Введение к работе
Актуальность темы. В основе представляемой работы лежат задачи связанные с механизмами регуляции одного из самых интересных биологических феноменов - зимней спячки животных. Зимняя спячка гибернантов - адаптация этих кивотных к экстремальным уиювиям. Способность к такого рода изменениям уникальное свойство гибернантов.
Основное отличие гибернантов от негибернантов - способность к согласованному на всех уровнях ^-неточном, субклеточном, тканевом, органном) переходу от состояния бодрствовьния к состоянию спячки. Частичное объяснение этому - адаптация различных тканей и органов гибернантов к экстремальным условиям, что можно видеть, на примере центральной нервной системы (Wunneiberg et al.,1986), сердечнососудистой системы (South et al.,19C7; Lyman 1984), изолированного сердца (Burlington оt al., 1986), ионного транспорта (ІіНІогу, Willis 1982; Kamm et al.,1979; Klmzey, Willis 1971; Marshal 1957, Marshal, Willis 1962; Rlason, Lyons 1971; Willis 1979, 1986), механизма сопряжения "возбуждение-сокращение'' (Langer 1980) и др. Примеров такой адаптации достаточно много, однако вопрос о ее механизмах до сих остается открытым.
В работе рассматриваются два аспекта отой проблемы применительно к функционированию сердечно-сосідиетой системы: роль эндогенных пептидов, выделенных из мозга гибершруодкх ЖЯЕОТНЫХ, и роль внутриклеточного рН. Гипотеза, так называемых, "антимэгаболи-чеоких" пептидов предполагает наличке у гибернирукщих ззшотных соединений способных подавлять метаболизм и понижать температуру тела. На эту ро.*ь претендовало.дгстлточпо много соединений. Прззда всего это пептида промоторы ска, (Heller et al.,I978, Berger 1C34K Ко такая гипотеза не подтверждается экспериментальными данными (Krueger,.Shohan 1986).
Увеличение уровня мот- и лей-внкефалинов в мозге гкбернируо-щях животных (Kraroarcva et al., 1933), функциональное сходство состояний животных шеле инъекции морфкна и е период торпиднестя (Beckman 1986), резкое сокращение дтателькоста баута либо просяга-ние спящих животных после введения актпгояистов опиовдов - нэлок-яли-иалтрексона (Margules 1979; Кгсшег 1980) позволяют утверждать, что в процессы регулирующие гибэрнащпе могут быть в:иючэнк эндогенные оіпіоига. Одлакс, до сих пор не ясно, какие природные опиои-ды могут рассматриваться как "триггерм" гибрркаціїа, хотя я эчоч направлонии есть определенное успехи.
Кеодкократко іфедпргашмались гопытки вадолония эндогенных пептидов Ис. тканей животных спосебшх впадать в состояние горпорз
(Dawe, Spurrier і 969; Ке 1979, 19S3; Snon є* al., 1969; Swon, Schatte 1977). К зокалению все попытки закончились неудачно. Либо, чаще всего» на одно? из стадам происходила потеря активности,- либо вздзленшй. :;ентид не обладал нужными свойствами. Одыако, анализ этих результаты привел нас к -выводу, что подобный поиск диэ-
К8Т ОЫТЬ УСПбШНІЕЛ.
С ь.ашей точки зрения, одним из ключевых моментов в кестапно-наших ревимах у аимоспящих является регуляция транспорта ионов Са^+ черэз потенциалозавизимые каналы. Поэтому вся работа фактически проводилась в направлении поиска новых "эндогенных пептидов -рэгуляторов транспорта зтого иона. В качестве модели были .выбраны волокна предсердия лягушки гійіЬитЗа) и проводился поиск соединений по их влиянию на Са2+-тох. Такой подход ранее никем не использозался, хотя о существенной модификации трзк^попта этого иона у зимослящих было известно давно.
Неменыпий иытзрэс представляют и изменения внутриклеточного рН у зимоспядих, Еще Dubois в 1896 г высказал гипотезу об ингиби-торной роли ацидоза в гибэркация.
Действительно, колебания рН крови гибернантов на 0,2-0,3 ьд. являются нормой (Hand, Somero 193?) на такую яе величину» как било показано в нашей лаборатории, яоникэн. и рЕ| кардиомиоцитоп спящих сусликов (Cltellus mdulatus). Возникает естественный вопрос: существенно ли понижение рН< гибернирующих хивотяых для функционирования сердечных клеток, їй в частности, какую роль играет ацидоз в электрической активности клеток миокарда гибернантов? Отметим, ч-го влияние изменения внеклеточного рН на ионный чранопорт в интересу-ИД9М нас диапазоне 7,1-7,4 к значительным изменениям транспорта .ионов черэз мембрану, для рассматтжваеідгх типов каналов, нз приводят. (Beliaralnalll, Voge* І 979; Vogel, Sperelakis 1977).
Что ко касается кальциевых каналов, то их зависимость о- внутриклеточного рН была мало изучена (Umbach 198?; Zucker 1931), а литературных данных о влиянии - рН^ на Са2+-ток обнаружить не удалось.
Цель работы. I). Совместно с сотрудниками лабораторій химии пептидов KSX АН СССР идентифицировать активные гчптиды из^фракций мозга зимосшщих животных, регулирующие транспорт ионов Са^.и исследовать действие их синтетических, аналогов. 2). Оцонить роль изменений внутриклеточного рН в сордечішх клетках зкмоспящих в регуляции потенциалозавксимого Са -тока.
Научная новизна результатов. Впервые в результате направлок-ного отбора пептидов из мозга гибернирующих животных выдилэчн дьл
типа пептидов - регуляторов транспорта ионов Сай через потенциало-зависимые Кі^алн. Поскольку вход Са'"+ по этим каналам играет существенную роль во всех клеточных процессах, то есть основания полагать, что выделенные пептиды имеют определенное отношение к ес-тествешшм регуляторам физиологического состояния организма. Обнаруженные к настоящему времени свойства синтетических аналогов ви-деленных пептидов позволяют предположить, что пептида могут представлять самостоятельный интерес при использовании их в экспериментальной практике и медицине.
Ппедсі'азленная работа, вероятно, первая в которой подробно изучалось влияние соединений, меняющих внутриклеточный рН, на по-тенциалозсвисимый Са2+-ток првдсердгя лягушки. Неожиданным о^азася результат о возможной роли цГЖ>-зашсимой регуляции 1Са п^и малых сдвигах рН в щелочную сторону. Возможное участие цГМФ в регуляции этого тока постулировалось практически с момента установления роли цАМФ в увеличении 1Са. Однако, до настоящего времени прямого участия цГШ? в регуляцил тока не показано.
Научно-практическое значение. Резулматы работы расширяют наши представления о переходных процессах у зимоспящих и подтверждают две известные гипотезы о механизмах регу.:яции пере/одшх состояний. Одна из гипотез - роль природных "триггеров" в спячке, другая - роль сдвигов Енутрикльточного р'Н при входе в спячку и пробуждении. Полученные результаты могут быть полезными при решении проблем искустЕенного анабиоза, сохранении генофонда в экстремальных условиях и, вероятно, найдут применение в экспериментальной и практической Мбдицине.
Апробация работы. Материалы диссерта'пш докладывались на II Всесоюзной школе "Механизмы зимней спячки" (Пущино, 1987), 7-мсм советско-западногерманском симпозиуме глмии пептидо? и белков (Ди-лижан 1989), 11-ом Американском пептидном симпозиуме ;Сан-Диего, 1989), 21-ом Европейском пептидном симпозиуме (Барселона. 1990).
Публикации. По материалам диссертации опубліковано 8 работ.
Структура диссертации. Диссергт,зцил состоит из введения и трех частей включающих обзор литературы, описание материалов и методов, изложение результатов исследования и их обсуздение, s такае выводов и списка цитированной литературы.