Введение к работе
Актуальность работы. Задачи исследования молекулярных механизмов
взаимосвязи ионных каналов и мембранных рецепторов представляются сегодня
особенно актуальными. В первом приближении ноиные каналы можно
классифицировать как лиганд-управляемые и поленцналочувствительные. Эта
классификация, однако, постоянно требует уточнения в связи с обнаружением новых
молекулярных структур, образующих единую систему мембранный рецептор-ионныП
канал. С другой стороны, применение фармакологического подхода редко приводит к
четкому представлению о том, принадлежит ли активный центр специализнрованному
мембранному рецептору или же он является частью аминокислотной
последовательности изучаемого ионного канача. В последнем случае применима
гипотеза о так называемом "модулированном рецепторе" (Stiichartz, 1973; Hille, 1977;
Можаева и др., 19S0). Этим механизмом, например, можег быгь обусловлено
взаимодействие с быстрыми натриевыми каналами молекул тетродотоксина и
батрахотоксина (Можаева и др. 1984; Noda et al., 1989) Медпенпые
(тетродотокснннечувствительные, ТТХ,) натриевые каналы (Веселойский и др., 1979) являются важнейшей молекулярной структурой, обеспечивающей, наряду с кальциевыми н быстрыми натрнейымп каналами, возбудимость живой ткани. Их сенсорная функция заключается в том, что oни участвуют и в передаче сигналов от мембранных рецепторов. Действительно, начинают появляться новые данные, свидетельствующие о взаимосвязи медленных натриевых каналов с рецепторзми серотошша (Cardenas et al., 1997) и с опиоидными рецепторами (Крылов и др., 1999). Если учесть тот факг, что специфическое блокирование или модулирование характеристик медленных натриевых каналов имеет непосредственное отношение к фармакологическим подходам к решению проблемы периферической боли (Gold et al., 1995), то становится еще более очевидной актуальность темы нашего исследованил. Представляет интерес также тот факт, чго медленные натриевые каналы обнаружеяы в мембране обонятельного нейрона (Trotier, 1986) Исследование молекулпрных механизмов действия "сигнальных молекул" - ииразннов представляется сегодня особенно актуальным не только из-за малоизучениое этих процессов, но и из-за важности той роли, которую играют пирашны с точки зрения регуляции физиологическиx функций целостного организма.
Работа посвящена выяскению мембранных механизмов действия дефенсинов и пиразинов на медаенные натрпевые каналы сенсорных нейронов. Дефенсины яаляются катнонными писгеинсолержащими пептидными соединеннямн, которые впервые
были обнаружены в нейтрофильных гранулоцитах млекопитающих как
высокоэффективные универсальные антимикробныс вещества (эндогенные
антибиотики) (Zeya, Spitznagel, 1971). Пнразины - это широко распространенные в растительном н животном мире шпкомолекулярные гетероциклические соединения. Являясь филогенетически древними веществами, действующими на уровне межорганизмениых связен, пнразины и их производные проявляют себя чаше всего как классические "сигнальные молекулы", выступая в качестве одорантов, феромонов, эктогормоиоп и т.п. (Pevsner et al, 1985, 1986; Brophy, 1989). Дефенснны и пиразины, участвующие в выполнении важнейших физиологнческих функций, совершенно по-разному могут быть узнаваемыми мембраной нейрона в соответствии с указанными выше альтернативными гипотезами
Цель и задачи исследования. Целью работы явилось исследование механизмов взаимодействия молекул пираишов и дефенсинов с медленными натриевыми каналами сенсорных нейронов. Были поставлены следующие задачи:
I Количественно изучить возможный молекулярный механизм действия дефенснна NP-1 на потенцналочувстмггельность медленных натриевых каналов.
2. Выяснить возможные механизмы действия на медленные натриевые каналы ряда молекул пиразимов, отлнчающихся по своей способности образовывать водородные связи с актньнUмн Пентрами мембранных рецепторов
Основные нотженш, выносимые на защиту:
1. С помощью Пэтч-кламп метола получены доказагельства,
свидетельствующие о существоваиии рецептора лефенснна. связанного с медленными
натриевыми каналами в мембране сенсорного нейрона
2. Исследование ряда молекул ннразннов показало, что пиразннкарбоновая
кислота способна взаимолействать с опноидным рецептором, связанным с медленным
натрнсвым каналом.
Научная нолита. Впервые установлена количественная вшнмосвязь между
концентрацией лефснсина NP-I и потеицналочузствителыюстью медленных
натриевых каналов. Указанный эффект не удалось устранить неспеиифическим
антагоHистом опионлных рсцепторов налтрексоном (NTX) Нами впервые показано,
что пиразннкарбоновая кислота (ПКК) способна уменьшать
потенциалочувсгв1ггельность медленных натриевых каналов, причем этот эффект устранялся NTX. Это свидетельствует о возможном участии опнондных рецепторов в узнавании этих сигнальных молекул.
Теоретическое и практическое значение работы Получееные данные представляюгся важными для лоипмання молекулярных механизмов действия
дефенсиное и пиразинов на мембрану сенсорных нейронов. Результаты н выводы работы могут быть использованы для whim учебных курсов по фармакологии, нейрофизиологии и иейробиологии, а также в медицине и фармакологии при создании новых лекарственных веществ.
Апробация работы. Основные положения работы доложени и обсуждены на: Международном симпозиуме, посвященном памяти академика В. П. Черниговского (С.-Петербург, 1997), 33 Международном конгрессе по физиологии (Россия, С.Петербург, 1997), Сателлетном симпозиуме 33 междyнародногo конгресса по физиологии (Россия, Колтуши, 1997), на III Международном конгрессе патофизиологов (Лахтн, Финляндия, 1998), на XXVII Съезде Физиологов России (Росгов-на-Дону, 1998), на международной хонференции, посвященной 150-летию И.П. Павлова "Механизмы функционирования висцеральных систем" (Россия, С.Петербург, 1999), на международном симпозиуме, посвященном 150-летию Н.П. Павлова "Механизмы адаптивного поведения" (Россия, С.-Петербург, 1999), на заседании Санкт-Петербургского Общества физиологов, биохимиков и фармакологов им. ИМ. Сеченова(1999).
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и мегодов исслеловаиия, экспернментальных результатов, обсуждения результатов, выводов, заключения и списка литературы, содержащего 131 источник. Работа иллюсгрировапа 27 рисунками.