МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ

Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
6
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ ТИМАЛИНА НА АКТИВНОСТЬ ГДК И ГАМК-Т В МИТОХОНДРИАЛЬНЫХ
ФРАКЦИЯХ ГОЛОВНОГО МОЗГА 10-ДНЕВНЫХ КРЫС ПРИ ЦИКЛОФОСФАМИДНОЙ
ИММУНОДЕПРЕССИИ
Алиева Назакет Найиб кызы
канд. биол. наук, доцент Институт Физиологии им. А.И.Караева НАН Азербайджана, г.Баку
EFFECT OF THYMALINUM ON ACTIVITIES GAD AND GABA-T IN THE MITOCHONDRIAL FRACTION OF BRAIN IN
CYCLOPHOSPHAMIDE IMMUNOSUPPRESSION IN 10-DAY-OLD RATS
Aliyeva Nazakat, Candidate of Science, associate professor of Institute of Physiology n.a. A.I.Garayev, Azerbaijan National
Academy of Science, Baku
АННОТАЦИЯ
В работе изучено корригирующее действие тималина при циклофосфамидной иммунодепрессии. Вероятно, что
циклофосфамид и тималин воздействуют на белковые структуры ферментов обмена ГАМК или взаимодействует с
их коферментом – пиридоксаль-5-фосфатом.
ABSTRACT
In present work was studied a corrective effect of thymalinum in cyclophosphamide immunosuppression. Probably that
thymalinum and cyclophosphamide were influenced on the structures of the protein of enzymes of the metabolism GABA or
interacts with its coenzyme-pyridoksal-5-phosphate.
Ключевые слова: тималин, циклофосфамид, гамма-аминомасляная кислота, ГАМК-аминотрансфераза, глутаматдекарбоксилаза, гипоталамус, мозжечок, зрительная кора и двигательная кора.
Keywords: timalinum, cyclophosphamide, gamma-aminobutyric acid, GABA-aminotransferase, glutamate acid
decarboxylase, cerebellum, hypothalamus, visual and motor cortex.
Коммуникация между иммунной и нервной системами происходит в двух направлениях. Иммунная система способна продуцировать гормоны и нейропептиды
как полноценный нейроэндокринный орган. Продуцируемые ею цитокины могут оказывать серьезное влияние на
функции ЦНС; в свою очередь клетки ЦНС имеют ряд соответствующих специфических рецепторов [17, c.2]. Эти
цитокины и хемокины регулируют реакции острой фазы
воспаления в ЦНС и активизируют гипоталамо-гипофизарно-адреналовую систему (ГГАС). В свою очередь
клетки нервной системы способны синтезировать цитокины и хемокины, присутствующие в иммунной системе,
а иммунные клетки обладают рецепторами для традиционных нейротрансмиттеров ЦНС [20, c.316].
Следует отметить еще один важный аспект нейроэндокринно-иммунного взаимодействия – влияние патологических изменений иммунной системы на психическое
состояние организма и наоборот – влияние психического
состояния на нормальное функционирование иммунной
системы [3, c.59]. Взаимодействие нервной, эндокринной
и иммунной систем обеспечивает нормальное функционирование организма, и, вероятно, именно эти три системы
поддерживают постоянство среды организма, являясь
«треугольником гомеостаза» [1, c.35].
Как показано в работах [12, с.12], в митохондриях
содержание ГАМК почти всегда зависит от активности
ГДК. Так, обнаружено 27% активности ГДК в митохондриях из гомогената мозга, выявлено 44% общего количества ГАМК, уровень которой на единицу протеина в этой
фракции был наиболее высоким. В коре больших полушарий головного мозга активность ГДК обнаруживали в митохондриях, а в мозжечке- только в растворимой фракции.
Относительно субклеточного распределения активности
ГАМК-Т особых разногласий нет, большинство исследо-
вателей считает, что этот энзим является митохондриальным [12, с.36]. Таким образом, компоненты системы
ГАМК (ГАМК, ГДК и ГАМК-Т) локализуются в основном
в митохондриях.
Показано, что активирующее и угнетающее действие ГАМК, а также ее производных на иммунную систему зависит от фонового состояния, а также от вида и
величины антигенной нагрузки [11, c.36]. Значительный
интерес у специалистов вызывают исследования влияния
высших отделов ЦНС на течение иммунологических реакций. Для психонейроиммунологов это означает обнаружение еще неизвестных афферентных каналов поступления
информации от иммунной к нервной системе.
На основании вышесказанного, в настоящем эксперименте изучалась активность энзимов обмена ГАМК
(глутаматдекарбоксилазы (ГДК; КФ 4.1.1.15), 4-аминобутират 2-оксоглутаратаминотрансферазы (ГАМК-Т; КФ
2.6.1.19) в митохондриях мозжечка, гипоталамуса, зрительной и двигательной коры мозга 10-дневных (начало
миелинизации) белых крыс после введения тималина (5
мг/кг) при циклофосфамидной (ЦФА) иммунодепрессии.
Материал и методика
Эксперименты проводились на 10-дневных крысятах, содержавшихся в обычных условиях вивария. Экспериментальные моделирование иммунологической недостаточности проводили классическим методом – путем
интраперитонеального
введения
циклофосфамида
(«Деко», Россия) в дозе 100 мг/кг [2, c.52].
Экспериментальные животные были разделены на
следующие группы:
1) контрольная группа №1 – интактные животные;
2) контрольная группа №2 – животные с моделью иммунодепрессии; 3) опытная группа – крысы с моделью им-
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
Активность ГДК и ГАМК-Т в %
мунодепрессии, которым с лечебной целью внутрибрюшинно в течение 5 дней (1 раз в сутки) вводили тималин в
дозе 5 мг/кг.
Затем экспериментальных и контрольных животных декапитировали, в условиях гипотермии извлекали
головной мозг, отделяли гипоталамус, мозжечок, зрительную и двигательную кору. Согласно принципам Международной Конвенции, все экспериментальные животные
подвергались декапитации под уретановым наркозом. Для
определения продуктов реакции использовали электрофорез на бумаге по К.Dose [16, с.395] с применением буферной смеси (pH 3,5): вода – уксусная кислота – пиридин в
соотношении 44: 8: 1. Активность ГДК измеряли по увеличению ГАМК при инкубации с глутаминовой кислотой
в течение 30 минут при 370С в атмосфере азота [19, с.52],
выражали в мкмоль ГАМК, образовавшейся за 1 ч на 1 г
свежей ткани (мкмоль ГАМК/ч на 1 г ткани). Активность
ГАМК-трансаминазы определяли по методу Н.С.Ниловой
[9, с.484] и выражали в мкмоль глутаминовой кислоты, образовавшейся за 1 ч на 1 г свежей ткани (мкмоль Глу/ч на
1 г ткани). Митохондрии из клеток мозга крыс выделяли
по методу Somogui J. et al. [18, с.62]. При обработке экспериментальных данных применяли t-критерий Стьюдента,
а также непараметрический U-критерий ВилкоксонаМанна-Уитни [7, с.51]. Полученные результаты обрабатывались программой «Statistika for Windows», а также
«Microsoft Excel».
180
Результаты и обсуждение
Для выявления характера изменения содержания
исследованных свободных аминокислот в головном мозге
возникла необходимость в определении активности энзимов, участвующих в их синтезе и расщеплении. В связи с
этим, в следующих сериях опытов были изучены активность ГДК, участвующей в синтезе, и активность ГАМКТ – в расщеплении и поглощении ГАМК в структурах головного мозга.
Результаты экспериментов показали, что у 10-дневных интактных крыс активность ГДК в митохондриях
мозжечка составляет 10,26±0,73, зрительной коры мозга –
8,76±0,66, двигательной коры – 7,22±0,52, гипоталамуса –
16,40±1,09 мкмоль ГАМК/ч на 1 г ткани. При этом активность энзима ГАМК-Т в митохондриях мозжечка составляет - 16,32±0,78, зрительной коры – 14,58±0,81, двигательной коры – 13,15±0,71, гипоталамуса – 19,24±1,10
мкмоль Глу/ч на 1 г ткани.
Установлено, что у 10-дневных крыс при ЦФА иммунодепрессии активность ГДК в митохондриях исследуемых структур головного мозга понижается: активность
ГДК в митохондриях мозжечка составляет 4,72±0,33, зрительной коры мозга – 3,59±0,34, двигательной коры –
3,88±0,29, гипоталамуса – 3,44±0,21 мкмоль ГАМК/ч на 1
г ткани. При этом активность энзима ГАМК-Т в митохондриях мозжечка составляет - 22,03±1,85, зрительной коры
– 18,81±1,77, двигательной коры – 18,41±1,25, гипоталамуса – 29,44±1,67 мкмоль Глу/ч на 1 г ткани.
***
160
140
**
100
80
**
**
**
120
60
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
7
**
***
***
***
***
40
20
**
***
**
***
***
***
0
1
- интакт
- ГАМК-Т, ЦФА
2
3
- ГДК, ЦФА
4
- ГДК, ЦФА+тималин
- ГАМК-Т, ЦФА+тималин
Рисунок. Влияние тималина на активность глутаматдекарбоксилазы и ГАМК-аминотрансферазы
в митохондриях различных структур головного мозга при ЦФА иммунодепрессии (в%).
Примечание: (*) – достоверность различий по отношению к контролю №1: *** - р< 0,001; ** - р< 0,01.
Установлено, что у 10-дневных крыс после действия тималина при ЦФА иммунодепрессии активность
ГДК в митохондриях исследуемых структур головного
мозга повышается: в мозжечке – на 33%, гипоталамусе –
102%, зрительной коре – 42%, двигательной коре – 48%
относительно контроля №2 (рис.). При этом активность
ГАМК-Т понижается в мозжечке на 8%, гипоталамусе –
17%, зрительной коре – 9%, двигательной коре – 11% в
сравнении с контрольной группой №2 (рис.).
Таким образом, после действия тималина при ЦФА
иммунодепрессии в митохондриях исследуемых структур
головного мозга 10-дневных крыс содержание ГАМК увеличивается, с одной стороны, за счет усиления ее синтеза
из Глу в результате повышения активности ГДК, с другой
стороны, за счет её малого использования (шунт ГАМК),
причиной которого является подавление активности
ГАМК-Т.
ЦФА относительно часто используется также как
иммунодепрессивное средство. Он подавляет пролиферацию участвующих в иммунном ответе лимфоцитарных
клонов. При этом он действует преимущественно на Влимфоциты. Тималин регулирует количество и соотношение T- и B- лимфоцитов, стимулирует реакции клеточного
иммунитета, активирует фагоцитарную функцию нейтрофилов, стимулирует процессы регенерации и кроветворения, улучшает течение процессов клеточного метаболизма. Можно предположить, что ЦФА и тималин
Международный Научный Институт "Educatio" IV (11), 2015
оказывает действие на белковые структуры ферментов обмена ГАМК или взаимодействует с их коферментом – пиридоксаль-5-фосфатом. Содержание ГАМК в нервных
клетках и их исходных митохондриях будет также увеличиваться при уменьшении ее утилизации в цикле Кребса
на уровне янтарной кислоты.
Эксперименты по изучению корригирующих
свойств тималина в условиях сформированной иммунологической недостаточности показали, что введение препарата после иммунодепрессии способствует восстановлению активность ГДК и ГАМК-Т.
Установлено, что в иммунорегуляции наиболее
важное корригирующее влияние оказывают структуры
мозга, модулирующие интенсивность иммунного ответа
(заднее и переднее гипоталамические поля, гиппокамп,
ретикулярная формация среднего мозга, ядра шва, миндалевидный комплекс) [8, c.54; 15. c.109]. Работами последних лет показана роль центральных нейромедиаторных
(серотонинергической, допаминергической и ГАМК-ергической) систем в регуляции функционирования иммунной системы. Установлено, что на мембране иммунокомпетентных клеток (лимфоцитов и макрофагов) имеются
специфические рецепторы к нейромедиаторам, в том
числе к ГАМК, допамину, серотонину, глутамату и др. [5,
c.88]. Баланс нейромедиаторов изменяет метаболическую
и функциональную активность лимфоидных клеток [13, c.
288; 14, c. 147]. При изучении биохимических механизмов
реализации действия нейромедиаторов на метаболизм и
функциональную активность клеток иммунной системы
показано, что передача сигнала происходит через систему
циклических нуклеотидов (цАМФ и цГМФ), мембранные
АТФ-азы, кальциевые потоки, через сфингомиелиновый
путь [6, c.485; 10, c.118].
Доказано, что активация допаминергической и
ГАМК-ергической систем способствует повышению иммунологической реактивности, тогда как стимуляция серотонинергической системы через пре- или постсинаптические механизмы вызывает снижение иммуногенеза [4, c.
49]. При этом реализация иммуномодулирующего действия нейромедиаторных систем возможна только при целостности гипоталамо-гипофизарного комплекса [4,
c.104].
Следовательно, что повышение глутаматдекарбоксилазной и понижение ГАМК-аминотрансферазной
активности в митохондриях структур ЦНС в постнатальном периоде развития животных после действия тималина
при ЦФА иммунодепрессии можно рассматривать как защитную и компенсаторную реакцию системы ГАМК.
Предполагая о возможных клеточных и молекулярных механизмах воздействия гормонов тимуса на обмен ГАМК,
мы можем допустить, что гормоны в первую очередь связываются со своими рецепторами, находящимися на мембранах клеток-мишеней, и, образуя гормон-рецепторный
комплекс, воздействуют на активный центр ферментов,
участвующих в синтезе и распаде изученных медиаторов,
приводя тем самым к изменению содержания данных веществ. Тем не менее, вполне возможным также представляется и опосредованное влияние тимических пептидов в
головном мозге через цитокины.
На основании полученных результатов и данных
литературы можно сделать заключение, что тималин при
ЦФА иммунодепрессии регулирует обмен ГАМК в ЦНС.
Список литературы:
1. Акмаев И.Г., Гриневич В.В. /Нейро-иммуно-эндокринология гипоталамуса, М.: Медицина, 2003, 168
с.
8
МЕДИЦИНСКИЕ НАУКИ
2. Аркадьев В.Г., Макаренко А.Н., Миронюк Ю.М. и
др. Экспериментальное воспроизведение средней и
тяжкой степени иммунодепрессии при использовании циклофосфана //Вестник КНУ-2003, т.39, с.5152
3. Ветлугина Т.П., Невидимова Т.И., Лобачева О.А.,
Никитина В.Б. /Технология иммунокоррекции при
психических расстройствах. Томск: Изд-во Том.
ун-та, 2010. – 172 с.
4. Девойно Л.В., Альперина Е.Л., Чейдо М.А. и др.
Изменение иммунной реакции у животных в условиях активации и блокады Д1 дофаминовых рецепторов //Эксперим. и клинич. Фармакология, 2004,
т.67, №3, с.48-50
5. Девойно Л.В., Ильюченок Р.Ю. Нейромедиаторные
системы в психонейроиммуномодуляции: допамин,
серотонин, ГАМК, нейропептиды. Новосибирск:
ЦЭ РИС, 1993, 237 с.
6. Корнева Е.А. Иммунофизиология, СПб.: Наука,
1993, 684 с.
7. Лакин Г.Ф. Биометрия, М., Высшая школа, 1990,
352 с.
8. Магаева С.В., Морозов С.Г. Нейро-иммунофизиология, М.: Изд-во ГУ НИИ биомед. химии им.
В.Н.Ореховича РАМН, 2005, 160 с.
9. Нилова Н.С. Аммиак и ГАМК-трансаминазная активность ткани головного мозга.//Докл. АН СССР,
1966, №2, с.483-486
10. Самотруева М.А., Теплый Д.Л., Тюренков И.Н.
Пути реализации нейро-иммуно-эндокринных взаимодействий //Естественные науки, №4(29), 2009,
Астрахань, с.112-130
11. Самотруева М.А. ГАМК-ергическая система и препараты ГАМК в регуляции иммуногенеза, Экспериментальная и клиническая фармакология, 2011,
т.74, №11, с.36-42
12. Сытинский И.А. Гамма-аминомасляная кислотамедиатор торможения, Л: Наука, 1977, 128 с.
13. Arrang J.M., Bidard J.M. Recepteurs hormonaux
lymphocytaires //Ann. Biol. Clin., 1980, v.38, №5,
p.283-292
14. Hall J.M., Goldstein A.L., Guillemin ed. R. et al.
Neurotransmitters and host defence //Neural
modulation of immunity, New York, 1985, p.143-156
15. Dorofteiu M., Orasan R., Marina C. et al. The
phagocytic activity of rats with stereotaxic distractions
in the main zones of amygdala //Eur.J.of Physiology,
1995, №4, p.109
16. Doze K. Dir anvendug der hochspanmumgspherographie dei der guantitativen totalanoiyse von
protein hydrolysaten //Mittelling Biochem.z., 1957,
v.329, №2, p.390-398
17. Ihan A. Introduction into modern immunologyrelevance for neuropsychiatry //Acta Neuropsychiatrica
2008: 20 (suppl. 1): p.1-2
18. Somogui J., Fonjo A., Vinore J. Preparation of brain
mitochondria //Acta Physiol. Nunger, 1962, №1, p.6163
19. Sytinsky I.A., Priyatkina T.N. Effect of certain drugs
on gamma-aminobutyric acid system of central nervous
system //Biochem. Pharmacol., 1966, v.115, №1, p.4954
20. Szelenyi J., Vizi E.S. The catecholamine cytokine
balance: interaction between the brain and the immune
system //Ann N Y Acad Sci 2007; 1113. p.311-324