Активность пептидилдипептидазы а в мозге крыс при однократном введении ребоксетина

№ 3 (35), 2015

Медицинские науки. Теоретическая медицина

УДК 577.152.343

А. Д. Кручинина, С. С. Гамзин, М. Т. Генгин

АКТИВНОСТЬ ПЕПТИДИЛДИПЕПТИДАЗЫ А В МОЗГЕ КРЫС ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВВЕДЕНИИ РЕБОКСЕТИНА

Аннотация.

Цель исследования. Исследование направлено на изучение возможных изменений активности пептидилдипептидазы А в различных отделах мозга крыс после однократного введения антидепрессанта ребоксетина.

Материалы и методы. Селективные ингибиторы обратного захвата норадреналина широко используются для лечения пациентов с депрессивным расстройством. Через 12, 24, 72 ч после однократного введения ребоксетина ферментативную активность определяли фотометрически с использованием специфического ингибитора и субстрата в отделах мозга крыс.

Результаты. Нейропептиды участвуют в регуляции психоэмоционального состояния. Симптомы депрессии возникают при изменении уровня нейропептидов в мозге. Выявлено, что введение ребоксетина влияет на активность пептидилдипептидазы А - фермента, регулирующего уровень биологически активных пептидов в структурах мозга.

Выводы. Таким образом, изменение ферментативной активности может быть одним из механизмов регуляции уровня биологически активных пептидов при коррекции заболевания.

Ключевые слова: депрессия, ребоксетин, моноамины, регуляторные пептиды, пептидил-дипептидазы А, норадреналин.

A. D. Kruchinina, S. S. Gamzin, M. T. Gengin

ACTIVITY OF PEPTIDYL-DIPEPTIDASE A IN RAT BRAIN REGIONS AFTER SINGLE ADMINISTRATION OF REBOXETINE

Abstract.

Background. The study is aimed to explore the possible changes in peptidyl-dipeptidase A activitу in different rat brain regions after single administration of re-boxetine antidepressant.

Materials and methods. Selective norepinephrine reuptake inhibitors are common treatments for patients with depressive disorder. After 12, 24, 72 hours from a single administration of reboxetine, the enzyme activitу was determined fotometri-cally using a specific inhibitor and a substrate in rat brain regions.

Results. Neuropeptides play an important role in regulation of mental and emotional states. Symptoms of depression occur аfter neuropeptide levels in brain change. It has been revealed that administration of reboxetine effect the activity of peptidyl-dipeptidase A - enzyme, regulating the level of biologically active peptides in brain structures.

Conclusions. Thus, Ganges in enzyme activity can be one of the mechanisms for regulation of the level of biologically active peptides in correction of the disease.

Key words: depression, reboxetine, monoamines, regulatory peptide, peptidyl-dipeptidase A, norepinephrine.

Введение

Депрессия является распространенным психическим заболеванием, при котором отмечаются когнитивные расстройства, нарушение социальной адап-

Medical sciences. Theoretical and experimental medicine

15

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

тации и развитие нейродегенеративных изменений. Причины патологии могут быть разными. Так, в молодом возрасте существенную роль играют генетические факторы и ранние стрессовые воздействия, в зрелом и старшем возрасте большее значение приобретают хронический стресс, нарушения хронобиологических процессов и коморбидные соматические заболевания [1].

Моноаминовые нейромедиаторные системы мозга участвуют в формировании чувств, эмоций, мышления и поведения. Нарушения функциональной активности этих систем приводят к возникновению различных психических расстройств. Так, наиболее распространенная моноаминовая гипотеза депрессии указывает на недостаточность серотонинергической, норадренер-гической и дофаминергической нейропередачи в центральной нервной системе как причину развития заболевания [2]. Действие антидепрессантов обычно направлено на увеличение концентрации этих нейромедиаторов в синаптической щели и усиление их воздействия на постсинаптический нейрон [3]. Так, антидепрессанты группы селективных ингибиторов обратного нейронального захвата моноаминов блокируют обратный захват серотонина, норадреналина, дофамина пресинаптическими окончаниями [4].

Одним из препаратов, успешно используемым для терапии депрессивных расстройств, является селективный ингибитор обратного нейронального захвата норадреналина ребоксетин [5].

Однако, несмотря на высокую эффективность большинства современных антидепрессантов, около 30 % пациентов остаются резистентными к лечению [1], что свидетельствует о вероятной вовлеченности и других систем организма в развитие заболевания.

В связи с многообразием предрасполагающих факторов и патогенетических механизмов молекулярные основы депрессии точно не установлены. Отсутствие единой теории развития заболевания стимулирует проведение исследований, направленных на поиск биологических маркеров заболевания и новых подходов к лечению.

Так, возникновение симптомов депрессии связывают с активацией ги-поталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, усилением глутаматной нейротрансмиссии, атрофическими изменениями в структурах мозга, повышением уровня цитокинов и т.д. [6-8]. Также в ряде исследований было обнаружено значительное изменение уровня некоторых регуляторных пептидов при депрессии и действии селективных ингибиторов обратного нейронального захвата моноаминов [9], что может свидетельствовать об участии пептидерги-ческой системы в патогенезе заболевания.

Биосинтез и инактивация регуляторных пептидов осуществляется путем ограниченного протеолиза при участии ферментов обмена регуляторных пептидов [10]. При этом уровень пептидов зависит от соотношения скоростей их синтеза и деградации. К таким ферментам относится пептидилдипептидаза А, участвующая в образовании ангиотензина II из ангиотензина I, в инактивации брадикинина, деградации вещества Р, холецистокинина, окситоцина, вазопрессина и т.д. [11].

Пептидилдипептидаза А, являясь важным компонентом ренин-ангио-тензиновой системы, участвует в регуляции ряда физиологических функций организма и может выступать в качестве мишени для действия лекарственных средств, применяющихся при лечении заболеваний сердечно-сосудистой

16

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Медицинские науки. Теоретическая медицина

системы. Обнаруженное у многих пациентов одновременное наличие сердечно-сосудистой патологии и симптомов депрессии свидетельствует о сродстве патогенетических механизмов развития этих заболеваний [12]. Также на вовлеченность пептидилдипептидазы А в патогенез депрессии указывает анти-депрессантный эффект ингибитора каптоприла, применяемого для лечения гипертонической болезни [13].

При изучении генетической связи между 35 однонуклеотидными полиморфизмами гена пептидилдипептидазы А и восприимчивостью к униполярной депрессии было установлено, что инсерционно-делеционный (I/D) полиморфизм гена пептидилдипептидазы А rs4291 связан с появлением симптомов депрессии и повышением уровня фермента и ангиотензина II в плазме крови [14]. Также ангиотензин II оказывает влияние на ресинтез моноаминов, усиливает норадренергическую нейротрансмиссию в гипоталамусе [15]. Антагонисты рецепторов AT1-R обладают противовоспалительным и нейропротекторным эффектами и могут использоваться для профилактики и лечения биполярных расстройств [16].

Таким образом, при депрессии наблюдается увеличение активности пептидилдипептидазы А в плазме крови, приводящее к повышению уровня ангиотензина II и снижению уровня вещества Р, что может быть решающим фактором при гиперактивации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси и усилении секреции кортизола [17].

Все компоненты ренин-ангиотензиновой системы были обнаружены в мозге, поэтому можно предположить, что изменение активности пептидил-дипептидазы А в различных его отделах может являться одним из факторов развития депрессивных расстройств.

Целью данной работы явилось изучение влияния однократного введения ребоксетина на активность пептидилдипептидазы А в отделах мозга крыс.

Материалы и методы исследования

Эксперимент проводился на самцах белых беспородных крыс массой 200-250 г. Ребоксетин вводили внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг. Контрольным животным вводили равный объем 0,9 % NaCl. Декапитацию животных проводили под хлороформным наркозом через 12, 24, 72 ч после инъекции. Мозг крыс разделяли на отделы, ткани гомогенизировали в натрий-ацетатном буфере (рН = 5,6) при температуре 4 °С, в котором определяли удельную ферментативную активность.

Активность пептидилдипептидазы А определяли фотометрически нин-гидриновым методом по разности оптической плотности проб, не содержащих и содержащих каптоприл, и выражали в нмоль Gly-Arg, образовавшегося за 1 мин инкубации в пересчете на 1 мг белка [18]. Количество белка определяли по Lowry [19].

В опытные пробы к 40 мкл гомогената добавляли 20 мкл 100 мМ Трис-HCl рН = 8,2, контрольные пробы содержали 40 мкл гомогената и 20 мкл 35 мкМ каптоприла в 100 мМ Трис-НС1 буфере рН = 8,2. Реакцию начинали после 8 мин преинкубации при 37 °С прибавлением 10 мкл раствора кар-боксибензоил-Gly-Gly-Arg в 100 мМ Трис-НС1 буфере рН = 8,2. Через 120 мин реакцию останавливали прибавлением 30 мкл 10 % трихлоруксусной кисло-

Medical sciences. Theoretical and experimental medicine

17

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

ты. После 30 мин центрифугирования при 4000 об/мин в 50 мкл надосадоч-ной жидкости определяли количество образовавшегося Gly-Arg нингидрино-вым методом. Для этого пробы колориметрировали на КФК-3 при X = 590 нм в кювете с длиной оптического пути 1 см [18].

Статистическую обработку поученных данных проводили с использованием 1-критерия Стьюдента, дисперсионного анализа, метода Шеффе [20]. Достоверными считали результаты при р < 0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования активности пептидилдипептидазы А в отделах мозга самцов крыс при введении ребоксетина представлены на рис. 1.

12ч 24ч 72ч

Рис. 1. Активность пептидилдипептидазы А при однократном введении ребоксетина в отделах мозга крыс (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, M± m, n = 4-6). Здесь: П - контроль; Ш - ребоксетин; * -р < 0,05; ** -p < 0,01; *** -p < 0,001 относительно контроля

18

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Медицинские науки. Теоретическая медицина

с три ату м

". 14

ZJ

'р 12 * 10 Я 8 - 6

I 4

^ 2

12ч

24ч

72ч

Рис. 1. Окончание

Через 12 ч после инъекции наблюдалось снижение активности фермента в гипофизе, продолговатом мозге, амигдале на 40, 17 и 43 % соответственно. Повышение активности отмечено в четверохолмии на 23 % и в стриатуме в два раза относительно контроля. Через 24 ч после инъекции активность пептидилдипептидазы А снижается в четверохолмии, продолговатом мозге на 38 и 77 %, повышается в гипофизе, гиппокампе, стриатуме в пять раз, в 7,7 раза, на 43 % соответственно. Через 72 ч активность возрастает в гипофизе, четверохолмии, гипоталамусе, гиппокампе на 20, 27, 29 % и в 36 раз соответственно, снижается в продолговатом мозге на 22 %.

Таким образом, однократное внутрибрюшинное введение ребоксетина оказывает влияние на активность пептидилдипептидазы А в исследуемых отделах мозга крыс. Значительные изменения активности фермента обнаружены в гипофизе, гиппокампе, стриатуме - отделах мозга, вовлеченных в развитие депрессивного состояния.

В связи с тем, что пептидил-дипептидаза А участвует в синтезе и деградации ряда регуляторных пептидов, изменение активности фермента, по-видимому, приведет к изменению уровня биологически активных пептидов. Таким образом, применение ребоксетина вызывает опосредованное увеличение активности пептидилдипептидазы А в гипофизе и, следовательно, приведет к повышению уровня ангиотензина II, снижению содержания окситоцина, вазопрессина, холецистокинина и вещества Р. У пациентов с депрессией отмечен повышенный уровень данных пептидов в структурах мозга [21]. По-видимому, изменение содержания регуляторных пептидов при приеме антидепрессантов вносит вклад в уменьшение выраженности симптомов заболевания.

1. Мосолов, С. Н. Современные биологические гипотезы рекуррентной депрессии (обзор) / С. Н. Мосолов // Журнал неврологии и психиатрии. - 2012. - Т. 11, № 2. - С. 29-40.

2. Hirschfeld, R. M. History and evolution of the monoamine hypothesis of depression / R. M. Hirschfeld // J. Clin. Psychiatry. - 2000. - Vol. 61, № 6. - P. 4-6.

3. Раевский, К. С. Антидепрессанты: нейрохимические аспекты механизма действия / К. С. Раевский // Психиатрия и психофармакотерапия. - 2001. - Т. 3, № 5. -С. 162-166.

Заключение

Список литературы

Medical sciences. Theoretical and experimental medicine

19

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

4. Humble, M. Noradrenaline and serotonin reuptake inhibition as clinical principles: a review of antidepressant efficacy / M. Humble // Acta Psychiatr Scand Suppl. -2000. - Vol. 402. - P. 28-36.

5. Schatzberg, A. F. Clinical efficacy of reboxetine in major depression /

A. F. Schatzberg // J Clin Psychiatry. - 2000. - Т. 61, № 10. - P. S31-S38.

6. Swaab, D. F. The stress system in the human brain in depression and neurodegeneration / D. F. Swaab, A. M. Bao, P. J. Lucassen // Ageing Res Rev. - 2005. - Vol. 4, № 2. - P. 141-194.

7. Juruena, M. F. The hypothalamic pituitary adrenal axis, glucocorticoid receptor function and relevance to depression / M. F. Juruena, A. J. Cleare, C. M. Pariante // Rev Bras Psiquiatr. - 2004. - Vol. 26, № 3. - P. 189-201.

8. Smith, R. S. The macrophage theory of depression / R. S. Smith // Med Hypotheses. - 1991. - Vol. 35, № 4. - P. 298-306.

9. Kormos, V. Role of neuropeptides in anxiety, stress, and depression: from animals to humans / V. Kormos, B. Gaszner // Neuropeptides. - 2013. - Vol. 47, № 6. - P. 401419.

10. Fricker, L. D. Neuropeptide-Processing Enzymes: Applications for Drug Discovery / L. D. Fricker // The AAPS Journal. - 2005. - Vol. 7, № 2. - P. 449-455.

11. Baudin, B. New aspects on angiotensin-converting enzyme: from gene to disease /

B. Baudin // Clin. Chem. Lab. Med. - 2002. - Vol. 40, № 3. - P. 256-265.

12. T aylor, W. D. The Vascular Depression Hypothesis: Mechanisms Linking Vascular Disease with Depression / W. D. Taylor, H. J. Aizenstein, G. S. Alexopoulos // Mol Psychiatry. - 2013. - Vol. 18, № 9. - P. 963-974.

13. Prikhozhan, A. V. An experimental study of the antidepressive properties of cap-topril / A. V. Prikhozhan, V. B. Narkevich, K. S. Raevskii // Biull Eksp Biol Med. -1991. - V. 112, № 11. - P. 492-494.

14. Polymorphisms in the angiotensin-converting enzyme gene are associated with unipolar depression, ACE activity and hypercortisolism / T. C. Baghai, E. B. Binder, C. Schule, D. Salyakina, D. Eser, S. Lucae, P. Zwanzger, C. Haberger, P. Zill, M. Ising, T. Deiml, M. Uhr, T. Illig, H. E. Wichmann, S. Modell, C. Nothdurfter, F. Holsboer, B. Muller-Myhsok, H. J. Moller, R. Rupprecht, B. Bondy // Mol. Psychiatry. - 2006. - Vol. 11, № 11. - P. 1003-1015.

15. Protective axis of the renin-angiotensin system in the brain / M. M. Gironacci, F. M. Cerniello, N. A. Longo Carbajosa, J. Goldstein, B. D. Cerrato // Clin Sci (Lond). - 2014. - V. 127, № 5. - P. 295-306.

16. Angiotensin receptor blockers for bipolar disorder / A. I. de Gois Queiroz, C. D. Medeiros, B. M. Ribeiro, D. F. de Lucena, D. S. Macedo // Med. Hypotheses. - 2013. -Vol. 80, № 3. - P. 259-263.

17. Baghai, T. C. Hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis dysregulation in patients with major depression is influenced by the insertion/deletion polymorphism in the angiotensin I-converting enzyme gene / T.C. Baghai, C. Schule, P. Zwanzger, C. Minov, P. Zill, R. Ella, D. Eser, S. Oezer, B. Bondy, R. Rupprecht // Neurosci Lett. - 2002. -Vol. 328, № 3. - P. 299-303.

18. Соловьев, В. Б. Активность пептидилдипептидазы А и карбоксипептидазы N в сыворотке крови пациентов с болезнью Альцгеймера / В. Б. Соловьев, М. Т. Генгин // Укр. бiохiм. журн. - 2007. - Т. 79, № 6. - С. 106-108.

19. Protein measurement with the Folin phenol reagent / O. H. Lowry, N. J. Rosebrought, A. G. Farr, R. J. Randall // J. Biol. Chem. - 1951. - Vol. 193, № 1. - Р. 265-275.

20. Лакин, Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. - М. : Высшая школа, 1990. - 352 с.

21. Hatzinger, M. Neuropeptides and the hypothalamic-pituitary-adrenocortical (HPA) system: review of recent research strategies in depression / M. Hatzinger / World J. Biol. Psychiatry. - 2000. - Vol. 1, № 2. - P. 105-111.

20

University proceedings. Volga region

№ 3 (35), 2015

Медицинские науки. Теоретическая медицина

References

1. Mosolov S. N. Zhurnal nevrologii i psikhiatrii [Journal of neurology and psychiatry]. 2012, vol. 11, no. 2, pp. 29-40.

2. Hirschfeld R. M. J. Clin. Psychiatry. 2000, vol. 61, no. 6, pp. 4-6.

3. Raevskiy K. S. Psikhiatriya i psikhofarmakoterapiya [Psychiatry and psychopharmacotherapy]. 2001, vol. 3, no. 5, pp. 162-166.

4. Humble M. Acta Psychiatr Scand Suppl. 2000, vol. 402, pp. 28-36.

5. Schatzberg A. F. J Clin Psychiatry. 2000, vol. 61, no. 10, pp. S31-S38.

6. Swaab D. F., Bao A. M., Lucassen P. J. Ageing Res Rev. 2005, vol. 4, no. 2, pp. 141194.

7. Juruena M. F., Cleare A. J., Pariante C. M. Rev Bras Psiquiatr. 2004, vol. 26, no. 3, pp. 189-201.

8. Smith R. S. Med Hypotheses. 1991, vol. 35, no. 4, pp. 298-306.

9. Kormos V., Gaszner B. Neuropeptides. 2013, vol. 47, no. 6, pp. 401-419.

10. Fricker L. D. The AAPS Journal. 2005, vol. 7, no. 2, pp. 449-455.

11. Baudin B. Clin. Chem. Lab. Med. 2002, vol. 40, no. 3, pp. 256-265.

12. Taylor W. D., Aizenstein H. J., Alexopoulos G. S. Mol Psychiatry. 2013, vol. 18, no. 9, pp. 963-974.

13. Prikhozhan A. V., Narkevich V. B., Raevskii K. S. Biull Eksp Biol Med. 1991, vol. 112, no. 11, pp. 492-494.

14. Baghai T. C., Binder E. B., Schule C., Salyakina D., Eser D., Lucae S., Zwanzger P., Haberger C., Zill P., Ising M., Deiml T., Uhr M., Illig T., Wichmann H. E., Modell S., Nothdurfter C., Holsboer F., Muller-Myhsok B., Moller H. J., Rupprecht R., Bondy B. Mol. Psychiatry. 2006, vol. 11, no. 11, pp. 1003-1015.

15. Gironacci M. M., Cerniello F. M., Longo Carbajosa N. A., Goldstein J., Cerrato B. D. Clin Sci (Lond). 2014, vol. 127, no. 5, pp. 295-306.

16. A. I. de Gois Queiroz, Medeiros C. D., Ribeiro B. M., D. F. de Lucena, Macedo D. S. Med. Hypotheses. 2013, vol. 80, no. 3, pp. 259-263.

17. Baghai T. C., Schule C., Zwanzger P., Minov C., Zill P., Ella R., Eser D., Oezer S., Bondy B., Rupprecht R. Neurosci Lett. 2002, vol. 328, no. 3, pp. 299-303.

18. Solov'ev V. B., Gengin M. T. Ukr. biokhim. zhurn. [Ukranian biochemical journal]. 2007, vol. 79, no. 6, pp. 106-108.

19. Lowry O. H., Rosebrought N. J., Farr A. G., Randall R. J. J. Biol. Chem. 1951, vol. 193, no. 1, pp. 265-275.

20. Lakin G. F. Biometriya [Biometry]. Moscow: Vysshaya shkola, 1990, 352 p.

21. Hatzinger M. World J. Biol. Psychiatry. 2000, vol. 1, no. 2, pp. 105-111.

Кручинина Анастасия Дмитриевна

ассистент, кафедра общей биологии и биохимии, Пензенский государственный университет

E-mail: a.d.kruchinina@mail.ru

Гамзин Сергей Сергеевич ассистент, кафедра общей биологии и биохимии, Пензенский государственный университет

E-mail: s.s.gamzin@ya.ru

Kruchinina Anastasiya Dmitrievna Assistant, sub-department of general biology and biochemistry, Penza State University (40 Krasnaya street,

Penza, Russia)

Gamzin Sergey Sergeevich Assistant, sub-department of general biology and biochemistry, Penza State University (40 Krasnaya street,

Penza, Russia)

Medical sciences. Theoretical and experimental medicine

21

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Генгин Михаил Трофимович

доктор биологических наук, профессор, кафедра общей биологии и биохимии, Пензенский государственный университет

E-mail: gengin07@ya.ru

Gengin Mikhail Trofimovich Doctor of biological sciences, professor, sub-department of general biology and biochemistry, Penza State University

УДК 577.152.343 Кручинина, А. А.

Активность пептидил-дипептидазы А в мозге крыс при однократном введении ребоксетина / А. Д. Кручинина, С. С. Гамзин, М. Т. Генгин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки. - 2015. - № 3 (35). - С. 15-22.

22

University proceedings. Volga region