Активность пептидил-дипептидазы а и лизинкарбоксипептидазы в сыворотке крови крыс при однократном введении ребоксетина

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

УДК 577.152.343

А. Д. Кручинина

АКТИВНОСТЬ ПЕПТИДИЛ-ДИПЕПТИДАЗЫ А И ЛИЗИНКАРБОКСИПЕПТИДАЗЫ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ КРЫС ПРИ ОДНОКРАТНОМ ВВЕДЕНИИ РЕБОКСЕТИНА

Аннотация.

Актуальность и цели. Исследование направлено на изучение возможных изменений активности пептидил-дипептидазы А и лизинкарбоксипептидазы в сыворотке крови крыс после однократного введения антидепрессанта ребок-сетина.

Материалы и методы. Селективный ингибитор обратного нейронального захвата норадреналина ребоксетин широко применяется для лечения пациентов с депрессией. Изменение активности пептидил-дипептидазы А и лизинкарбоксипептидазы влияет на уровень регуляторных пептидов, связанных с развитием заболевания. Ферментативную активность определяли фотометрически в сыворотке крови крыс через 12, 24, 72 ч после однократного введения ребоксетина.

Результаты. Депрессию связывают с изменением уровня регуляторных пептидов в сыворотке крови. Выявлено, что введение ребоксетина влияет на активность пептидил-дипептидазы А и лизинкарбоксипептидазы - ферментов, регулирующих уровень биологически активных пептидов в крови.

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-дипептидаза А, лизинкарбоксипептидаза, норадреналин.

A. D. Kruchinina

ACTIVITY OF PEPTIDYL-DIPEPTIDASE A AND LYSINE

CARBOXYPEPTIDASE IN RAT SERUM AFTER A SINGLE INJECTION OF REBOXETINE

Abstract.

Background. The study is aimed at exploring possible changes in peptidyl-dipep-tidase A and lysine carboxypeptidase activitу in the serum of rats after a single injection of the reboxetine antidepressant.

Materials and methods. Selective norepinephrine reuptake inhibitor reboxetine is a common treatment for patients with depression. Changes in the activity of pep-tidyl-dipeptidase A and lysine carboxypeptidase affects the level of regulatory peptides associated with the disease development. The enzyme activitу was determined fotometrically in rat serum after 12, 24, 72 hours since a single injection of rebo-xetine.

Results. Depression is associated with changes in the level of regulatory peptides in the blood serum. It has been revealed that reboxetine injection effects the activity of peptidyl-dipeptidase A and lysine carboxypeptidase - enzymes regulating the level of biologically active peptides in the blood.

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

Key words: depression, reboxetine, monoamines, regulatory peptides, peptidyl-dipeptidase A, lysine carboxypeptidase, norepinephrine.

94

University proceedings. Volga region

№ 2 (10), 2015

Естественные науки. Биология

Введение

Депрессия является одним из наиболее распространенных психических заболеваний и характеризуется нарушением социальной адаптации, когнитивными расстройствами и нейродегенеративными изменениями [1]. Точные причины развития патологии до сих пор не установлены. По-видимому, существенную роль в генезе играют генетические факторы, стрессовые воздействия, различные соматические заболевания [1].

К возникновению большинства психических расстройств приводят нарушения функциональной активности нейромедиаторных систем мозга, участвующих в регуляции психоэмоционального состояния и формировании поведенческих реакций. Согласно моноаминовой гипотезе депрессии именно недостаточность серотонинергической, норадренергической и дофаминерги-ческой нейропередачи в центральной нервной системе является причиной развития заболевания [2]. Антидепрессантный эффект ребоксетина - препарата из группы селективных ингибиторов обратного нейронального захвата норадреналина - обусловлен повышением концентрации нейромедиатора в синаптической щели [3, 4].

Однако резистентность некоторых пациентов к существующим способам лечения [5] может свидетельствовать о вероятной вовлеченности других систем организма в развитие заболевания.

Недостаточность знаний молекулярных основ депрессии стимулирует проведение исследований по поиску маркеров заболевания и новых способов лечения. В связи с этим появляются новые гипотезы патофизиологии депрессии, согласно которым к возникновению симптомов заболевания приводят нарушение глутаматергической и ГАМК-ергической нейропередачи, активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой оси, атрофические изменения в структурах мозга, нарушение циркадных ритмов, увеличение уровня цитокинов и т.д. [6].

Обнаруженные изменения содержания регуляторных пептидов в мозге и крови пациентов с симптомами депрессии [7] могут быть следствием изменения активности ферментов их обмена [8], что говорит об участии пепти-дергической системы в развитии заболевания. Так, у пациентов отмечены повышение уровня АКТГ и кортизола в крови, усиление синтеза и секреции кортикотропинрилизинг-фактора и вазопрессина [9]. Также кортикотропин-рилизинг-фактор, холецистокинин, урокортин, окситоцин, аргинин-вазопрес-син, нейропептид Y, нейропептид S, вещество P и галанин рассматриваются в качестве терапевтических мишеней для лечения психических заболеваний [7].

Пептидил-дипептидаза А участвует в образовании ангиотензина II, деградации брадикинина, вещества Р, холецистокинина, окситоцина, вазопрессина и т.д. [10]. Субстратами для лизинкарбоксипептидазы служат кинины, анафилатоксины, креатинкиназа и т.д. [11].

Также пептидил-дипептидаза А и лизинкарбоксипептидаза являются компонентами ренин-ангиотензиновой и калликреин-кининовой систем, регулирующих важнейшие физиологические функции организма. Предполагается, что возникновение симптомов депрессии и ряда других нейродегенеративных патологий может быть связано с нарушением обмена кининов, обладающих широким спектром биологического действия [12].

Natural Sciences. Biology

95

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Наличие у пациентов с сердечно-сосудистыми заболеваниями симптомов депрессии свидетельствует о сродстве патогенетических механизмов развития этих патологий [13]. При данных заболеваниях описываются признаки воспалительного процесса, при этом значительно повышен уровень провоспалительных цитокинов, который снижается при приеме антидепрессантов [6]. Кроме того, имеется информация о воздействии цитокинов на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось и моноаминовые нейромедиаторные системы [6].

Было выявлено, что полиморфизм гена пептидил-дипептидазы А rs4291 вызывает развитие депрессии, при этом выраженность симптомов коррелирует с уровнем ангиотензина II в плазме крови [14]. Повышение активности пептидил-дипептидазы А в плазме крови может приводить к увеличению содержания ангиотензина II и снижению концентрации вещества Р, что может быть основным фактором при активации гипоталамо-гипофизарно-надпочеч-никовой оси и усилении секреции кортизола [15]. О возможности использования для профилактики и лечения биполярных расстройств антагонистов рецепторов AT1-R говорит их противовоспалительный и нейропротекторный эффекты [16].

Целью данной работы явилось изучение влияния однократного введения ребоксетина на активность пептидил-дипептидазы А и лизинкарбокси-пептидазы в сыворотке крови крыс.

3. Материалы и методы исследования

Эксперимент проводили на самцах белых беспородных крыс массой 200-250 г. Ребоксетин вводили интраперитонеально (10 мг/кг), контрольным животным вводили равный объем 0,9 % NaCl. Декапитацию проводили под хлороформным наркозом через 12, 24 и 72 ч после инъекции.

Активность пептидил-дипептидазы 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. Пробы колориметрировали на КФК-3 при X = 590 нм в кювете с длиной оптического пути 1 см [17]. Содержание белка определяли по Lowry [18].

Активность лизинкарбоксипептидазы определяли фотометрически нин-гидриновым методом по разности оптической плотности проб, содержащих и не содержащих Со2+, и выражали в нмоль Arg, образовавшегося за 1 мин инкубации в пересчете на 1 мг белка. Пробы колориметрировали на КФК-3 при X = 590 нм в кювете с длиной оптического пути 1 см [17]. Содержание белка определяли по Lowry [18].

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием /-критерия Стьюдента, дисперсионного анализа, метода Шеффе [19]. Достоверными считали результаты прир < 0,05.

4. Результаты исследования и их обсуждение

Результаты исследования активности пептидил-дипептидазы А в сыворотке крови крыс при введении ребоксетина представлены на рис. 1.

96

University proceedings. Volga region

№ 2 (10), 2015

Естественные науки. Биология

1.4

1.2

1

12 ч 24 ч 72 ч

Рис. 1. Активность пептидил-дипептидазы А при однократном введении ребоксетина (10 мг/кг) в сыворотке крови крыс (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, M± m, n = 4 - 6):  - контроль; В - ребоксетин;

* -р < 0,05; ** -p < 0,01; *** -p < 0,001 относительно контроля

Инъекция препарата вызывала увеличение активности фермента относительно контроля в 3,3 раза через 12 ч, в 2,6 раза через 24 ч после инъекции. Через 72 ч после инъекции ребоксетин не оказывал влияния на активность исследуемого фермента.

Результаты исследования активности лизинкарбоксипептидазы в сыворотке крови крыс при введении ребоксетина представлены на рис. 2.

1.6

12 ч 24 ч 72 ч

Рис. 2. Активность лизинкарбоксипептидазы при однократном введении ребоксетина (10 мг/кг) в сыворотке крови крыс (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, M ± m, n = 4 - 6):  - контроль; В - ребоксетин;

* -р < 0,05; ** -p < 0,01; *** -p < 0,001 относительно контроля

Через 12 и 72 ч после инъекции изменений активности исследуемого фермента относительно контроля не обнаружено. Увеличение активности в 1,9 раза наблюдалось через 24 ч после введения препарата.

Являясь стрессовым воздействием, интраперитонеальное введение препаратов, по-видимому, приводит к активации стресс-протекторных систем организма и увеличению уровня цитокинов [20]. Однократная инъекция ребоксетина вызывает опосредованное повышение активности пептидил-дипептидазы А и лизинкарбоксипептидазы в сыворотке крови крыс, что, вероятно, будет способствовать уменьшению содержания кининов и, как следствие, снижению степени выраженности ответной реакции организма на стрессовое воздействие и может лежать в основе антидепрессантного эффекта препарата.

Natural Sciences. Biology

97

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Заключение

В связи с тем, что пептидил-дипептидаза А и лизинкарбоксипептидаза участвуют в обмене ряда регуляторных пептидов, избирательное воздействие на ферментативную активность приведет к изменению уровня биологически активных пептидов, что, по-видимому, коррелирует с выраженностью симптомов депрессии.

Список литературы

1. Подкорытов, В. С. Депрессии. Современная терапия / В. С. Подкорытов, Ю. Ю. Чайка. - Харьков : Торнадо, 2003. - 350 с.

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.

4. Schatzberg, A. F. Clinical efficacy of reboxetine in major depression / A. F. Schatz-berg // J Clin Psychiatry. - 2000. - Vol. 61, № 10. - P. 31-38.

5. Rotzinger, S. Behavioral effects of neuropeptides in rodent models of depression and anxiety / S. Rotzinger, D. A. Lovejoy, L. A. Tan // Peptides. - 2010. - Vol. 31, № 4. - P. 736-756.

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

7. Kormos, V. Role of neuropeptides in anxiety, stress, and depression: from animals to humans / V. Kormos, B. Gaszner // Neuropeptides. - 2013. - Vol. 47, № 6. - P. 401-419.

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

9. Bao, A. M. Corticotropin-releasing hormone and arginine vasopressin in depression focus on the human postmortem hypothalamus / A. M. Bao, D. F. Swaab // Vitam Horm. - 2010. - Vol. 82. - P. 339-365.

10. 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.

11. Matthews, K. W. Carboxypeptidase N: a pleiotropic regulator of inflammation / K. W. Matthews, SL Mueller-Ortiz, RA Wetsel // Mol Immunol. - 2004. - Vol. 40, № 11. - P. 785-793.

12. Naffah-Mazzacoratti, M. G. What have we learned about the kallikrein-kinin and reninangiotensin systems in neurological disorders? / M. G. Naffah-Mazzacoratti, T. L. F. Gouveia, P. S. R. Simoes, S. R. Perosa // World J Biol Chem. - 2014. - Vol. 5, № 2. - P. 130-140.

13. Taylor, 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.

14. Baghai, T. C. 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. Nothdurf-ter, F. Holsboer, B. Muller-Myhsok, H. J. Moller, R. Rupprecht, B. Bondy // Mol Psychiatry. - 2006. - Vol. 11, № 11. - P. 1003-1015.

15. 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,

98

University proceedings. Volga region

№ 2 (10), 2015

Естественные науки. Биология

P. Zill, R. Ella, D. Eser, S. Oezer, B. Bondy, R. Rupprecht // Neurosci Lett. - 2002. -Vol. 328, № 3. - P. 299-303.

16. de Gois Queiroz, A. I. 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. Соловьев, В. Б. Активность пептидилдипептидазы А и карбоксипептидазы N в сыворотке крови пациентов с болезнью Альцгеймера / В. Б. Соловьев, М. Т. Ген-гин // Укр. бiохiм. журн. - 2007. - Т. 79, № 6. - С. 106-108.

18. Lowry, O. H. 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.

19. Лакин, Г. Ф. Биометрия / Г. Ф. Лакин. - М. : Высш. шк., 1990. - 352 с.

20. Maes, M. The cytokine hypothesis of depression: inflammation, oxidative & nitrosa-tive stress (IO&NS) and leaky gut as new targets for adjunctive treatments in depression / M. Maes // Neuro Endocrinol Lett. - 2008. - Vol. 29, № 3. - P. 287-291.

References

1. Podkorytov V. S., Chayka Yu. Yu. Depressii. Sovremennaya terapiya [Depressions. Modern therapy]. Kharkov: Tornado, 2003, 350 p.

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. Schatzberg A. F. J Clin Psychiatry. 2000, vol. 61, no. 10, pp. 31-38.

5. Rotzinger S., Lovejoy D. A., Tan L. A. Peptides. 2010, vol. 31, no. 4, pp. 736-756.

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

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

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

9. Bao A. M., Swaab D. F. Vitam Horm. 2010, vol. 82, pp. 339-365.

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

11. Matthews K. W., SL Mueller-Ortiz, RA Wetsel. Mol Immunol. 2004, vol. 40, no. 11, pp. 785-793.

12. Naffah-Mazzacoratti M. G., Gouveia T. L. F., Simoes P. S. R., Perosa S. R. World J Biol Chem. 2014, vol. 5, no. 2, pp. 130-140.

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

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. 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.

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

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

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

19. Lakin G. F. Biometriya [Biometrics]. Moscow: Vyssh. shk., 1990, 352 p.

20. Maes M. Neuro Endocrinol Lett. 2008, vol. 29, no. 3, pp. 287-291.

Natural Sciences. Biology

99

Известия высших учебных заведений. Поволжский регион

Кручинина Анастасия Дмитриевна

ассистент, кафедра общей биологии и биохимии, Пензенский государственный университет

Kruchinina Anastasya Dmitrievna

Assistant, sub-department of general biology and biochemistry, Penza

State University

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

УДК 577.152.343 Кручинина, А. Д.

Активность пептидил-дипептидазы А и лизинкарбоксипептидазы в сыворотке крови крыс при однократном введении ребоксетина /

А. Д. Кручинина // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Естественные науки. - 2015. - № 2 (10). - С. 94-100.

100

University proceedings. Volga region