Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом на метаболизм гамма-аминомасляной кислоты в тканях различных структур центральной нервной системы трехмесячных кроликов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом на метаболизм гамма-аминомасляной кислоты в тканях различных структур центральной нервной системы трехмесячных кроликов

Мамедова И.А.

В комплексе медико-биологических проблем последних десятилетий особое место занимает исследование широкого диапазона вредного влияния алкоголя на состояние здоровья как самого злоупотребляющего алкогольными напитками, так и на здоровье его потомства, отрицательного воздействие на благосостояние семьи и общества.

В настоящее время установлено, что этанол, независимо от сроков беременности, быстро переходит через гемато-плацентарный барьер. Алкоголь, употребляемый беременными, оказывает как прямое, так и опосредованное тератогенное и фетотоксическое действие на плод. Тяжёлыми последствиями алкоголизма женщины являются гибель зародыша на ранних этапах эмбриогенеза, высокая перинатальная заболеваемость и смертность, рождение детей с задержкой перинатального развития, различные врождённые аномалии, метаболические и функциональные нарушения, дефекты развития ЦНС, в частности, прогрессирующая психическая неполноценность [4].

Одно из важнейших мест в формировании признаков алкогольной интоксикации занимают изменения под влиянием этанола функционирования нейромедиаторов головного мозга [12]. ГАМК-ергическая система, по мнению большинства авторов, играет значительную роль в развитии алкоголизма, так как является одной из основных точек приложения этанола при возникновения его психотропных эффектов [3].

В эмбриогенезе плацентарных млекопитающих различают два критических периода: первый - на начальный стадии развития, когда зародыш только начинает продвигаться по яйцеводу, второй период совпадает со стадиями развития, когда зародыш вступает в период основного органогенеза [6]. В эти критические периоды развития ЦНС насыщена различными клеточными, тканевыми и митохондриальными изменения, которое до сих пор остаются малоизученными. Несмотря на признание факта ранимости нейронов структур головного мозга в эмбриональном и плодном периодах, отсутствуют сведения о том, на какой стадии пренатального развития под действием экстремального фактора внешней среды, в частности при алкогольной интоксикации, возникают патологические изменения в нервной системе и как они проявляются в постнатальном онтогенезе человека и животных.

Таким образом, кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию изучение различных параметров ГАМК-системы в головном мозге необходимым для выяснения механизмов пренатальной действия этанола в мозге.

Материалы и методы

Исследования выполнены на кроликов, полученных от взрослых самок, в соответствии с биоэтическими принципами и нормативными документами, рекомендованными. Двух половозрелых самок подсаживали к самцу, далее фиксировали срок беременности - определяли наличие сперматозоидов в вагинальном мазке самки, при этом первым днем беременности считался день обнаружения сперматозоидов в вагинальном мазке.

Экспериментальные животные были разделены на следующие группы: 1) контрольная группа - интактные животные; 2) опытная группа № 1 - самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 3,5 г/кг дозой этанола, и их потомство, 3) опытная группа № 2 - самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 5,6 г/кг дозой этанола, и их потомство.

Хроническую интоксикацию 3,5 г/кг и 5,6 г/кг дозой этанола проводили на 1-10-е сутки. Беременности введением этанола один раз в день (внутрибрюшинно) в течение 10 дней.

Отделы мозга (кора больших полушарий головного мозга, мозжечок, ствол мозга и гипоталамус) анализировали у интактных и опытных трех месячных крольчат. Сразу после декапитации животных извлеченный мозг помещают на лед. Ткань мозга обрабатывали согласно методу Робертса [8] в модификации [9].

Для разделения свободных аминокислот (ГАМК, Глу и Асп) методом электрофореза на бумаге [7] применяли буферную смесь: вода-ледная уксусная кислота - пиридин (44:8:1) при рН 3,5. Аминокислоты разделяли при напряжении 350 В и сила тока 12,5 мА в течение 4 ч.

Активность ГДК в нервной ткани определяли известным методом, предложенным И.А. Сытинским и Т.Н. Пряткиной [10]. Активность фермента ГАМК-Т определяли по методу Н.С.Ниловой [5] и выражали в микромолях Глу, образовавшейся на 1 г свежей ткани за 1 ч. Все эксперименты проводили согласно «Правилам работы с использованием экспериментальных животных». Полученные данные были статистически обработаны непараметрическим методом Манна-Уитни для независимых выборок [2].

Результаты и их обсуждения

Результаты проведенных исследований, показали, что у 3-х месячных крольчат в контроле содержание ГАМК составляет в кора больших полушарий мозга 2,24±0,066, в мозжечке 1,74±0,039, в стволе мозга, 2,12±0,038, в гипоталамуса 2,62±0,039 мкмоль/г (табл. 1). У кроликов, перенесших пренатальную хроническую интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола наблюдается выраженные нарушения обмена ГАМК. При этом содержания ГАМК возрастает: в кора больших полушарий мозга - 20%, в мозжечке - 22%, в стволе мозга 31%, в гипоталамуса - 26%.

Содержание свободной Глу у 3-х месячных крольчат в тканях избранных структур ЦНС после внутриутробного воздействия хронической интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола снижается. Таким образом, в контроле содержание свободной Глу в ткани коры больших полушарий головного мозга составляет - 4,87±0,082, мозжечке - 4,17±0,064, стволе мозга - 4,65±0,066, в гипоталамуса - 4,94±0,03 мкмоль/г. У 3-х месячных кроликов, перенесших пренатальную хроническую алкогольную интоксикацию (3,5 г/кг) содержания Глу в кора больших полушарий мозга - 12%, в мозжечке - 7%, в стволе мозга 10%, в гипоталамуса - 7% уменьшается. При этом содержание свободной Асп в тканях исследованных структур ЦНС также уменьшается: в кора больших полушарий мозга - 21%, в мозжечке - 14%, в стволе мозга 14%, в гипоталамуса - 15%.

У 3-х месячных кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию высокой дозой алкоголя (5,6 г/кг), содержание ГАМК увеличивается в ткани больших полушарий головного мозга - 28%, в мозжечке - 34%, в стволе мозга - 42%, гипоталамуса - 38% по сравнение контрольными показателями. Содержание свободной Глу в тканях изучаемых структур головного мозга после внутриутробного воздействия хронической интоксикации этанола (5,6 г/кг), в отличие от уровня ГАМК адекватно снижается (в кора больших полушарий мозга - 18%, в мозжечке - 11%, в стволе мозга 15%, в гипоталамуса - 12%). При этом содержание свободной Асп в тканях избранных структур ЦНС также уменьшается (в кора больших полушарий мозга - 15%, в мозжечке - 18%, в стволе мозга 19%, в гипоталамуса - 20%).

Таблица 1. Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом (3,5 г/кг и 5,6 г/кг в течение 10 дней) на содержание ГАМК, Глу и Асп (мкмоль/г) в тканях структур ЦНС 3-х месячных кроликов (M±m, n=5)

* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001.

Результаты следующих серий опытов показали, что внутриутробного хронического воздействия 3,5 г/кг дозы этанола активность ГДК в изучаемых структур головного мозга повышается (табл. 2). Это повышение в ткани коры больших полушарий составляет 17 %, в мозжечке - 20%, в стволе мозга - 22%, в ткани гипоталамуса 15%. Активность фермента ГАМК-Т в указанных условиях в тканях коры больших полушарий головного мозга, мозжечка, ствола мозга и гипоталамуса по сравнение с контролем понижается на 8, 12, 12 и 10%, соответственно.

Выявлено, что у трех месячных кроликов, получавших внутриутробно хроническую интоксикацию высокой дозой этанола (5,6 г/кг) активность фермента ГДК в изучаемых структур головного мозга по сравнение с контролем повышается (в ткани больших полушарий головного мозга - 26%, в мозжечке - 29%, в стволе мозга - 33%, гипоталамуса - 24%). Активность фермента ГАМК-Т в указанных условиях в тканях коры больших полушарий головного мозга, мозжечка, ствола мозга и гипоталамуса по сравнение с контролем наоборот понижается на 13, 20, 18 и 15%, соответственно.

Таблица 2. Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом (3,5 г/кг и 5,6 г/кг в течение 10 дней) на активность ферментов ГДК (мкмоль ГАМК/г·ч) и ГАМК-Т (мкмоль Глу/г·ч) в тканях структур ЦНС 3-х месячных кроликов (M±m, n=5)

* - p<0,05; ** - p<0,01; *** - <0,001.

Проведенные исследования выявили тот факт, что после внутриутробного хронического воздействия этанола компоненты системы ГАМК больше всего претерпевают изменения в ткани мозжечка и ствола мозга. Вероятно, что эти изменения связаны с выполняемыми сложными физиологическими и биохимическими функциями и численностью ергических нейронов в этих структурах ЦНС.

Особенно, интересен факт, указывающий на разнонаправленную изменчивость общей активности ГДК и ГАМК-Т. Как видно из полученных данных при внутриутробном хроническом воздействии различных дозы этанола увеличение содержание ГАМК происходит с одной стороны за счет усиление синтез ГАМК, с другой стороны за счет уменьшение ее поглощение тканями исследованных структур головного мозга 3-х месячных кроликов.

При внутриутробном введении относительно малый дозы (3,5 г/кг) наблюдается слабовыраженные изменения в содержании и активности компонентов обмена ГАМК у 3-х месячных кроликов во всех исследованных структур головного мозга по сравнение большой дозы (5,6 г/кг). Особую роль в формировании неврологической картины внутриутробном отравления этанолом играют разнонаправленные нарушения в глутамат- и ГАМК-ергических системах головного мозга. По современным представлениям, именно эти аминокислоты являются основными нейротрансмиттерами мозга в обеспечении баланса практически всех возбуждающих и тормозных процессов в организме [1]. На основе выше сказанному можно говорит, что при внутриутробном интоксикации этанола в головном мозге возникает дисбаланс между стимулирующими и тормозными медиаторными системами, в первую очередь ГАМК, глутаматергической.

Считается экспериментально обоснованным, что ряд поведенческих эффектов этанола обусловлен активацией ГАМКергической системы, в основе которой, как известно, лежит индукция поступления в нейроны ионов Cl-, опосредуемого стимуляцией комплекса ГАМК-рецептор/ионный канал [11].

Во внутриутробном периоде этанол влияет на экспрессию широкого спектра белков и на процесс миграции нейронов, в результате чего нарушается количественный и качественный нейронный состав в различных областей головного мозга плода. Вероятно, что этанол оказывает воздействие на белковые структуры ферментов обмена ГАМК или же взаимодействует с их коферментом - пиридоксаль-5-фосфатом.

Многочисленные механизмы вносят свой вклад в разрушительные эффекты воздействия алкоголя на плод, особенно на развивающийся мозг. Плацента - сложный полифункциональный орган, полноценность деятельности которого зависит от многих факторов. Развивающийся плод и плацента как единое целое бурно реагируют на любые отрицательные воздействия, не свойственные нормальному, заложенному природой механизму развития.

Под влиянием алкоголя происходят активация функции плаценты, повышение в ней уровня компенсаторно-приспособительных и метаболических процессов. ГАМК при внутриутробной действия этанола очень активно выполняет свои компенсаторно-адаптивные функции, оказывая на многие системы мозга сильное тормозящее влияние, что особенно проявляется при систематических пренатальной воздействиях этанола.

На основании полученных результатов и данных литературы можно сделать заключение, что фетальный алкогольный синдром как внешние нарушения глутамат- и ГАМК-эргической влияние передачи сигналов на развитие головного мозга.

Литература

внутриутробный интоксикация алкоголь потомство

1. Курбат М.Н., Лелевич В.В. Обмен аминокислот в головном мозге //Нейрохимия. - 2009. № 1 (26). С. 29-34.

2. Лакин Г.Ф. Биометрия // М., изд-во «Высшая школа», 1990, 325 с.

3. Лелевич С.В. Молекулярные механизмы формирование алкогольной и морфиной интоксикации: Автореф. диссертация на соискание ученой степени д.м.н: - Минск, 2015. - 47 с.

4. Малахова Ж.Л., Шилко В.И., Бубнов А.А. Фетальный алкогольный синдром у детей раннего возраста, М.: LAP Lambert Academic Publishing, 2012. - 164 с.

5. Нилова Н.С. Аммиак и ГАМК-трансаминазная активность ткани головного мозга // Докл. АН СССР, 1966, (2). С. 483-486.

6. Пучков В.Ф. Учение П.Г. Светлова о критических периодах развития и его значение для современной эмбриологии // Морфология, 1993, № 11 (105), С. 147-158.

7. Dose K. Die anwendung der hochspannungspherographic dei der guantitativen totalanigse von protein hydrolysaten // Mitteiling Biochem. - 1957. - Bd. № 2(329). P. 416-419.

8. Robert E., Frankel S. Gamma-aminobutyric acid in brain: its formation from glutamic acid // J.Biol., Chem., 1950, №1(187). P. 55-63.

9. Shatunova N.F., Sytinsky I.A. On the intracellular localization of glutamate decarboxylase and gamma-amonibutyric acid in mammalian brain // J. Neurochem. - 1964. (11). P. 701-708.

10. Sytinsky I.A., Priyatkina T.N. Effect of certain drugs on gamma-aminobutyric acid system on central nervous system // Biochem. Pharmacol., 1966, № 1(115). P. 49-57.

11. Toso L., Johnson A., Bissell S. et al. Understanding the mechanism of learning enhancement: NMDA and GABA receptor expression // American Journal of Obstetrics & Gynecology, 2007, № 3(197). P. 267-277.

12. Ward R.J., Lallemand F., De Witte P. Biochemical and neurotransmitter changes implicated in alcohol-induced brain damage in chronic or `binge drinking' alcohol abuse // Alcohol Alcoholism., 2009, № 2(44). P. 128-135.

Размещено на Allbest.ru