. В данной работе для оценки влияния соединения № 547 на состояние пресинаптического звена процесса передачи возбуждения было проведено исследование интенсивности спонтанной и вызванной квантовой секреции медиатора в синапсах мышц разного функционального профиля: локо-
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
Казанский государственный медицинский
университет
ВЛИЯНИЕ ТЕТРААЛКИЛАММОНИЕВОГО ПРОИЗВОДНОГО
563
моторных ("быстрой" - m. extensor digitorum lon-gus (m. EDL) и "медленной" - m. soleus) и мышц диафрагмы ("смешанной" - diaphragma) в присутствии соединения № 547.
Эксперименты проводили на изолированных нервно-мышечных препаратах белых беспородных крыс обоих полов массой 250-300 г. Изолированную мышцу с подходящим к ней нервом помещали в экспериментальную ванночку, через которую протекал аэрированный карбагеном (02 95%, С02 5%) 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 раствора поддерживали на уровне 7.2-7.4 при температуре 20.0 ± 0.5°С. Использовали соединение № 547, синтезированное в лаборатории химико-биологических исследований ИОФХ им. А.Е. Арбузова КазНЦ РАН. Вызванные стимуляцией двигательного нерва с частотой 0.5 имп/с потенциалы концевой пластинки (ПКП) и МПКП регистрировали с помощью стандартной микроэлектродной техники. После предварительного усиления сигналы записывали на жесткий диск компьютера и анализировали с помощью оригинальной компьютерной программы. Спонтанную квантовую секрецию ацетилхолина анализировали по средней частоте и гистограммам распределения межимпульсных интервалов МПКП. Квантовый состав ПКП оценивали в условиях пониженной концентрации Ca2+ (0.6 ммоль/л) и повышенной концентрации Mg2+ (6.0 ммоль/л) либо посредством деления средней амплитуды ПКП на среднюю амплитуду МПКП, либо методом "выпадений" [12, 13].
В исходных условиях интенсивность спонтанной квантовой секреции медиатора в m. soleus была достоверно ниже, чем в diaphragma и в m. EDL. Средняя частота МПКП составляла в diaphragma 1.9 ± 0.2 имп/с (n = 8), в m. EDL - 2.0 ± 0.1 имп/с (n = = 7) и в m. soleus - 1.4 ± 0.1 имп/с (n = 6, p < 0.05) (рис. 1).
В diaphragma соединение № 547 в концентрациях 1 ■ 10-9 моль/л и 1 ■ 10-8 моль/л не вызывало достоверных изменений частоты МПКП, которая составила соответственно 1.9 ± 0.4 имп/с (n = 8, p > 0.05) и 1.8 ± 0.3 имп/с (n = 7,p > 0.05), и только при увеличении содержания ингибитора до 1 ■ ■ 10-7 моль/л наблюдалось снижение спонтанной секреции медиатора до 1.0 ± 0.4 имп/с (n = 6, p <
< 0.05) (рис. 1).
В m. soleus наблюдалось увеличение частоты МПКП в присутствии соединения № 547 в концентрациях 1 ■ 10-9 и 1 ■ 10-8 моль/л, тогда как при более высокой концентрации соединения частота МПКП уменьшалась до 1.0 ± 0.1 имп/с (n = 6, p <
< 0.05). В m. EDL эффект соединения № 547 наблюдался только начиная с концентрации 1 ■ 10-8 моль/л,
/мпкп (1/c) 3.0
2.4 1.8 1.2
0.6
0 3.0
2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
0 3.0
2.4
1.8
1.2
0.6 0
(а)
(б)
(в)
diaphragma
m. EDL
m. soleus
Рис. 1. Влияние соединения № 547 на частоту МПКП в синапсах мышц разного функционального типа. a -1 ■ 10-9; б - 1 ■ 10-8; в - 1 ■ 10-7 моль/л. Светлые столбики - контроль, заштрихованные - в присутствии соединения № 547.
когда средняя частота МПКП снижалась до 1.2 ± 0.11 имп/с (n = 6, p < 0.05) (рис. 1). Полученные данные свидетельствуют о различиях в эффективной концентрации соединения № 547, вызывающей изменение интенсивности спонтанной секреции квантов медиатора, которая оказалась примерно на два порядка выше для дыхательной мышцы, чем для локомоторных.
Средний квантовый состав ПКП составил соответственно в m. soleus 1.5 ± 0.2 (n = 6), в m. EDL 1.0 ± 0.1 (n = 6) и в diaphragma 2.0 ± 0.4 (n = 6). Вследствие достаточно высокой вариабельности исходных значений в разных синапсах даже одной и той же мышцы достоверных различий между квантовым составом в контроле в разных мышцах выявить не удалось. Так же как и для спонтанной секреции квантов, интенсивность вызванного освобождения в diaphragma оказалась менее чувствительна к влиянию соединения № 547, чем в локомоторных мышцах. В diaphragma достоверное снижение квантового состава (на 42%) наблюдалось только при действии соединения № 547 в концентрации 1 ■ 10-7 моль/л, тогда как в m. EDL квантовый состав падал на 34% при его действии в концентрации 1 ■ 10-8 моль/л. В m. soleus ингибитор оказывал эффект также в концен-
*
*
*
*
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 420 < 4 2008
9*
564
ПЕТРОВ и др.
%
1б0 14G 12G 1GG 8G б0 4G 2G G
10-8 1G-7 diaphragma
1G-8 1G-7 m. EDL
1G-8 1G-7 m. soleus
Рис. 2. Влияние соединения < 547 на квантовый состав ПКП в синапсах мышц разного функционального типа. По оси ординат - отношение значений квантового состава ПКП в присутствии ингибитора к квантовому составу в контроле, принятому за 100%. Светлые столбики - соединение < 547 в концентрации 1 • 10-8 моль/л, заштрихованные - в концентрации 1 • 10-7 моль/л.
трации 1 • 10 8 моль/л, однако эффект был противоположной направленности (рис. 2).
Таким образом, концентрации соединения № 547, при которых наблюдались изменения интенсивности спонтанной квантовой секреции и квантового состава ПКП, в синапсах дыхательной мышцы были значительно выше, чем в синапсах локомоторных мышц.
Несмотря на то, что результаты проведенных экспериментов не позволяют говорить о кон-крентных молекулярных механизмах, обеспечивающих разную чувствительность моторных нервных окончаний мышц разного функционального профиля к соединению № 547, есть все основания полагать, что значительно меньшая чувствительность процессов, контролирующих вызванную
секрецию медиатора в дыхательной мышце, вносит вклад в обеспечение высокого показателя фармакологической безопасности данного соединения в экспериментах in vivo. Тот факт, что процесс спонтаной секреции также значительно более устойчив к действию соединения в синапсах диафрагмы, говорит о том, что конкретные механизмы более низкой чувствительности нервной дыхательной мышцы необходимо искать на тех этапах нейромедиации, которые являются общими для спонтанного и вызванного освобождения.
Работа поддержана грантами РФФИ (07-04-G1137, G7-G4-12G97) и Президента РФ "Ведущая научная школа".
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. М.: Hовaя волна, 2GG5. 120б с.
2. Прозоровский B^. Heaнтиxолинэcтepaзныe механизмы действия антихолинэстеразных средств. Л.: Медицина, 197б. 1б0 с.
3. Hevron E, David G., A
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.