CC BY
54
УДК 577.112.6:612.821.3:615.2
БЕБЯКОВА Наталья Александровна, доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой медицинской биологии с курсом медицинской генетики Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск). Автор 115 научных публикаций, в т.ч. двух монографий
ЛЕВИЦКИЙ Сергей Николаевич, кандидат биологических наук, доцент кафедры медицинской биологии с курсом медицинской генетики Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск). Автор 30 научных публикаций
ШАБАЛИНА Ирина Алексеевна, аспирант кафедры медицинской биологии с курсом медицинской генетики Северного государственного медицинского университета (г. Архангельск). Автор 6 научных публикаций
УЧАСТИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ АНАЛОГОВ ОПИОИДНЫХ ПЕПТИДОВ
В МОДУЛЯЦИИ СТРЕССОРНОЙ ВАЗОКОНСТРИКЦИИ
Т.С.ых аналогов на тонус сосудов в условиях иммобилизационного стресса. Выявлено, что действие пептидов имеет дозозависимый характер. Так, ведение даларгина и его аналогов в дозе 100 мкг/кг сопровождается снижением стрессобусловленного тонуса сосудов, в то время как при введении пептидов в дозе 10 мкг/кг наблюдаются разнонаправленные изменения показателей тонуса сосудов.
Иммобилизационный стресс, тонус сосудов, опиоидные пептиды, даларгин
Стрессорные нагрузки являются важной причиной, изменяющей механизмы регуляции сердечно-сосудистой системы [1-3]. Экспериментальные исследования и клинические наблюдения свидетельствуют, что стрессобусловленные изменения системы кровообращения носят преимущественно прессорный характер [4].
В настоящее время активно изучаются опи-оидные пептиды, которые принадлежат к числу регуляторных пептидов с широким спектром действия, а опиоидергическая система является одной из важных стресслимитирующих сис-
© Бебякова Н.А., Левицкий С.Н., Шабалина И.А., 2010
тем организма [5]. Установлена важная роль опиоидных пептидов в регуляции изменения сосудистого тонуса при стрессе [6, 7]. Эти данные позволяют рассматривать синтетические аналоги опиоидных пептидов как перспективные препараты для разработки лекарственных средств для профилактики и коррекции стрессорных изменений гемодинамики.
Одним из синтетических аналогов опиоид-ных пептидов является даларгин, неселективный агонист м- и д-опиатных рецептов - препарат, разрешенный к клиническому применению
(утвержден Фармакологическим комитетом 3.03.92). Выявлен протективный эффект далар-гина на изменения гемодинамики при остром стрессе, который заключается в сдерживании стрессобусловленного роста тонуса сосудов [6, 7]. Анализ изменения тонуса сосудов разного диаметра показал, что введение даларгина в условиях острого стресса приводит преимущественно к увеличению эластичности крупных кровеносных сосудов [8].
Однако, согласно исследованиям, в сыворотке крови человека даларгин подвергается быстрой деградации с образованием более стабильных пента- и тетрапептидов, поэтому был создан ряд структурных аналогов за счет модификации молекулы даларгина, с целью придания ей большей устойчивости к деградации [9].
Для создания лекарственных препаратов на основе опиоидов необходимо исследование дозозависимого эффекта пептидов, т.к. известно, что действие опиоидных пептидов при изменении дозы может значительно варьировать. Так, даларгин предотвращает развитие эрозивных поражений желудка при иммобилизационном стрессе, ускоряет заживление ожоговых поражений кожи у крыс при его использовании в дозах 10-100 мкг/кг, а превышение данных доз ведет к исчезновению его терапевтического эффекта [9].
Целью исследования было изучение влияния различных вариантов стабилизации молекулы даларгина на его протективный эффект модуляции периферического тонуса сосудов при остром стрессе.
Материалы и методы. Объектом исследования служили половозрелые бодрствующие самцы крыс популяции Wistar. Острый стресс моделировали путем иммобилизации животных в камере без жесткой фиксации в течение 1 ч. [10]. Измерение тонуса сосудов осуществляли с хвостовой артерии методом тетраполярной реовазографии с помощью многофункционального компьютерного диагностического комплекса «Диастом-01». Изменения тонуса сосудов регистрировали в динамике на 5-й, 15-й, 30-й, 45-й, 60-й минуте эксперимента путем записи реовазограмм, анализ которых проводили с ис-
пользованием показателей индекса периферического сопротивления (ИПС) и индекса эластичности (ИЭ) [11].
Исследование включало 7 серий экспериментов по 15 особей в каждой серии. Контрольной группе животных внутрибрюшинно вводили раствор Рингера в объеме 0,9 мл. Животным экспериментальных групп вводили даларгин (H-Tyr-D-Ala-Gly-Phe-Leu-Arg-OH) и его стабилизированные аналоги: Н-Туг^-А1а^1у-Phe-Leu-Arg-NHEt (аналог 1), модификация которого проведена за счет этиламидирования С-концевого карбоксила, и Н-Туг^-А1а^1у-МеPhe-Leu-Arg-NHEt (аналог 2), модификация которого заключалась в этиламидировании С-концевого карбоксила, и К-метилировании фе-нилаланинового остатка. Пептиды вводились внутрибрюшинно в объеме 0,9 мл раствора Рингера в дозах, не проникающих через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) (10 и 100 мкг/кг) [9]. Даларгин и его стабилизированные аналоги синтезированы в лаборатории синтеза пептидов Российского кардиологического научно-производственного комплекса Министерства здравоохранения РФ (руководитель - кандидат химических наук Беспалова Ж.Д.).
Обработка результатов предусматривала вычисление среднего значения показателей и стандартной ошибки среднего. Оценка статистической значимости различий между контрольной и экспериментальными группами проводилась с помощью ^критерия Стьюдента при помощи программы «Bюstatistica». Различия считались статистически значимыми при р<0,05.
Результаты исследования и обсуждение. В контрольной группе животных наблюдался стрессобусловленный рост периферического тонуса сосудов и снижение их эластичности. Так, ИПС к 60-й минуте эксперимента возрастал на 84,3% (р<0,001), а ИЭ снижался на 45,7% (р<0,001) по сравнению с 5-й минутой иммобилизации.
Активация периферических рецепторов как даларгином, так и его аналогами в условиях острого стресса вызывала изменение сосудистого тонуса с разной степенью выраженности.
При введении даларгина в дозе 10 мкг/кг про-тективный эффект на стрессобусловленную вазо-констрикцию проявлялся с 15-й минуты эксперимента. ИПС на 15-й минуте стрессирования был ниже контрольного значения на 22,1% (р<0,001). Такое значение показателя ИПС стабильно сдерживалось до 45-й минуты эксперимента и лишь к концу эксперимента вновь возрастало, хотя и оставалось ниже контрольного значения 12,6% (р<0,001) (рис. 1). ИЭ, хотя и снижался к концу иммобилизации, но был выше контрольного значения на 45,3% (р<0,001) (рис. 2).
Рис. 1. Изменение ИПС при введении даларгина и его стабилизированных аналогов в условиях острого стресса в дозе 10 мкг/кг
14СІ
120
100
80
60
40
20
\
ч
——♦ —♦
- контроль -даларгин аналог 1 аналог2
5мин 15мин ЗОмин 45мин бОмин Время ипмобилизации
Рис. 2. Изменение ИЭ при введении даларгина и его стабилизированных аналогов в условиях острого стресса в дозе 10 мкг/кг
На фоне введения даларгина в дозе 100 мкг/ кг с уже с 5-й минуты иммобилизации наблюдалось более выраженное снижение ИПС по сравнению с контролем - на 23,2% (р<0,001). В условиях иммобилизации наблюдался постепенный рост ИПС, но к 60-й минуте стрессирова-ния он остался ниже контрольного уровня на
11,3% (р<0,01) (рис. 3). ИЭ был выше контрольного значения с 5-й минуты на 13,8% (р<0,01) , а к 60-й минуте - на 30,7% (<0,001) (рис. 4).
Рис. 3. Изменение ИПС при введении даларгина и его стабилизированных аналогов в условиях острого стресса в дозе 100 мкг/кг
Рис. 4. Изменение ИЭ при введении даларгина и его стабилизированных аналогов в условиях острого стресса в дозе 100 мкг/кг
Введение стабилизированного аналога 1 в дозе 10 мкг/кг сопровождалось ростом сосудистого тонуса, и уже с первых минут иммобилизации ИПС был существенно выше (р<0,001), а ИЭ - ниже (р<0,01) контрольных значений (рис. 1-2). Протективный эффект аналога 1 на стрессобусловленный тонус сосудов проявлялся лишь в дозе 100 мкг/кг, поскольку на 5-й минуте иммобилизации ИПС был ниже контрольного на 29,5% (р<0,001), а к 60-й - на 8,3% (р<0,05) (рис. 3). ИЭ, снижаясь к концу иммобилизации, оставался выше контрольного уровня на 21,2% (р<0,05) (рис. 4).
На фоне введения стабилизированного аналога 2 в дозе 10 мкг/кг регистрировалось снижение тонуса сосудистой стенки и повышение эластичности по сравнению с контролем. Так, выраженные изменения ИПС, начиная с 15-й минуты эксперимента (как и в случае с даларгином в этой дозе), сохранялись до конца иммобилизации, и ИПС к 60-й минуте был ниже на 8,5% (р<0,01) (рис. 1), а ИЭ выше, чем в контроле на 24% (р<0,01) (рис. 2). Аналог 2, введенный в дозе 100 мкг/кг, сопоставим по своему действию с даларги-ном и аналогом 1. Он также модулировал изменения тонуса сосудов под действием острого стресса. При этом ИПС на 5-й минуте иммобилизации ниже контрольных значений на 15,2% (р<0,01), а на 60-й минуте - на 8,5% (р<0,01) (рис. 3).
Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что протективный эффект даларгина и его стабилизированных структурных аналогов на стрессорную вазоконстрик-цию является дозозависимым. Модификация молекулы даларгина за счет этиламидирования концевой части молекулы (аналог 1), этилами-дирования концевой части молекулы и метилирования остатка фенилаланина (аналог 2) не оказывала существенного влияния на его про-тективный эффект в отношении стрессобуслов-ленного тонуса сосудов в дозе 100 мкг/кг. Как даларгин, так и его аналоги в этой дозе проявляли одинаковый эффект, ограничивая рост тонуса сосудов в условиях часовой иммобилизации, и значимых различий между ними выявлено не было. Вероятно, непосредственно после введения эти опиоиды, связываясь со специфическими рецепторами, запускают внутриклеточные механизмы, способствующие восстановлению тонуса сосудистой стенки, и стабилизация молекулы не оказывала выраженного влияния на протективный эффект даларгина в этой дозе.
При снижении концентрации даларгина до
10 мкг/кг его эффект становится более выраженным, но кратковременным. Введение эти-ламида даларгина (аналог 1) в этой дозе, наоборот, способствовало росту стрессобуслов-ленной вазоконстрикции, а ^метилированный этиламид (аналог 2), оказывая протективный эффект, не вызывал его усиления.
Имеются сведения, согласно которым некоторые изменения в структуре молекулы пептида могут привести к снижению степени, а иногда и к изменению характера сродства к опиатным рецепторам [12]. Поэтому одним из возможных объяснений наблюдаемых различий может быть изменение степени сродства к рецепторам в результате различных вариантов модификации молекулы даларгина.
Проведенные исследования показали, что даларгин и его структурные аналоги способны модулировать стрессобусловленные изменения тонуса сосудов. Выявленный дозозависимый эффект свидетельствует о необходимости дальнейших исследований даларгина и его структурных аналогов.
Выводы:
1. Неселективный агонист м- и д-опиатных рецепторов даларгин в дозе 100 мкг/кг сдерживает стрессобусловленный рост тонуса сосудов. Снижение дозы пептида до 10 мкг/кг приводит к более выраженному протективному эффекту на тонус сосудов в условиях стресса.
2. Этиламид даларгина (аналог 1) в дозе 100 мкг/кг оказывает протективный эффект на стрессобусловленную вазоконстрикцию, в то время как на фоне введения данного пептида в дозе 10 мкг/кг наблюдается увеличение стрес-собусловленного роста тонуса сосудов по сравнению с контролем.
3. ^метилированный этиламид даларгина (аналог 2) сдерживает стрессобусловленный рост тонуса сосудов как в дозе 100 мкг/кг, так и в дозе 10 мкг/кг.
Список литературы
1. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии // Пат. физиология и эксперимент. терапия. 2000. N° 3. С. 28-32.
2. Перцов С.С., КопликЕ.В., Калиниченко Л.С. Сравнительный анализ действия цитокинов на состояние тимуса, надпочечников и селезенки у крыс с разными поведенческими характеристиками // Бюл. эксперимент. биологии и медицины. 2010. № 9. С. 244-247.
3. Altered Endothelin-dependent Regulation of Blood Pressure and Vascular Tone in Stress-sensitive August Rats // J. of Cardivascular Pharmacology. 2000. № 36. Р. 124-127.
4. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии // Пат. физиология и эксперимент. терапия. 2000. № 2. С. 24-31.
5. Физиология человека / Н.А. Агаджанян, Л.З. Тель, В.И. Циркин, С.А. Чесноков. М.; Н. Новгород, 2003.
6. Роль опиоидергической системы в модуляции периферического сосудистого тонуса в условиях острого стресса / Н.А. Бебякова, Т.М. Командресова, С.Н. Курицын и др. // Клин. физиология кровообращения. 2006. № 3. С. 45-49.
7. Гемодинамические реакции острого стресса на фоне введения даларгина / Н.А. Бебякова, А.В. Хромова, Т.М. Командресова и др. // Вестн. Помор. ун-та. Сер.: Физиол. и психол.-педаг науки. 2006. № 2. С. 18-24.
8. Бебякова Н.А., Курицын С.Н., Командресова Т.М. Коррекция стрессорной вазоконстрикции даларгином // Экология человека. 2006. № 4 (пр. 2). С. 277-279.
9. Изучение деградации даларгина и его аналогов в мембранах щеточной каймы энтероцитов крысы методом Н-ЯМР спектроскопии / Н.Ф. Сепетов, О.Л. Исакова, Б.Л. Пекелис, Н.М. Сураева // Бюл. ВКНЦ АМН СССР. 1986. Т. IX, № 2. С. 86-89.
10. Титов М.И., Виногорадов В.А, Беспалова Ж.Д. Даларгин - пептидный препарат с цитопротективным действием // Бюл. ВКНЦ АМН СССР 1985. Т. VIII, № 2. С. 72-76.
11. Судаков К.В. Олигопептиды в механизмах устойчивости к эмоциональному стрессу // Патол. физиология и эксперимент. терапия. 1989. № 1. С. 3-11.
12. Бебякова Н.А., Михайлова С.Д., Хромова А.В. Методика оценки функционального состояния сердечнососудистой системы мелких лабораторных животных с помощью диагностического компьютерного комплекса «Диастом - 01» // Пат. физиология и эксперимент. терапия. 2002. № 1. С. 25.
13. ТитовМ.И. Химический синтез нейропептидов // Итоги науки и техники. Сер.: Фармакология. Химиотерапевт. ср-ва. Т. 13. Опиоидные пептиды и их рецепторы. 1982. С. 64.
Bebyakova Natalia, Levitsky Sergey, Shabalina Irina
PARTICIPATION OF SYNTHETIC ANALOGUES OF OPIOID PEPTIDES IN MODULATION OF STRESSORIC VASOCONSTRICTION
The paper presents experimental data on the influence of dalargin and its structural analogues on the tone of vessels in conditions of immobilization stress. Peptides are revealed to have a dose-dependent character. For example, dalargin and its analogues entered in a dose of 100 mkg/kg are accompanied by a decrease in the stress-induced tone of vessels while the action of peptides in a dose of 10 mkg/kg is divergent.
Контактная информация: Бебякова Наталья Александровна e-mail: [email protected] Левицкий Сергей Николаевич e-mail: [email protected] Шабалина Ирина Алексеевна e-mail: [email protected]
Рецензент - Соколова Л.В., доктор биологических наук, профессор кафедры биологии и экологии человека Поморского государственного университета имени М.В. Ломоносова
