Влияние гептапептида семакс и его аналогов на болевую чувствительность животных: возможные механизмы действия тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.00.13, кандидат биологических наук Иванова, Дарья Михайловна

• Иванова, Дарья Михайловна
• кандидат биологических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Иванова, Дарья Михайловна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1. Природные меланокортины

2. Рецепторы меланокортинов

3. Негормональные эффекты меланокортинов

3.1. Влияние меланокортинов на обучение и память

3.2. Нейропротекторные и нейротрофические эффекты меланокортинов

3.3. Действие меланокортинов на двигательную активность

3.4. Действие меланокортинов на эмоциональное состояние животных

3.5. Влияние меланокортинов на сердечно-сосудистую систему

3.6. Влияние меланокортинов на пищевое поведение

3.7. Влияние меланокортинов на половое поведение

3.8. Влияние меланокортинов на иммунную систему

4. Влияние меланокортинов на болевую чувствительность

5. Взаимодействие с опиоидной системой

6. Стресс-вызванная анальгезия

7. Влияние меланокортинов на различные медиаторные системы мозга

8. Синтетические аналоги меланокортинов

9. Аналог АКТГ(4-10) - Семакс

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Методы определения болевой чувствительности животных

2. Исследование анальгезии, вызванной стрессом

3. Статистическая обработка данных

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Глава 1. Исследование анальгетических эффектов семакса в различных экспериментальных моделях

1.1. Изучение эффектов семакса в тесте "отдергивание хвоста"

1.2. Изучение анальгетического действия семакса в тесте "горячая пластина"

1.3. Изучение эффектов семакса в тесте "сдавливания задней лапы"

1.4. Изучение анальгетического действия семакса в тесте "корчи"

Обсуждение результатов

Глава 2. Исследование влияния АКТГ(4-10) на болевую чувствительность животных в различных экспериментальных моделях

2.1. Изучение анальгетического действия АКТГ(4-10) в тесте горячая пластина"

2.2. Изучение анальгетического действия АКТГ(4-10) в тесте "сдавливания задней лапы"

2.3. Изучение анальгетического действия АКТГ(4-10) в тесте "корчи"

Обсуждение результатов

Глава 3. Зависимость анальгетической активности синтетических меланокортинов от структуры

Обсуждение результатов

Глава 4. Исследование эффектов семакса на фоне фармакологически вызванных изменений состояния различных медиаторных систем мозга

4.1. Изучение анальгетического действия семакса на фоне предварительного введения ципрогептадина

4.2. Изучение анальгетического действия семакса на фоне блокады рецепторов дофамина

4.2.1. Влияние галоперидола на проявление анальгетических эффектов семакса

4.2.2. Влияние клебоприда на проявление анальгетических эффектов семакса

4.3. Изучение анальгетического действия семакса на фоне блокады опиоидных рецепторов налоксоном

4.3.1. Влияние налоксона (1 мг/кг) на проявление анальгетических эффектов семакса

4.3.2. Влияние налоксона (5 мг/кг) на проявление анальгетических эффектов семакса

4.4. Влияние семакса на анальгезию, вызванную введением морфина

4.4.1. Исследование влияния семакса на анальгезию, вызванную введением морфина в тесте "отдергивания хвоста"

4.4.2. Исследование влияния семакса на анальгезию, вызванную введением морфина в тесте "сдавливания задней лапы"

Обсуждение результатов

Глава 5. Влияние семакса на стресс-вызванную анальгезию

5.1. Изучение влияния семакса на развитие стресс-вызванной анальгезии у мышей

5.2. Влияние семакса на развитие стресс-вызванной анальгезии у крыс

5.2.1. Влияние предварительного введения семакса на развитие анальгезии, вызванной методом принудительного плавания

5.2.2. Влияние семакса на развитие стресс-вызванной анальгезии при введении пептида после окончания стрессирующего воздействия

5.2.2.1. Влияние семакса на развитие анальгезии, вызванной принудительным плаванием

5.2.2.2. Влияние семакса на развитие анальгезии, вызванной иммобилизацией животных

5.2.2.3. Влияние семакса на развитие анальгезии, вызванной электро-болевым раздражением

Обсуждение результатов

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние гептапептида семакс и его аналогов на болевую чувствительность животных: возможные механизмы действия»

Одним из активно исследуемых классов эндогенных пептидных регуляторов являются АКТГ/МСГ-подобные пептиды, объединяемые в настоящее время термином меланокортины. Исследования эффектов меланокортинов, проводившиеся на протяжении последних 40 лет, показали, что спектр физиологической активности этих пептидов очень широк. Многочисленные эксперименты, проводившиеся как в нашей стране, так и за рубежом, показали, что меланокортины, помимо известного гормонального действия, улучшают обучение и внимание; влияют на мотивационные процессы; ускоряют регенерацию в нервно-мышечной системе; оказывают протекторное действие при повреждениях в ЦНС; воздействуют на развитие нервной системы; моделируют половое поведение; оказывают противовоспалительное и жаропонижающее действие; взаимодействуют с опиоидной системой; влияют на болевую чувствительность и сердечно-сосудистую систему; вызывают снижение потребления пищи и веса тела; влияют на функционирование экзокринных желез. Использование коротких фрагментов природных гормонов позволило отделить эндокринные свойства исходных молекул от их экстрагормонального действия. Доказательство широкого спектра физиологической активности меланокортинов, открытие семейства меланокортиновых рецепторов и разработка синтетических агонистов и антагонистов этих рецепторов предоставили новые возможности для исследования веществ, потенциально применимых в клинике при различных патологиях.

Препятствием для использования природных меланокортинов в клинике является низкая биодоступность этих пептидов при системном введении. Для создания лекарственных препаратов на основе АКТГ-подобных пептидов необходимо было разработать их стабилизированные аналоги, лишенные гормональных эффектов. Многими исследователями были предприняты попытки создания высокоэффективных аналогов фрагментов АКТГ путем различных модификаций первичной структуры молекулы. В ходе этих экспериментов были разработаны аналоги природных меланокортинов, лишенные гормональных эффектов и обладающие выраженной биологической активностью и высокой устойчивостью к действию протеаз.

В результате многолетних исследований был разработан аналог АКТГ(4-10) пролонгированного действия - семакс. Исследования активности этого пептида в экспериментах на животных показали, что он улучшает память и внимание, обладает антигипоксическим и антигеморрагическим эффектами, способствует уменьшению тяжести клинических и нейрофизиологических проявлений экспериментального ишемическиго инсульта. Клинические исследования показали высокую эффективность семакса при лечении интеллектуально-мнестических расстройств различного генеза, а также при профилактике и лечении постнаркозных мнестических нарушений. Введение семакса оказывает выраженное позитивное действие при лечении инсульта. На сегодняшний день этот пептид является единственным широко используемым в клинике лекарственным нейротропным препаратом, разработанным на основе фрагментов АКТГ. Однако, несмотря на то, что семакс уже более 10 лет используется в клинической практике, исследования эффектов этого пептида, направленные на определение спектра физиологической активности препарата и на выяснение механизмов его нейротропного действия, продолжаются.

Многочисленные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что меланокоротины участвуют в регуляции болевой чувствительности, однако механизмы ноцицептивного действия этих пептидов до настоящего времени не выяснены. В ходе клинических исследований семакса было отмечено анальгетическое действие этого препарата при ряде болевых синдромов. Однако изучения влияния семакса на болевую чувствительность в экспериментах на животных не проводилось. Представленная работа посвящена изучению влияния семакса на болевую чувствительность животных в различных экспериментальных моделях, определению зависимости анальгетического действия пептида от структуры, а также исследованию возможных механизмов антиноцицептивных эффектов этого препарата. Кроме того, задачей данного исследования явилась оценка взаимодействия семакса с опиоидной системой организма. Полученные результаты будут способствовать определению спектра физиологической активности семакса, выяснению механизмов его действия и расширению клинического применения лекарственного препарата семакс.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Физиология», Иванова, Дарья Михайловна

Результаты исследования влияния семакса в дозе 0.5 мг/кг на анальгезию, развивающуюся в ответ на воздействие электрического тока длительностью 10 мин, представлены на рис. 34А. В использованных условиях электро-болевое раздражение приводит к увеличению порога болевой чувствительности через 1025 мин как в контрольной группе (Р(1.23)=3.94; р<0.059), так и в группе животных, получавших инъекцию семакса (Р(1.22)=4.11; р<0.055). При этом в группе крыс, которым вводили семакс, через 10 мин после окончания электроболевого раздражения анальгезия была более выражена, чем в группе стрессированного контроля (р<0.05). Предварительное введение налоксона в дозе 1 мг/кг (рис. 34Б) не влияло развитие анальгезии, вызванной использованным электро-болевым раздражением. Таким образом, введение семакса через 5 мин после электро-болевого раздражения усиливает неопиоидную форму СВА.

Обсуждение результатов

Исследование влияния семакса на стресс-вызванную анальгезию проводили на нелинейных крысах и мышах. При исследовании СВА у мышей нами была предпринята попытка получить у животных опиоидную и неопиоидную формы анальгезии. Согласно литературным данным у нелинейных мышей слабое стрессогенное воздействие вызывает опиоидную форму, а сильное вызывает неопиоидную форму анальгезии [Мо§П, 1999]. В наших условиях эксперимента принудительное плавание в течение 10 мин (Т 28°) приводило к развитию анальгезии, которая не снималась предварительным введением налоксона. Т.е. использованные условия приводили к развитию неопиоидной формы СВА. Введение семакса в данных условиях не только не ослабляло, но и усиливало понижение болевой чувствительности. Плавание животных в течение 3 мин (Т 28°) приводит к развитию анальгезии, которая частично снимается налоксоном. Т.е. была получена смешанная форма СВА, содержащая опиоидный компонент. В этих условиях семакс снижал порог болевой чувствительности. А 45-ти секундное плавание оказалось недостаточным воздействием для развития анальгезии - у мышей в выбранных нами условиях эксперимента не удалось получить понижения болевой чувствительности. Введение семакса в этом случае также приводило к повышению болевого порога мышей. На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что введение семакса не ослабляет неопиоидную форму стресс-вызванной анальгезии, причем пептид может усиливать анальгетически эффект. Если СВА содержит опиоидный компонент, то семакс способен уменьшать повышение болевого порога. При отсутствии СВА в экспериментах с мышами наблюдаются собственные анальгетические эффекты семакса.

При исследовании стресс-вызванной анальгезии на крысах было показано, что принудительное плавание в течение 10 мин (Т 28°) вызывает у животных повышение болевого порога в тесте "сдавливания задней лапы". В этих условиях введение семакса в дозе 0.5 мг/кг до стрессогенного воздействия приводит к достоверному снижению анальгезии, вызванной стрессом, уже через 5 мин после плавания (через 30 мин после инъекции). При последующих измерениях обе дозы семакса значимо ослабляли стресс-вызванную анальгезию. Можно отметить, что в группах крыс, получавших семакс в обеих дозах, наблюдается достоверное снижение болевого порога относительно фоновых значений. Но это увеличение болевой чувствительности нельзя назвать гиперальгетическим эффектом семакса в условиях стресс-вызванной анальгезии, поскольку в опытах с использованием теста "сдавливания задней лапы" без стрессогенного воздействия такой характер изменения болевой чувствительности в ходе эксперимента был зарегистрирован в контрольной группе животных.

Предварительное введение налоксона снижало анальгезию, вызванную использованным стрессогенным воздействием, однако не блокировало ее полностью. Следовательно, в данных условиях эксперимента наблюдалась смешанная форма СВА у крыс, опиоидный компонент которой снимался налоксоном. На основании полученных результатов можно заключить, что предварительное введение семакса ослабляет смешанную форму СВА у крыс.

Схожее развитие СВА и эффектов семакса мы наблюдали как при продолжительности плавания 5 мин, так и при 10-ти минутном плавании. Развивающаяся анальгезия снижалась при действии налоксона и ослаблялась предварительным введением семакса. При 5-минутном стрессирующем воздействии обе дозы семакса были одинаково эффективны, а при 10-минутном - эффекты большей доза пептида были более выражены.

При исследовании влияния семакса, введенного после окончания стрессогенного воздействия, использовали несколько моделей: принудительное плавание, иммобилизацию и электро-болевое раздражение. Было показано, что введение семакса в дозе 0.5 мг/кг после окончания 10-минутного принудительного плавания усиливало анальгезию. Как нами ранее было показано, такое использованное воздействие приводит к развитию СВА, содержащей опиоидный компонент. Инъекция семакса после электро-болевого раздражения (продолжительность 10 мин) также усиливало развивающуюся СВА. Предварительное введение налоксона в этом случае не влияло на развитие анальгезии, т.е. наблюдалась не опиоидная форма СВА. В случае иммобилизационного стресса использовалось длительное стрессогенное воздействие (2 и 12 часов). Многочисленные литературные данные свидетельствуют о том, что иммобилизационный стресс приводит к развитию опиоидной формы СВА [Hall, Steward, 1983; Jorgensen et al., 1984; Kavaliers, 1987]. Введение семакса после окончания такого стрессогенного воздействия приводит к снижению наблюдаемой в этих условиях СВА.

На основании полученных данных можно предположить, что предварительное введение семакса в использованных дозах приводит к ослаблению опиоидной составляющей анальгезии, вызванной принудительным плаванием. После окончания стрессогенного воздействия введение пептида в дозе 0.05 мг/кг не влияет на СВА, при введении семакса в дозе 0.5 мг/кг направленность его эффекта зависит от длительности воздействия. Инъекция пептида после 10-минутного плавания или электро-болевого раздражения приводит к усилению неопиоидной и смешанной формы СВА. Введение семакса в дозе 0.5 мг/кг после окончания длительного стрессогенного воздействия (иммобилизация) приводит к уменьшению СВА, возможно за счет снижения активности эндогенной опиоидной системы.

Результаты, полученные при исследовании влияния семакса на различные формы стресс-вызванной анальгезии, позволяют предположить, что пептид блокирует только опиоидную форму анальгезии, вызванной стрессом.