Введение к работе
Актуальность проблемы
В основе развития ряда патологических состояний лежит нарушение регуляции и контроля адаптивных физиологических процессов. Воспаление - один из существенных компонентов большинства патологий. Весьма важным является понимание механизмов коррекции нарушенных функций организма и, прежде всего, участие в этом процессе эндогенных регуляторных систем. Проблема поиска новых лекарственных средств коррекции патологических нарушений, возникающих при воспалении, актуальна для исследований в области физиологии и медицины. Актуальность определяется как большой востребованностью таких средств, так и ограничением возможности применения многих известных на данный момент препаратов в связи с их побочными эффектами. Действие большинства применяемых в настоящее время лекарственных средств направлено на ликвидацию уже развившихся нарушений и значительно меньше таких, которые способны препятствовать их возникновению. В этом отношении перспективными могут быть эндогенные регуляторные пептиды семейства глипролинов, которые оказывают профилактическое и терапевтическое действие при различных патологических состояниях и в связи с этим могут рассматриваться как возможные агенты для коррекции нарушений, сопровождающих эти состояния.
Глипролины представляют собой короткие ди- и трипептиды, содержащие аминокислоты глицин и пролин. Они образуются в организме при синтезе и расщеплении белков соединительной ткани, в частности, коллагена и эластина, а также могут поступать с пищей. К настоящему времени накоплено довольно много сведений о физиологических свойствах глипролинов. Исследования показали, что, не влияя на состояние организма в норме, глипролины проявляют свои регуляторные свойства при самых различных патологиях (Ашмарин и др., 1998; Astashkin et al., 2000; Жуйкова и др., 2002; Levitskaya et al., 2004; Себенцова и др., 2006; Романова и др., 2006; Storozhevykh et al., 2007; Дмитриева и др, 2008). Глипролины участвуют в поддержании гомеостаза слизистой оболочки желудка (Самонина и др., 2000), повышении антикоагулянтной и фибринолитической активности крови при венозном тромбозе (Lyapina et al., 2000), увеличении выживаемости клеток в условиях окислительного стресса (Safarova et al., 2003), снижают тонус кровеносных сосудов под действием норадреналина (Бакаева и др., 2003) и нормализуют стрессогенные нарушения поведения (Копылова и др., 2007). Вместе с тем, механизмы действия глипролинов не ясны, и крайне мало данных о возможных структурных и молекулярных мишенях их воздействия. Так, высказано предположение о возможном действии пептида через пост- и пресинаптические D2 и D3 рецепторы (Meshavkin et. al., 2011). Известно также, что ацетилированная по N-концу форма PGP может обладать свойствами хемоаттрактанта для нейтрофилов, связываясь с рецепторами CXCR2 (Pfister et al., 1995; Weathington et al., 2006; Gaggar et al., 2008; Kim et al., 2011).
Большинство нарушений, в коррекции которых глипролины играют положительную роль, сопровождаются развитием воспалительной реакции, выражающейся в нарушениях общего гомеостаза организма и регуляции нормальных физиологических процессов на тканевом и клеточном уровнях. Поддержание гомеостаза организма в значительной мере обеспечивается взаимодействием нервной, иммунной и эндокринной систем. В регуляции баланса этого взаимодействия в норме, а также в поддержании и распространении процесса воспаления координирующая роль принадлежит тучным клеткам. Они секретируют широкий спектр биологически активных веществ, действие которых распространяется практически на все типы клеток и тканей (Puxeddu et al., 2003). Таким образом, в организме тучные клетки выполняют важнейшую регуляторную функцию, и поэтому понимание механизмов регуляции секреторной активности тучных клеток и возможность предотвращения их избыточной активации является крайне важным. В настоящее время в
терапии самых различных заболеваний, включая аллергические реакции, астму, сепсис, гипоксию, ишемию и др., всё чаще для ограничения секреторной активности тучных клеток и высвобождения гистамина используют препараты, стабилизирующие мембрану тучных клеток, и блокаторы НІ-рецепторов гистамина (Jin et al., 2009; Levi-Schaffer & Eliashar, 2009; Ramos etal., 2010).
Ранее было показано, представители семейства глипролинов - пептид PGP и его метаболиты - могут оказывать протекторное действие при нарушениях функций различных систем организма, возникающих в ответ на стрессорные стимулы (Умарова и др. 2003; Копылова и др., 2007; Умарова и др., 2008). В настоящей работе мы изучали протекторные эффекты пептида PGP при воспалении.
Цели и задачи исследования
Цель работы - выявить противовоспалительные эффекты пептида PGP и изучить роль тучных клеток в их реализации.
В соответствии с целью перед нами были поставлены задачи:
Исследовать влияние PGP на развитие локального отёка лапы, вызванного введением гистамина и каолина.
Исследовать действие PGP на секреторную активность тучных клеток и нарушения микроциркуляции при экспериментальном остром перитоните у крыс.
Изучить действие PGP на сократительную активность лимфатических сосудов брыжейки крыс при воспалении на фоне блокады тучных клеток и при их активации веществом 48/80.
Исследовать in vivo действие PGP на развитие анафилактоидной реакции у мышей, вызванной введением вещества 48/80.
Исследовать in vitro действие PGP на секрецию бета-гексозаминидазы и гистамина перитонеальными тучными клетками крыс при их стимуляции активаторами различной природы.
Исследовать действие PGP на морфологические характеристики перитонеальных тучных клеток при их активации.
Исследовать влияние PGP на изменения концентрации кальция в цитоплазме тучных клеток при их активации.
Научная новизна работы
На моделях локального и системного воспаления впервые были выявлены защитные противовоспалительные эффекты регуляторного пептида PGP, которые проявляются как на тканевом уровне, препятствуя изменению проницаемости эндотелия кровеносных и нарушению сократительной активности лимфатических сосудов, так и на клеточном уровне, защищая эритроциты и тучные клетки от негативных воздействий в условиях воспаления.
Впервые было показано, что трипептид PGP при анафилактоидных реакциях, вызванных введением экзогенного либератора гистамина - вещества 48/80, существенно снижает смертность экспериментальных животных и выраженность у них симптомов реакции.
Впервые в работе было показано, что один из механизмов защитного действия PGP связан со стабилизацией тучных клеток. В опытах in vitro на очищенных перитонеальных тучных клетках крыс впервые было показано, что пептид препятствует секреции гистамина и Р-гексозаминидазы при их активации эндогенным активатором аналогом АКТГ -синактеном. Это подтвердилось результатами исследований морфологических параметров тучных клеток методом лазерной интерференционной микроскопии. Впервые было установлено, что морфологические характеристики предобработанных пептидом тучных клеток с последующей их активацией синактеном достоверно не отличались от параметров неактивированных клеток.
Впервые было установлено, что при активации тучных клеток синактеном и брадикинином предобработка клеток PGP препятствовала увеличению концентрации кальция в цитоплазме.
Теоретическая и практическая значимость работы
Результаты работы имеют как теоретическое, так и практическое значение. Полученные нами данные расширяют представления о возможных механизмах действия глипролинов. Способность типичного представителя семейства глипролинов - трипептида PGP - ограничивать секрецию провоспалительных медиаторов тучными клетками может быть одним из механизмов его защитного действия при патологиях с выраженным воспалительным компонентом. Наличие противовоспалительных свойств у PGP расширяет круг его регуляторных возможностей и может послужить дополнительным аргументом для обоснования применения глипролинов в практической медицине.
Апробация материалов диссертации
Основные результаты исследования были представлены в виде тезисов (6), стендовых сообщений (5) и устных докладов (5) на XV и XVI международной конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов» (Россия, Москва, 2008 и 2009); Ежегодном съезде скандинавского физиологического общества (Финляндия, Оулу, 2008); 50М международном симпозиуме по клеточным/тканевым повреждениям и цитопротекции/органопротекции (Украина, Крым, Ялта, 2008); Международной конференции «Гемореология и микроциркуляция (от функциональных механизмов в клинику)» (Россия, Ярославль, 2009); IV Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Россия, Казань, 2009); Международной научной конференции (Беларусь, Минск, 2009); Научной конференции «Физиологическая активность регуляторных пептидов» (посвященная 85-летию со дня рождения академика РАМН И.П. Ашмарина) (Россия, Москва, 2010); XXI съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Россия, Калуга, 2010); 12-м Международном Славяно-Балтийском научном форуме «Санкт-Петербург -Гастро-2010» (Россия, Санкт-Петербург, 2010, 2 работы); Конференции молодых учёных «Механизмы адаптации физиологических систем организма к факторам среды» (посвященная 85-летию со дня основания Института физиологии им. И. П. Павлова РАН) (Россия, Санкт-Петербург, 2010); 5-ой Всероссийской конференции «Клиническая гемостазиология и гемореология в сердечно - сосудистой хирургии» (Россия, Москва, 2011); Научно-практической конференции «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (Украина, Крым, Новый Свет, 2009 и 2011); V Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Россия, Петрозаводск, 2011); Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Украина, Крым, Судак, 2012).
Публикации
По материалам диссертации опубликована 21 печатная работа (в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК РФ).
Структура и объём диссертации
Диссертация изложена на 127 страницах и включает введение, обзор литературы, описание объектов и методов исследования, результаты, обсуждение, выводы, список цитируемой литературы (содержит 229 источников). Работа иллюстрирована 43 рисунками.
