POSSIBLE MECHANISMS OF THYMUS PEPTIDES ANALGESIC ENDPOINT

Full Text

Проблема стресса и адаптации к нему является одной из актуальных проблем медицины. В настоящее время показано, что полипептиды тимуса участвуют не только в иммунных реакциях, но и корректируют нарушения при разных видах стресса [1, 2]. Механизмы антистрессорного действия данных пептидов полностью не изучены. Поскольку во многих поведенческих моделях основным стрессирующим фактором является электроболевое раздражение, то логично предположить, что полипептиды тимуса обладают анальгетической активностью. Известно, что в регуляции боли участвуют две антагонистические системы: ноцицептивная и анти-ноцицептивная. Основными медиаторами антиноцицеп-тивной системы являются опиоидные пептиды и серотонин. Таким образом, наиболее вероятные механизмы веществ, обладающих анальгетической активностью, связаны с активацией опиатной и/или серотонинергической систем. Целью настоящего исследования явилось изучение роли опиоидной и серотонинергической систем в реализации анальгетических эффектов полипептидов тимуса. Материал и методы Работа проводилась на 104 крысах Wistar массой в среднем 180-200 г. Животных содержали в виварии при температуре +22-24°С и свободном доступе к воде и пище. Крыс помещали в пластиковые клетки размером 61^44x22 см с решетчатой металлической крышкой по 10 особей. Все эксперименты проводили согласно «Принципам надлежащей лабораторной практики (Good Laboratory Practice, GLP), ГОСТ 33647-2015) и положениям международной конвенции о «Правилах работы с экспериментальными животными» (European Communities Council Directives, November 24, 1986, 86/609/EEC). У всех крыс измеряли фоновые значения порогов болевой чувствительности с помощью теста «отдергивания хвоста» (tail-flick). На основании полученных результатов животные были разделены на 4 группы, не различающихся по порогам фоновой болевой чустви-тельности: 1-я группа - полипептид тимуса тактивин в дозе 0,5 мг/кг; 2-я группа - гормон тимуса тимулин в дозе 0,15 мг/кг; 3-я группа - полипептиды селезенки (СФ-6) - 0,5 мг/кг; 4-я группа - физиологический раствор в объеме 0,5 мл (контрольные животные). Вещества вводили внутрибрюшинно в течение пяти дней (в одно и то же время) один раз в сутки в объеме 0,5 мл. В качестве исследуемых иммуноактивных веществ выбраны пептиды из различных органов иммунной системы - тимуса и селезенки, соответственно. Тактивин и СФ-6 были получен по стандартной методике, разработанной в лаборатории молекулярной иммунологии и биохимии ФГБУН «Научно-исследовательский институт физикохимической медицины» ФМБА России. В работе было выполнено 2 серии экспериментов. Для снижения активности опиоидной системы внутрибрюшинно вводили неселективный блокатор опиоидных рецепторов налоксон (1 мг/кг) - (5-альфа)-4,5-эпокси-3,14-дигидрокси-17-(2-пропенил)морфинан-6-ОН (в виде гидрохлорида, 0,4 мг/1 мл, производство Польша). Для снижения активности серотонинергической системы внутрибрюшинно вводили ципрогептадин (cyproheptadin) - неселективный блокатор серотониновых рецепторов, производство фирмы Sigma. Препарат вводили в дозе 1 мг/кг, за 10 мин до инъекции налоксона. Дизайн исследования представлен в таблице. Статистическую обработку результатов проводили с использованием ^критерия Стьюдента в компьютерной программе «Statistica. 8.0». Для оценки болевой чувствительности животных использовали тест «отдергивания хвоста». Использовали прибор, который фокусировал обжигающий луч света на хвосте животного и автоматиче ски выключался при отдергивании хвоста или по истечению 30 с, которые принимались за максимально возможный латентный период (ЛП) отдергивания хвоста. ЛП отдергивания хвоста регистрировали пятикратно с интервалом 5 мин. У всех животных измеряли порог болевой чувствительности за сутки до введения веществ животным и через сутки после пятикратного введения. Затем проводили измерение порогов болевой чувствительности при эмоциональном стрессе, вызванном экстренным изменением условий опыта - сбоем реакции избегания (проводили по стандартной методике) [3]. При статистической обработке данных для каждого животного при каждом измерении вычисляли относительное изменение болевой чувствительности по формуле [4]: (Р, - РоЖах - Ро)Х100, где р; - величина болевого порога при измерении, р0 -фоновая болевая чувствительность, ртах - максимально возможная величина. Для теста «отдергивания хвоста» ртах=30 с. Данные на графиках представлены в процентах, как среднее+стандартная ошибка среднего. Результаты У животных во всех группах ЛП отдергивания хвоста составил 11,3±0,4 с. Введение физиологического раствора и СФ-6 не привело к изменению данного показателя. Введение налоксона в первой серии экспериментов не уменьшило порог болевой чувствительности в контроле и на фоне СФ-6. Пятикратное введение тактивина и тимулина увеличило ЛП отдергивания хвоста на 26,4% и 28%, соответственно, в сравнении с контролем и СФ-6 (рис. 1). Это свидетельствует об уменьшении болевой чувствительности на фоне пептидов тимуса. Введение налоксона снизило ЛП отдергивания хвоста до фоновых значений у этих животных. Следовательно, введение пептидов тимуса приводит к увеличению болевого порога обусловленного активацией опиоидной системы. Во 2-й серии экспериментов ЛП отдергивания хвоста до стрессирования (после тестирования условного рефлекса активного избегания на 5-й день) в контрольной группе составил 11,5±0,3 с, на фоне СФ-6 - 11,2±0,4 с, тактивина - 16,1±0,4 с, тимулина - 16,5±0,3 с. Полученные результаты достоверно не отличались от данного показателя после введения веществ (7-й день эксперимента). Эмоциональный стресс, вызванный сбоем реакции избегания, привел к увеличению порога болевой чувствительности в контроле на 13% (рис. 2), что свидетельствует о развитии стресс-вызванной анальгезии. Введение налоксона этой группе животных полностью блокировало проявление анальгезии, что выразилось в снижении ЛП отдергивания хвоста до исходных значений (см. рис. 2). Таким образом, природа анальгезии, вызванной эмоциональным стрессом у контрольных животных, определяется активацией только опиоидной системы. На фоне СФ-6 после сбоя реакции избегания также наблюдалось увеличения порога боли, как и в других группах животных. Однако следует отметить, что значения порога боли на фоне стрессирования и после введения налоксона в группе СФ-6 достоверно не отличались от контрольных значений (см. рис. 2). Вследствии того, что стресс-вызванная аналгезия представлена только опиоидным компонентом, то введение ципрогептодина после налаксона не повлияло на показатели порога боли в группе СФ-6 и контроле (рис. 3). На фоне тактивина и тимулина также наблюдалось увеличение порога болевой чувствительности после эмоционального стресса, вызванного сбоем реакции избегания, но в меньшей степени, чем в контроле, на 9% и 5,5%, соответственно. Введение налоксона на фоне пептидов тимуса привело к снижению порога болевой чувствительности, который, однако, оставался выше фонового уровня. Введение налоксона в этих группах не привело к снижению порога болевой чувствительности до фоновых контрольных значений (см. рис. 2). Последовательное введение ципрогептадина и налоксона привело к резкому снижению болевого порога (см. рис. 3), который оказался ниже фонового значения, но превышал контрольный показатель на 17% (тактивин) и 19,8% (тимулин). Обсуждение Полученные результаты указывают на уменьшение болевой чувствительности на фоне пептидов тимуса тактивина и тимулина и согласуются с результатами другого пептидного препарата тимуса - тимозин фракция 5 [5]. Данный эффект имеет полностью опиоидную природу, так как блокируется налоксоном. Поскольку налоксон при низких дозах проявляет большую аффинность к ц-опиоидным рецепторам, можно заключить, что уменьшение влияния тактивина и тимулина на болевую чувствительность при введении налоксона связано именно с блокадой ц-опиоидных рецепторов. В отличие от тимических пептидов, введение СФ-6 не оказывает эффекта на болевую чувствительность, как в данной работе, так и в предыдущих исследованиях [5]. Эмоциональный стресс, вызванный сбоем реакции избегания, вызывает у животных повышение болевого порога в тесте «отдергивание хвоста». Известно, что слабое стрессогенное воздействие вызывает опиоидную форму, а сильное вызывает неопиоидную форму анальгезии [6]. Стрессовое воздействие на фоне СФ-6 приводит к развитию стресс-вызванной анальгезии, которая полностью блокируется налоксоном. Эффект СФ-6 не отличается от данных контрольной группы. В то же время на фоне пептидов тимуса развитие анальгезии после эмоционального стресса только частично снимается налоксоном, что свидетельствует о наличии неопиоидной формы стресс-вызванной аналгезии. Таким образом, сбой реакции избегания на фоне пептидов тимуса вызвал смешанную форму стресс-вызванной анальгезии, содержащую опиоидный и неопиоидный компоненты. Как показано нами ранее, пептиды тимуса тактивин и тимулин предотвращают последствия эмоционального стресса [1, 7], что выражается в предотвращении сбоя реакции избегания. Следует отметить, что тактивин в условиях данной модели увеличивал уровень серотонина в гипоталамусе, прилежащем ядре и фронтальной коре крыс [8]. В работе Emerson с соавторами [9] показано увеличение синтеза и содержания серотонина в структурах головного мозга при стрессовых реакциях. При стрессе помимо серотонинергической активируется опиоидная и норадренергическая системы [10]. Введение ципрогептадина позволило выявить участие серотонинергической системы в эффектах пептидов тимуса (см. рис. 3). Известно, что высокий уровень серотонина важен для адаптации к стресс-воздействию [11], а низкий уровень норадреналина (по крайней мере, в гипоталамусе) является наиболее характерным признаком стресса [12]. Торможение серотонинергических нейронов опосредуется норадренергическими терминалями [13], и поэтому увеличение активности норадреналина снижает активность серотонинергической системы, что ведет к снижению стресспротекторного эффекта [14, 15]. Ранее нами было показано изменение соотношения серотонин/норадреналин в пользу первого на фоне тактивина, что позволило предположить позитивное действие препарата при эмоциональном стрессе [7, 8]. Таким образом, положительный стресспротекторный эффект тимулина, по всей видимости, также обеспечивается оптимальным балансом серотонин/норадреналин в пользу первого, как было показано на тактивине. Однако, неизвестным остается процесс, который приводит к оптимальному соотношению серотонин/нор-адреналин, ограничивающему повреждающие эффекты стресс-реакции. Можно предположить регулирующее участие опиоидной системы в определении в определении соотношения уровня моноаминов в ряде структур головного мозга при стрессировании [8]. Полученные результаты позволяют предположить, что предотвращение последствий эмоционального стресса пептидами тимуса связано с предварительной активацией опиоидной системы, которая установила оптимальный баланс моноаминов в мозге, что препятствует истощению опиоидной системы при стрессировании. Предварительное повышение уровня опиоидной системы лимитирует силу стресс-реакции, предотвращая повреждающие эффекты, вызванные гиперактивацией стресс-системы. Стресс-регулирующая функция пептидов тимуса может быть связана с механизмом, в который вовлечены те же звенья, что и при опиоидной анальгезии, вызванной условным стимулом и выполняющей стресс-лимитирую функцию. Заключение и выводы На фоне активированной опиоидной системы происходит дополнительная активация опиоидной компоненты, вызванная, в свою очередь, активацией стресс-лимитирующей системы. Последняя, по достижении определенного уровня, вызывает активацию неопиоидной компоненты стресс-лимитирующей системы. При этом предварительная активация опиоидной системы приводит к оптимальному соотношению серотонин/Х-неопиоидный компонент, ограничивающему повреждающие эффекты стресс-реакции. Снижение опиоидной компоненты анальгезии на фоне пептидов тимуса можно объяснить тормозным действием со стороны неопиоидной компоненты стресс-лимитирующей системы. Данное предположение согласуется с литературными данными, доказывающими, что опиоидная и неопиоидная формы анальгезии взаимодействуют реципрокно, по принципу коллатерального торможения [16, 17], и опиоидные рецепторы принимают участие в формировании как опиоидной, так и неопиоидной форм стрессвызван-ной анальгезии [18]. Таким образом, можно сделать следующие выводы: 1. Применение теста «отдергивание хвоста» у крыс позволило выявить анальгезирующее действие пептидов тимуса тактивина и тимулина. Данное действие основано на активации опиоидной системы и полностью блокируется налоксоном. 2. Предварительная активация опиоидной системы пептидами тимуса приводит к появлению серотонинергического компонента анальгезии при эмоциональном стрессе, что позволяет объяснить предотвращение сбоя реакции избегания. 3. Предлагается механизм участия опиоидной и серотонинергической систем в стресс-протекторных эффектах пептидов тимуса.

About the authors

A. V Novoseletskaya

Lomonosov Moscow State University

119991, Moscow, Russian Federation

Nina M. Kiseleva

N.I.PirogovRussian National Research Medical University

Email: kiseleva.67@mail.ru
doctor of biology, professor, Department of pharmacology The N.I. Pirogov Russian National Research Medical University,117997, Moscow, Russian Federation 117997, Moscow, Russian Federation

References

Supplementary files