Влияние алкогольной интоксикации на активность основных карбоксипептидаз в тканях самок крыс на разных стадиях эстрального цикла (стр. 22 из 26)
Известно, что острая алкогольная интоксикация приводит к понижению внутриклеточной концентрации Са2+ [10]. Несмотря на то, что ионы Са2+ непосредственно не влияют на активность КПН, в ее составе обнаружен участок связывания данных ионов [213]. Ионы Са2+ способствуют агрегации КПН и связыванию ее с мембраной [255]. Возможно, что биологическая роль растворимой и мембраносвязанной КПН отличается [32, 39, 97]. Предполагают, что обе формы принимают участие в процессинге, но мембраносвязанная, наряду с этим, способна принимать участие в сортировке пептидов [118, 119, 215, 244,]. Кроме того, имеются сведения о том, что активность прогормонконвертазы – фермента, участвующего в процессинге проКПН, регулируется ионами Са2+ [148]. Изложенное выше позволяет предположить, что действие этанола на активность КПН может быть опосредовано изменением внутриклеточной концентрации ионов Са2+. Это может приводить как к изменению уровня активности фермента, так и к изменению соотношения растворимой и мембраносвязанной форм, что в свою очередь влияет на процессинг и сортировку биологически активных пептидов. Возможно, что аналогичный механизм будет действовать и в отношении ФМСФ-КП, так как для нее также обнаружена мембраносвязанная форма.
В связи с тем, что КПН и ФМСФ-КП существуют в мембраносвязанной форме [34, 47, 122, 197], а КПМ является мембраносвязанным эктоферментом [123, 248], изменение активности вышеперечисленных ферментов можно объяснить изменением состояния мембран под действием этанола [112]. В опытах invitro на синаптосомальных плазматических мембранах и миелиновых мембранах было показано, что уже в концентрации 1 мМ и выше этанол приводит к дозозависимому снижению упорядоченности мембраны, т.е. повышает ее текучесть, жидкостность, что вызывает изменение активности ряда ферментов, инкорпорированных в мембрану [199].
В проведенных нами опытах invitro (данные не приводятся) этанол в концентрациях, соответствующих дозам при введении invivo не влиял на активность ФМСФ-КП, КПН и КПМ. Однако не исключено, что активность изучаемых ферментов может изменяться за счет изменения конформации их молекул под влиянием продуктов метаболизма этанола, в частности ацетальдегида. Ацетальдегид благодаря наличию чрезвычайно реакционноспособного карбонила взаимодействует с аминогруппами аминокислот, входящими в состав полипептидов, модифицируя белки, что влечет за собой изменение функций молекул и структур клетки, в которые они входят. Существенно, что связывание ацетальдегида характеризуется отсутствием специфичности, так как осуществляется в результате неферментных реакций [16]. Известно, что ацетальдегид модифицирует белки сыворотки крови, белки и фосфолипиды клеточных мембран, нарушает биогенез ферментных систем мембран и сыворотки крови, приводит к образованию межмолекулярных сшивок, вызывает деградацию некоторых высокомолекулярных белковых структур [16, 99, 180]. Также, ацетальдегид неблагоприятно влияет на основные процессы посттрансляционной модификации белков: ацилирование, фосфорилирование, метилирование, из-за чего извращаются регуляторные эффекты гормонов и нейромедиаторов [16, 80].
Вероятно, активность КПН, ФМСФ-КП и КПМ регулируется на уровне экспрессии гена. Однако наличие существенных изменений в активности изучаемых ферментов уже через 0,5 часа после воздействия указывает на возможность и других способов регуляции активности фермента: на уровне процессинга проформы ферментов, который осуществляется эндопептидазами субтилизинового семейства, активируемых ионами Са2+, а также регуляция активности зрелой формы энзима за счет конформационных изменений молекулы, и как следствие, изменение свойств активного центра фермента.
Таким образом, полученные нами данные свидетельствуют о вовлечении основных карбоксипептидаз: КПН, ФМСФ-КП и КПМ в ответную реакцию организма на острую алкогольную интоксикацию. Эти ферменты участвуют в формировании и поддержании влечения к этанолу, развитию толерантности и зависимости. Кроме того, КПН и ФМСФ-КП, по-видимому, посредством измененения уровня нейропептидов, регулирующих содержание половых стероидных гормонов, вовлекаются в формирование полового диморфизма и в контроль эстрального цикла. В свою очередь, изменение гормонального статуса животных вследствие острой алкогольной интоксикации, осуществляемое отчасти исследуемыми ферментами, может приводить к нарушениям репродуктивного процесса.
Можно предположить следующий механизм, объясняющий возникновение патологий под действием алкоголя (схема 2): этанол, влияя на активность ферментов обмена регуляторных пептидов напрямую или опосредованно, приводит к изменению уровня ЛГ, ФСГ, а также опиоидных пептидов, окситоцина, АКТГ и других нейропептидов. Последние могут также оказывать влияние на уровень гонадотропинов. Помимо этого алкоголь вызывает дисфункции ГАМК-ергической, дофаминергической, серотонинергической нейромедиаторных систем [19, 80, 88], что также может влиять на уровень ЛГ и ФСГ [46]. Снижение уровня ЛГ и ФСГ приводит к уменьшению образования половых стероидных гормонов, этому же способствует высокий уровень кортикостероидов, которые способны непосредственно действуя на гонады, угнетать их синтез [86]. Снижение уровня эстрогенов и прогестерона нарушает гормональную регуляцию эстрального цикла, а также вызывает возникновение различных аномалий: неадекватному протеканию фаз полового цикла, нарушению его ритма, ановуляции, нарушению нормального созревания фолликулов. В то же время изменение уровня опиодных пептидов, АКТГ, пролактина под действием КПН, ФМСФ-КП и КПМ может приводить к формированию влечения, зависимости, развитию толерантности к этанолу, что в свою очередь количество потребляемого этанола. Формированию алкогольной мотивации и толерантности способствует также и измененный уровень половых стероидных гормонов, которые влияют на активность ферментов, участвующих в метаболизме алкоголя [19, 80, 88].
Схема 2. Роль основных карбоксипептидаз в ответе организма на алкогольную интоксикацию.
На основании полученных нами данных, которые частично раскрывают роль основных карбоксипептидаз в патогенезе алкоголизма, могут быть, вероятно, определены основные пути поиска средств для профилактики и лечения алкоголизма и бесплодия путем целенаправленного поиска лекарственных средств среди регуляторов активности ферментов.
ВЫВОДЫ
1. Активность карбоксипептидазы Н у самок крыс зависит от стадии эстрального цикла в гипофизе, гипоталамусе, стриатуме и яичниках. Активность ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы определяется стадией эстрального цикла только в яичниках. Зависимости активности КПМ от стадий полового цикла в гипоталамусе и стриатуме не обнаружено.
2. Введение физраствора приводило к изменению активности карбоксипептидазы Н и ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы в гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе у самцов и самок, а также карбоксипептидазы М в гипоталамусе и стриатуме у самок. Активность исследуемых ферментов более значительно изменяется у самок по сравнению с самцами.
3. Инъекция физиологического раствора вызывала разнонаправленные изменения активности ферментов на разных стадиях эстрального цикла, что может указывать на различную устойчивость к стрессирующему воздействию крыс на разных стадиях эстрального цикла.
4. Введение этанола вызывало наиболее существенные изменения активности карбоксипептидазы Н и ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы в гипофизе и половых железах у особей обоего пола и карбоксипептидазы М в стриатуме у самок. Более значительные изменения активности ферментов обнаружены у самок.
5. Механизм, посредством которого острая алкогольная интоксикация проявляет свои эффекты, частично определяется стадией эстрального цикла, в которой пребывает животное.
6. Более существенные изменения активности карбоксипептидазы Н и ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы в гипофизе и половых железах свидетельствуют о том, что острая алкогольная интоксикация существенно изменяет функционирование гипофизарно-гонадальной системы.
7. При острой алкогольной интоксикации отмечается нарушение динамики изменения активности изучаемых ферментов в ходе эстрального цикла.
8. Различный характер изменений активности карбоксипептидазы Н, ФМСФ-ингибируемой карбоксипептидазы и карбоксипептидазы М у самок и самцов свидетельствует о половых отличиях в ответной реакции организма на острую алкогольную интоксикацию.
9. Динамика изменения активности КПН у самок в мозге при острой алкогольной интоксикации коррелирует с динамикой изменений активности ФМСФ-КП, у самцов такой закономерности не обнаружено.
Литература
1. Азарян А.В. Пептидгидролазы нервной системы и их биологические функции. – Ереван: Айастан, 1989. – 208 с.
2. Аккер Л.В. Гормональные изменения и биологически активные вещества у женщин репродуктивного возраста, страдающих алкголизмом // Акушерство и гинекология. – 1991. – № 10. – С. 50-52.
3. Алиев И.А. Нейрогормоны и алкоголизм // Патол. физиология и эксп. терапия. – 1989. – № 5. – С. 85-90.
4. Аминджанов С.А., Барашкова Г.М. Содержание пептидов при хронической алкогольной интоксикции // Клиническая медицина. – 1987. – № 3. – С. 134-136.
5. Андронова Л.М. Биологические механизмы и фармокотерапия экспериментального алкоголизма в зависимости от половых отличий // дис. на соиск. степени докт.мед.наук. – Москва, 1989.
6. Анищенко Т.Г., Буршина С.Н., Шорина Л.Н. К анализу факторов, детерминирующих половые различия в стрессовых реакциях у белых крыс // Бюлл. эксперим. биол. медицины. – 1989. – Т. 108, № 11. – С. 616-618.