Паразитология
Малютина Т.А., кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Теренина Н.Б., доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник (Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Российской академии наук)
РЕЦЕПТОРЫ ГАМК ПАРАЗИТИЧЕСКИХ НЕМАТОД -МИШЕНИ ДЛЯ АНТИГЕЛЬМИНТИКОВ
В статье представлен анализ фармакологических свойств рецепторов гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) соматических мышечных клеток свиной аскариды - удобной модели для проведения фармакологических, иммуноцитохимических, физиологических и электрофизиологических исследований.
Предложена к обсуждению возможность использования знаний о физиологических эффектах ГАМК и некоторых ее агонистов (мусцимол и изогувацин) на мускулатуру нематоды Ascaris suum, вызывающих расслабление и паралич соматической мускулатуры и мускулатуры матки паразита, для создания лекарственных препаратов направленного действия, мишенью для которых будут ГАМК-рецепторы мускулатуры круглых паразитических червей.
Ключевые слова: ГАМК, паразитическая нематода, антигельминтики.
GABA RECEPTORS IN PARASITIC NEMATODES - TARGETS FOR ANTHELMINTICS
The article represents analysis of pharmacological propeties of gamma-aminobutiric acid (GABA) receptors in somatic muscle of nematode Ascaris suum - the convenient model for pharmacological, immuno-cytochemical, phisiological and electrophisiological investigations. GABA induce the relaxation andparaly-sis of ascaris body and uterus musculature. The possibility of use data about propeties of GABA receptors, the physiological effects of GABA and its agonists (muscimol, isoguvacin) on musculature of Ascaris suum for development of new effective anthelmintics is discussed.
Key words: GABA, nematode Ascaris suum, anthelmintics.
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) является основным тормозным медиатором в центральной нервной системе позвоночных животных (Awapara et al.,1950; Сытинский, 1972; Зефиров, Ситдикова, 2010).
Медиаторная функция ГАМК на пре- и постсинаптической мембране возбуждаемой клетки позвоночных реализуется через взаимодействие с ГАМК-рецепторами. К настоящему времени у позвоночных выявлено три типа рецепторов ГАМК: рецептор ГАМКа , рецептор ГАМКВ и рецептор ГАМКС, которые имеют белковую структуру, состоящую из нескольких субъединиц, и характеризуются различными фармакологическими свойствами (Chebib, Johnston, 1999; Зефиров, Ситдикова, 2010).
Рецепторы ГАМКА и ГАМКС - ионотропные рецепторы, формирующие ионные каналы, которые отвечают на внеклеточные стимулы (например, воздействие нейромедиаторов) и принимают участие в передачи информации в синаптических структурах (Kandel et al., 2002).
Рецептор ГАМКА является сложным макромолекулярным белковым комплексом, состоящим из участков, связывающих ГАМК, ее агонисты и антагонисты, а также отдельных сегментов, которые способны связывать модуляторы: бензидиазепины, барбитураты, нейросте-роиды (Smith, Olsen, 1995; Chebib, Johnston, 1999; Зефиров, Ситдикова, 2010). В большинстве случаев активация рецепторов ГАМКА и ГАМКС под воздействием ГАМК сопровождается
открытием хлорных каналов, встроенных в структуру этих рецепторов, и постсинаптическим торможением.
В современной литературе показано, что ГАМК выявлена также в центральной и периферической нервной системах различных беспозвоночных животных, включая ракообразных, моллюсков, аннелид и членистоногих, где она выполняет одну из основных своих функций - функцию тормозного медиатора (Сытинский, 1972).
Первые данные о чувствительности к ГАМК соматической мускулатуры нематоды Ascaris suum появились в литературе в конце 40-х годов прошлого столетия (Baldwin, Moyle, 1949). В вентральном и дорзальном нервных стволах червя выявлена ГАМК-иммуно-реактивность, которая локализуется в нейритах и клеточных телах идентифицированных тормозных мотонейронов, а также в двух волокнах (по одному в каждом стволе), которые направляются от нейронов в нервное кольцо. Эти данные свидетельствут о том, что ГАМК, очевидно, является эндогенным лигандом ГАМК-рецепторов у этой паразитиче кой нематоды (Johnston, Stretton, 1987; Holden-Dye et al., 1989).
Установлено, что электрофоретическая аппликация ГАМК и ее агонистов (пиперазина, мусцимола и изогувацина) в область синцития вызывает гиперполяризацию постсинаптиче-ской мембраны мышечной клетки нематоды, приводя к открытию хлорных каналов и последующему торможению (Castillo et al., 1964b; Ash, Tucker, 1967; Martin, 1985).
Фармакологические свойства ГАМК-рецепторов соматических мышечных клеток аскариды довольно подробно изучены в экспериментах на отдельных мышечных волокнах, на различных фрагментах тела, а также на интактных нематодах (Castillo et al., 1964b; Norton, de Beer, 1957; Ash, Tucker, 1967; Holden-Dye et al., 1989, 1990; Kass et al., 1984; Кротов, 1973).
Показано, что результатом воздействия ГАМК и ее агонистов на соматическую мускулатуру нематоды является прекращение спонтанной ритмики мускулатуры, резкое понижение мышечного тонуса и полное расслабление мускулатуры. Эффекты ГАМК и ее агонистов на фрагменты соматической мускулатуры аскариды имеют обратимый характер, так как двигательная активность фрагментов мышц червя может быть восстановлена после многократного отмывания их физиологическим раствором.
Сравнение эффективности различных агонистов ГАМК (изогувацина, мусцимола) на мышцах аскариды показало, что участки, узнающие агонистов (сайты), имеют некоторое фармакологическое сходство с ГАМКд рецепторами млекопитающих. При этом мусцимол по фармакологическому эффекту на мышечную клетку аскариды соответствует ГАМК, а стериоизомер мусцимола - (S)-(+)- дигидромусцимол является наиболее сильным агонистом из всех исследованных (Holden-Dye et al., 1989).
В то же время, ГАМК-рецептор мышечных клеток аскариды не проявляет чувствительности к конкурентному антагонисту ГАМКд рецепторов млекопитающих бикукулину и к неконкурентному антагонисту ГАМКд рецепторов пикротоксину, а такие сильные антагонисты ГАМК как 5-нитро(3-фенил-пропил-амино) бензойная кислота и препарат SR95531 слабо активны на мышцах нематоды даже в высоких концентрациях. Установлено, что единственным конкурентным антагонистом ГАМК-рецептора мышц аскариды является пири-дазинил-ГАМК производное - SR95103 (Duittoz, Martin, 1989). В связи с этим высказано предположение о том, что сайты для связывания антагонистов на рецепторе ГАМК у нематоды отличаются от таковых на рецепторах ГАМКд у млекопитающих животных (Holden-Dye et al., 1989).
Другим отличием ГАМК-рецептора мускулатуры нематоды от ГАМКд млекопитающих является отсутствие чувствительности к модуляторам, таким как бензодиазепины (флу-разепам) и барбитуратам (пентобарбитон) в концентрациях вплоть до 100 цМ (Holden-Dye et al., 1989).
Фармакологические свойства ГАМК-рецепторов других представителей паразитических нематод изучены значительно слабее по сравнению со свиной аскаридой.
Так, в экспериментах на нервно-мышечном препарате нематоды Phocanema decipiens (личинки 2-ой стадии) показано, что ГАМК и пиперазин в концентрации 1. 10-3 г/мл принимают участие в регуляции активности двигательных нервов, которые контролируют тонический уровень соматической мускулатуры нематоды (Bradly, 1961).
В экспериментах на нематоде Angiostrongylus cantonensis показано, что ГАМК и пиперазин в концентрациях 1 10-5-1 10-4 М вызывают значительное угнетение спонтанной двигательной активности и снижение мышечного тонуса нематоды, а антагонисты бикукулин и пикротоксин (Г10"6-Г10-4 М) предотвращают развитие эффектов ГАМК и пиперазина у этих паразитов (Terada et al., 1982).
В экспериментах на нервно-мышечном препарате нематоды Ascaridia galli обнаружено, что ГАМК (510-6 М), агонисты мусцимол (110-5 М) и изогувацин (110-4 М) вызывают гиперполяризацию мышечных клеток аскаридии, сопровождающуюся расслаблением мышечного волокна, а пикротоксин (110-4 М) не предотвращает эффект ГАМК на мышечных клетках аскаридий. (Wann, 1987).
Выявлена концентрационная зависимость тормозных эффектов ГАМК (от 110-5 до 110-3 М) на фрагменты тела аскаридий, состоящие из соматической мускулатуры и нервных стволов (Малютина, 2008).
В литературе представлены лишь единичные сведения о нейромедиаторах, их рецепторах и модуляторах у фитонематод - паразитических нематод растений.
Так, в нервной системе фитонематоды Meloidogyne incognita выявлена ГАМК и проведено исследование активности антагонистов ГАМК пикротоксина и бикукулина на двигательную активность мускулатуры тела нематоды (Holden-Dye, Walker, 2011).
На основании этих данных высказано предположение о том, что у фитонематод по аналогии с большинством беспозвоночных животных ГАМК может выполнять функцию тормозного медиатора мускулатуры, хотя в настоящее время отсутствуют какие-либо прямые доказательства, подтверждающие это предположение.
Обсуждение
Сравнительный анализ фармакологических свойств ГАМК-рецепторов мышц паразитических круглых червей и мускулатуры млекопитающих показывает, что ГАМК-рецепторы беспозвоночных, включая паразитических нематод, не так легко могут быть отнесены к типам ГАМКа , ГАМКВ , ГАМКС как это показано для рецепторов млекопитающих (Bowery et al.,1980).
Очевидно, что физиологический эффект ГАМК и ее некоторых агонистов на мускулатуру паразитических нематод (Ascaris suum), вызывающий расслабление и паралич соматической мускулатуры и мускулатуры матки паразита, является весьма привлекательным поводом для синтеза лекарственных препаратов направленного действия, мишенью для которых будут ГАМК-рецепторы мускулатуры круглых паразитических червей.
С теоретической точки зрения областями направленного воздействия антигельминтиков, создаваемых на основе структуры ГАМК или ее агонистов, могут быть соматическая мускулатура, мускулатура глотки и мускулатура матки - мышечные структуры, обеспечивающие и поддерживающие жизнедеятельность этих паразитов.
Воздействие ГАМК, ее агонистов (или миметиков) и антагонистов на соматическую мускулатур нематод на примере A. suum довольно подробно исследовано (Castillo et al., 1964b; Norton , de Beer, 1957; Holden-
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.