CC BY
14Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «БИОЛОГИЯ» Том 14 № 2 (2001) 21-26
УДК 612.822:615.281.547.785.51.012.01
ВЛИЯНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫХ НЕЙРОНОВ МОЛЛЮСКА HELIX ALBESCENS
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы внимание исследователей привлекает изучение новых синтезированных химических соединений, обладающих биологической активностью широкого спектра. К таким соединениям относятся производные бензимидазола и кумарина. Из литературы известно, что производные бензимидазола обладают кардиотоническим [1], гипотензивным [2], противосудорожным действием [3], производные кумарина находят широкое применение в медицине [4]. Вышеперечисленные лечебные эффекты, возможно, обусловлены воздействием фармакологических веществ на центральную нервную систему, однако, исследований, посвященных воздействию данных соединений непосредственно на нервные клетки, к настоящему времени не обнаружено. В связи с этим целью настоящего исследования было изучение параметров электрической активности идентифицированных нейронов моллюска под действием производных бензимидазола и кумарина.
МЕТОДИКА
Эксперименты были проведены на нейронах правого париетального ганглия моллюска Helix albescens по общеизвестной методике [5]. Идентификация нейронов осуществлялась по схеме [6, 7].
В одной серии опытов было изучено функциональное состояние нейронов при аппликации бензимидазола и его производных - 2-бензилбензимидазол гидрохлорида, 2-аминометилбензимидазол дигидрохлорида и 2-(1-гидроксиэгил)бензимидазола в диапазоне концентраций от 10~5 до 10~2 М, имеющих следующую химическую структуру:
Гамма Т. В., Раваева М.Ю., Хусаинов Д. Р., Кишлов А. Е.
Н*НС1
1. 2-бензилбензимидазол гидрохлорид (фарм. препарат-дибазол)
Н*НС1
2. бензимидазол гидрохлорид
22
Гамма Т. В. Рава&еа М.Ю., ХуоаиновД. Р. Кизилов А. Е.
И
4. 2-( 1-гидроксиэтил) бензимидазол
ОН
3. 2-аминометилбензимидазол дигидрохлорид
В другой - исследовали эффекты аппликации следующих производных: 7-гидрокси-4-метилкумарина 5 и 7-гидрокси-3,4-тетраметилкумарина 6 в том же диапазоне концентраций.
Дибазол использовался в виде фармпрепарата, а остальные соединения синтезированы по оригинальным методикам органического синтеза [8, 9] на кафедре органической химии Таврического Национального университета им. В.И. Вернадского. Авторы выражают глубокую благодарность сотрудникам кафедры органической химии за предоставление веществ для работы.
Изучение параметров электрической активности нейронов осуществлялась по схеме: фон - аппликация вещества - отмывание. Отмывание производилось путём включения протока раствора Рингера. Запись нейрограмм осуществлялась на самописце Н 338-6П
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что пороговые концентрации для соединений 1 - 3, 5 составили 10"5 М, для соединения 4 - 10"3 М, а для соединения 6 - 10~4 М. При этом наблюдались незначительные флуктуации мембранного потенциала, а параметры импульсной активности нейронов изменялись несущественно. Выраженные эффекты воздействия веществ 1-3 на параметры электрических потенциалов нейронов наблюдались в концентрации 10"4 М, а для соединения 4-10" М.
В отношении влияния соединения 1 в концентрации 10~4 М на нейроны ППа1, ППа2 и ППа7 наблюдалось сразу или после паузы генерации импульсов увеличение частоты генерации потенциалов действия (ПД) в 1,5 - 2,5 раза и их амплитуды на 5 -
5. (4-метилкумарин-7-ил)-2-ацетоамидо-2-дезокси-(3-В-глюкониранозид
6. (3,4-тетраметиленкумарин-7-ил)-2-дезокси-(3-В-глюкониранозид
25 мВ (рис. I. А), а в концентрации 10~л и 10"" М - электрическая активность нейронов угнеталась, что выражалось в первоначальном снижении амплитуды ПД с последующим прекращением их генерации (рис. 1, Б). После отмывания импульсная активность нейронов восстанавливалась.
А
[чмч^Чч
Л
Т
J
Рис. 1. Эффекты влияния 2-бензилбензимидазол гидрохлорида на электрическую активность нейронов ППа1 (А) и ППа2 (Б).
Стрелкой обозначен момент аппликации вещества. Калибровка 50 мВ, 10 с. На А - концентрация I О"4 М, на Б - 10'2 М.
Соединение 2 в концентрации 10"4 М у нейронов ППа1 с исходной ритмической мономодальной активностью приводило к группированию импульсов в пачки (рис. 2, А). У нейронов ГТПа1 с фоновой пачечной активностью, при аппликации данного соединения в той же концентрации эффект наступал через 20-40 с после момента аппликации и выражался в полном прекращении генерации потенциалов действия на протяжении 25 - 50 с (рис. 2, Б). После чего нейрон начинал генерировать одиночные импульсы с постепенным увеличением их частоты, а через 80-100 с восстанавливал исходный уровень частоты и паттерна генерации импульсов. Увеличение концентрации этого вещества до 1(Г М приводило к стимулированию пачечного ритма импульсной активности нейрона ППа1 с увеличением числа потенциалов в пачках в 2 - 2,5 раза по сравнению с фоном и снижению их амплитуды на 20 - 25 мВ (рис. 2, В). У нейронов ППа2 и ППа7 соединение 2 в концентрации 103 М вызывало снижение в 5 - 6 раз амплитуды ПД на фоне -незначительного повышения частоты их следования. После отмывания происходило восстановление импульсной активности.
Эффекты воздействия соединений 3 (10~4 М) и 4 (10~2 М), исследованные нами только у нейрона ППа2, начинали проявляться через 15 - 20 с и выражались в увеличении амплитуды ПД с последующим уменьшением следовой
24
Гамма 7". в.. Раваееа МЮ.. ХусаиновД. Р. Кизилов 4. Е.
А
Т
У
в
"1ШШ1
1,. § I1! 11' ВД! |§
1,; 1. ш I1 м &
75 с
Рис. 2. Влияние бензимидазол гидрохлорида в концентрации 10"4 (А, Б) и 10° М (В) на электрическую активность нейронов ППа1. Обозначения такие же как на рис. 1.
гиперполяризации и на фоне деполяризации мембраны возрастанием частоты генерации импульсов (рис. 3). При отмывании происходило восстановление генерации потенциалов.
I
г
Рис. 3. Эффект влияния 2-аминометилбензимидазол дигидрохлорида в концентрации 10~4 М на электрическую активность нейронов ППа2. Обозначения такие же как на рис, 1.
Влияние биологически активных соеоинений на параметры электрической... 25
Таким образом, бензимидазол и его производные в определенном диапазоне концентраций вызывают активирующий нейротропный эффект, а при сверхпороговых - угнетающий.
А
концентрации
на электрическую
Рис. 4. Влияние соединения активность нейрона ППа2:
Непрерывная запись, интервал между записями 15 мин.
А - реакция на действие вещества. Стрелкой на А указан момент аппликации вещества; Б - отмывание вещества. Калибровка: 50 мВ, 10 с.
В экспериментах по изучению эффектов воздействия производных кумарина было установлено, что соединение 5 в концентрации 10"4 М вызывало снижение на 5 - 10 мВ амплитуды ПД у нейрона ППа2 (рис. 4, А), а при отмывании наблюдалось фазное увеличение частоты генерации импульсов на протяжении 30 - 40 с, после чего происходило резкое уменьшение амплитуды в 2 - 3 раза с последующим замедлением частоты и нарастанием амплитуды (рис. 4, Б). У нейрона ППа1 при влиянии данного вещества наблюдалось на фоне снижения амплитуды ПД уменьшение частоты генерируемых импульсов в 5 раз.
Соединение 6 у нейрона ППа2 вызывало повышение амплитуды ПД на 15 - 20 мВ и незначительное увеличение частоты их генерации, а при отмывании наблюдалось снижение частоты генерации ПД без изменения параметров их амплитуды (рис. 5).
А
Рис. 5. Влияние соединения 6. в концентрации 10~3 М на электрическую активность нейрона ППа2. Обозначения те же, что и на рис. 4.
Таким образом, результаты настоящего исследования свидетельствуют о том,
что производные кумарина оказывают существенное влияние на функциональное
состояние исследованных нейронов. Направленность эффектов определяется как
спецификой нейронов, так и химической структурой исследуемых веществ.
Список литературы
1. Ьрукштуе Л.Б. Синтез и кардиотоническая активность 2-алкилтио-1-ацил-5,6-диметоксибензимидазолов и их циклических аналогов // Хим-фарм. журн. - 1994. - № 6. - С. 24-28.
2. Оганесян Э. Т.. Ивашев М. Н., Погребняк А. В.. Ширяев И. Н., Сараф А. С. Взаимосвязь электронная структура - активность производных пропенона. 2-ципиамоилбензимидазолы и 2-(ß-бензоилпиинлН-метилбензимидазолы // Хим-фарм. журн. - 1995. -- № 10. --С. 28-30.
3. Лопырев В. А., Титова И. А.. Шибанова Е. Ф., Курочкин В. Н., Закс А. С.. Оводенко JI. А., Суслина М. Л., Голдобина Г. В.. Синтез и биологическая активность 2-алкоксибепзимидазолов. // Хим.-фарм. журн. - 1995. -№ 9. - С. 1057-106)0.
4. Машковский М. Д. Лекарственные средства. Издание тринадцатое. - Харьков: Торсинг. 1997. - Т. 1 - С. 432-433.
5. Kononenko N. 1. Modulation of the endogenous electrical activity of the bursting neuron in the snail Helix pomatia // Neuroscience. - 1979. - 4, №12. - P. 2047-2054.
6. Сахаров Д. А. Генеалогия нейронов. - M.: Наука. 1974. - 184 с.
7. Коваль Л. М., Кононенко Н. И. Новые идентифицируемые нервные клетки виноградной улитки Helix pomatia, связанные с генерацией ритмоводящей активности. // Жури. высш. нерв. деят. -1992. - Т. 42. - Вып. 6. - С. 1124-1131.
8. Пожарский А. Ф., Гарновский А. Д., Симонов А. М. Успехи химии имилазола. // Успехи химии. -1966. Т. 35. - Вып. 2. - С. 261-293
9. Lawrence A. Cescon, Allan R. Day. Preparation of some benzimidazolyamino asids. Reaction of amino asid with o-phenyleneamines // J. Org. Chem. - 1962. -№ 27. - P. 581-585.
