.

Ноотропні речовини як модулятори центральної глутаматергічної синаптичної передачі: Автореф. дис… канд. мед. наук / П.В. Андрєєв, АМН України. Ін-т

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
0 2470
Скачать документ

АКАДЕМИЯ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ФАРМАКОЛОГІЇ ТА ТОКСИКОЛОГІЇ

На правах рукопису

АНДРЄЄВ Павло Володимирович

УДК 612.82:615.214.31.

НООТРОПНІ РЕЧОВИНИ ЯК МОДУЛЯТОРИ
ЦЕНТРАЛЬНОЇ ГЛУТАМАТЕРГІЧНОЇ
СИНАПТИЧНОЇ ПЕРЕДАЧІ

14.03.05-Фармакологія

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового
ступеня кандидата медичних наук

Київ 1999

Дисертацією є рукопис

Роботу виконано у Донецькому Державному медичному університеті ім. М. Горького Міністерства охорони здоров’я України

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор АБРАМЕЦЬ Ігор Ігоревич, Донецький державний медичний університет, професор кафедри фармакології

Офіційні опоненти: доктор медичних наук, професор Громов Леонід Олександрович, інститут фармакології та токсикології АМН України, керівник відділу нейрофармакології;
доктор медичних наук, професор Мамчур Віталій Йосипович, Днепропетровська державна медична академія, завідувач кафедри фармакології

Провідна установа: Одеський державний медичний університет, м.Одеса, кафедра фармакології

Захист відбудеться 14 жовтня 1999р. о 1500 годині на засіданні спеціалізованної вченої ради Д 26.550.01 в Інституті фармакології та токсикології АМН Украіни (252057, м. Киів, вул. Е. Потьє, 14).

З дисертацією можна ознаймитись у бібліотеці Інституту фармакології та токсиколгії АМН Украіни за адресою: (252057, м. Киів, вул. Е. Потьє, 14).

Автореферат розісланий ”13” вересня 1999 р.

Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради,
кандидат біологічних наук І.В.Данова

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. За теперішнього часу більшість дослідників розглядає ноотропні речовини як нейрометаболічні церебропротективні засоби, які шляхом оптимізації обмінних процесів у нервових та гліальних клітинах поліпшують функціональний стан мозку і полегшують навчання, а також формування та вилучення памятних слідів у людини і тварин (Вороніна Т.А. 1991; Ковалев Г.И. 1990; Heise G.A., 1987). Поряд з цим було встановлено, що пірацетам полегшуе синаптичну передачу в мозку, про що свідчить збільшення амплітуди трансклозальних відповідей, обумовлене його дією (Giurgea C., Moyersoons F., 1978). Але природа прямої синаптотропної дії ноотропів до 90-х років не досліджувалась. В 1990 – 1992 рр японські та американські дослідники довели, що один з аналогів наибільш поширеної ноотропної речовини пірацетама – анірацетам в мілімолярних концентраціях підвищує хемосенситивність постсинаптичних АМРА/каїнатних рецепторів (Ito I. et al., 1990; Lynch G. et al., 1991). Ці факти вказують на можливу пряму и первинну синаптотропну дію ноотропів.
Водночас були сформульовані думки щодо психотропних засобів, до яких відносяться і ноотропні засоби, як алостеричних і метаболічних модуляторів пластичних властивостей центральних синапсів (Коміссаров И.В., Абрамець И.И. 1994).
У звязку з цим висувається гіпотеза, згідно з якою ноотропні речовини можуть бути алостеричними і метаболічними модуляторами постсинаптичних глутаматних рецепторів (ГР), які беруть участь в генерації ЗПСП і забезпечують міжнейронну синаптичну передачу. Саме синаптотропна дія ноотропів дозволяє пояснити їх здатність оптимізувати память і навчання у інтактних тварин, і, з іншого боку, дати більш повні уявлення щодо природи іхньої нейрометаболічної дії. Крім того, розробка проблеми первинної синаптотропної дії ноотропів може стати теоретичою основою для пошуку фармакологічних речовин з потенційною антиамнестичною активністю.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дана робота виконана в рамках планової тематики НДР кафедри фармакології Донецького державного медичного університету ім. М. Горького МОЗ України “Розробка принципів створення ноотропів та їх комбінацій на основі гіпотези про психофармакологічні речовини як модулятори ефективності міжнейронних синаптичних зв’язків. Державний реєстраційний номер 0195V0001245.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи було створення на основі експериментальних фактів гіпотези щодо ноотропних речовин як метаболічних модуляторів хемосенситив-ності центральних постсинаптичних глутаматних рецепторів. Для досягнення вказаної мети було поставлено такі завдання:
1.Дослідження впливу ноотропів різної хімічної будови на постсинаптичні АМРА/каїнатні і НМДА глутаматні рецептори.
2.Вивчити вплив ноотропів на пластичні властивості центральних глутаматергічних синапсів.
3.Оцінити значення впливу ноотропів на постсинаптичні глутаматні рецептори з точки зору їх модулюючої дії на пластичні властивості синапсів.
4.Виділити нейронні та синаптичні ефекти ноотропів, які спроможні бути інформативними критеріями вибору фармакологічних речовин з потенційною ноотропною активністю.
Наукова новизна одержаних результатів. Вперше встановлено, що пірацетам у мікромолярних концентраціях та інші досліджені ноотропні засоби здатні підвищувати внутрішньоклітинну концентрацію Са2+ у пірамидних нейронах ділянки СА1 гіпокампу і зернистих клітинах зубчастої закрутки. Цей ефект опосередкований активацією ГТФ залежних білків (можливо Gp) і усуваєтся дантроленом натрію, який пригнічує вивільнення Са2+ із цистерн ендоплазматичного ретикулума. Доведено, що спричинене ноотропними речовинами підвищення внутрішньонейрональної концентрації Са2+ активує кальмодулін, Са2+/кальмодулінзалежну протеїнкіназу ІІ і протеїнкіназу С, котрі фосфорилюють внутрішньоклітинні домени НМДА глутаматних рецепторів і АМРА/каїнатних рецепторів. Фосфорилювання іонофорних глутаматних рецепторів (ГР) спричиняє збілшення їхної хемосенситивності. Виявлено, що здатність ноотропних речовин полегшувати індукцію і збільшувати тривалість НМДА-залежної та НМДА-незалежної форм тривалої посттенанічної потенціації синаптичної передачі зумовлена переважним підвищенням хемосенситивності АМРА/каїнатних рецепторів і лише частково НМДА глутаматних рецепторів, що спричинине дією ноотропних речовин.Вперше встановлено, що залежність дії ноотропних речовин від їх концентрації на клітинному рівні описуєтся кривою, що має дзвоноподібну форму. В основі екстремальної залежності концентрація – ефект ноотропних речовин лежить, можливо, гомо- та гетерологічна десенситизація ділянок специфічного зв’язування ноотропних речовин у мембранах нервових клітин.
Практичне значення одержаних результатів. Виявлення клітинних механізмів, за допомогою яких ноотропні речовини підсилюють відповіді нервових клітин, опосередковані активацією НМДА ГР та АМРА/каїнатних рецепторів, створює раціональні передумови для комбінованого застосування лікарських речовин з ноотропною активністью у розрахунку на феномен потенційованого синергізму. Виявлення на підставі кореляційного аналізу нейронних та синаптичних ефектів, спричинених ноотропними речовинами, котрі значимо корелюють з їхньою антиамнестичною дією, у дослідах, пов’язаних з вивченням поведінки, дає змогу рекомендувати здатність досліджуванних речовин підсилювати відповіді нервових клітин, опосередковані активацією АМРА/каїнатних рецепторів, і збільшувати тривалість тривалої посттетанічної потенціації (ТПТП) синаптичної передачі у зрізах гіпокампу гризунів як прогностичні критерії для скринінга фармакологічних речовин з потенційною ноотропною активністю.
Особистий внесок здобувача. Дисертаційна робата виконана самостійно. Збір матеріалу, освоєння методів, проведення досліджень, визначення показників та статистична обробка результатів здійснені особисто, творчо узагальнено отримані результати, зроблено заключення та сформульовано висновки і практичні рекомендації.
Апробація результатів дисертації Результати наукових досліджень доповідались на симпозиумі – нараді “Экспериментальна фармакологія – клініці” (Вінниця 1992), на міжобластній науково-практичній конференції, присвяченній 25-річному ювілею кафедри хвороб вуха, горла і носа факультету удосконалення лікарів (Донецьк 1994), на науковій конференції “Актуальні проблеми медицини Донбасу” (Донецьк 1996), на XV з’їзді Українського фізіологічного товариства (Донецьк, 1998). За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових робіт, з них – 3 статті у фахових наукових журналах.
Структура і обсяг роботи. Дисертація викладена на 152 сторінках машинописуі включає вступ, огляд літератури, опис матеріалів і методів дослідження, чотири розділи результатів дослідження з обговоренням, заключення, висновок, практичні рекомендації, список використаних джерел. Бібліографія містить 170 найменувань, в тому числі зарубіжних авторів – 149. Робота містить 13 таблиць, 19 малюнків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи дослідження. Досліди проводились на мотонейронах ізольованого спинного мозку жаб та на ізольованих функціонуючих зрізах гіпокампу щурів.
Для підтримування іонного гомеостазу і живлення препарати спинного мозку жаб та зрізи гіпокампу щурів суперфузували сольовим розчином стандартного іонного складу (Комиссаров И.В., Абрамец И.И. 1989,1990). Для підримки сталості газового складу середовища аерували газовою сумішшю, яка мала у собі 95% кисню і 5% вуглекислого газу. Температура розчину регулювалася термостатом і в експерименті на зрізах гіпокампу підтримувалася у межах 30-32 С, а в експерименті на спинному мозку становила 18 С. Перед виконанням досліду зрізи проходили період адаптації до сольового середовища протягом години.
У першій серії дослідів подразнення мотонейронів здійснювали двома шляхами. Перший спосіб був такий: через мікропіпетку, кінчик якої поміщали поблизу (10-30 мкм) від кінчика відвідного мікроелектрода, під тиском підводили L-аспарагинову (АК) и L-глутамінову (ГК) кислоти в концентрації 30 мМ. Також досліджували ЗПСП мотонейронів, спричинені електричним подразненням, що його завдавали в ділянці дорсальних корінців спинного мозку, бічних стовпів і ретикулярної формації довгастого мозку (ДК-ЗПСП). Стимуляцію здійснювали прямокутними імпульсами струму надпорогової величини тривалістю 0,1 мс, частотою 0,1-0,2 Гц. Досліди виконувались на мотонейронах с мембранним потенціалом не менш як -60 мВ, що суттєво не змінювався протягом 2-3 годин. Мембранний потенціал мотонейронів відводили за допомогою скляних мікроелектродів, заповнених розчином КСl в концентрації 3 ммоль/л.
Електричну стимуляцію зрізів гіпокампу щурів здійснювали прямокутними імпульсами струму надпорогової величини тривалістю 0,1 мс, частотою 0,1-0,2 Гц за допомогою біполярних ніхромових електродів діаметром 0,08 мм з відстанню між електродами 0,05 мм. Подразнення завдавали в ділянках: колатералей Шаффера в радіальному шарі СА1, хілуса зубчастої закрутки, де проходять волокна перфорантного шляху, молекулярного шару СА3, де проходять моховидні волокна, що йдуть від зернистих клітин зубчастої закрутки до проксимальних ділянок дендритів пірамідних нейронів СА3.
У другій серії дослідів реєстрували популяційні (п) ЗПСП пірамідних нейронів радіального шару ділянки СА1 і нейронів зубчастої закрутки (НЗЗ) гіпокампу. Відведення пЗПСП здійснювалось від апікальних дендритів на відстані 200-300 мкм від шару пірамідних нейронів за допомогою скляних мікроелектродів, заповнених ізотонічним розчином хлорида натрію з опіром кінчика 5-10 мОм.
Реєстровані потенціали були оцифровані за допомогою 10-розрядного АЦП з частотою 20кГц, оброблені на персональному компютері IBM РС/АТ 386 і фіксовані на гнучких магнітних дисках.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ЇХ ОБГОВОРЕННЯ

Модулюючий вплив ноотропів на постсинаптичні НМДА ГР.
При суперфузії препарату спинного мозку сольовим розчином, що містив досліджувані ноотропи (пірацетам-100 мкМ, етімізол-100 мкМ, диметиламіноетанол (ДМАЕ) -1000 мкМ і карбацетам-30 мкМ), спостерігали збільшення амплітуди пізніх компонентів ДК-ЗПСП, а також амплітуди відповідей, спричинених АК (табл. 1).
В умовах блокади іонних каналів НМДА ГР кетаміном або іонами магнію ноотропні речовини не впливають на деполяризаційні відповіді, спричинені дією АК, і на залишкові компоненти полісинаптичних ДК-ЗПСП.
Повільний розвиток ефекту ноотропних речовин і його збереження після видалення їх із перфузійного середовища дає підставу думати про участь в реалізації потенціюючого впливу ноотропів вторинних посередників та активованих вторинними посередниками протеїнкіназ. Для перевірки цього припущення було вивчено вплив інгібіторів протеїнкінази А (бутамид 100 мкМ), кальмодуліну (трифторперазин 1 мкМ), протеїнкінази С (поліміксину В сульфат 250 мкМ) на ефекти ноотропів. На тлі суперфузії спинного мозку бутамідом відмічали майже цілковите пригнічення потенціюючого впливу етімізолу і зменьшення потенціюючого впливу пірацетаму на досліджувані відповіді мотонейронів незначно, але статистично достовірно зменшувався (табл. 1). В умовах блокади кальмодуліну відмічали істотне зменшення потенціюючого впливу ДМАЕ на досліджувані відповіді мотонейронів. Інгібування Са2+/діацилгліцерин-стимульованої протеїнкінази С поліміксином В сульфатом призводило до цілковитого пригнічення потенціюючого впливу карбацетаму на спричинені АК деполяризаційні відповіді і ДК-ЗПСП мотонейронів, не впливаючи на потенціюючі ефекти інших ноотропних речовин (табл. 1).

Таблиця 1.
Вплив інгібіторів протеїнкіназ та кальмодуліну на обумовлений ноотропами приріст амплітуд ЗПСП, спричинених аплікацією L-аспарагінової кислоти (АК) та стимуляцією дорсальних корінців (ДК-ВПСП) відповідей мотонейронів

Ноотропні речовини Концентрація (мкМ/л) Змінення амплітуд ЗПСП на фоні дії різних інгібіторів протеїнкіназ и кальмодуліну (МSх*t) в % к вихідної
Контроль Бутамід
100 мкМ/л Трифтор-
Перазин
1 мкМ/л Поліміксину В сульфат
250 мкМ/л
ДК-ВПСП АК ДК-ВПСП АК ДК-ВПСП АК ДК-ВПСП АК
Пірацетам 100 127,55,5 133,55,8 113,52,2 111,52,4 129,04,7 129,54,3 125,0 4,6 131,04,9
Етімізол 100 132,53,7 139,03,9 104,52,2 107,52,1 128,53,9 135,54,1 133,5 3,8 132,03,6
ДМАЕ 1000 148,04,2 145,54,3 138,55,5 135,95,8 109,52,3 108,52,4 150,0 4,4 144,04,2
Карбацетам 30 135,04,6 142,54,9 133,04,0 145,04,6 127,04,1 139,04,4 107,0 2,2 109,52,3
*- величини статистично достовірно відмінні від контролю при Р=0,05

Таким чином антиамнестична дія етімізолу і пірацетаму можливо пов’язана з цАМФ-залежним фосфорилюванням НМДА рецепторно-канального комплексу. Дія ДМАЕ і карбацетаму пов’язана з фосфорилюванням НМДА ГР за допомогою Са2+-кальмодулінзалежної протеїнкінази II і протеїнкінази С відповідно.
У другій серії дослідів в якості моделі для дослідження відповідей нейронів гіпокампу щурів, опосередкованих активацією НМДА ГР, було використано короткотермінову потенціацію пЗПСП пірамідних нейронів ділянки СА1, спричинених електричною стимуляцією колатералей Шаффера, що була індукована 2-х хвилинною аплікацією НМДА (120 мкМ).
Досліджувані ноотропи по-різному впливали на потенціюючу дію НМДА на синаптичну передачу. На тлі попередньої дії протягом 15 хвилин на зрізи гипокампу пірацетаму (100 мкМ) спостерігали статистично недостовірну тенденцію до збільшення потенціюючого впливу НМДА на амплітуду пЗПСП пірамидних нейронів. На тлі впливу інших ноотропів НМДА спричиняв достовірно більше зростання амплітуди пЗПСП у порівнянні з контролем (табл. 2).
Ноотропні речовини призводили до збільшення амплітуди пЗПСП пірамидних нейронів ділянки СА1, спричинених електричною стимуляцією колатералей Шаффера (табл. 2).
В умовах блокади НМДА ГР потенціюючий вплив НМДА не розвивався, а потенціюючий вплив ноотропів на амплітуду пЗПСП, спричинених електричною стимуляцією коллатералей Шаффера, не змінювався.
Логічно припустити, що інгібітори кальмодуліну і протеїнкіназ можуть порушувати функцію НМДА ГР і в гіпокампі.
Таблиця 2.
Вплив ноотропних речовин на амплітуду пЗПСП пірамідних нейронів ділянки СА1 гіпокампу и спричинену НМДА їх короткотривалу потенціацію

Ноотропні речовини Концентрація (мкМ) Змінення амплітуди пВПСП (МSх*t) в % к исходной
У відсутності НМДА На тлі дії
120 мкМ НМДА Вплив НМДА на тлі дії кетаміну
(30 мкМ)
Контроль 100 125,75,3 103,32,2
Пірацетам 100 105,12,2 136,26,9 105,41,7
Етімізол 100 122,35,6 168,410,3 124,64,4
Нооглутил 20 114,53,3 176,416,2 115,33,9
Карбацетам 30 112,73,1 161,512,2 113,43,2
*- величини статистично достовірно відмінні від контролю при Р=0,05

На тлі дії інгібіторів відбувалося змінення потенціюючого впливу етімізолу, нооглутилу і карбацетаму на спричинену НМДА потенціацію синаптичної передачі. На тлі блокади протеїнкінази А бутамідом відмічали зниження потенціюючого впливу етімізолу на потенціацію синаптичної передачі. На ефекти нооглутилу і карбацетаму бутамід не впливав (табл. 2). Дія на зрізи трифторперазину і поліміксину В сульфату призводила до значного ослаблення впливу всіх ноотропних речовин на спричинювану НМДА короткотермінову потенціацію пЗПСП пірамідних нейронів (табл. 2.).

Проте дія пірацетама, а також інгібіторів кальмодуліну і протеїнкінази С на НМДА ГР в спінальних мотонейронах жаб і пірамідних нейронах гіпокампу щурів дещо розрізнялась. Ці відмінності можуть бути наслідком неоднакової морфофункціональної організації НМДА ГР пірамідних нейронів гіпокампу і спінальних мотонейронів. Крім того, у цих двох типів нейронів ділянки специфічного зв’язування ноотропів і НМДА ГР можуть мати різну локалізацію.
Модулюючий вплив ноотропів на постсинаптичні АМРА/каїнатні рецептори.
Дослідження впливу ноотропів на відповіді нейронів, опосредкоовані активацією АМРА/каїнатних рецепторів, проводили на пЗПСП зернистих нейронів зубчастої звивини (НЗЗ), які виникають при електричній стимуляції перфорантного шляху.
Відсутність впливу ноотропів на величину парного полегшення і збереження їх дії за умов блокади синаптичної предачі свідчить, що ноотропні речовини не впливають на пресинаптичне вивільнення глутамату.
На тлі дії інгібіторів гуанілатциклази (метиленовий синій 50 мкМ), кальмодуліну (сполука W-7, 10 мкМ), протеїнкінази А (бутамід 100 мкМ) і протеїнкінази (поліміксину В сульфат 100 мкМ) амплітуда пЗПСП НЗЗ, спричинених електричною стимуляцією перфорантного шляху, не змінювалася. Проте на тлі дії інгібітора кальмодуліну потенціююча дія ноотропів не розвивалася (табл. 3). Інгібування протеїнкінази С спричиняло специфічну депресію ефектів досліджуваних ноотропних речовин (табл. 3).
Таблиця 3.
Вплив інгібіторів протеїнкіназ, гуанілатциклази і кальмодуліну на ефекти ноотропних речовин.

Ноотропні речовини Концентрація (мкМ) Відносні зміни пЗПСП нейронів в % до вихідної, (МSх*t)
У відсутності інгібіторів На тлі попередньої дії протягом 30 хвилин
Бутамиду (100 мкМ) Метилено-вого синього (50 мкМ) W-7
(10 мкМ) Поліміксину В сульфат
(100 мкМ)
Пірацетам 60 126.43,7 127.36,0 126.85,0 103.35,9* 88.314,2*
Етімізол 30 140.212,9 141.324,4 141.09,8 102.45,7* 44.214,9*
Карбацетам 6 145.916,3 153.613,5 153.217,1 106.27,2* 36.716,6*
Нооглутил 4 156.014,2 151.617,8 149.919,9 104.37,7* 55.311,5*
* – величини статистичесно достовірно відмінні від контролю при Р

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020