Биологические эффекты древнего регуляторного пептида позвоночных - уротензина II

Размещено на http://www.allbest.ru/

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ДРЕВНЕГО РЕГУЛЯТОРНОГО ПЕПТИДА ПОЗВОНОЧНЫХ - УРОТЕНЗИНА II

Бахтинов А.П., Лушкина С.А.

В хвостовом отделе костистой рыбы в 1955 г. японским ученым P. Enami была открыта каудальная нейросекреторная система (КНСС). На сегодняшний день доказано, что КНСС секретирует уротензины, различающиеся четырьмя аминокислотными последовательностями: уротензин I или урокортин (U I), уротензин II (U II), уротензин III (U III) и уротензин IV (U IV) (Boorse G.C., Denver R.J., 2006). Аминокислотный состав уротензина II подобен соматостатину (Tostivint H., Joly L. еt al., 2006) и детерминирован классом и видовой принадлежностью животного. Уротензин II человека (hU II) содержит 11 аминокислот: H-Glu-Thr-Pro-Asp-cyclo[Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys]-Val-OH (Grieco P., Carotenuto A. еt al., 2005). Причем структура циклической части U II идентична у разных видов животных (Balment R.J., Song W., Ashton N., 2005). Сохранение данного цикла в уротензине II от миноги до человека, разошедшихся в эволюции приблизительно 560 миллионов лет назад, указывает, что U II регулирует важные биологические функции.

В 2005 г. в зарубежной печати были опубликованы данные об идентификации у млекопитающих и человека уротензина II и соответствующих ему специфических рецепторов GPR-14/SENR (G-protein-coupled receptor), позже переименованных в рецепторы UT. Это вызвало рост интереса иностранных ученых к изучению системы U II/UT. Причем, несмотря на неоспоримую роль уротензина II в нормальной физиологии, интерес зарубежных ученых в настоящее время преимущественно связан с исследованием его патофизиологических эффектов. На сегодняшний день U II признан сильнейшим из известных вазоконстрикторов. Доказано, что уротензин II может играть потенциальную роль в развитии сердечно-сосудистых и почечных заболеваниях, таких как инфаркт миокарда, паралич сердца, атеросклероз, гипертония, вызванная почечным циррозом, а также диабетическая нефропатия (Wassef L., Langham R.G., Kelly D.J., 2004; Liu G.Q., Zeng Z.P. et al., 2005; Zhu Y.C., Zhu Y.Z., Moore P.K., 2006 и др.) Кроме этого, известно, что уротензин II проявляет инсулинстатический эффект (Silvestre R.A., Egido E.M. et al., 2004), является ингибитором адренокортикальной (Pelletier G., Lihrmann I., et al., 2005) и андрогенной секреции (Albertin G., Casale V. еt al., 2006), стимулирует синтез пролактина и тиротропина (Do-Rego J.C., Chatenet D. et al., 2005). Уротензин II принимает участие в патогенезе астмы (Сhehg D.Y., Fan L.L. и Yi X.F., 2006) и гипертонии легких (Djordjevic Т., BelAiba R.S., et al., 2005). Несмотря на это, мы поддерживаем мнение N. Ashton (2006) о том, что возрастание концентрации уротензина II в плазме и моче больных людей и животных может являться, как первопричиной их болезни, так и компенсаторным ответом организма на болезнь.

В России изучение уротензина II млекопитающих и человека началось на четверть века раньше, чем за рубежом. В 1977 г. впервые биохимическим способом нами был выделен гомогенный короткий пептид КНСС человека, названный впоследствии уротензин II (Рацпредл. БРИЗ ВГМИ № 316 от 5.12.77; А. с. СССР № 689015 от 7.06.1979). Он обладал высокой биологической активностью. В частности, U II вызывал обратимый контрацептивный эффект, проявляя тем самым антиэстрогенное и антиандрогенное действие, отмеченное у крыс обоего пола после сорокадневного введения им пептида. У этих животных также наблюдалась задержка полового развития и уменьшение массы тела, что свидетельствовало о снижении анаболизма под влиянием U II. При совместном содержании экспериментального самцов с интактными самками и экспериментальных самок с интактными самцами первое потомство у них появилось спустя 4,5 месяца, в то время как контрольные крысы дали два помета. При этом у экспериментальных самок численно потомство было в три раза меньше, чем у интактных (Рацпредл. БРИЗ ВГМИ № 345 от 15.07.77).

После эвтаназии части экспериментальных и контрольных крыс методом быстрой декапитации у тех и других животных проводилась органометрия, а также из ряда их органов готовились гистологические препараты. При этом отмечалось заметное снижение массы анаболической мышцы, простаты и яичек у самцов, матки и яичников у самок. Гистологически у самцов наблюдалось аспермия, а у самок ановуляторный цикл. Овоциты и спермоциты, достигнув стадии большого роста, подвергались апоптозу (Бахтинова B.C., 1986).

В этой же работе прослежен кардиотонический и гипертензивный эффект, которые исследовались соответственно на изолированном сердце лягушки и при внутривенном введении U II кролику. Кардиотонический эффект нарастал при увеличении концентрации уротензина II в 0,9%-ном растворе хлорида натрия с 1 до 8 мкг/мл. При этом увеличение амплитуды сокращения сердца возрастало с 16,6 ± 2,7 мм до 127,7 ± 8,9 мм (Р‹0,05). На артериях изолированных ушей кролика изучался вазоконстрикторный эффект, а на изолированных сегментах портальной вены - сила и динамика сокращений. При добавлении в перфузат уротензина II от 1 до 16 мкг/мл частота капель постоянно снижалась и при концентрации пептида 16 мкг/кг уменьшалась в три раза по сравнению с контролем. Антагонисты симпатических нервов на данный эффект не оказывали действия. Частота и сила спонтанных сокращений печеночной вены, помещенной в ванночку с раствором Рингера, регистрировались механоэлектрическим преобразователем. При добавлении в ванночку с веной уротензина II в концентрации с 1 * 10^-6 до 6 * 10^-6 г/мл число сокращений при концентрации пептида 6 * 10^-6 г/мл увеличивалось в 1,9 раза (Р‹0,05) при амплитуде с 0,9 до 2 ± 0,04 мм (Р‹0,02). Предварительное введение в ванночку U II в дозе 3* 10^-6 г/мл предотвращало калиевую контрактуру, что позволило нам сделать вывод о влиянии уротензина II на трансмембранный транспорт ионов (Бахтинова B.C., Бахтинов А.П., 1983), что нашло подтверждение в работах зарубежных ученых (Gardiner S.M., March J.E., 2006 и др.).

В последующем нами в течение 1997-2006 г. открывались все новые эффекты уротензина II, что характерно для древних регуляторных пептидов (Гомазков О.А., 1999). Так, было доказано, что уротензин II человека способен активизировать инкреторную функцию щитовидной железы крыс, увеличивая диаметр и толщину эпителия фолликулов, а также количество ядер кубического секреторного эпителия в них (Бахтинов А.П., Адамович И.Ю., Самохина С.А., 1999), что подтверждает работа французских ученых J.C. Do-Rego, D. Сhatenet и соавторов (2005).

Вместе с тем, нами было отмечено, что уже первое введение hU II крысам в дозе 25 мкг/кг спустя 3 часа приводило к росту толщины пучкового слоя коры их надпочечников на 123,7% (Р‹0,01). Значительно слабее в это же время реагировал сетчатый слой, увеличиваясь по сравнению с контролем на 104,88% (Р‹0,01) (Бахтинов А.П., Адамович И.Ю., Самохина С.А., 1999). Высота коры надпочечников сохранялась на том же уровне после трех ежедневных инъекций уротензина II человека. Но на четвертый день, также как и спустя сорок дней эксперимента, разницы в толщине коры надпочечников экспериментальных и контрольных крыс не отмечалось. Это, на наш взгляд, свидетельствует о переходе надпочечников на экономный уровень функционирования, характерный для адаптации животных.

В 2005 г. благодаря работам C.J. Charles, М.Т.Rademaker с соавторов стало известно, что основные источники циркуляции уротензина II млекопитающих - сосуды сердца (36%), печени (40%) и почки (44%). Неслучайно, в эксперименте на крысах после сорокадневного введения им hU II в дозе 25 мкг/кг мы наблюдали активацию функции фагоцитов печени более выраженную у самок по сравнению с самцами. В почках же экспериментальных крыс нами отмечалась утрата части сосудистых клубочков почечных телец, которые выглядели пустыми (Бахтинов А.П., Адамович И.Ю., Самохина С.А., 1999). То есть уротензин II человека действовал сходно с симпатической нервной системой, активно влияя на тонус кровеносных сосудов (Бахтинова В.С, Бахтинов А.П., 1983), что приводило к ухудшению кровоснабжения клубочков и их редукции. Это в последствии подтвердили исследования R.J. Balment, W. Song и N. Ashton (2005), которые доказали, что введение U II изменяет клубочковую фильтрацию в почке, снижая отток мочи и выделение основных ионов у позвоночных. Роль уротензина II в почечной гемодинамике также подтвердили работы А. Balat, I.H. Pakir с соавторами (2005), E. Ovcharenko, Z. Abassi с соавторами (2006) и других ученых.

Кроме этого, в тех же экспериментальных группах крыс нами было доказано стимулирующее влияние уротензина II человека на иммунокомпетентные клетки тимуса и селезенки. Сорокадневное введение hU II приводило к росту телец Гассаля как в мозговом, так и в корковом слое тимуса крыс, в последнем число «жемчужин» возрастало на 61% (Р‹0,01) по сравнению с контролем. Образование телец Гассаля обычно следует за распадом лимфоцитов. При этом изменение вилочковой железы идет по типу инволюции. В селезенке же экспериментальных животных увеличивался диаметр фолликулов на 186,71% (Р‹0,01), заметно больше становился их активный центр. То есть доля белой пульпы, ответственной за пролиферацию лимфоцитов значительно возрастала (Бахтинов А.П., Адамович И.Ю., Самохина С.А., 1999).

Французские ученые Do-Rego J.C., Chatenet D. с соавторами (2005) определили, что внутримозговые инъекции U II вызывали у мышей дозазависимое увеличение длительности принудительного плавания. Полученные нами экспериментальные факты позволяют согласиться с вышеупомянутыми учеными лишь отчасти. Наши исследования свидетельствуют, что влияние U II на двигательную активность грызунов носит сезонный характер. Проводимый нами эксперимент охватывал два сезона - лето (июль) и зиму (январь). hU II вводился белым беспородным мышам обоего пола ежедневно внутрибрюшинно по 2,5 мкг/кг в 1 мл физиологического раствора в течение трех дней. Интактные животные получали раствор хлорида натрия по той же схем в том же объеме. Показателем работоспособность считали время нахождения мышей в воде до утомления по методике О.М. Авакян и Э.А. Ширинян (1977), представляющей собой плавание в антиортастатическом положении, которое проводилось спустя 30 минут после третьей инъекции при температуре воды 18-20 ⁰С с 16-ти часов.

Межсезонное сравнение параметров работоспособности мышей при введении физиологического раствора показало, что в зимнее время года утомление у самцов и самок при получении физиологического раствора наступало быстрее, чем летом, в 10,67 раза (Р<0,01) и в 2,20 раза (Р<0,01) соответственно (рис. 1), что базируется на биоритмологических особенностях этих животных. Летом у них суточный ритм двухфазный с максимумом утром и в полночь, а зимой монофазный - с максимумом утром и минимумом в полночь (Лоскутова 3. Ф., 1980). Так как тестирование работоспособности мы начинали проводить независимо от времени года в 16⁰⁰, можно предположить, что зимой работоспособность животных во время эксперимента должна была бы плавно снижаться, а летом, напротив, возрастать.

Введение уротензина II человека зимой повышало работоспособность у самцов и самок соответственно в 2,86 (Р<0,01) раза и в 2,04 раза (Р<0,01), а летом снижало ее у самцов в 3,28 раза (Р<0,01), а у самок в 1,77 раза (Р<0,01). В то же время при введении hU II у самцов мышей происходило усреднение межсезонных различий работоспособности, а у самок, получавших пептид, зимой работоспособность была выше, чем летом в 1,64 раза (Р<0,04) (рис. 1). Полученные факты свидетельствуют о модулирующем действии hU II, направленном на нормализацию двигательной активности мышей, что выражено в большей степени у самцов (Лушкина С.А., 2003).

уротензин пептид регуляторный позвоночный

Таким образом, как видно из данной статьи, биологические эффекты древнего регуляторного пептида уротензина II позвоночных весьма разнообразны и представляют собой интерес, как для патологической, так и для нормальной физиологии животных и человека.

Литература

1. Авакян О.М., Ширинян Э.А. Новая модель динамической работы мелких лабораторных животных // Бюл. эксперим. биол. и мед. - 1977. - т. 84. - № 9. - С. 375-377.

2. А. с. СССР. Способ получения вещества, обладающего кардиотоническим и гипертензивным действием / А.П. Бахтинов, К.А. Мещерская, B.C. Бахтинова - № 689015. - Зарегистр. 7.06.1979; Приоритет 9.03.1978.

3. Бахтинов А.П., Адамович И.Ю., Самохина-Лушкина С.А. Физиологическое действие V-H на иммунокомпетентные, эндокринные органы, почки, печень и кожу. В сб. Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения / Междунар. науч.- практ. конф. - Брянск, 1999. - Часть 1. - С.491-494.

4. Бахтинова B.C., Бахтинов А.П. Влияние препарата V-H на гемодинамические показатели. - В кн.: XIV съезд Всесоюзного физиологического общества имени И.П. Павлова. - Баку, 1983. - т. 2. -- 149 с.

5. Бахтинова B.C. О биологической активности пептида из спинного мозга человека. Автореф. дис. канд. мед. наук. - Владивосток. - 1986. - 23 с.

6. Гомазков О.А. Нейропептиды - универсальные регуляторы. Почему? // Ж-л Природа, 1999. - № 4. - С. 3-13.

7. Лоскутова З.Ф. Виварий. - М.: Медицина, 1980. - 93 с.

8. Лушкина С.А. Физиологическое действие пептида КНСС человека на показатель работоспособности мышей обоего пола в разные сезоны года // Сб. статей II Международн. научно-практич. конф. «Медицинская экология». - Пенза, 2003. - С. 165-167.

9. Рацпредложение БРИЗ ВГМИ. Получение биологически активногопрепарата из спинного мозга человека / К.А. Мещерская, А.П. Бахтинов. B.C. Бахтинова - Заяв. № 316 от 5.12.77.

10. Рацпредложение БРИЗ ВГМИ. Контрацептивный эффект препарата, полученного из спинного мозга человека / К.А. Мещерская, А.П. Бахтинов, B.C. Бахтинова - Заяв. № 345 от 15.07.77.

11. Albertin G., Casale V., Ziolkowska A., Spinazzi R., Malendowicz L.K., Rossi G.P., Nussdorfer G.G. Urotensin-II and UII-receptor expression and function in the rat adrenal cortex // Int J Mol Med. - 2006, Jun. - 17(6). - Р. 1111-1115.

12. Ashton N. Renal and vascular actions of urotensin II // Kidney Int. - 2006, Aug. - 70(4). - Р. 624-629.

13. Balat A., Pakir I.H., Gok F., Anarat R., Sahinoz S. Urotensin-II levels in children with minimal change nephrotic syndrome // Pediatr Nephrol. - 2005, Jan. - 20(1). - Р. 42-45.

14. Balment R.J., Song W., Ashton N. Urotensin II: ancient hormone with new functions in vertebrate body fluid regulation // Ann N Y Acad Sci. - 2005, Apr. 1040. Р. 66-73.

15. Boorse G.C., Denver R.J. Widespread tissue distribution and diverse functions of corticotropin-releasing factor and related peptides // Gen Comp Endocrinol. - 2006, Mar. - 14(1). - Р. 9-18.

16. Charles C.J., Rademaker M.T., Richards A.M., Yandle T.G. Urotensin II: evidence for cardiac, hepatic and renal production // Peptides. - 2005, Nov. -26(11). - Р. 2211-2214.

17. Cheng D.Y., Fan L.L., Yi X.F. The role of urotensin II in airway remodeling of asthma // Zhonghua Jie He He Hu Xi Za Zhi. - 2006, Jun. - 29(6). - Р. 381-384.

18. Djordjevic T., BelAiba R.S., Bonello S., Pfeilschifter J., Hess J., Gorlach A. Human urotensin II is a novel activator of NADPH oxidase in human pulmonary artery smooth muscle cells // Arterioscler Thromb Vasc Biol. - 2005, Mar. - 25(3). - Р. 519-525.

19. Do-Rego J.C., Chatenet D., Orta M.H., Naudin B., Le Cudennec C., Leprince J., Scalbert E., Vaudry H., Costentin J. Behavioral effects of urotensin-II centrally administered in mice // Psychopharmacology (Berl). 2005, Nov. - 183(1). - Р. 103-17.

20. Enami P. Studies in neurosecretion II Caudal neurosecretory system in the eel (Auguilla Japonica) // I. Med. Sci., 1955. - N 1. - V. 4. - P. 23-36.

21. Gardiner S.M., March J.E., Kemp P.A., Maguire J.J., Kuc R.E., Davenport A.P., Bennett T. Regional heterogeneity in the haemodynamic responses to urotensin II infusion in relation to UT receptor localisation // Br J Pharmacol. - 2006, Mar. -147(6). - Р. 612-621.

22. Grieco P., Carotenuto A., Campiglia P., Marinelli L., Lama T., Patacchini R., Santicioli P., Maggi C.A., Rovero P., Novellino E. Urotensin-II receptor ligands. From agonist to antagonist activity // J. Med Chem. - 2005, Nov. 17. -48(23). - Р.7290-7297.

23. Liu G.Q., Zeng Z.P., Li H.Z., Fan X.R., Liu D.M., Tong A.L., Zheng X., Liu C. Expression of urotensin II and G-protein coupled receptor 14 mRNA in human pheochromocytoma tissues // Zhongguo Yi Xue Ke Xue Yuan Xue Bao. - 2005, Aug. - 27(4). - Р. 457-460.

24. Ovcharenko E., Abassi Z., Rubinstein I., Kaballa A., Hoffman A., Winaver J. Renal effects of human urotensin-II in rats with experimental congestive heart failure // Nephrol Dial Transplant. - 2006, May. - 21(5). - Р. 1205-1211.

25. Pelletier G., Lihrmann I., Dubessy C., Luu-The V., Vaudry H., Labrie F. Androgenic down-regulation of urotensin II precursor, urotensin II-related peptide precursor and androgen receptor mRNA in the mouse spinal cord // Neuroscience. - 2005. - 132(3). Р. 689-696.

26. Silvestre R.A., Egido E.M., Hernandez R., Leprince J., Chatenet D., Tollemer H., Chartrel N., Vaudry H., Marco J. Urotensin-II is present in pancreatic extracts and inhibits insulin release in the perfused rat pancreas // Eur J Endocrinol. - 2004, Dec. - 151(6). - Р. 803-809.

27. Tostivint H., Joly L., Lihrmann I., Parmentier C., Lebon A., Morisson M., Calas A., Ekker M., Vaudry H. Comparative genomics provides evidence for close evolutionary relationships between the urotensin II and somatostatin gene families // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2006, Feb 14. - 103(7). Р. 2237-2242.

28. Wassef L., Langham R.G., Kelly D.J. Vasoactive renal factors and the progression of diabetic nephropathy // Curr Pharm Des. - 2004. - 10(27). Р. 3373-3384.

29. Zhu Y.C., Zhu Y.Z., Moore P.K. The role of urotensin II in cardiovascular and renal physiology and diseases // Br J Pharmacol. - 2006, Aug -148(7). - Р. 884-901.

Размещено на Allbest.ru