Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Роль ГАМК в механизмах действия этанола в мозге Канунникова, Нина Павловна

Данная диссертационная работа должна поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация, - 480 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Канунникова, Нина Павловна. Роль ГАМК в механизмах действия этанола в мозге : автореферат дис. ... доктора биологических наук : 03.00.04.- Минск, 2000.- 42 с.: ил.

Введение к работе

/. Актуальность темы диссертации. В отличие от других биоло-ічєски активных соединений, вызывающих зависимость, для этанола гизвестен специфический или ведущий механизм действия. В частно-ги, не выявлены специфическая медиаторная система и соответствующе рецепторы. Известно, что этанол действует в ЦІ 1С: 1) путем воздей-гвия на различные нейромедиаторные системы (Tabakoff, Hoffman, 1980; e\vari,Sytinsky,1983); 2) на метаболизм нейронов и образование энергии ittleton,Little, 1994; Airaksinen, Peura, 1987; Deitrich etal., 1989); 3) через ембранные эффекты (Goldstein, Chin, 1981). Это является причиной ногообразия биохимических маркеров алкогольной зависимости и ток-1ЧНОСТИ, обусловливает комплексный характер нарушений нейрональ-ых систем, затрудняет поиски ключевых реакций и/или факторов, регу-ирующих отношение к потреблению этанола и чувствительность к нему, также поиски средств коррекции биохимических и неврологических арушений, индуцированных этанолом.

С тех пор, как была установлена роль ГАМК как основного медиа-эра торможения в мозге, влияние этанола на ГАМК-проведение изуча-эсь достаточно подробно (И.А.Сытинский, 1980; Hunt, 1983; Kulonen, 983; Deitrich et al.. 1989). Была предложена гипотеза о том, что этанол отенцирует ГАМК-ергическое.проведение нервного импульса посредст-эм изменения активности компонентов ГАМК-бензодиазепин-хлор-онофорного комплекса. Однако попытки поиска антиалкогольных эедств среди препаратов, действующих на активность этого комплекса, собенно таких, которые были бы эффективны, но не токсичны в услови-к длительных курсов лечения, оказались мало результативными О.В.Буров, Н.В.Ведерникова, 1985; Myers, 1994; Kreek, Koob, 1998).

В то же время до настоящего времени мало изученным при алко-эльной интоксикации является собственно метаболизм ГАМК, хотя АМК-шунт метаболизма глутамата (составляющий в отдельных струк-урах мозга от 30 до 66% общего субстратного потока глутамата) ishchenko et al.,1998; Hassel et al.,1998) может служить дополнительным егулятором основного энергетического обмена в мозге и донором субгратов в цикл Кребса при экстремальных ситуациях, в том числе при ал-оголыгой интоксикации (В.А.Розанов,1989; Page et al.,1989: Waagepeter-гп et al., 1999). В регуляции активности ГАМК-шунта принимает уча-гие образование ГАМК в реакции декарбоксилирования глутамата и ее ыход из пресипаптичсских образований, а также доступность субстрата а последующих этапах ГАМК-шунта. Большое значение в механизмах

действия этанола также, очевидно, имеет ГОМК, которая образуется при восстановлении ЛІТА с помощью ЯПА-Р и играет важную роль в регуляции функциональной активности ЦНС (Cash, 1994; Mamelak, 1989).

В эффектах этанола на мембраны важны не столько изменения общей "текучести" мембран, сколько изменения чувствительности к агони-стам отдельных специфических белков и рецепторов в мембране (Goldstein, Chin, 1981; Suzdak et al., 1986; Kreek, Koob, 1998; Mehta, Ticku, 1989). Характерной особенностью мембранотропных эффектов этанола является их универсальный характер в отношении клеточных и субклеточных мембран - мембран нейронов, митохондриальных мембран, мембран нервных окончаний (Ю.В.Буров, Н.Н.Ведерникова, 1985). При этом необходимо отметить, что два основных фермента деградации ГАМК - ГАМК-Т и ЯПА-ДГ- локализуются в мембранах митохондрий, и их активность в значительной мере определяется их состоянием (Zhuk, Zinkovsky, 1999). Важной чертой мембранотропных эффектов этанола является то, что они проявляются в концентрациях, которые обнаруживаются в крови при алкогольной интоксикации(А.И.Успенский,1984; Littleton,Little, 1994).

Таким образом, изучение различных параметров ГАМК-системы в условиях алкогольной интоксикации является необходимым для выяснения механизмов действия этанола в мозге. Однако до настоящего времени вопросы воздействия этанола на такие мембраносвязанные процессы как активность ферментов метаболизма ГАМК, ее синаптический транспорт (захват), а также особенности этих процессов в структурах мозга изучены недостаточно. Мало данных о различиях транспорта ГАМК и ее метаболизме у животных с разным отношением к потреблению этанола и разной чувствительностью к нему.

Особую актуальность изучение изменений транспорта и метаболизма ГАМК при хронической алкогольной интоксикации (ХАИ) и алкогольной абстиненции приобретает в связи с тем, что в последние годы для лечения этих состояний успешно используются некоторые препараты, которые оказывают воздействие на ферменты метаболизма ГАМК, влияют на метаболизм родственных ей нейроактивных аминокислот (Б.Ф.Дорофеев и др., 1994; К.С.Раевский, В.П.Георгиев, 1986). С этой точки зрения поиск новых средств метаболической терапии для корреги-рования и предупреждения нарушений, вызываемых алкоголем, среди препаратов, влияющих на катаболизм ГАМК, представляется весьма перспективным.

2. Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнялась на протяжении 1981-98 годов в рамках научно иссле-

овательских тем "Изучение биохимических механизмов патогенеза ал-оголизма и последствий алкогольных интоксикаций. Создание новых ечебных и профилактических препаратов на основе природных соеди-ений"; "Нейрохимические и молекулярно-генетические исследования ндогенных факторов формирования зависимости от этанола"; "Роль аль-егадов, их продуктов и предшественников в регуляции метаболического омеостаза" (№ гос.регистрации 01.86.0022836); "Применение отдельных итаминов и их сочетаний для коррекции метаболических нарушений, ызываемых алкогольной интоксикацией" (№ гос.регистрации 1830066926); "Метаболические предпосылки и последствия потребле-,ия этанола" (№ гос.регистрации 0182.2042449) в соответствии с респуб-иканской комплексной программой "Фундаментальные исследования, ля медицины".

3. Цель и задачи исследования. Цель настоящего исследования за-лючалась в изучении роли системы ГАМК в реакции ЦНС на этанол как юлекулярной основы алкогольной болезни.

В соответствии с указанной целью определены следующие задачи:

исследовать транспорт ГАМК через синаптические мембраны, ак-нвность ферментов метаболизма ГАМК, ее содержание, содержание ругих нейроактивных аминокислот в структурах мозга при различных пособах и различной длительности воздействия этанола, а также при тмене этанола после хронической алкогольной интоксикации;

сравнить показатели транспорта и катаболизма ГАМК в структурах [озга крыс с разным отношением к потреблению этанола и с разной чув-твительностью к его снотворному эффекту до и после алкогольной на-рузки, однократной или длительной;

оценить ГАМК-ергические механизмы действия некоторых нейро-ктивных соединений на фоне этанола и изучить их влияние на нарушена катаболизма ГАМК при хронической алкогольной интоксикации и оследующей отмене этанола; выявить новые возможности их примене-ия как средств лечения алкогольной интоксикации и абстиненции.

  1. Объект и предмет исследования. Объектом исследования были елые беспородные крысы-самцы, полученные из питомника РАМН Рос-ии или выведенные в виварии Института биохимии НАНБ. Предмет ис-ледования - показатели активности ферментов биосинтеза и катаболизма "АМК и ее транспорта через пресинаптические мембраны, а также со-.ержание аминокислот в структурах мозга крыс при действии этанола.

  2. Гипотеза. Выдвинуто предположение, что изменения ГАМК-ргической системы и ее метаболизма являются одним из ведущим меха-[измов развития расстройств в ЦНС,' вызываемых введением этанола. К

числу биохимических маркеров алкогольных повреждений следует относить показатели активности ГАМК-медиаторной системы и активности ГАМК-шунта.

Активность метаболизма ГАМК лежит в основе отношения особей к потреблению этанола и чувствительности к его снотворному эффекту.

Наличие нарушений метаболизма ГЛМК при алкогольной интоксикации обосновывает новый подход к патогенетической (метаболической) терапии алкоголизма и абстиненции с помощью препаратов, оказывающих воздействие на ГАМК-шунт.

  1. Методология и методы проведенного исследования. Для решения поставленных задач использован комплексный подход, основанный на одновременном изучении ряда показателей, характеризующих различные аспекты метаболизма ГАМК, а также функциональную активность пейромедиаторной ГАМК-системы в структурах мозга. С этой целью в отдельных структурах мозга были изучены показатели транспорта ГАМК через синаптические мембраны, активность ферментов ее синтеза и катаболизма и содержание ГАМК и других нейроактивных аминокислот.

  2. Научная новизна и значимость полученных результатов. Впервые проведено исследование различных компонентов ГАМК-ергической системы в структурах мозга при всех экспериментальных способах алкогольной интоксикации, что позволило оценить и медиаторную активность ГАМК, и ее участие в регуляции метаболических процессов в мозге при действии этанола. Принципиально новым является сопряжение характеристики ГАМК-системы с поведенческими симптомами при алкогольной интоксикации.

Впервые определена роль ГАМК-шунта как необходимого компонента процессов развития толерантности и физической зависимости от этанола, его участие в проявлении синдрома отмены этанола.

Установлено, что ГАМК-система является составным элементом механизмов, определяющих чувствительность животных к снотворном) эффекту алкоголя, а также алкогольную мотивацию.

Впервые проведен сравнительный анализ эффектов этанола т ГАМК-систему в структурах мозга, что позволило выявить особенност: воздействия этанола в зависимости от функциональной роли ГАМК в отдельных структурах и вклад этих воздействий в формирование реакцш на этанол, в том числе и на поведенческом уровне.

Проведены доклинические испытания ряда препаратов, оказываю щих воздействие на метаболизм ГАМК, как средств лечения алкогольно* интоксикации. Часть препаратов - вальпроат, глутамин, пантогам, амино кислотные смеси - уже применяются в клинике, другие - пансульфогам

амма-бутиролактон, этаноламин, фосфоэтаноламин - находятся в стадии ксперлментальной разработки.

Установлены нейрохимические основы механизмов их действия и щны обоснования применения изученных препаратов как средств металлической терапии алкогольной интоксикации.

8. Практическая (экономическая, социальная) значимость Полу
ниных результатов.

  1. Определены молекулярные основы метаболической терапии алкогольной болезни через воздействие на ГАМК-систему мозга, исходя из lero для коррекции этанол-индуцированных нарушений ГАМК-системы :ледует применять препараты, влияющие на метаболизм ГАМК: структурные аналоги ГАМК, производные ГАМК с витаминами и другие ве-цсства, близкие по структуре к эндогенным соединениям. Рекомендуется ірименение этих соединений в условиях длительной терапии алкоголизма и абстинентных состояний.

  2. Описана гетерогенность популяции по отношению к активности "АМК-системы у животных с разной алкогольной мотивацией и чувствительностью к снотворному эффекту этанола. Показано сохранение этих зазличий после длительной алкогольной нагрузки, что свидетельствует )б устойчивости этого признака и необходимости дифференцированного годхода к прогнозированию последствий потребления алкоголя с учетом зеобенностей метаболизма ГАМК.

  3. Обосновано проведение длительных поддерживающих курсов ле-іения алкогольной болезни с помощью препаратов, близких по структуре с естественным метаболитам ГАМК-системы' и оказывающих выражен-юе воздействие на активность ГАМК-шунта. Определена экономическая іелесообразность применения препаратов данной группы.

9. Основные положения диссертации, выносимые на защиту.

  1. В механизмах действия этанола в мозге необходимыми компонентами являются его воздействие на медиаторную активность ГАМК, а также на ГАМК-шунт путей образования энергии в мозге.

  2. Механизмы функционирования ГАМК-системы при алкоголь-ной інтоксикации зависят от структуры мозга, длительности воздействия ал-соголя, чувствительности организма к его снотворному эффекту, наличия шкогольной мотивации.

  3. Адаптация организма к этанолу сопровождается ослаблением степени воздействия алкоголя на метаболизм ГАМК и сокращением длительности этанол-индуцированного сна. При хронической алкогольной нггоксикации и физической зависимости от этанола происходит метабо-шческая адаптация ГАМК-системы к его присутствию, которая является

основой нейрохимических и поведенческих проявлений синдрома отмены этанола.

  1. Активность ГАМК-шунта в определенных структурах мозга играет существенную роль в определении чувствительности животных к наркотическому эффекту этанола, тогда как в механизмах, определяющих алкогольную мотивацию, роль ГАМК-шунта менее значима.

  2. Соединения, близкие к ГАМК по структуре (гамма-бутиролактон, глутамин. иантогам, пансульфогам), а также влияющие на ферменты ее метаболизма (вальпроат, этаноламин, фосфоэтаноламин), в условиях in vivo успешно устраняют нарушения катаболизма ГАМК, развивающиеся при воздействии этанола, что является обоснованием необходимости применения данных соединений для метаболической терапии алкогольной интоксикации.

  1. Личный вклад соискателя. Результаты получены лично соискателем или под се руководством аспиранткой А.Г.Вшшцкой, или же совместно с сотрудниками Института биохимии Е.М.Дорошенко и Е.Г. Шалавиной. Их участие отражено в совместных публикациях. Вклад соискателя заключался в определении направления и постановке конкретных задач исследования, разработке методик эксперимента и условий моделирования экспериментальных ситуаций, непосредственном участии в выполнении измерений, проведении анализа, обобщении и трактовке полученных результатов.

  2. Апробация основных результатов диссертации проведена на следующих научных конференциях и симпозиумах:

- Всесоюзном симпозиуме "Биохимия алкоголизма" (Гродно, Беларусь, 1980); Всесоюзном симпозиуме "Фармакология производных ГАМК" (Тарту, Эстония, 1983); 13-й конференции международной Ассоциации судебной медицины (Дюссельдорф, Германия, 1993); 39-м Конгрессе по предупреждению и лечению алкоголизма и лекарственной зависимости (Триест, Италия, 1995); 3-м Конгрессе Европейского общества по биомедицинским исследованиям алкоголизма (ESBRA) (Осло, Норвегия, 1991), 4-м Конгрессе ESBRA (Генуя, Италия, 1993); 5-м Конгрессе ESBRA (Штутгарт, Германия, 1995); 6-м Конгрессе ESBRA (Стокгольм, Швеция, 1997); Совместном западно-восточном симпозиуме ESBRA (Гродно, Беларусь, 1998); 7-м Конгрессе ISBRA (Квинсленд, Австралия, 1994); 9-м Конгрессе IS BRA (Копенгаген, Дания, 1998); Международной конференции "Аминокислоты и их производные" (Гродно, Беларусь. 1996); 12-й Общей конференции Европейского нейрохимического общества (Санкт-Петербург, 1998), Российской конференции "Пантогам. Ней-робутал" (Москва, Россия, 1998).

  1. Ощбликованностъ результатов. По материалам диссертации опубликовано 60 работ, в том числе 1 глава в совместно написанной монографии и 27 статей ( из них 18 - в рецензируемых научных журналах, 6 - депонированных и 3 - в сборниках научных работ). Общий объем опубликованных материалов - 240 страниц.

  2. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы, описания материалов и методов исследований, 4 глав описания результатов собственных исследований, обобщения полученных результатов, заключения и библиографии (472 источника, в том числе ПО белорусско- и русскоязычных источника и 362 англоязычных источника). Работа изложена на 190 страницах машинописного текста, включая 37 страниц списка литературы. В тексте диссертации представлено 13 рисунков и 40 таблиц.