Рзаева А.М. (Азербайджанский государственный педагогический университет)
ВОЗРАСТНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ РЕАКЦИИ ГЛУТАМАТА ГАМК МЕТАБОЛИЧЕСКОГО ШУНТА МОЗГА НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭТИЛОВОГО СПИРТА
The age dependence of the reaction of Glutamate - САВА metabolic shunt of the brain to the effect of ethyl alcohol
SUMMARY
There was studied the quantity of glutamate and у - amino butyric acid (САВА) in sitozol and mitochondrion fractions received from sensomotor cortex, limbic cortex of the brain and cerebellum tissue 3 hours after injecting ethyl alcohol (in 95%) into 4, 6 and 8g/kg body weight of 3 and 6 months and 1-year-old rabbits and the activeness of CDK and CABA-T enzymes in the experience.
It was determined that there happen some different changes depending on the age, structure and dose, the quantity and activeness of the main components of CABA metabolic shunt in the cerebral structures and in the their sub cellular fractions after the impact of ethyl alcohol.
Клинические и экспериментальные исследования по изучению влияния алкоголя на глубинные нейрофизиологические и нейрохимические процессы в головном мозге актуализируются из года в год в связи с растущим потреблением среди населения этого нейролептического и нейротоксического вещества. В настоящее время особенно важно проведение исследования в этом направлении с учетом возраста и пола организма и длительности приема алкоголя (15, 16).
Как известно, среди важнейших для нервной деятельности метаболических и нейроме-диаторных систем головного мозга системы обмена аминокислотных нейромедиаторов и особенно единый нейрохимический блок (или шунт) L-глутамат - у -аминомасляная кислота (ГАМК) - L-глутамат, обладающий широким спектром нейрофизиологического действия, имеет особое значение.
Помимо того, что L-глутамат выполняет функцию возбуждающего нейромедиатора, а ГАМК - тормозящего нейромедиатора синаптического действия, они в тоже время активно включаются на уровне клеточных элементов, нейрон-глиальных комплексов, различных нейронных сетей и структур мозга в биосинтетические, биоэнергетические компенсаторные и другие функции (1.2, 9). В ходе нейроонтогенеза, и особенно в период постнатального развития и функционирования ЦНС, и при воздействии на нее различных экстремальных и фармакологических факторов глутамат - ГАМК метаболическая система и ее важнейшие компоненты подвержены значительным количественно-качественным изменениям с возможными нейропатологическими эффектами (8, 14)
Учитывая то, что к настоящему времени проведено очень мало исследований по изучению влияния алкоголя на глутамат - ГАМК шунта мозга в возрастном аспекте, мы решили экспериментально выяснить реакцию этой системы у разновозрастных животных на введение в организм различных доз этилового спирта (этанола).
Материал и методы исследования
Опыты проводили на кроликах 3-х месячного, 6-ти месячного и годовалого возрастов. Животным в/б, соответственно возрасту один раз вводили этиловый спирт (95%-ный) в дозе 4, 6 и 8 г/кг массы тела. Контрольным животным аналогичным образом вводили физиологический раствор в таких же количествах. Через 3 часа после введения этанола животных дека-
питировали, извлекали мозг, на холоду брали ткани сенсомоторной и лимбической коры мозга, а также мозжечка. Получали супернатанты, цитозольные и митохондриальные фракции гомогенизированных тканей и из них методом высоковольтного электрофареза на бумаге выделяли как свободные аминокислоты глутамата и ГАМК (3), а их количественное определение осуществляли фотокалориметрически (7). Далее, в митохондриальной фракции изучали общую активность ферментов, метаболизирующих глутамат и ГАМК (ГДК и ГАМК-Т), создавая для них специфические инкубационные среды с добавлением ГАМК и глутамата (5, 6). Полученные данные обработаны биометрически (4).
Результаты исследования и их обсуждение
При изучении содержания нейромедиаторных аминокислот (глутамата и ГАМК) в структурах мозга у кроликов разного возраста было установлено, что их уровни неодинаковы в различных образованиях головного мозга. Более высокий уровень глутамата и ГАМК обнаруживается в зонах сенсорной и моторной коры, а также в мозжечке, чем в лимбической коре. Возрастной фактор оказывает на это распределение свое влияние, и чем больше возраст животного, тем больше концентрация глутамата и ГАМК оказалось в изученных структурах мозга.
В таблице 1 представлены среднестатистические данные о влиянии абсолютного спирта на эти компоненты мозга у животных разного возраста. Из таблицы видно, что через 3 часа после введения этилового спирта (этанола) у трехмесячных животных уровень глутаминовой кислоты (ГК), по сравнению с контролем существенно падает в цитозоле сенсомоторной коры и мозжечка. В этих структурах содержание ГАМК также значительно снижается. Реакция глутамат - ГАМК-шунта на воздействие этанола более-менее стабильно в коре у 6-ти месячных животных за исключением в мозжечке. Здесь наблюдается определенное возрастание ГК и значительное снижение ГАМК. У более взрослых животных мы обнаруживаем незначительное уменьшение ГК в сенсомоторной коре, существенное снижение ее в мозжечке, ГАМК также, по сравнению с нормой, уменьшается в данной структуре. Полученные нами отдельные данные по возбуждающим и тормозящим синаптическим процессам аминокислот согласуются с некоторыми литературными данными (9, 11, 12, 13).
Существует, теоретически и экспериментально обоснуемое суждение о том, что митохондрий мозга является основной мишенью для атаки алкоголя, принимаемого организмом. Также известно, что в нервной ткани, в нейронах, основным компартментом, где больше метаболизируется ГК и ее амидная форма глутамин, где больше ГК в реакциях декарбоксилирования и трансаминирования превращается в ГАМК, это митохондрии, и в большей мере митохондрий пресинатических зон нервных терминалей. Превращение через трансаминазные реакции синаптически действующей ГАМК в глутамат также происходит в митохондриях.
Учитывая такое нейрохимическое представление мы провели исследования на уровне митохондрий определяя там уровень ГК и ГАМК, активности ключевых ферментов, катализирующих их взаимопревращения. На диаграммах рис.1 и 2 показано как изменяется содержание и активность типа компонентов в двух структурах мозга у животных двух разных возрастов после введения этилового спирта в изучаемых дозах. Не вдаваясь в подробности их изменения следует констатировать такой факт: воздействие (даже одноразового) этилового спирта увеличивает активность ГДК и уменьшает концентрацию ГК в митохондриях коры и мозжечка как у 3-х месячных, так и у годовалых животных, и снижает активность ГАМК-Т и содержание ГАМК тоже.
Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что нейрохимическая реакция глутамат - ГАМК шунта имеет некоторую возрастную специфику.
л ц
о *
С1
¡1
"2 *
£
.а е;
о *
2
78 77 76 75 74 73 72 71
Опыт
Кон1ролс
Опыт
Контроль
Сенсомоторная кора, у 3-х мес
мозжечок, годовалые
□ Контроль □ Опыт
Рис. 1. Изменение активности ГДК и содержания ГК во фракции митохондрий ткани мозга 3-х мес. и годовалых животных через 3 чача после введения этанола (доза 4 и 6г/кг массы тела соответственно)
£5 * <
=т £
.0 с;
О
.0 * с; 2 о
72 70 68 66 64 62 60
58
Контроль
Опыт
Контроль
Опыт
Сенсомоторная кора, у 3-х мес
мозжечок, годовалые
□ Контроль □ Опыт
Рис. 2. Изменение активности ГАМК-Т и содержания ГК во фракции 3-х мес. и годовалых животных через 3 часа после введения этанола (доза 4 и 6г/кг массы тела соответственно)
Изменение содержания глутаминовой и у - аминомасляной кислот (ГК и ГАМК) в цито-золе тканей структур мозга у разновозрастных животных (М ± м, п=4 для каждой возрастной группы, величины количества ГК и ГАМК выражены в мкмолях на грамм ткани).
Возраст животных
Структуры Головного мозга Показатели Срок исслед. 3-х мес. 6-т и мес. годовалый
Доза введенного этанола
4 г/кг 6 г/кг 8 г/кг
массы тела массы тела массы тела
ГК Через 3 часа Контроль 4,6 ± 0,15 Контроль 7,8 ± 0,38 Контроль 5,2 ± 0,19
Опыт Опыт Опыт
Сенсомоторная 2,3 ± 0,18 6,8 ± 0,36 4,2 ± 0,20
кора ГАМК Контроль 3,0 ± 0,03 Контроль 2,9 ± 0,16 Контроль 2,5 ± 0,06
Опыт Опыт Опыт
2,1 ± 0,03 3,8 ± 0,20 2,9 ± 0,09
ГК Через 3 часа Контроль 4,1 ± 0,22 Контроль 6,1 ± 0,48 Контроль 3,3 ± 0,13
Опыт Опыт Опыт
Лимбическая кора 23,8 ± 0,21 6,4 ± 0,21 3,3 ± 0,17
ГАМК Контроль 1,9 ± 0,05 Контроль 2,8 ± 0,09 Контроль 2,9 ± 0,3
Опыт Опыт Опыт
1,8 ± 0,04 3,3 ± 0,04 1,86 ± 0,04
ГК Через 3 часа Контроль 4,3 ± 0,18 Контроль 6,4 ± 0,13 Контроль 5,0 ± 0,36
Опыт Опыт Опыт
Мозжечок 2,7 ± 0,12 7,9 ± 0,29 2,9 ± 0,21
ГАМК Контроль 2,9 ± 0,03 Контроль 1,51 ± 0,09 Контроль 3,9 ± 0,0
Опыт Опыт Опыт
1,6 ± 0,05 2,27 ± 0,08 2, ± 0,07
ЛИТЕРАТУРА
1. Благова О.Е., Никитина В.С. Компенсаторная роль системы ГАМК в механизмах адаптации при алкогольной интоксикации // Мат. конф. «Адаптивные функции главного мозга», Баку, 1980. с. 28-19.
2. Зимяткин С.М., Буко.В.У., Гриневич А.С. Возможности метаболической адаптации к воздействию алкоголя // Сб. научтруд. Инс-та мозга АМН СССР, 1989, вып. 18, с.153-154.
3. Кавсан В.М., Трайкова Н.В., Серебряный О.В. К определению аминокислотного состава с помощью высоковольтного электрофареза // Укр. биохим. журн., 1969, 41, с. 601-605.
4. Лакин Г.Ф. Биометрия, М., изд-во «Высшая школа», 1980, с. 96-117.
5. Нилова Н.С. Аммиак и ГАМК - трансаминазная функция о гловного мозга // Докл. АН СССР, 1960, 2, с. 483-486.
6. Осадчая Л.М. Определение активности аминотрансфераз в тканях // В кн: методы биохимических исселований, Л., Изд-во, ЛГУ, 1982, с. 246-250.
7. Пасхина Т.С. Методические письма // Бюлт. инс-та биол и мед. химии, АМН СССР, М., 1959, 1, с. 24-29.
8. Раевский К.С. Возбуждающие аминокислоты, глутаматные рецепторы и патология центральной нервной системы. // Патологичес. физиол. и экспер. терапия, 1990, 1, с. 3-9.
9. Сытин
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.