Введение к работе
Актуальность исследования. Депрессивные расстройства разных нозологических форм относятся к числу наиболее распространенных психических расстройств. По данным Всемирной Организации Здравоохранения депрессией страдают 4-5% населения земного шара, а к 2030 г. депрессии, предположительно, выйдут на 1-е место по распространенности, обойдя сердечно-сосудистые заболевания (Бюллетень ВОЗ, 2008а,б; Sartorius N., 2001). По оценкам исследователей в экономически развитых европейских странах эндогенными и психогенными депрессивными расстройствами страдают около 20% психических больных (Paykel E.S. et al., 2005; Wittchen H.U., 2005).
Депрессия по современным представлениям рассматривается как хроническое заболевание, связанное с субъективным ощущением тяжелых страданий, характеризующееся снижением эмоционального фона, интеллектуальной и физической активности, что приводит к социальной декомпенсации заболевших (Мосолов С.Н., 2005; Solomon D.A. et al., 1997). Низкий процент полной ремиссии, длительная социальная дезадаптация, высокий суицидальный риск, побочные действия лекарственных препаратов снижают качество жизни пациентов, ограничивают их профессиональную пригодность, что определяет медико-социальную и экономическую значимость проблемы изучения патогенеза и поиска эффективной терапии депрессивных расстройств разного типа.
В настоящее время появляется все больше свидетельств того, что патогенез депрессивных расстройств связан с нарушением функций многих нейрорегуляторных систем, к числу которых относятся моноаминергические системы мозга, гипоталамо-гипофизарно-адреналовая ось, цитокины, нейропептиды и пептидные гормоны, нейротрофические факторы, системы вторичных мессенджеров (Delgado P.L. et al., 2000; Ressler K.J., Nemeroff СВ., 2002; Bacher I. et al., 2009; Foltyn W. et al., 2002; Kozicz T. et al., 2008; Maletic V., Robinson M. et al., 2007; De Wied D., Sigling И.О., 2002; Jabbi M. et al, 2008; Fisar Z., Hroudova J., 2010; Hasler G., 2010).
Известно, что многие нейропептиды, опосредующие депрессивную симптоматику, являются субстратами протеолитических ферментов, к числу которых относятся пролинспецифические пептидазы - пролилэндопептидаза (ПЭП) и дипептидилпептидаза-IV (ДП-IV) (Крупина Н.А., Хлебникова Н.Н., 2010; Cunningham D.F, O'Connor В., 1997; Scharpe S. et al., 2001; Myohanen T.T. et al., 2008, 2009).
В клинике имеются свидетельства изменения активности пролинспецифических пептидаз ПЭП и ДП-IV в сыворотке и плазме крови больных с симптомами большой депрессии и посттравматическим стресс-расстройством (Maes М. et al., 1994-2004; Min Li et al., 2010). В недавних экспериментах на грызунах с дефицитом активности ДП-IV, вызванным мутацией гена фермента, показано снижение стресс-реактивности и уменьшение выраженности депрессивно-подобного поведения у животных (Karl Т. et al., 2003; El Yacoubi M. et al., 2006). У крыс, подвергнутых введению ингибитора ДП-IV в раннем постнатальном периоде, в динамике взросления наблюдали развитие тревожно-депрессивного состояния, которое сопровождалось повышением активности ПЭП и ДП-IV в структурах мозга, опосредующих развитие эмоционально-мотивационного поведения (Крупина Н.А. и др.,
2009; Кушнарева Е.Ю. и др., 2011). Увеличение активности обеих пептидаз было выявлено в подкорковой области мозга мышей на модели «поведенческого отчаяния» в тесте принудительного плавания, причем синтетические дипептидные ингибиторы ПЭП (общей формулы Z-AA-Pro-OH, где АА - остатки аминокислот Gly, Ala, Не, и Pro) на этой модели проявляли свойства антидепрессантов (Золотов Н.Н. и др., 1992). По совокупности данных, можно предполагать, что пролинспецифические пептидазы участвуют в механизмах развития депрессивных состояний, однако их роль в процессах развития депрессивных расстройств до сих пор не ясна. Поиск ответа на этот вопрос связан с изучением активности пептидаз в структурах головного мозга в процессе развития депрессивного состояния разной этиологии. Для выяснения патофизиологических механизмов депрессивных расстройств и поиска новых подходов к комплексной патогенетической терапии депрессий разного генеза полезно изучение эффектов новых ингибиторов ПЭП на экспериментальных моделях депрессивных состояний.
Целью исследования являлось сравнительное изучение активности протеолитических ферментов пролилэндопептидазы и дипептидилпептидазы IV в структурах мозга крыс на разных моделях экспериментальных депрессивных состояний и возможности коррекции депрессивно-подобного поведения новыми ингибиторами пролилэндопептидазы.
Задачи исследования:
Провести анализ изменения активности пролинспецифических пептидаз ПЭП и ДП-IV флуорометрическим методом в структурах головного мозга крыс - фронтальной коре, гипоталамусе, стриатуме и прилежащем ядре - параллельно с контролем эмоционально-поведенческих изменений у животных на модели дофамин-дефицитзависимого экспериментального депрессивного синдрома у крыс, вызванного введением пронейротоксина 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридина (МФТП).
Изучить эффекты синтетического неконкурентного ингибитора ПЭП бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидина (Z-Met-Prd-N) и синтетического конкурентного ингибитора ПЭП бензилоксикарбонил-аланил-пролина (Z-Ala-Pro-OH) в условиях их субхронического введения на течение экспериментального МФТП-индуцированного депрессивного синдрома.
Изучить эффекты ингибитора ПЭП Z-Met-Prd-N в условиях его субхронического введения на формирование экспериментального МФТП-индуцированного депрессивного синдрома, тревожно-фобический уровень и стресс-реактивность (по показателю массы стресс-компетентных органов) у крыс.
Изучить влияние ингибитора ПЭП Z-Met-Prd-N в условиях его субхронического введения на активность ПЭП и ДП-IV в структурах мозга крыс на модели экспериментального МФТП-индуцированного депрессивного синдрома у крыс.
Провести анализ изменения активности пролинспецифических пептидаз ПЭП и ДП-IV флуорометрическим методом в структурах головного мозга крыс - фронтальной коре, гипоталамусе, стриатуме и прилежащем ядре - параллельно с контролем эмоционально-поведенческих изменений у животных на модели депрессивно-подобного состояния в тесте принудительного плавания (модель стресс-индуцированного «поведенческого отчаяния» по Порсолту).
Изучить эффекты ингибитора ПЭП Z-Met-Prd-N в условиях его острого введения на депрессивно-подобное поведение и активность ПЭП и ДП-IV в структурах мозга крыс на модели стресс-индуцированного «поведенческого отчаяния» по Порсолту.
Провести сравнительный анализ изменения активности пролинспецифических пептидаз ПЭП и ДП-IV в структурах головного мозга крыс и эффектов ингибитора ПЭП Z-Met-Prd-N на двух моделях экспериментальных депрессивных состояний.
Научная новизна. Впервые выявлено повышение активности пролинспецифических ферментов ПЭП и ДП-IV во фронтальной коре мозга и стриатуме крыс на модели дофамин-дефицитзависимого МФТП-индуцированного экспериментального депрессивного синдрома и модели стресс-индуцированного депрессивно-подобного состояния в тесте принудительного плавания по Порсолту. Обнаружено, что синтетический неконкурентный ингибитор ПЭП бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидин проявляет свойства антидепрессанта на обеих моделях, нормализуя поведение животных и активность ПЭП и ДП-IV в структурах мозга. На модели МФТП-индуцированного экспериментального депрессивного синдрома этот ингибитор проявляет свойства антидепрессанта в условиях его субхронического введения по разным схемам, подавляя признаки депрессивно-подобного состояния у крыс с выраженным депрессивным синдромом или предотвращая формирование ряда симптомов депрессивного синдрома у животных. На данной модели впервые обнаружено анксиолитическое и антистрессорное действие бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидина. Антидепрессантное действие синтетического конкурентного ингибитора ПЭП бензилоксикарбонил-аланил-пролина на модели МФТП-индуцированного депрессивного синдрома было менее выражено, чем действие бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидина и проявлялось в период восстановления поведенческой активности после отмены МФТП.
Теоретическая и практическая значимость. Факт повышения активности пролинспецифических ферментов ПЭП и ДП-IV на этиологически различных моделях депрессивно-подобного состояния свидетельствует о том, что эти пептидазы участвуют в механизмах развития депрессивных расстройств, что расширяет существующие представления о патогенезе аффективных нарушений. Данные о том, что синтетический неконкурентный ингибитор ПЭП бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидин на разных экспериментальных моделях депрессии проявляет свойства антидепрессанта, нормализуя при этом повышенную активность пептидаз в структурах мозга, свидетельствуют в пользу существования общих механизмов в развитии депрессивных расстройств различной природы. Сравнительный анализ двух ингибиторов ПЭП с различным механизмом действия показал, что неконкурентный ингибитор ПЭП бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидин более эффективен как антидепрессант, чем конкурентный ингибитор бензилоксикарбонил-аланил-пролин и обладает более широким спектром действия. Полученные результаты открывают перспективы поиска новых препаратов для комплексной патогенетической терапии депрессивных расстройств различной этиологии.
Положения, выносимые на защиту.
Развитие депрессивного состояния у крыс на экспериментальных моделях дофамин-дефицитзависимого МФТП-индуцированного депрессивного синдрома и стресс-индуцированного «поведенческого отчаяния» сопровождается повышением активности пролинспецифических ферментов пролилэндопептидазы и дипептидилпептидазы IV во фронтальной коре мозга и стриатуме.
Синтетические ингибиторы пролилэндопептидазы с разным механизмом действия бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидин и безилоксикарбонил-аланил-пролин проявляют свойства антидепрессантов на экспериментальных моделях депрессивного состояния у крыс.
Антидепрессантное действие ингибитора пролилэндопептидазы бензилоксикарбонил-метионил-2(8)-цианопирролидина в условиях его предварительного введения сопровождается предотвращением повышения активности пролилэндопептидазы и дипептидилпептидазы IV в структурах мозга крыс на моделях депрессивного состояния различной этиологии.
Апробация. Основные положения и результаты исследования были доложены на III Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2004), на научной конференции «Нейроспецифические метаболиты и энзимологические основы деятельности ЦНС» (Пенза, 2006), на VI симпозиуме «Химия протеолитических ферментов» (Москва, 2007), на XVI Всероссийской конференции «Нейроиммунология» «Нейроимидж» и научно-практической конференции неврологов (Санкт-Петербург, 2007), на XX Съезде Физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007), на III Съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007), на V Конференции молодых ученых России с международным участием «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2008), на XIV Всемирном конгрессе по психиатрии (Чешская республика, Прага, 2008), на 24 Конгрессе Европейского Колледжа по нейропсихофармакологии (Франция, Париж, 2011).
Публикации по теме диссертации. Опубликовано 13 работ, из них 9 тезисов, 1 публикация в книге, 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 136 страницах и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, собственных результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Работа включает 28 рисунков и 16 таблиц. Список литературы содержит 321 источник, из них 46 работ отечественных и 275 работ зарубежных авторов.
