METABOLIC ASPECTS OF PHARMACOLOGICAL DEPRIVATION PERIPHERAL NICOTINIC SENSITIVE CHOLINERGIC SYNAPSES

Full Text

Никотинчувствительные холинерги-ческие (Н-ХЕ) синапсы играют заметную роль в регуляции висцеральных функций и когнитивной деятельности мозга [7, 9, 19]. Нарушение нормальной функции Н-ХЕ синапсов является причиной многих патологических состояний [16, 17]. В клинической практике для коррекции функций Н-ХЕ синапсов расположенных в разных отделах нервной системы широко применяются и продолжают интенсивно апробироваться в качестве агонистов и антагонистов Н-холиноре-цепторов различные фармакологические средства [7, 12, 13]. В связи с научно-практической значимостью проблемы клинико-физиологические вопросы фармакологической модуляции Н-ХЕ синаптической передачи вызывающей определенный терапевтический эффект при блокировании периферических синапсов в симпатических ганглиях находятся в сфере внимания исследователей и интенсивно изучаются [7, 16, 10, 20]. Напротив, другой аспект проблемы - изучение метаболических сдвигов в симпатических ганглиях сопровождающих депривацию холинергических синапсов остается не разработанной проблемой. Вместе с тем исследования в этом направлении представляют вполне понятное значение в свете получения детальных представлений о молекулярных механизмах лежащих в основе фармакологической модуляции Н-ХЕ синаптической передачи и перспектив направленного влияния антагонистов на Н-ХЕ синапсы, находящиеся в ганглиях периферической нервной системы. Цель настоящей работы - в условиях частичной и полной фармакологической депривации Н-ХЕ синаптической передачи в краниальном шейном симпатическом ганглии (КШСГ) изучить энергетический обмен в КШСГ. Материалы и методы Определяли в КШСГ половозрелых самцов кроликов породы шиншилла возраста 8 месяцев содержание АТФ, АДФ, АМФ и активность изоферментов лактат-дегидрогеназы (ЛДГ), которые являются адекватными показателями биоэнергети 37 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2015 г. ческих процессов [8, 15, 14]. В качестве антагониста Н-ХЕ синапсов использовали ганглиоблокатор димеколин, избирательно прерывающий никотинчувствитель-ную холинергическую передачу в симпатических ганглиях [6, 7]. Энергетические изменения в ганглии изучали как при частичной, так и при полной депривации синапсов путем подкожного введения препарата в дозах - соответственно 10 и 50 мг/кг, руководствуясь установленной для кроликов фармакодинамикой препарата [6]. После введения указанных доз препарата материал брали через 1 час, когда проявление блокирующего действия выражено максимально [6]. При работе с экспериментальными животными и при выведении животных из эксперимента руководствовались приказами Минздрава СССР № 577 от 12.08.1977 г. и Минздравсоцразвития РФ от 23 августа 2010 г. № 708н. «Об утверждении Правил лабораторной практики». Разделение изоферментов ЛДГ в гомогенатах КШСГ осуществляли с помощью диск-электрофореза в полиакриламидном геле [5]. В гомогенатах КШСГ определяли активность изоферментов ЛДГ в относительных единицах методом фотографической фотометрии [1]. Элек-трофореграммы в максимуме поглощения формазана (Х=569 нм) фотографировали на аэрофотопленку в условиях, при которых соблюдалась пропорциональность между интегральной оптической плотностью каждой полосы изофермента на электрофореграмме и ее плотностью по чернения на негативном изображении фотопленки. Полученные таким образом изображения изоферментных полос ден-ситометрировали на микрофотометре ИФО-451. В контроле использовано 5 животных. Число экспериментальных групп животных составляло - при частичной депривации синапсов 4 животных, при полной - 5 особей. Анализировали по 4 пробы от каждого животного. Содержание в ганглии АТФ, АДФ, АМФ определяли с помощью метода тонкослойной хроматографии на силуфоловых пластинках, с последующим количественным спектрофотометрическим определением каждого из аденилатных макроэргов в УФ диапазоне (260 нм) [3]. В контроле и в каждой из экспериментальных групп использовано по 3 животных. Анализировали по 4 пробы от каждого животного. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью компьютерных программ “STATISTICA 6.1”. Достоверность статистических различий оценивали по непараметрическому критерию U Вилкоксона - Манна - Уитни. Статистические различия показателей оценивали при уровне значимости p < 0,05. Результаты и их обсуждение В изучаемом ганглии синаптическая блокада никотиновых холинергических синапсов полностью изменяет изоферментный профиль ЛДГ вызывая последовательное, по мере усиления блокирующего воздействия, уменьшение числа изоферментов ЛДГ (табл. 1). Таблица 1 Изменения изоферментного спектра ЛДГ при частичной и полной депривации синапсов Серии опыта Относительная активность каждого изофермента в % к суммарной активности всех изоформ ЛДГ-1 ЛДГ-2 ЛДГ-3 ЛДГ-4 ЛДГ-5 Контрольная 30 25 21 13 10 Блокада частичная 46 40 14 - - Блокада полная 55 45 - - - Так если в норме в состав ЛДГ ЛДГ-5, то при частичной депривации симпатического ганглия входят все 5 синапсов в спектре ЛДГ остаются только изоформ: ЛДГ-1, ЛДГ-2, ЛДГ-3, ЛДГ-4, и анодные фракции - ЛДГ-1, ЛДГ-2 и 38 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2015 г. гибридная изоформа - ЛДГ-3. При этом весьма существенно, более чем в 2 раза, активность всех этих трех изоформ снижается (табл. 2). Таблица 2 Динамика снижения относительно контроля (в %) активности ЛДГ и каждого из изоферментов, остающихся в спектре после при частичной и полной депривации синапсов Серии опыта ЛДГ общая ЛДГ-1 ЛДГ-2 ЛДГ-3 Частичная блокада 81 71 70 87 Полная блокада 91 84 84 - Примечание: здесь и в табл. 3 все изменения относительно контроля статистически значимы (U критерий, р< 0,05) При полной депривации синапсов эти изменения еще более существенны и в изоферментном спектре ЛДГ остаются только катодные фракции - ЛДГ -1 и ЛДГ -2 (табл.1), активность которых при этом еще более снижается (р < 0,05) и составляет всего 16% от их активности в контроле (табл.2). Следствием описанных выше изменений является и значительное снижение общей активности ЛДГ - при частичной депривации синапсов активность общей ЛДГ составляет всего 19% (р < 0,05), а при полной - лишь 9% (р < 0,05) от активности этого фермента в контроле (табл. 2). Результаты определения содержания макроэргов при депривации выявляют ана-ло-гичные тенденции, что и при измерении активности ЛДГ - существенное снижение содержания всех аденилатных макроэргов (табл. 3). При частичной депривации синапсов содержание АТФ уменьшается на 53%, при полной - на 93%, для АДФ уровень снижения содержания составил соответственно 33% и 65% (р < 0,05). Уменьшение содержания АМФ в большей мере отмечается при частичной депривации - на 80%, при полной депривации содержание АМФ уменьшается на 56% (р < 0,05). В целом суммарное содержание макроэргов при частичной депривации синапсов уменьшается в ганглии почти в 2, а при полной - в 4,5 раза относительно контрольных показателей (табл. 3). Таблица 3 Динамика снижения относительно контроля (в %) содержания макроэргов при частичной и полной депривации синапсов Серии опыта Ха АТР АДФ АМФ Частичная блокада 49 53 33 80 Полная блокада 78,5 93 65 57 Примечание: ЕА - суммарное количество аденилатных макроэргов Таким образом, Н-ХЕ синаптическая блокада, как частичная, так и полная, в равной мере вызывает в симпатическом ганглии существенные изменения показателей, которые отражают уровень биоэнергетического обмена [8, 15, 14]. Значительно падает, вместе с исчезновение целого ряда изоферментов активность ферментативной системы ЛДГ и весьма существенно уменьшается содержание аденилатных макроэргов. Следует при этом подчеркнуть, что эти изменения прямо связаны со степенью депривации синапсов и при полной их депривации участие ЛДГ и аденилатных макроэргов в энергетических, равно как и в других метаболических процессах КШСГ если не полностью исключается, то становится, по крайней мере, минимальным. С учетом того, что ключевая роль в регуляции 39 Российский медико-биологический вестник имени академика И.П. Павлова, №3, 2015 г. клеточного энергетического обмена принадлежит ферментной системе ЛДГ, которая осуществляет регуляцию суб-страт-ного обеспечения энергетических процессов [2, 15], и аденилатным макроэргам, уровень содержания которых характеризует энергетический статус и общую интеграцию биохимических процессов [14], можно заключить, что синаптическая блокада никотиновых холинергических синапсов вызывает нарушение энергетического гомеостаза и приводит к существенному энергетическому дефициту. Именно энергетический дефицит прежде всего и объясняет основной эффект синаптической холинергической блокады приводящий, как известно [4, 7] к гипофункции ганглиев. Действительно Н-ХЕ синапсы, ионо-тропные по своей природе, выполняют важную роль в поддержании в нервной ткани гомеостаза катионных ионов, в первую очередь Ca2+ [7, 16], в связи, с чем депривация вышеозначенных синапсов вызывает нарушение гомеостаза катионных ионов, Ca2+, возможно и других катионов. Принимая во внимание современные данные о регуляторном влиянии Ca2+ на энергетический обмен в нервной ткани [11, 22] и о высокой чувствительности аденилатов [18] и изоферментов ЛДГ [21] к ионному составу окружающей среды, именно изменение ионотропного эффекта селективного потока катионов Na+, K+ и Ca 2+, при депривации является основной причиной редукции ферментативной системы ЛДГ и дефицита аденилатных макроэргов. Заключение Результаты настоящего исследования указывают на то, что фармакологическая депривация периферических нико-тинчувствительных холинергических синапсов приводит к существенному энергетическому дефициту в краниальном шейном симпатическом ганглии. С большей степенью вероятности можно утверждать, что нарушение энергетического гомеостаза является основной причиной гипофункции симпатических ганглиев при действии антагонистов на никотин-чувствительные холинорецепторы.

References

Supplementary files