научная статья по теме ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОРОГОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НОЦИЦЕПТИВНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И АКТИВНОСТЬЮ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИСТЕМЫ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ КРЫС СО СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ Математика

Текст научной статьи на тему «ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОРОГОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НОЦИЦЕПТИВНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И АКТИВНОСТЬЮ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИСТЕМЫ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ КРЫС СО СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ»

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2014, том 454, № 3, с. 359-361

= ФИЗИОЛОГИЯ =

УДК 591.513;616.379-008.64

ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОРОГОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ НОЦИЦЕПТИВНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И АКТИВНОСТЬЮ АДЕНИЛАТЦИКЛАЗНОЙ СИСТЕМЫ В СКЕЛЕТНЫХ МЫШЦАХ КРЫС СО СТРЕПТОЗОТОЦИНОВЫМ ДИАБЕТОМ

© 2014 г. В. Н. Шипилов, А. О. Шпаков, О. В. Чистякова, В. М. Бондарева, К. В. Деркач, М. Г. Добрецов

Представлено академиком Н.П. Веселкиным 06.06.2013 г. Поступило 24.06.2013 г.

БОТ: 10.7868/80869565214030293

Диабетическая периферическая нейропатия (ДПН) является наиболее серьезным и широко распространенным осложнением сахарного диабета (СД), которое выявляется более чем у половины пациентов с длительными сроками заболевания [1]. Наиболее частая форма ДПН — симметричная ди-стальная сенсорно-моторная полинейропатия — проявляется в 70% случаев [2]. Характерными ранними признаками ДПН являются нарушения различных видов чувствительности, в том числе болевой, начинающиеся в дистальных областях конечностей и распространяющиеся к проксимальным областям. Течение ДПН имеет хронический прогрессирующий характер. Текущая терапия направлена на предотвращение дальнейшего развития осложнений, но при этом не восстанавливает уже развившиеся дегенеративные изменения [3]. Этиология ДПН при инсулинзависимом СД 1-го типа (СД1) хорошо изучена и объясняется метаболическими нарушениями в нервах, возникающими вследствие дефицита инсулина и С-пептида, оказывающих нейротрофное влияние, и последующей за этим длительной гипергликемии [4]. Контроль уровня глюкозы снижает вероятность развития ДПН на 60—70% [5]. В то же время поиск ранних маркеров развития диабетической нейропатии и изучение ее патогенетических механизмов, в частности, нейропатической боли, являются актуальными проблемами современной физиологии и медицины.

Важнейшую роль в регуляции болевой чувствительности играют внутриклеточные сигналь-

Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова

Российской Академии наук, Санкт-Петербург Department of Anesthesiology, University of Arkansas for Medicine Sciences, USA

ные системы, в том числе аденилатциклазная сигнальная система (АЦСС), через которую гормоны различной природы оказывают регуляторное действие на мышечные ткани и снабжающие их кровью сосуды [6, 7]. Однако исследования взаимосвязи между ДПН и функциональной активно -стью АЦСС в мышечных тканях в настоящее время отсутствуют. Цель работы состояла в изучении динамики изменений порога периферической ноцицептивной чувствительности у крыс-самцов с 30-суточным стрептозотоциновым СД1 и в сопоставлении выявленных изменений с функциональной активностью АЦСС в скелетных мышцах диабетических крыс. Выбор стреп-тозотоцинового СД1 обусловлен тем, что эта модель характеризуется выраженными клиническими симптомами ДПН — спонтанной болью, гипералгезией и аллодинией [8].

Для экспериментов использовали крыс-самцов популяции Вистар возраста 4.5 месяца. СД1 вызывали однократной инъекцией стрепто-зотоцина ("Sigma", США), растворенного в подкисленном 0.9%-м растворе NaCl (pH 4.5), в дозе 50 мг/кг. Контрольные животные получали физиологический раствор. Уровень глюкозы измеряли в цельной крови, взятой из хвостовой вены, с помощью тест-полосок One Touch Ultra (США) и глю-кометра Life Scan ("Johnson & Johnson", Дания).

После предварительного трехдневного тестирования животных были сформированы две группы: контрольная ("К", n = 10, вес тела 341 ± 11 г, концентрация глюкозы натощак 5.5 ± 0.2 мМ) и группа, у которой инициировали диабет ("Д", n = 8, исходные показатели веса и содержания глюкозы натощак 339 ± 7 г, 5.6 ± 0.3 мМ). В конце эксперимента вес тела и концентрация глюкозы натощак составили: в группе "К" 361 ± 10 г и 5.6 ± 0.2 мМ, в группе "Д" 347 ± 15 г и 17.5 ± 3.8 мМ соответственно.

8

359

360

ШИПИЛОВ и др.

Уровень болевого порога, г

День после введения СТЗ

Рис. 1. Механический болевой порог у контрольных крыс (п = 10) и животных с 30-суточным стрептозотоциновым СД1 (п = 8).

1 — контроль, 2 — диабет.

* — статистически значимые различия при Р< 0.05. ** — статистически значимые различия при Р< 0.01.

Для оценки периферической ноцицептивной чувствительности использовали тест механической болевой толерантности по Randall—Selitto [9]. Измерение порогов чувствительности к механическому стимулу проводили с помощью алге-зиметра Analgesy-Meter ("Ugo Basile", США) при увеличивающемся давлении, приложенном к дорсальной поверхности задних лап крыс. Скорость линейного прироста усилия составляла 16 г/c; максимальное усилие, прилагаемое к лапе, ограничивалось 250 г. Измерение болевого порога выполняли пятикратно, в каждом подходе тестировали обе задние лапы с интервалом 20 с. Ноци-цептивный порог определялся как сила, выраженная в граммах, приложенная к лапе, при которой возникает реакция выдергивания. Наличие статистически значимых различий болевых порогов внутри групп в ходе эксперимента оценивалось с помощью i-критерия Стьюдента для зависимых выборок, а между группами с помощью i-критерия Стьюдента для независимых выборок при P < 0.05. Данные представлены в виде M ± ± S.E.M.

Выделение фракций плазматических мембран из скелетных мышц задних лап крыс (mus. gastrocnemius) и определение в них активности аде-нилатциклазы (АЦ, EC 4.6.1.1) проводили, как описано ранее [10]. Активность АЦ оценивали по количеству цАМФ, который образовывался в результате ферментативной реакции, и выражали в пмоль цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка. Статистический анализ данных проводили с использованием метода ANOVA. Данные трех независимых экспериментов представлены в виде

М ± 8.Е.М. Различия оценивали как достоверные при Р < 0.05.

По результатам трехдневного предварительного тестирования базовый ноцицептивный порог у здоровых крыс составил 112.4 ± 4.8 г. Через два дня после введения стрептозотоцина на фоне развивающейся гипергликемии наблюдали выраженное снижение порога ноцицептивной чувствительности. Причем, начиная с 10-го дня, различия в уровне ноцицептивного порога в группах "Д" и "К" были статистически значимыми (рис. 1). В ходе развития СД1 снижение ноцицеп-тивного порога усиливалось, и на 30-й день эксперимента уровень ноцицептивного порога в группе "Д" составил 79.3% от такового группы "К". Эти данные свидетельствуют о раннем снижении порога периферической ноцицептивной чувствительности в условиях экспериментального СД1 и могут указывать на вовлечение в процесс развития ДПН нарушений в гормональных сигнальных системах, которые, согласно нашим данным, возникают на начальном этапе СД1 и связаны с острой гипергликемией и инсулиновым дефицитом [10, 11].

Исследование АЦСС в скелетных мышцах крыс с 30-суточным СД1 дало следующие результаты. Базальная активность АЦ во фракциях плазматических мембран скелетных мышц составила 41.3 ± 3.6 пмоль цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка и была на 35% выше таковой в мышцах контрольных животных (30.7 ± 1.2 пмоль цАМФ за 1 мин на 1 мг мембранного белка). Стимулирующий АЦ эффект форсколина, действующего не-

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 454 № 3

2014

ВЗАИМОСВЯЗЬ МЕЖДУ ИЗМЕНЕНИЕМ ПОРОГОВ

361

Прирост активности аденилатциклазы, пмоль цАМФ/мин на мг белка 100 -

80 60 40 20

□ 1 □ 2

Рис. 2. Стимуляция аденилатциклазы гуанилилими-додифосфатом и гормонами во фракциях плазматических мембран скелетных мышц контрольных крыс (п = 10) и животных с 30-суточным стрептозотоцино-вым СД1 (п = 8). 1 — контроль, 2 — диабет.

" М), (б) - изо-

5 М), (в) - BRL-37344 (10—5 М), г

(а) — гуанилилимидодифосфат (10 протеренол (10 релаксин (10-8 М).

* — статистически значимые различия при P< 0.05.

посредственно на каталитический сайт фермента АЦ, в группах "Д" и "К" различался незначительно. В то же время прирост активности АЦ, вызываемый негидролизуемым аналогом ГТФ — гуанилилими-додифосфатом, активатором гетеротримерных Gs-белков, стимулирующим способом сопряженных с АЦ, а также агонистами Р-адренергических рецепторов ф-АР) изопротеренолом и ВЯЬ-37344 в группе "Д" был достоверно ниже в сравнении с группой "К", а стимуляция фермента пептидным гормоном релаксином в скелетных мышцах диабетических животных составила всего 41% от таковой в контроле (рис. 2). Эти данные свидетельствуют об ослаблении чувствительности АЦ к гуаниновым нуклеотидам и гормональным агентам, активаторам АЦ, при сохранении и даже усилении каталитических функций фермента.

Известно, что адренергические агонисты, действующие через сопряженные с Gs-белками р2-АР, вовлечены в процессы миогенеза и регенерации скелетных мышц, препятствуют мышечной атрофии, вызванной денервацией, регулируют захват глюкозы мышечными клетками, что непосредственно влияет на их метаболический статус, контролируют микроциркуляцию крови в скелетных мышцах [12, 13]. В свою очередь, релаксин, который большинство своих регуляторных эф-

фектов на мышечные клетки оказывает через рецепторы, сопряженные с АЦ через посредство Gs-белков, играет ключевую роль в дифференцировке и регенерации скелетных мышц, предупреждает их фиброз [14]. В связи с вышесказанным выявленное нами снижение чувствительности АЦ к адренерги-ческим агонистам и релаксину может быть одной из ключевых причин снижения порога периферической ноцицептивной чувствительности на ранних стадиях экспериментального СД1. Таким образом нами впервые показано, что ДПН, возникающая на ранних стадиях СД1, ассоциирована с нарушениями функционирования АЦСС в скелетных мышцах крыс, что открывает широкие перспективы для разработки новых стратегий предупреждения и лечения полинейропатий в условиях диабета.

Работа поддержана программой Министерства образования и науки Российской Федерации (соглашение № 8486) и РФФИ (проект № 12—04— 00434а).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Callaghan B.C., Cheng H.T., Stables C.L., et al. // Lancet Neurol. 2012. V. 11. P. 521—534.

2. Dobretsov M., Backonja M., Romanovsky D., Stimers J.R. In: Animal Models of Pain. Neuromethods. N.Y.: Springer Sci., Business Media, 2011. V. 49. Р. 216.

3. Brownlee M. // Diabetes. 2005. V. 54. P. 1615—1625.

4. Dobretsov M., Hastings S.L., Stimers J.R., Zhang

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

Пoхожие научные работыпо теме «Математика»