Введение к работе
Актуальность исследования. Амнезия встречается как самостоятельное заболевание и как симптом целого ряда тяжелейших нервно-психических и соматических расстройств (деменции различного типа, нейродегенеративные заболевания, сосудистые нарушения, травмы, аддиктивные расстройства и др) (МКБ-10, 1995; Kopelraan M.D., 1987, 2002; Milner В., 2005). По данным международных организаций и специальных исследований неуклонное старение населения планеты (Пресс-бюллетень Информ. Центра ООН в Москве, 2007; Ritchie R., Lovestone S., 2002) сопровождается ростом числа деменции от 5 до 30 и более процентов в зависимости от региона и этнической принадлежности обследованных популяций (Stevens Т. et а]., 2002; Demirovic J. et al., 2003; SikstrSm S., 2007). Наиболее частой причиной деменции в пожилом возрасте является болезнь Альцгеймера, относящаяся к первично-дегенеративным заболеваниям и характеризующаяся прогрессирующим снижением когнитивных функций (Дамулин И.В. 1995; Яхно Н.Н., Преображенская И.С., 2002; Demirovic J. et а!., 2003; Stevens Т. et al., 2002). По данным Центра психического здоровья РАМН до 4,5-5,0% населения Москвы в возрасте 60-65 лет страдают деменцией альцгеймеровского типа (Гаврилова СИ., 2002). Затраты на терапию болезни Альцгеймера сопоставимы с затратами на онкологические и кардиологические заболевания. Нарушения когнитивной деятельности, включающие амнезии, приводят к выраженной социальной дезадаптации больных, резкому снижению качества жизни не только самих больных, но и их родственников. Изучение механизмов развития мнестических расстройств и поиск новых подходов к их патогенетической терапии представляет собой важную медико-биологическую и социально-экономической проблему, поскольку по мере роста числа больных с нарушениями памяти, вызванными целым рядом причин, обществу требуется все больше сил и средств для ведения таких больных.
По существующим в настоящее время представлениям, к развитию мнестических расстройств могут приводить нарушения функционирования различных механизмов, вовлеченных в процесс следообразования, - нейрофизиологических, нейромедиаторных, молекулярных (Крутиков Р.И., 1989; Гомазков О.А., 2004; Ещенко Н.Д., 2004; Муравьева Е.В. Анохин К.В., 2006; Cammarota М. et al., 2000; Compte A. et al., 2000, 2003; Harkany Т., Решсе В., Luiten P.O., 2000; Malleret G. et al, 2001; Morris R.G., 2006), в целом свидетельствующие о дизрегуляции одной из интегративньгх систем организма - нервной системы - как основы нарушений памяти (Крыжановский Г.Н., 2002).
В последние годы внимание исследователей привлекает изучение роли нейропептидов в опосредовании процессов памяти и ее нарушений (Ашмарин И.П. и др., 1990-2006; Гомазков, О.А., 2004; Романова Г.А. и др., 2002, 2006; Вао Х.М. et al., 2002; GOIpinar М.А., Yegen B.C., 2004; McEwen B.B. 2004; Jahn O. et al., 2005; Aguilar-Valles A. et al., 2007). Согласно современным представлениям, одним из механизмов изменения уровня биологически активных пептидов в организме является интенсивность их метаболизма - скорость процессинга и деградации. В проявлении физиологических
свойств пептидов одну из главных ролей играют протеолитические ферменты -пептидазы, определяющие количественный и качественный состав регуляторных пептидов. Даже незначительная дизрегуляция функции этих ферментов может вести к возникновению ряда патологических состояний ЦНС, к которым относятся, в том числе, и заболевания, связанные с нарушением памяти. Известно, что многие пептиды, опосредующие процессы памяти, являются субстратами пролинспецифических пептидаз, в частности, пролилэндопептидазы (ПЭП) и дипептидшшептидазы IV (ДП-IV). Показано, что у крыс с возрастом наблюдается увеличение активности ПЭП в различных структурах мозга (Agirregoitia N. et al., 2003, 2007). Увеличение активности ПЭП обнаружено в клинике в структурах мозга пациентов с болезнью Альцгеймера (post mortem) (Park Y.S. et al., 2006). В эксперименте выявлено изменение активности и экспрессии ПЭП при нарушениях памяти на моделях деменции альцгеймеровского типа (Rossner S., et al., 2005). Однако в целом данные о характере изменения активности ПЭП при расстройствах, сопровождаемых развитием амнезий, противоречивы. Прямых данных об изменении активности ДП-IV при нарушениях памяти в клинике и в эксперименте нет. Тем не менее, наличие у фермента субстратов, участвующих в модуляции когнитивных процессов (Minthon L„ et al.,1996; Mentlein R., 1999; Rediobe J.P. et al., 2004), позволяет предполагать участии ДП-IV в механизмах обучения и памяти, а также в механизмах старения. Накапливаются данные о том, что ПЭП и ДП-IV могут влиять на функции ЦНС и модулировать мнестическую деятельность путем воздействия на механизм трансдукции (Gerwins P., Fredholm В.В., 1992; Lynch М.А., et al., 1994; Schultz et al., 2002; Aertgeerts et a!., 2003).
Имеется достаточно большое количество данных об ангиамнестической эффективности ингибиторов ПЭП (Золотов Н.Н. и др., 1992; Yoshomoto et al., 1987; Toide К, et al., 1995;Marighetto et al., 2000; Bellemere G., et al., 2005; Garcfa-Horsman J.A. et al., 2007; Mannistd, P.T. et al., 2007;) при недостаточности сведений об изменении активности фермента в ЦНС при мнестических расстройствах. В последнее время появляются все новые ингибиторы ПЭП, антиамнестическая эффективность которых еще не изучена.
Все вышеизложенное указывает на актуальность исследования роли пептидаз в патогенезе амнезии и в поиске подходов к созданию новых ноотропных средств на основе ингибиторов пептидаз мозга.
Цель исследования заключалась в проведении сравнительного анализа активности протеолитических ферментов пролилэндопептидазы и дипептиднлпептидазы IV в структурах мозга крыс при разных способах моделирования амнезий и изучении возможности коррекции экспериментальных нарушений мнестической деятельности новыми ингибиторами пролилэндопептидазы.
Задачи исследования:
1) Исследовать изменение активности пролинспецифических пептидаз ПЭП и ДП-IV в гиппокампе и фронтальной коре мозга крыс в тесте условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) на моделях ретроградной амнезии, вызванной
максимальным электрическим шоком и острым введением антагониста М-холинорецептора скополамина.
-
Исследовать изменение активности ПЭП и ДП-IV в гиппокампе и во фронтальной коре мозга крыс при моделировании хронической амнезии путем субхронического системного введения скополамина,
-
Исследовать изменение активности ПЭП и ДП-IV в гиппокампе, фронтальной коре мозга крыс и гипоталамусе при моделировании деменции альцгеймеровского типа путем разрушения ядер Мейнерта холинотоксином AF-64А.
-
Исследовать изменение активности ПЭП и ДП-IV в структурах мозга крыс в процессе естественного старения в сочетании с оценкой мнестических функций в тесте УРПИ.
-
Исследовать активность пептидаз у старых животных в зависимости от их способности к обучению.
-
Провести изучение антиамнестических свойств новых ингибиторов ПЭП на моделях ретроградной амнезии и при нарушениях памяти, вызванных естественным старением крыс, и изучить их влияние на активность ПЭП в структурах мозга.
-
Сравнить эффекты новых ингибиторов ПЭП и пирацетама на моделях ретроградной амнезии.
Научная новизна. Впервые выявлен схожий характер изменений активности
пролинспецифических ферментов ПЭП и ДП-IV в структурах мозга крыс на моделях
острой ретроградной амнезии, а также у крыс с амнезией, вызванной хроническим
введением скополамина. Обнаружено повышение активности ПЭП во фронтальной коре
мозга и гиппокампе, а также снижение активности ДП-IV во фронтальной коре. Показано,
что антиамнестическое действие новых ингибиторов ПЭП - бензилоксикарбонильных и
трет-бутилоксикарбонильных производных " аминоацилцианопирролидина -
сопровождается нормализацией активности ПЭП в структурах мозга. Выявлена
корреляционная взаимосвязь между эффективностью антиамнестического действия
ингибиторов ПЭП на моделях ретроградной амнезии в тесте условного рефлекса
пассивного избегания и снижением повышенной активности ПЭП в коре и пшпокампе. На
модели деменции альцгеймеровского типа, вызванной разрушением ядер Мейнерта
холинотоксином AF-64A, в отличие от модели хронической амнезии, вызванной
многократным введением скополамина, показано снижение активности ПЭП и ДП-IV в
структурах мозга крыс. Впервые показано изменение активности ПЭП и ДП-IV у крыс в
динамике старения. Установлено, что у плохо обучаемых старых крыс по сравнению с
хорошо обучаемыми повышена активность ПЭП, но не ДП-IV в коре и подкорковых
структурах мозга. На модели естественного старения продемонстрирована высокая
антиамнестическая эффективность неконкурентного ингибитора ПЭП
бензилоксикарбонил-глутаминил-цианопирролидина.
Теоретическая и практическая значимость. Получены прямые свидетельства участия пролинспецифических ферментов ПЭП и ДП-IV в механизмах нарушения памяти, что расширяет существующие в настоящее время представления о дизрегуляционных механизмах развития амнезий различной этиологии, в том числе, мнестических нарушений при нейродегенеративных заболеваниях. Полученные данные об антиамнестической эффективности ряда ингибиторов ПЭП дипептидной природы на разных экспериментальных моделях амнезий подтверждают наличие общих механизмов в' развитии мнестических расстройств различной природы. Проведенный скрининг восьми новых дипептидных ингибиторов ПЭП позволил выявить наиболее эффективные соединения с антиамнестическим действием - бензилоксикарбонил-глутаминил-цианопирролидин (Z-GIn-Prd-N) и бензилоксикарбонил-метионил-цианопирролидин (Z-Met-Prd-N). Полученные результаты являются основой для поиска и разработки препаратов, которые могут составить новую группу ноотропов, перспективных для включения в комплексную патогенетическую терапию амнезий.
Положения, выносимые на защиту.
-
Нарушения мнестической деятельности различной этиологии сопровождаются изменением активности пролинспецифических ферментов лролилэндопептидазы и дипептидилпептидазы-IV в структурах мозга крыс.
-
Улучшение мнестической деятельности под влиянием дипептидных ингибиторов пролилэндопептидазы сопровождается нормализацией активности пролилэндопегггидазы в мозге крыс с ретроградной амнезией.
-
При естественном старении у плохо обучаемых крыс активность пролилэндопептидазы в структурах мозга выше, чем у хорошо обучаемых. Ингибитор пролилэндопептидазы Z-GIn-Prd-N улучшает мнестическую деятельность у старых крыс и нормализует активность фермента.
Апробация. Основные положения и результаты исследования были доложены на Второй международной конференции "Biological Basis of Individual Sensitivity to Psychotropic Drugs" (Москва, 1993), на III Российском конгрессе по патофизиологии «Дизрегуляционная патология органов и систем» (Москва, 2004), III Съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» (Санкт-Петербург, 2007), VI симпозиуме «Химия протеолитических ферментов» (Москва, 2007), XVI Всероссийской конференции «Нейроиммунология» (Санкт-Петербург, 2007), Международной научной конференции «Лекарственные средства и биологически активные соединения» (Белоруссия, Гродно, 2007).
Публикации по теме диссертации. Опубликовано 8 работ, из них 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
![Зависимость изменения активности свободнорадикальных процессов от сроков развития острого панкреатита [Электронный ресурс]](/i/i/4282/196469.png "Зависимость изменения активности свободнорадикальных процессов от сроков развития острого панкреатита [Электронный ресурс] Ивченко Глеб Сергеевич")
