116

ОГЛАВЛЕНИЕ

• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
• • 1.1. Влияние психолептиков на пептидергические системы
  • • 1.1.1. Нейропептиды при действии диазепама
    • 1.1.2. Нейропептиды при действии галоперидола
  • 1.2. Основные карбоксипептидазы и их роль в процессинге регуляторных пептидов
  • • 1.2.1. Протеолитические ферменты обмена регуляторных пептидов при действии психолептиков
    • 1.2.2. Карбоксипептидаза Н
    • 1.2.3. Карбоксипептидаза М
    • 1.2.4. ФМСФ-ингибируемая карбоксипептидаза
• ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
• • 2.1. Материалы исследования
  • • 2.1.1. Схема эксперимента
  • 2.2. Методы исследования
  • • 2.2.1. Метод определения активности карбоксипептидазы Н
    • 2.2.2. Метод определения активности карбоксипептидазы М
    • 2.2.3. Метод определения активности ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы
    • 2.2.4. Статистическая обработка результатов исследования
• 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
• • 3.1. Активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс в норме и при действии психолептиков
  • • 3.1.1. Распределение активности карбоксипептидазы Н в тканях интактных крыс
    • 3.1.2. Влияние физиологического раствора на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
    • • 3.1.2.1. Влияние однократного введения физиологического раствора на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
      • 3.1.2.2. Влияние хронического введения физиологического раствора на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
    • 3.1.3. Активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс при введении диазепама
    • • 3.1.3.1. Влияние однократного введения диазепама на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
      • 3.1.3.2. Влияние хронического введения диазепама на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
    • 3.1.4. Активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс при введении галоперидола
    • • 3.1.4.1. Влияние однократного введения галоперидола на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
      • 3.1.4.2. Влияние хронического введения галоперидола на активность карбоксипептидазы Н в тканях крыс
  • 3.2. Активность ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы в тканях крыс в норме и при действии психолептиков
  • • 3.2.1. Распределение активности ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы в тканях интактных крыс
    • 3.2.2. Активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс при введении физиологического раствора
    • • 3.2.2.1. Влияние однократного введения физраствора на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
      • 3.2.2.2. Влияние хронического введения физиологического раствора на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
    • 3.2.3. Активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс при введении диазепама
    • • 3.2.3.1. Влияние однократного введения диазепама на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
      • 3.2.3.2. Влияние хронического введения диазепама на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
    • 3.2.4. Активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс при введении галоперидола
    • • 3.2.4.1. Влияние однократного введения галоперидола на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
      • 3.2.4.2. Влияние хронического введения галоперидола на активность ФМСФ-ингибируемой КП в тканях крыс
  • 3.3. Активность карбоксипептидазы М в тканях крыс в норме и при введении психолептиков
  • • 3.3.1. Распределение активности карбоксипептидазы М в тканях интактных животных
    • 3.3.2. Активность карбоксипептидазы М в тканях крыс при введении физиологического раствора
    • • 3.3.2.1. Влияние однократного введения физраствора на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс
      • 3.3.2.2. Влияние хронического введения физиологического раствора на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс
    • 3.3.3. Активность карбоксипептидазы М в тканях крыс при введении диазепама
    • • 3.3.3.1. Влияние однократного введения диазепама на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс
      • 3.3.3.2. Влияние хронического введения диазепама на активность карбоксипептидазы M в тканях крыс
    • 3.3.4. Активность карбоксипептидазы М в тканях крыс при введении галоперидола
    • • 3.3.4.1. Влияние однократного введения галоперидола на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс
      • 3.3.4.2. Влияние хронического введения галоперидола на активность карбоксипептидазы М в тканях крыс
  • 3.4. Активность основных карбоксипептидаз in vitro при действии психолептиков
• ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
• ВЫВОДЫ
• ЛИТЕРАТУРА
• СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

АКТГ - адренокортикотропный гормон

АПМЯК - аминопропилмеркаптоянтарная кислота

АПФ - ангиотензинпревращающий фермент

БД-рецепторы - бензодиазепиновые рецепторы

ГАМК - г-аминомасляная кислота

ГТ-Рг - гонадотропин-рилизинг гормон

ГПЯК - гуанидинопропилянтарная кислота

ГЭМЯК - гуанидиноэтилмеркаптоянтарная кислота

ДА-рецептор - дофаминовый рецептор

DBI - ингибитор связывания диазепама

ДСИП - дельта-сон индуцирующий пептид

КП - карбоксипептидаза

КПА - карбоксипептидаза А

КПВ - карбоксипептидаза В

КПM - карбоксипептидаза M

КПN - карбоксипептидаза N

КП Н - карбоксипептидаза Н

КРФ - кортикотропин-рилизинг фактор

МСГ - меланоцитстимулирующий гормон

ODN - октадеканейропептид

ПБР - периферический бензодиазепиновый рецептор

ПОМК - проопиомеланокортин

ПХМБ - п-хлормеркурийбензоат

TTN - триаконтатетранейропептид

ФМСФ - фенилметилсульфонилфторид

ФМСФ-КП - фенилметилсульфонилфторид-ингибируемая карбокси-пептидаза

ЭДТА - этилдиаминтетрауксусная кислота

ВВЕДЕНИЕ

Психические заболевания занимают в современной медицине довольно обширную нишу болезней человека. Их можно отнести к группе наиболее трудно излечимых. Учитывая высокий риск возникновения психических расстройств, в том числе из-за роста в современном мире различных стрессовых воздействий, экологических факторов, актуальной является проблема профилактики и лечения патологии нервной системы.

В психофармакологии используют препараты, действующие на медиаторные системы [39, 107, 328]. Общепризнано, что галоперидол является анатгонистом дофаминовых, а диазепам - агонистом бензодиазепиновых рецепторов [39, 169, 310]. Однако многообразие фармакологических эффектов этих препаратов трудно объяснить только с этой позиции. В последнее время обсуждается вопрос об участии пептидергической системы в механизмах действия психолептиков [120, 173, 174]. Установлено при этом, что введение галоперидола и диазепама приводит к нарушению баланса ряда пептидов, участвующих в развитии стресс-реакции (АКТГ, энкефалинов, вещества Р) [95, 263], психических болезней (кортикотропин-рилизинг фактора, нейротензина, вещества Р, холецистокинина) и других регуляторных пептидов [164, 193, 228]. Однако механизм влияния психолептиков на уровень биологически активных пептидов до сих пор остается неизученным.

Содержание регуляторных пептидов в организме зависит от соотношения скоростей их синтеза и распада [184, 196]. Нейропептиды синтезируются в виде высокомолекулярных предшественников, которые активируются при ограниченном расщеплении пептид-гидролазами (процессинге) [106, 166, 184, 196, 309]. В конечной стадии процессинга участвуют основные карбоксипептидазы, катализирующие отщепление остатков аргинина и лизина с С-конца предшественников регуляторных пептидов [9, 26, 147, 311]. Одним из основных ферментов, участвующих в синтезе таких нейропептидов как АКТГ [128, 175], энкефалины [147, 148], вещество P [104], гормон роста [103], пролактин [103] является карбоксипептидаза Н (КФ 3.4.17.10). Известно также, что в обмен энкефалинов и других нейропептидов в организме вовлекается карбоксипептидаза М (КФ 3.4.17.12) [118]. Она участвует в инактивации или модулировании активности пептидных гормонов до или после их взаимодействия с рецепторами [301]. Вместе с тем предполагают, что функции недавно обнаруженной ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы сходны с таковыми КП Н [9, 26]. Однако биологическая роль этого фермента практически остается неясной.

Таким образом, изучение активности КП Н, ФМСФ-КП и КП М в отделах мозга и органах крыс при введении психолептиков может способствовать уточнению биологической роли этих ферментов, а также выяснению молекулярных механизмов взаимодействия дофамин- и ГАМК-ергических систем с пептидергической.

Целью настоящей работы было выяснение роли основных карбоксипептидаз (карбоксипептидазы Н, фенилметилсульфонилфторид-ингибируемой карбоксипептидазы и карбоксипептидазы М) в механизмах действия психолептиков на пептидергическую систему.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

1. Исследование острого введения диазепама и галоперидола на активность карбоксипептидазы Н, фенилметилсульфонилфторид-ингибируемой карбоксипептидазы и карбоксипептидазы М в головном мозге, надпочечниках и семенниках крыс через различные промежутки времени.

2. Изучение изменения активности исследуемых карбоксипептидаз в тканях самцов крыс через различные сроки после хронического введения диазепама и галоперидола.

3. Исследование активности карбоксипептидазы Н, ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы и карбоксипептидазы М in vitro при действии аналогичных доз данных препаратов.

Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые изучено влияние галоперидола и диазепама на активность КПН, ФМСФ-КП и КПМ в тканях крыс. Показано, что активность ферментов различным образом изменяется в отделах мозга и органах животных при остром и хроническом введении изучаемых психолептиков. Установлена зависимость изменения активности исследуемых ферментов от времени после введения препаратов.

Полученные результаты представляют интерес для понимания механизмов функционирования пептидергических систем и роли основных карбоксипептидаз в реализации этих механизмов при введении психолептиков. Полученные данные могут быть использованы при разработке фармакологических препаратов для коррекции деятельности пептидергических систем при психических заболеваниях.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены: на научной конференции Российской Академии Естествознания «Фундаментальные и прикладные проблемы медицины и биологии» (Тунис, июнь, 2005 г.), на V Сибирском физиологическом съезде (Томск, июнь-июль 2005 г.), на международной конференции «Нейроспецифические метаболиты и энзимологические основы деятельности центральной нервной системы» (Пенза, сентябрь 2006 г.) и на итоговых научных конференциях ПГПУ (2004, 2005 гг.). По теме диссертации опубликовано 6 работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 156 страницах машинописного текста и состоит из 6 разделов: введения, обзора литературы по теме диссертации (I глава), материалов и методов исследования (II глава), результатов (III глава), обсуждения (IV глава), выводов. Работа иллюстрирована 6 рисунками, 19 таблицами и 1 схемой. Список литературы содержит 336 наименований на русском и иностранных языках.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Влияние психолептиков на пептидергические системы

1.1.1. Нейропептиды при действии диазепама

Диазепам (7-хлор-1,3-дигидро-1-метил-5-фенил-2Н-1,4-бензодиазепин-2-он) является классическим транквилизатором, который проявляет анксиолитический, седативный, снотворный, миорелаксирующий, противосудорожный и другие эффекты [39]. Бензодиазепины были введены в клиническую практику около 40 лет назад и до сих пор находят широкое применение [52]. В 1977 г. было обнаружено, что бензодиазепины взаимодействуют с безодиазепиновыми рецепторами, которые, как оказалось, были неотъемлемой частью ГАМК_A-рецептора [163]. Комплекс рецептора был изолирован и секвенирован в 1987 г. [249].

Наибольшая плотность бензодиазепиновых рецепторов обнаружена в коре больших полушарий, затем в гиппокампе, мозжечке, гипоталамусе, стриатуме, среднем мозге [40, 218, 222]. По ряду фармакологических и биохимических свойств бензодиазепиновые рецепторы можно разделить на центральные и периферические: центральные найдены только в головном мозге, а периферические - как в мозге, так и в других органах [40, 152, 276]. Наибольшая плотность периферических бензодиазепиновых рецепторов обнаружена в коре надпочечников [40]. Согласно результатам опытов in vitro периферические бензодиазепиновые рецепторы, в отличие от центральных, не связаны с ГАМК-рецепторами [267].

В головном мозге бензодиазепиновые рецепторы локализованы на постсинаптических мембранах ГАМК-ергических систем и входят в состав ГАМК_А-бензодиазепин-ионофорного комплекса, состоящего из трех компонентов: бензодиазепинового рецептора, ГАМК-рецептора и хлорного канала [267, 325]. Работа всего комплекса направлена на открывание хлорных каналов, опосредуемое ГАМК-рецептором. Классические бензодиазепины в клиническом использовании увеличивают эффективность ГАМК, понижая концентрацию, необходимую для открытия канала.

ГАМК_А-бензодиазепиновый рецептор состоит из пяти белковых субъединиц, расположенных подобно розетке вокруг центрального канала и пронизывающих мембрану клетки, непроницаемую для Cl--ионов [249]. Анализ литературных данных [74, 121, 249] показывает, что активная форма ГАМК_А-бензодиазепинового рецептора представлена двумя б-субъединицами, двумя в-субъединицами и одной г-субъединицей. Полагают, что б-субъединица связывает бензодиазепины, а в-субъединица - ГАМК [121, 249]. г-субъединица, по-видимому, не связывает бензодиазепины и ГАМК, но она может оказывать влияние на способность б- и в-субъединиц к рецепции «своих» лигандов. Таким образом, ГАМК, связываясь с в-субъединицей, вызывает конформационные изменения белков ионофорного канала, приводящие к усилению тока Cl-. Алостерическая модуляция этих изменений обусловлена связыванием лигандов с б-субъединицей рецептора [74, 249].

Наличие на синаптических мембранах нервных клеток высокоаффинных мест связывания для бензодиазепинов свидетельствовало о существовании эндогенного лиганда этих рецепторов. Costa с сотрудниками выделили сначала из мозга крысы, а затем и человека белок, способный ингибировать связывание [³Н]-диазепама с синаптическими мембранами [112, 133]. Было определено, что эндогенный лиганд представляет собой полипептид с Mr 9000, который был назван DBI - ингибитор связывания диазепама (англ. diazepam binding inhibitor). В структуре DBI преобладают основные аминокислоты, N-конец пептида защищен; С-конец определяет биологическую активность при взаимодействии пептида с рецептором [77]. DBI является предшественником ряда биологически активных пептидов, главные из которых DBI 33-50, или октадеканейропептид (ODN), DBI 17-50, или триаконтатетранейропептид (TTN) и DBI 26-50, или эйкозапентанейропептид (EPN). Все эти пептиды содержат одинаковую последовательность на С-конце: Глн-Ала-Тре-Вал-Гли-Асп-Вал-Асн-Тре-Асп-Арг-Про-Гли-Лей-Лей-Асп-Лей-Лиз [112]. DBI и его фрагменты объединяют термином эндозепины. Они являются негативными аллостерическими модуляторами ГАМК_А-рецептора, снижающими эффективность взаимодействия ГАМК с рецептором [8, 112], и относятся к анксиогенным соединениям, усиливающим состояние тревоги, страха и «проконфликтные» ответы в тесте Фогеля [8, 152].

Эндозепины найдены в тканях человека, крысы, свиньи, быка, лягушки Rana ridibunda, форели [209, 264, 320]. Имунногисто-химическое картирование мозга крысы показало наибольшие концентрации DBI (10 - 50 мМ) в коре больших полушарий, гиппокампе, мозжечке, гипоталамусе, миндалине [72, 113]. У человека самые высокие концентрации были найдены в мозжечке, миндалине, гиппокампе, гипоталамусе и черном веществе, а также в спинном мозге и спинномозговой жидкости [133]. На клеточном уровне, DBI был обнаружен в нейронах и клетках глии, тогда как ODN и TTN были главным образом найдены в нейронах [61, 113, 320]. Наиболее высокие уровни мРНК DBI были найдены в мозжечке и эпендиме третьего желудочка мозга крысы, промежуточные уровни - в обонятельной луковице, дугообразном ядре, эпифизе и гипофизе [62].

С помощью электронной микроскопии показано присутствие ODN в перикарионе нейронов, эндоплазматическом ретикулуме, аппарате Гольджи, микротрубочках, свободных рибосомах [61]. В окончании нейронов DBI и ODN накапливаются в синаптических везикулах [61, 132]. При деполяризации синаптических окончаний под действием К⁺ одновременно с DBI высвобождаются ГАМК и энкефалины, что указывает на их сосуществование в одном пресинаптическом окончании. К⁺-стимулируемый выброс DBI зависит от присутствия Са²⁺ [132].

Есть данные, согласно которым эндозепины влияют на рост клеток глии через аутокринные механизмы [149]. Низкие концентрации ODN (10^-10-10^-14М) in vitro стимулировали синтез ДНК в глиальных клетках крысы, действуя через центральный тип бензодиазепиновых рецепторов.

DBI и его производные широко распространены в тканях, содержащих периферические бензодиазепиновые рецепторы и участвующие в липидном обмене [55, 88, 108, 128]. Наибольшая концентрация эндозепинов обнаружена в клетках надпочечников, печени, семенников, почек [63, 72, 113]. Количество ODN в этих тканях составляет 400-800 пмоль/г сырой массы [8]. Кроме того, эндозепины обнаружены в клетках Шванна [63]. Присутствие мРНК DBI в периферических органах крысы [62, 91] и человека [252] позволяет заключить, что эндозепины синтезируются и в периферических тканях. Здесь DBI выполняет иные функции, чем в нейронах: он не высвобождается из срезов периферических органов при деполяризации [132]. Через рецепторы, расположенные на мембране митохондрий, эндозепины могут осуществлять регуляцию внутриклеточного метаболизма [96, 124]. В частности, DBI транспортирует холестерол к внутренней мембране митохондрий [113]. Взаимодействие DBI с периферические бензодиазепиновыми рецепторами усиливает вход холестерола в митохондрии с последующим усилением синтеза предшественника стероидов прегненолона. Этот процесс наблюдается как в клетках коры надпочечников [96, 113, 131], так и в глиальных клетках мозга [113, 124]. В надпочечниках это АКТГ-зависимый процесс. Идентичность DBI и белка, связывающего ацил-коэнзим А, выделенного из ткани печени [100, 113], указывает на способность DBI опосредовать синтез жирных кислот. Таким образом, DBI играет существенную роль в синтезе стероидных гормонов в различных тканях за счет регуляции лимитирующей стадии [202].

Уровень DBI в надпочечниках зависит от уровня АКТГ в организме. Удаление гипофиза у крыс вызвало уменьшение концентрации DBI и ПБР в надпочечниках, введение АКТГ уменьшило этот эффект, то есть существует положительная корреляция между уровнем DBI и ПБР в надпочечниках и уровнем кортикостерона в плазме крови [96, 131]. Возможно, что de novo синтез DBI в надпочечниках является важным фактором, опосредующим АКТГ-зависимый стероидогенез.

Локализация бензодиазепиновых рецепторов позволяет предположить, что они вовлечены в регулирование стресс-систем: 1) гипоталамо-гипофизаро-надпочечниковой оси, 2) симпатической нервной системы, 3) ренин-ангиотензиновой системы и 4) нейроэндокринно-иммунной оси. Плотность ПБР наиболее высока в периферических органах, которые активизируются при стрессе (сердце, почки, надпочечники и легкие). Увеличение количества ПБР в мозгу и периферических тканях при остром стрессе может обеспечить нервную и метаболическую подготовку организма для его преодоления [270]. Кроме того, при плавательном и операционном стрессе происходит увеличение плотности и ЦБР в коре больших полушарий [248, 270]. Различные виды стресса вызвали увеличение уровня DBI в надпочечниках и гиппокампе крыс [24, 45, 131], а также уровень мРНК DBI в мозге мыши [192]. Введение диазепама восстанавливает уровень DBI [45]. Поскольку лиганды ПБР могут регулировать транспорт холестерина в митохондрии, то, возможно, увеличение синтеза и секреции глюкокортикоидов при стрессе опосредуется именно ПБР.

ГАМК-ергическая система влияет на уровень регуляторных пептидов и их предшественников. Так, ГАМК проявляет тонизирующее ингибирующее влияние на ПОМК нейроны гипоталамуса, а также на меланотропные клетки промежуточной доли гипофиза [83, 151]. Введение ингибиторов ГАМК-трансаминазы в течение четырех дней привело к увеличению уровня ГАМК в передней и промежуточной долях гипофиза, что, в свою очередь, вызвало уменьшение уровня мРНК ПОМК на 40-60 % в промежуточном, но не в переднем гипофизе. Уже через сутки после первой инъекции уровень ПОМК был уменьшен на 40%, а концентрация б-меланоцитстимулирующего гормона увеличена на 34% по отношению к контролю, возможно, из-за ингибирования секреции гормона. После 4 и 8 дней обработки уровень б-меланоцитстимулирующего гормона, также как и уровень мРНК ПОМК уменьшился. В опытах in vitro ГАМК в концентрации 10 мкмоль/л уменьшила уровни мРНК ПОМК на 40 % после 3 дней обработки. Эти результаты показывают, что ГАМК проявляет прямой ингибирующий эффект на экспрессию гена ПОМК в промежуточной доле гипофиза [213].

Внутривенная и интрацеребровентрикулярная инъекции ODN произвели дозозависимое ингибирование экспрессии гена ПОМК в промежуточном гипофизе крыс. Подобные результаты были получены и в нейронах гипоталамуса [108, 153]. Интрацеребровентрикулярная инъекция ODN в дозах 1 и 0,1 мкг/кг вызвала увеличение уровня мРНК ПОМК в гипоталамусе на 33,5 и 27,4%, соответственно [108]. Givalois и др. в подобных условиях получили уменьшение уровня мРНК ПОМК на 17 и 7% в передней и промежуточной долях гипофиза крыс соответственно [156]. Приведенные данные показывают, что активация ГАМК_А-рецептора эндогенным бензодиазепиновым лигандом может ингибировать экспрессию гена ПОМК в гипофизе и гипоталамусе [151, 156]. Удаление надпочечников привело к изменению эффекта, вызванного ODN: произошло увеличение уровня мРНК ПОМК в промежуточном и переднем гипофизе на 60 и 10% соответственно, по сравнению с контролем. Удаление семенников вызвало уменьшение содержания мРНК ПОМК в передней доле и увеличение в промежуточной доле гипофиза, но не изменило отрицательного влияния ODN, наблюдаемого в контрольных животных. Таким образом, in vivo уменьшение уровня мРНК ПОМК в гипофизе, вызванное эндогенными бензодиазепинами, модулируется гормонами надпочечников и половых желез [156].

Введение диазепама (2 мг/кг) значительно увеличило уровни в-эндорфина в гипоталамусе, гиппокампе и коре головного мозга [193, 194].

Острая внутрибрюшинная инъекция диазепама (2 мг/кг) ингибирует деятельность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси самок крыс, то есть уменьшает концентрацию АКТГ и кортикостерона [263]. Такое же действие оказывает диазепам и на уровень АКТГ в плазме человека [290]. Holloway и другие показали, что диазепам in vitro ингибирует синтез кортизола и альдостерона в клетках надпочечников быка [170]. Кроме того, введение диазепама стрессированным животным приводило к уменьшению уровня кортикостерона, АКТГ и норадреналина [51, 111, 316, 330].

Обратный агонист бензодиазепиновых рецепторов, ODN, в дозах 0,1, 1 и 4 мкг/кг, уменьшил содержание мРНК кортикотропин-рилизинг гормона в гипоталамусе на 33, 18 и 26%, соответственно [106]. Удаление надпочечников изменило действие ODN и вызвало увеличение уровня мРНК кортикотропин-рилизинг гормона на 21%. Возможно, это связано с прекращением ингибирующего эффекта глюкокортикоидов. Кастрация не изменила ингибирующего действия ODN. Эти результаты показывают, что эндогенный ODN, через активацию бензодиазепиновых участков ГАМК_А-рецептора, отрицательно модулирует деятельность нейронов, синтезирующих КРФ, и что на этот процесс могут влиять центральные и периферические стероиды [155].

Эндозепины влияют на репродуктивную систему на различных ее уровнях. Так, интрацеребровентрикулярное введение ODN в дозе 3 мкг/кг вызвало 40%-ое уменьшение уровня мРНК ГнРф [119, 207]. Кроме того, DBI (0,3-10 нмоль, интрацеребровентрикулярно) уменьшил уровни половых гормонов в сыворотке крови самцов и самок мышей. Этот эффект наблюдался уже через 1 час и продолжался в течение четырех часов после инъекции. Эти результаты предполагают, что DBI действует как эндогенный модулятор, регулирующий уровни половых гормонов in vivo [123].

В опытах in vitro инкубация клеток гипофиза с ГАМК (10-100 мкM) вызвала дозозависимое уменьшение уровня мРНК пролактина. Ингибиторы ГАМК_А-рецептора предотвращали данное действие. Такие же результаты были получены и в опытах in vivo при введении ингибиторов трансаминазы. Данные результаты свидетельствуют об ингибирующем влиянии ГАМК на секрецию пролактина и экспрессию его гена в гипофизе [213].

Обратный агонист ГАМК_А-рецептора произвел противоположный эффект на экспрессию гена пролактина. Так, интрацеребровентрикулярная инъекция ODN за 4 часа до декапитации вызвала увеличение уровня мРНК пролактина в гипофизе самцов крыс. Удаление надпочечников привело к увеличению уровня мРНК пролактина и усилению эффекта ODN. Авторы предполагают, что эндогенный лиганд ГАМК_А-рецептора может стимулировать экспрессию гена пролактина и что в надпочечниках синтезируется фактор(ы), способный уменьшить уровень мРНК пролактина [327].

Агонист ГАМК_А-рецептора, диазепам, введенный внутрибрюшинно в дозе 5 мг/кг, увеличил концентрацию лютеинизирующего и не повлиял на уровень фолликулостимулирующего гормонов в сыворотке крови самцов крыс [224].

Диазепам влияет на уровень энкефалинов - компонентов стресс-лимитирующих систем [95, 117, 237]. Так, однократная инъекция диазепама вызвала изменение концентрации энкефалинов в мозге крыс: увеличила в гипоталамусе на 35% и понизила в стриатуме примерно на 25%, в продолговатом и среднем мозге изменения не выявлены. Максимальный эффект от введения препарата был достигнут уже через 2-5 минут после инъекции. Изменения, наблюдаемые в гипоталамусе, были краткосрочными, тогда как уменьшение концентрации энкефалинов в стриатуме имело более длительную продолжительность [117]. Увеличение уровня мет-энкефалина в гипоталамусе свиньи Гвинеи наблюдалось и при хроническом увеличении концентрации ГАМК (обработка аминооксиуксусной кислотной) [237].

1, 2, 4, 8-дневная активация ГАМК-ергической системы привела к уменьшению уровня мет-энкефалина в стриатуме самцов крыс. В гипоталамусе, гиппокампе, лобной коре и мосте подобных изменений не обнаружено. Увеличение концентрации ГАМК в течение 8 дней вызвало рост уровня мРНК препроэнкефалина, тогда как 1-, 2- или 4-дневные обработки не повлияли на него [272, 298]. Хроническое повышение уровня ГАМК в стриатуме при введении ингибиторов ГАМК-трансаминазы (аминооксиуксусная кислота, этаноламин-О-сульфат, г-винил-ГАМК) привело также к уменьшению уровня динорфина (1-8) и увеличению уровня его мРНК [272].

Таким образом, ГАМК влияет на уровень энкефалина и динорфина в стриатуме через ингибирование экспрессии их мРНК [238, 272].

По данным ряда исследователей вещество Р вовлекается в модуляцию стресса и беспокойства [126, 285]. Воздействие разнообразных стрессоров повышает уровень вещества Р в различных областях мозга: миндалине, перегородке, гипоталамусе [95, 105, 126]. Введение антагонистов нейрокининовых рецепторов предотвращает данный эффект и оказывает транквилизирующий эффект [126, 285]. Кроме того, у пациентов с депрессивными расстройствами уровень вещества Р повышен в цереброспинальной жидкости [78] и плазме крови [126]. Ведение диазепама в дозе 5 мг/кг приводит к уменьшению уровня вещества P через 140 минут после инъекции в гиппокампе и сером веществе спинного мозга на 40 % (p <0,001) и 28 % (p <0,05) соответственно по сравнению с контролем [95].

Авторы [126, 285] предполагают, что ингибирование вещество Р-ергической системы может быть использовано для разработки новых антидепрессантов и транквилизаторов.

Нейропептид Y играет в мозге роль транквилизатора [24, 93, 94]. ODN, анксиогенное вещество, вызвал существенное уменьшение уровня мРНК нейропептида Y в гипоталамусе на 17,4-31,4%. Степень воздействия зависела от дозы вещества [108].

Введение диазепама в течение 28 дней привело к повышению уровня мРНК интерлейкина-1-бета (пептид, активирующий Т-лимфоциты) в гипоталамусе, гиппокампе, фронтальной коре и стволе мозга крысы [312].

Таким образом, диазепам и агонисты бензодиазепиновых рецепторов изменяют уровень ПОМК и его дериватов (эндорфинов, АКТГ), энкефалинов, пептидов половой системы (ГнРф, лютеинизирующего гормона, пролактина) и других регуляторных пептидов, участвующих в развитии психических расстройств, через модуляцию ГАМК-ергической системы. Механизм данного явления до конца не выяснен.

1.1.2. Нейропептиды при действии галоперидола

Галоперидол (4-(пара-хлорфенил)-1-[3- (пара-фторбензоил)-пропил]- пиперидинол-4) широко применяют в клинической практике в качестве антипсихотического средства при лечении шизофрении, различных психозов, а также для купирования психомоторного возбуждения различного генеза [38, 69, 262]. Кроме того, для галоперидола характерна противорвотная активность, связанная с избирательным угнетением хеморецепторных триггерных зон продолговатого мозга [38, 256], а также анестезирующее действие [99].

Клинические действия нейролептика обусловлены способностью избирательно блокировать дофаминовые рецепторы ЦНС [328]. В настоящее время охарактеризовано пять типов ДА-рецепторов. Галоперидол связывается преимущественно с Д₂-рецепторами. ДА-рецепторы могут располагаться на пресинаптических мембранах дофаминовых нейронов (авторецепторы), а также на постсинаптических мембранах различных нейронов, включая пептидергические нейроны. Постсинаптические ДА-рецепторы могут быть представлены всеми подтипами, в качестве же авторецепторов могут выступать только Д₂- и Д₃-рецепторы. Активация авторецептора ингибирует дофаминовую трансмиссию путем уменьшения секреции и синтеза дофамина в нейронах. Низкие концентрации агонистов ДА-рецепторов приводят к активации авторецепторов, тогда как более высокие концентрации активируют постсинаптические ДА-рецепторы, что приводит к увеличению дофаминовой передачи [79].

В пределах ЦНС ДА-рецепторы найдены в среднем, промежуточном мозге, обонятельной луковице и сетчатке. 80-90% всех ДА-рецепторов обнаружено в стриатуме. Кроме того, тела нейронов дофаминергической системы находятся в лимбических образованиях, коре головного мозга, некоторых ядрах гипоталамуса, мозговых оболочках и в периферических тканях [3, 49, 79, 101]. В зависимости от локализации ДА-рецепторов дофамин оказывает различное действие. При связывании с постсинаптическими ДА-рецепторами полосатого тела дофамин стимулирует двигательную активность, поведенческие эффекты; связывание дофамина с постсинаптическими ДА-рецепторами гипофиза приводит к ингибированию секреции гипофизарных гормонов; с ДА-рецепторами надпочечников - к регуляции секреции альдостерона [70, 79, 103, 284]. Нейролептики блокируют эти эффекты [1, 2, 49, 98, 273, 287].

В патогенез шизофрении, шизотипических и бредовых расстройств кроме ДА-рецепторов вовлекаются и пептидные рецепторы [4]. В развитие психических болезней вовлекаются КРФ, вазопрессин, нейротензин, вещество Р, холецистокинин [120, 173, 174].

В организме деятельность пептидергических нейронов находится под контролем дофаминовой системы, поэтому изменение ее функционирования при введении галоперидола приводит к изменению уровня регуляторных пептидов в мозге.

Однократное введение нейролептика увеличило уровень мРНК препроэнкефалина в стриатуме и аккумбентном ядре [66]. Так, однократная внутрибрюшинная инъекция галоперидола увеличила содержание мРНК проэнкефалина и пронейротензина в хвостатом и аккумбентном ядрах у крыс [261]. Подхроническая доза галоперидола (3 мг/кг, вводимая внутрибрюшинно ежедневно в течение 5 дней) вызвала рост уровня мРНК препроэнкефалина в стриатуме в 1,8 раз (р<0,001) по сравнению с контрольными животными. Уровень опиоидных пептидов повысился в 1,6 раз (р<0,001) [57].

Таким образом, дофамин проявляет ингибирующее действие на экспрессию мРНК препроэнкефалина в стриатуме и аккумбентном ядре крысы, которое осуществляется через Д₂-рецепторы [97, 154, 239]. При введении антагониста этих рецепторов, галоперидола, данный эффект подавляется [167, 228, 314].

Активация или ингибирование дофаминовых рецепторов влияет на содержание мет-энкефалина в гипофизе крыс.

Так, введение бромокриптина (агониста дофамина) в течение 3 дней вызвало уменьшение уровня мет-энкефалина в промежуточной доле гипофиза, а после 4-недельной обработки уровень мет-энкефалина снизился на 60-70%. Эти эффекты сохранялись в течение 4 дней после прекращения введения бромокриптина. В гипоталамусе и передней доли гипофиза существенные изменения выявлены не были [153, 154]. Соответственно при введении галоперидола уровень мет-энкефалина в промежуточной доле гипофиза был выше, чем в контроле [153]. Но существуют также данные о снижении содержания мет- и лей-энкефалина при повторной инъекции галоперидола [43] и уменьшении уровня мРНК препроэнкефалина на 42 % при хроническом потреблении нейролептика (3 недели) в передней доле гипофиза у самцов крыс.

Галоперидол влияет на секрецию энкефалина. В опытах in vitro агонисты Д₂-рецептора увеличивали секрецию энкефалина при деполяризации клеток стриатума, не влияя на секрецию недеполяризованных клеток. Этот эффект был предотвращен галоперидолом. Возможно, возбуждение Д₂-рецептора in vitro или in vivo облегчает секрецию энкефалина в стриатуме, но эндогенный дофамин не влияет на деятельность нейронов при обычных условиях [183, 211].

Вещество P участвует в развитии психоневрологических расстройств через взаимодействие с дофаминовой системой [169].

Однократное или многократное внутрибрюшинное введение нейролептика в дозе 1 мг/кг снижало в нигростриатальной области мозга содержание вещества Р и К, а также б- и в-препротахикининовых мРНК. Кроме того, наблюдался параллелизм между сроками снижения содержания исследованных мРНК и сроками максимального клинического действия галоперидола как антипсихотического вещества. Полагают, что галоперидол снижает биосинтез препротахикининовой мРНК, а взаимодействие между тахикининовыми и дофаминовыми нейронами играет роль в модуляции функций базальных ганглиев [67, 73, 187].

Хроническое воздействие галоперидола привело к увеличению уровня мРНК препротахикинина А в гиппокампальной CA3 подобласти и в коре больших полушарий [334], а также к уменьшению уровня мРНК препротахикинина А в аккумбентном ядре (14 %) [210, 226], в дорсолатеральной (19%) и медиальной (15%) частях хвостатого ядра [210, 226, 294]. Содержание мРНК препросоматостатина не изменились в исследованных областях мозга [65, 226]. В гипофизе и септе нейролептик увеличил экспрессию мРНК препротахикинина [89, 294]. Потребление галоперидол в течение 45 дней привело к уменьшению содержания фактора роста нервов в гиппокампе [254].

Холецистокинин проявляет эффекты, сходные с действием нейролептиков [323, 336]. У пациентов с диагнозом шизофрения, получающих нейролептики, уровень мРНК холецистокинина в мозге повышен по сравнению со здоровыми людьми [286]. Такой же эффект наблюдался в гиппокампе и коре больших полушарий при введении галоперидола [324].

Главные участки экспрессии гена ПОМК - промежуточная и передняя доли гипофиза и дугообразное ядро гипоталамуса [260]. Роль дофамина была исследована путем введения галоперидола и бромокриптина. В дугообразном ядре бромокриптин увеличил, а галоперидол уменьшил уровень мРНК ПОМК. Наоборот, в промежуточной доле гипофиза бромокриптин заметно понизил, а галоперидол повысил уровень мРНК на 100-150% [69, 172, 253]. Эффект бромокриптина на клетки гипофиза подтвердился и опытами in vitro [76]. Повышение уровня мРНК ПОМК в промежуточной доле гипофиза в результате действия галоперидола наблюдалось уже через 6 часов после обработки [103]. Полное аннулирование эффектов галоперидола было замечено спустя 2 недели после отмены препарата [172]. Эти данные указывают на то, что экспрессия гена ПОМК регулируется дофамином и что этот процесс отличается в мозгу и гипофизе [258, 319]. Хронический галоперидол (2 мг/кг в течение 14 дней) увеличил уровень мРНК ПОМК, пролактина, гормона роста и Д₂-рецептора в гипофизе [187]. Даже кратковременная обработка галоперидолом (5 и 2 дня, 2 мг/кг в день) вела к существенным увеличениям уровня мРНК Д₂-рецепторов и ПОМК в промежуточной доле гипофиза. В передней доле гипофиза подобных изменений не было обнаружено [70, 103].

Meador-Woodruff и соавт. обнаружили увеличение уровня мРНК ПОМК, а также в-эндорфина, б- и г-меланоцитстимулирующего гормона в промежуточной доле гипофиза после хронического введения галоперидола и понижение уровня мРНК ПОМК, в-эндорфина, АКТГ и г-меланоцитстимулирующего гормона в передней доле [229]. Авторы [229] предполагают, что биосинтез, процессинг и секреция ПОМК в гипофизе контролируется дофаминергической системой, но механизм влияния дофамина на переднюю и промежуточную долю гипофиза различен.

В опытах in vitro на клетках гипофиза дофамин (1 мM) уменьшил уровень мРНК ПОМК в промежуточной доле на 77%, но не повлиял на экспрессию гена ПОМК в передней доле. Бромокриптин (100 нМ) оказывал действие подобное дофамину. Эффектам дофамина и бромокриптина противодействовал галоперидол (10 мM). Уровни в-эндорфина и б-меланоцитстимулирующего гормона изменялись параллельно изменению синтеза ПОМК [212].

Галоперидол, вводимый в течение 7 - 21 дней (1,5 мг/кг, ежедневно), увеличил уровень в-эндорфина на 80 - 100% в промежуточной доле гипофиза крыс [69, 171, 172] и секрецию в-эндорфина in vitro [172], а также стимулировал меланотропную деятельность [284]. Бромокриптин соответственно уменьшал уровень б-меланоцитостимулирующего гормона в промежуточной доле гипофиза [284].

Хроническое воздействие антагониста Д₂-рецептора (1 мг/кг) увеличило уровень в-эндорфина в промежуточной доле гипофиза, особенно N-ацетил-в-эндорфина-(1-31) и N-ацетил-в-эндорфина-(1-27), не затронув уровень N-ацетил-в-эндорфина-(1-26) [236], а также в среднем и продолговатом мозге всех N-ацетильных производных эндорфина. Уровень NH₂-пептидов не изменился ни в одном из отделов [165, 236]. Обработка галоперидолом вызвала существенное увеличение концентрации в-, г-, б-эндорфина и б-меланоцитстимулирующего гормона в промежуточной доле и в-эндорфина в передней доле гипофиза [103, 314]. В передней доле гипофиза значительно увеличилось соотношение в-эндорфин/б-эндорфин. В промежуточной доле подобных эффектов не наблюдалось [314]. Эти результаты указывают, что дофаминергическая система влияет не только на секрецию, но и на посттрансляционную модификацию гипофизарного в-эндорфина [165, 237]. Кроме того, нейролептик выборочно увеличил содержание в-, г- и б-эндорфина в гипоталамусе [314], гиппокампе [314] и перегородке [164, 171].

Повышение уровня в-эндорфина в плазме наблюдалось при однократной инъекции галоперидола. Причем степень изменения зависела от дозы препарата [129, 164, 171, 229]. Увеличение концентрации в-эндорфина, а также б-меланотропина в плазме происходило и при хроническом введении нейролептика [171, 314].

Таким образом, синтез и секреция в-эндорфина в промежуточной доле гипофиза и de novo синтез ПОМК находится под ингибирующим влиянием дофамина [103, 172].

Нейротензин, возможно, играет важную роль в этиологии и/или медикаментозном лечении шизофрении и других психоневрологических заболеваний. Установлено, что уровень нейротензина в цереброспинальной жидкости больных шизофренией уменьшен, но восстанавливается после лечения галоперидолом [58, 92, 269, 290]. При этом, чем выше был уровень психопатологии, тем ниже уровень данного пептида [89, 292].

Сходные эффекты, наблюдаемые при периферическом введении антипсихотических лекарств и центральном введении нейротензина, привели к возникновению гипотезы о том, что нейротензин является эндогенным антипсихотическим средством [243]. Локализация нейротензина и его рецепторов в мезолимбической ДА-системе подтверждает гипотезу о вовлечении нейротензина в этиологию шизофрении. Кроме того, предполагается участие данного пептида в экстрапирамидальных расстройствах (паркинсонизм, дискинезии, гиперкинезы), развивающихся при лечении антипсихотическими препаратами [73, 269].

Существует множество данных о влиянии галоперидола на нейротензиновую систему [59, 73, 243]. Так, острая инъекция галоперидола (1 мг/кг) увеличила экспрессию гена нейротензин/нейромедина N в дорсолатеральном стриатуме и аккумбентном ядре у крыс [117, 231, 233]. Причем время после инъекции влияло на уровень мРНК. Экспрессия мРНК нейротензин/нейромедина N в дорсолатеральной части хвостатого ядра, не обнаруженная в контроле, увеличилась через 0,5 и 7 часов после инъекции и уменьшалась через 20-24 часа. В дорсомедиальной и вентролатеральной части хвостатого ядра, едва обнаруживаемая базальная экспрессия мРНК нейротензин/нейромедина N, наблюдаемая в контроле, заметно увеличилась через 24 часа после введения галоперидола [231, 335]. Вызванному нейролептиком повышению уровня зрелой мРНК в стриатуме предшествовало увеличение уровня гяРНК. Эти данные указывают, что острое воздействие активирует транскрипцию гена нейротензин/нейромедина N, хотя сопутствующий эффект на стабильность первичных транскриптов не исключается [231]. Даже единственная достаточно низкая доза нейролептика (0,5 мг/кг) через час приводила к увеличению уровня мРНК нейротензин/нейромедина N почти в 3 раза в дорсолатеральном стриатуме мышей и крыс [233]. Хроническое потребление галоперидола увеличило концентрацию нейротензина в аккумбентном, хвостатом ядрах и в черной субстанции [244]. Кроме того, галоперидол (1 мг/кг), вводимый крысам в течение 2 недель увеличил уровень мРНК рецептора нейротензина на 10% (p<0,05) в черном веществе [85]. Эти эффекты являются следствием блокады галоперидолом дофаминовых Д₂-рецепторов [59].

Очевидному повышению транскрипции гена нейротензин/нейромедина N после единственной инъекции галоперидола предшествовало увеличение уровня c-fos мРНК в той же самой области [117, 162, 232, 235]. При этом в клетках дорсолатерального стриатума мРНК c-fos и нейротензин/нейромедина N солокализованы [232]. Введение пептида, блокирующего экспрессию c-fos гена, привело к 50%-ному понижению уровня мРНК нейротензин/нейромедина N в дорсолатеральном стриатуме после введения нейролептика. С другой стороны, экспрессия мРНК препроэнкефалина в дорсолатеральном стриатуме и нейро-тензин/нейромедина N в аккумбентном ядре не изменилась. Таким образом, c-fos играет определенную роль в регулировании транскрипции гена нейротензин/нейромедина N в дорсолатеральном стриатуме крыс после острого воздействия галоперидола [230]. Существуют данные о том, что промотор гена нейротензина содержит два предполагаемых участка для закрепления Fos-белков, которые могут увеличить транскрипцию гена [52].

Уменьшение концентрации нейропептида Y в стриатуме наблюдалось после хронического введения галоперидола и аминазина [250]. После хронического воздействия нейролептиков в дорсальном стриатуме произошло увеличение как числа клеток, экспрессирующих мРНК нейрокинина В (45 %), так и концентрации пептида в отдельных клетках (37 %) [227]. Введение галоперидола в течение 28 дней привело к повышению уровня мРНК интерлейкина-1-бета (пептид, активирующий Т-лимфоциты) в гипоталамусе, гиппокампе, фронтальной коре и стволе мозга крысы [312].

Агонист дофаминовых рецепторов, бромокриптин, влияет на ростовые процессы в клетке. Так, введение бромокриптина в течение 8 дней вызвало уменьшение диаметра ядра и понижение синтеза ДНК в клетках гипофиза [188].

Дофаминергическая система влияет на репродуктивную систему. Хроническое введение бромокриптина увеличило уровень мРНК ГТ-Рг в мозге крыс на 70%, галоперидол снизил этот параметр на 20% [208].

Таким образом, галоперидол через ингибирование дофаминергической системы изменяет функционирование репродуктивной системы, влияет на концентрацию опиоидных пептидов и их предшественников, а также на экспрессию их мРНК в головном мозге.

1.2. Основные карбоксипептидазы и их роль в процессинге регуляторных пептидов

Большинство биологически активных пептидов синтезируется в виде высокомолекулярных неактивных предшественников - препробелков, которые подвергаются посттрансляционной модификации [43, 309]. Синтез предшественников осуществляется на мембраносвязанных рибосомах ЭПР. Наличие на N-конце препроформы нейропептида набора гидрофобных аминокислот, так называемой сигнальной последовательности, позволяет предшественнику транспортироваться внутрь ЭПР. Здесь сигнальная последовательность отщепляется сигнальной пептидазой и образуется пропептид. Дальнейший процессинг осуществляется в ходе передвижения молекул по ЭПР, комплексу Гольджи и в секреторных везикулах [309].

Сначала под действием эндопептидаз, расщепляющих нейропептиды по синглетным и дуплетным остаткам основных аминокислот (фурин, РС1/3, РС2, РС4 [291], проопиомеланокортин-превращающий фермент [215], тиоловая прогормонконвертаза [71], динорфин-превращающий фермент [115] и др.), образуются неактивные пептиды, содержащие на N- и С-концах “лишние” остатки основных аминокислот. Удаление этих аминокислот в секреторных везикулах осуществляется соответственно аминопептидазо-В-подобным(и) [19] и карбоксипептидазо-В-подобным(и) ферментами [12, 21, 137].

Таким образом, для понимания механизмов действия нейропептидов существенным моментом является изучение их образования и деградации. Основным карбоксипептидазам как ферментам, участвующим в конечных стадиях образования и начальных стадиях деградации, принадлежит важная роль в регуляции уровня нейропептидов в организме. В связи с этим, большой интерес представляет изучение активности основных карбоксипептидаз в норме и при различных физиологических и патологических состояниях организма, сопровождающихся изменением содержания биологически активных пептидов.

1.2.1. Протеолитические ферменты обмена регуляторных пептидов при действии психолептиков

Биологические свойства регуляторных пептидов, изменение их уровня под влиянием различных воздействий в определенной степени обусловлены особенностями функционирования ферментативных систем обмена биологически активных пептидов. Изменение интенсивности процессов синтеза и деградации при изменении функционирования медиаторных систем [65, 83, 95, 193, 225, 238] свидетельствует о регуляторной функции протеолиза, которая состоит в запуске и прерывании ряда биохимических и физиологических процессов. Биологически активные пептиды, в свою очередь, могут определять физиологические эффекты лекарственных препаратов, вовлекаться в развитие зависимости от них. Поэтому очень важным представляется исследование активности ферментов обмена нейропептидов при ...........