Том 109, № 1 (2023)

Решение вопроса о происхождении жизни на Земле невозможно без понимания того, как возникли химические, функциональные и регуляторные принципы, определяющие клеточный метаболизм, каким образом клетки приобрели свойства, определяющие их эволюцию, и как биологические системы функционируют и развиваются. Настоящий обзор посвящен рассмотрению многогранности функций гликолитических ферментов, экспрессия которых значительно повышена в некоторых типах клеток, например, клетках, обладающих стволовыми свойствами, или клетках злокачественных опухолей. Практически для всех ферментов гликолиза были установлены некаталитические функции, которые необходимы для поддержания высокой скорости пролиферации клеток, их активной миграции и формирования стволового фенотипа. Гликолитические ферменты возникли очень рано в процессе эволюции. Поскольку геномы древних форм жизни имели ограниченное число генов для кодирования всего множества необходимых функций, ферменты гликолиза или продукты катализируемых ими реакций можно было использовать в качестве древних регуляторов межклеточной и внутриклеточной коммуникации. Впоследствии многофункциональность основных метаболических ферментов стала использоваться опухолевыми клетками для обеспечения их выживания и роста. В настоящем обзоре мы обсуждаем некоторые некаталитические функции гликолитических ферментов, а также возможное эволюционное значение приобретения такой мультифункциональности.

Целью исследования было изучение роли дигидропиримидиназа-подобного белка 2 (ДПБ2) в регуляции тревожности у человека и животных. Для этого определяли уровень ДПБ2 в тромбоцитах и слюне и уровень естественных аутоантител к ДПБ2 в сыворотке крови у пациентов, имевших назначение на операцию, а также изучали влияние ДПБ2 на поведение крыс в модели приподнятого крестообразного лабиринта. Пробы крови у пациентов, испытывавших ощущение тревожности в день операции, забирали из вены в пробирки, содержавшие 5%-ный раствор ЭДТ-А в качестве антикоагулянта, выделяли тромбоциты и сыворотку, и методом непрямого иммуноферментного анализа в тромбоцитах определяли уровень ДПБ2, а в сыворотке крови – уровень естественных аутоантител к ДПБ2. В слюне у этих больных также определяли уровень ДПБ2. Результаты исследования выявили повышение уровня ДПБ2 в тромбоцитах (p < 0.05 по t-критерию Стьюдента) и уровня естественных аутоантител к ДПБ2 в сыворотке (p < 0.001) у пациентов по сравнению со здоровыми испытуемыми. Также выявлено увеличение уровня стрессорного гормона кортизола в сыворотке крови у пациентов (p < 0.01). В то же время в слюне у них было обнаружено снижение уровня ДПБ2 (p < 0.01). Внутримозговое введение крысам ДПБ2 вызывало увеличение количества пересеченных квадратов в открытых рукавах лабиринта относительно крыс контрольной группы (инактивированный ДПБ2; p < 0.01 по U-критерию Уилкоксона и Манна–Уитни), что свидетельствует о снижении у них уровня тревожности. Основываясь на повышении уровней ДПБ2 в тромбоцитах и аутоантител к ДПБ2 в сыворотке крови, а также снижении его уровня в слюне при параллельном повышении уровня кортизола в сыворотке у пациентов, испытывавших ощущение тревожности, можно сделать заключение о том, что определение уровня ДПБ2 и естественных аутоантител к ДПБ2 в указанных средах организма может служить показателем адаптации к уровню тревожности у человека.

Потребление избыточного количества жиров может приводить к развитию метаболического синдрома (МС). Однако вопрос о механизмах патофизиологических процессов МС изучен недостаточно. Целью работы было изучить влияние высокожировой диеты (HFD) на реактивность брыжеечных артерий крыс Wistar в условиях in vivo, а также оценить изменение механизмов эндотелийзависимой дилатации артерий при HFD. HFD-группа крыс (n = 25) получала в течение 10 недель HFD, содержащий 50% животного жира, контрольная (n = 25) – стандартный пищевой рацион. Оценивали влияние HFD на эндотелийзависимые и не связанные с эндотелием реакции брыжеечных артерий при действии агонистов в отсутствие и при применении блокаторов NO-синтазы (L-NAME), циклооксигеназы (индометацин) и К⁺-каналов (тетраэтиламмоний), используя микрофото- и видеорегистрацию диаметра брыжеечных артерий in vivo. Показано, что HFD у крыс приводила к развитию МС, в том числе к дислипидемии, гипергликемии и инсулинорезистентности, росту артериального давления. МС сопровождался нарушением функционального состояния брыжеечных артерий. У крыс HFD-группы, по сравнению с контрольной группой, наблюдалось усиление констрикторной реакции на фенилэфрин на 29%, а также снижение реактивности предварительно сокращенных фенилэфрином сосудов при действии ацетилхолина на 36%. Предварительная инкубация сосудов с блокаторами снижала амплитуду релаксации при действии ацетилхолина, по сравнению с исходной ацетилхолин-индуцированной вазорелаксацией, у крыс HFD-группы: с L-NAME – на 47%, L-NAME и индометацином – на 50%, L-NAME, индометацином и тетраэтиламмонием – на 65%; у контрольной группы – на 69, 72 и 83% соответственно. HFD не оказывала существенного влияния на амплитуду вазодилатации при действии нитропруссида натрия. Таким образом, эндотелиальная дисфункция у крыс, получавших HFD, была опосредована как нарушением NO-зависимых механизмов вазодилатации, в частности уменьшением продукции NO эндотелием, так и снижением эффективности ВК_Са. Уменьшение биодоступности NO при HFD частично компенсировалось активацией механизмов эндотелиальной гиперполяризации (опосредованной активностью IК_Са и SК_Са) в ацетилхолин-индуцированной вазодилатации.

Патогенез ряда заболеваний характеризуется нарушением регуляции костного гомеостаза с прогрессирующим развитием остеодеструкции. Вместе с тем ведется активное изучение механизмов, приводящих к смещению баланса остеорепаративного и остеорезорбционного направления остеогенеза. Определение молекулярно-клеточных паттернов, влияющих на динамику изменений костного метаболизма, является значимой задачей в среде широкого круга специалистов. Такие исследовательские работы позволяют предложить алгоритмы таргетного терапевтического воздействия на различные ключевые звенья патогенеза остеодеструкции. В проведенном исследовании выполнен анализ экспрессии генов, участвующих в поддержании костного гомеостаза, а также изучено изменение гистологической картины в экспериментальных условиях в зависимости от времени, прошедшего с момента индукции асептического некроза. Результаты работы отобразили гетерогенность развития остеодеструкции в экспериментах на крысах линии Вистар при хирургически созданном очаге гипоперфузии головки бедренной кости на фоне повышения внутрисуставного давления. В первые две недели развития асептического некроза наиболее активно экспрессировался ген hif1a, который может рассматриваться с позиции триггера дальнейшего нарушения костного метаболизма. При этом экспрессия мРНК генов остеогенеза и остеорезорбции была снижена. Наиболее активные остеолитические процессы по данным электронной микроскопии, а также увеличение экспрессии генов индукции остеокластогенеза наблюдались на 6-й неделе эксперимента. Остеорепаративная направленность метаболизма костной ткани постепенно увеличивалась от начала исследования, и через 2 мес. после индукции аваскулярного некроза головки бедренной кости в образцах определялись активные остеобласты, усиление экспрессии генов костного матрикса и остеобластогенеза. Таким образом, развитие остеодеструкции является крайне гетерогенным процессом с динамически меняющимися в зависимости от времени молекулярными паттернами, определяющими активность сигнальных путей костного метаболизма.

Острое стрессогенное воздействие вызывает в организме человека и животных каскад нейрохимических реакций, приводящих, в частности, к изменению поведения и повышению толерантности к боли. Важную роль в регуляции реакции организма на стрессорные воздействия играют АКТГ/МСГ-подобные пептиды. Целью представленной работы явилось изучение эффектов аналога АКТГ_4–10 гептапептида семакс в различных моделях острого стресса. Было исследовано влияние внутрибрюшинного введения семакса в дозах 0.05 и 0.5 мг/кг на изменения поведения и болевой чувствительности крыс Wistar в моделях прерывистого неизбегаемого электроболевого раздражения и принудительного плавания в холодной воде. Для оценки вовлеченности эндогенной опиоидной системы в эффекты стресса исследовали влияние предварительного введения антагониста опиоидных рецепторов налоксона (1 мг/кг). Использованные стрессогенные воздействия приводили к увеличению болевого порога в тесте “сдавливания задней лапы”, что свидетельствует о развитии стресс-вызванной анальгезии. Кроме того, у крыс, перенесших стресс, наблюдалось снижение исследовательского поведения и возрастание уровня тревожности в тесте “норковая камера”. Как семакс, так и налоксон ослабляли стресс-вызванную анальгезию в модели электроболевого раздражения, но не влияли на величину болевого порога в модели принудительного плавания. Оба исследованных препарата не влияли на поведение крыс в использованных моделях острого стресса. Можно заключить, что семакс ослабляет опиоидную форму стресс-вызванной анальгезии, но не влияет на изменения поведения крыс, перенесших острое стрессогенное воздействие.