Содержание катехоламинов в плазме крови крыс при моделировании нарушений холинэргической системы в условиях изменения светового режима Medline.ru - медико-биологический информационный портал Медлайн.ру

Содержание катехоламинов в плазме крови крыс при моделировании нарушений холинэргической системы в условиях изменения светового режима

Батоцыренова Е.Г., Колбасова Т.А., Кашуро В.А., Шкутина И.В., Тинус А.М., Кузьмина Н.В., Тимофеев С.В., Щепеткова К.М.

1Федеральное государственное бюджетное учреждение
«Научно-клинический центр токсикологии им. С.Н. Голикова Федерального медико-биологического агентства»
192019, Россия, г. Санкт-Петербург, ул. Бехтерева, д. 1.
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 194100, Россия, г. Санкт-Петербург, Литовская ул., 2
3Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет», 199034, Россия, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7-9
4Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена», 191186, г. Санкт-Петербург, набережная реки Мойки 48

Резюме
Растущая распространенность метаболического синдрома среди населения вызывает серьезную обеспокоенность. Многогранный патогенез метаболического синдрома включает в себя такие патологические состояния как абдоминальное ожирение, инсулинорезистентность, гипертония, дислипидемия. Хотя точная причина метаболического синдрома до сих пор не установлена, развитие данных метаболических нарушений тесно связаны с нарушением работы нервной и эндокринной систем. Ключевым звеном является баланс парасимпатической (холинергической) и симпатической (катехоламинергической) систем. Холинергическая система обеспечивает контроль пищевого поведения, секрецию инсулина, участвует в регуляции противовоспалительных реакциях, тогда как повышенная активность гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы способствует развитию гипертензии и гипергликемии. При этом существенным фактором, влияющим на развитие метаболических заболеваний, является нарушение светового режима. Цель исследования. Исследовать влияние неконтролируемого нарастания содержания ацетилхолина как в центральной, так и в периферической нервной системах, вызванное острым однократным воздействием судорожной дозы обратимого ингибитора ацетилхолинэстеразы - фенилкарбамата на содержание катехоламинов в плазме крови в условиях нарушения циркадианной ритмики. Материалы и методы. В проведенном исследовании однократное внутрибрюшинное введение крысам обратимого ингибитора ацетилхолинэстеразы - 2-[(диметил-амино)метил] фенилдиметилкарбамата (далее - «фенилкарбамат») в судорожной дозе было использовано как модель «ацетилхолинового шторма». В дальнейшем в условиях длительного изменения светового режима (в течение 1 и 3 месяцев) исследована концентрация катехоламинов в плазме крови методом ВЭЖХ. Результаты. Через 1 месяц после «ацетилхолинового шторма» независимо от изменения светового режима обнаружено достоверное снижение концентрации дофамина в плазме крови. Концентрации норадреналина и адреналина достоверно снизились при обычном освещении и в группе «постоянное освещение». В группе же «постоянная темнота» не обнаружено изменений по сравнению с контрольной группой. Через 3 месяца, после сочетанного стрессового воздействия выявлено снижение концентрации дофамина в плазме крови при обычном и постоянном освещении по сравнению с контрольной группой. В группе «постоянная темнота» концентрация дофамина в плазме крови, напротив, достоверно увеличилась в 2 раза по сравнению с контролем. Наибольшее снижение концентрации норадреналина и адреналина по сравнению с контрольной группой выявлено в группе «постоянное освещение». Заключение. Таким образом, в условиях нарушения циркадианных ритмов в течение 1 месяца острое нарушение в холинэргической системе способствует наибольшим изменениям концентрации норадреналина и адреналина в плазме крови. Это особенно важно в контексте метаболического синдрома, так как хроническая симпатическая адренергическая активация способствует развитию инсулинорезистентности, нарушению толерантности к глюкозе, формированию дислипидемии. Выявленный эффект изменений концентрации катехоламинов в плазме крови при нарушении холинэргической передачи сигнала необходимо учитывать при использовании антихолинэстеразных препаратов при лечении неврозов, депрессий, когнитивных нарушений в условиях нарушения светового режима.

Ключевые слова
фенилкарбамат; световой режим; циркадианные ритмы; катехоламины; ацетилхолин; стресс

(статья в формате PDF. Для просмотра необходим Adobe Acrobat Reader)

открыть статью в

новом окне

Список литературы

1. Новиков В.С., Сороко С.И., Шустов Е.Б. Дезадаптационные состояния человека при экстремальных воздействиях и их коррекция. Санкт Петербург: Политехника принт; 2018.

2. Хетагурова Л.Г., Урумова Л.Т., Ботоева Н.К. и др. Стресс (хрономедицинские аспекты). Владикавказ: Проект Пресс; 2010.

3. Asher G, Schibler U. Crosstalk between components of circadian and metabolic cycles in mammals. Cell metabolism. 2011; 13(1):125-137.

4. Takahashi J.S. Transcriptional architecture of the mammalian circadian clock. Nature Reviews Genetics. 2017; 18(3):164-179.

5. Edgar R.S., Green E.W., Zhao Y. et al. Peroxiredoxins are conserved markers of circadian rhythms. Nature. 2012; 485:459-464. doi:10.1038/nature11048

6. Reddy A.B., Rey G. Metabolic and nontranscriptional circadian clocks: Eukaryotes. Annual review of biochemistry. 2014; 83:165-189.

7. Milev N.B., Sue Goo R., Reddy A.B. Cellular timekeeping: It’s redox o’clock. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2018; 10(5):a027698. doi:10.1101/cshperspect.a027698

8. Чибисов С.М., Рапопорт С.И., Благонравов М.Л. ред. Хронобиология и хрономедицина. Москва: Триада Х; 2018.

9. Бычков Е.Р., Карпова И.В., Цикунов С.Г., Крицкая Д.В., Лебедев А.А., Тиссен И.Ю., Пюрвеев С.С., Шабанов П.Д. Действие острого психического стресса на обмен моноаминов в мезокортикальной и нигростриатной системах головного мозга крыс. Педиатр. 2021;12(6):35-42. doi: 10.17816/PED12635-42.

10. Komatsubara M., Hara T., Hosoya T. et al. Melatonin regulates catecholamine biosynthesis by modulating bone morphogenetic protein and glucocorticoid actions. The Journal of steroid biochemistry and molecular biology. 2017; 165(Pt B):182-189. doi:10.1016/j.jsbmb.2016.06.002

11. Бонитенко Е.Ю., Кашуро В.А., Башарин В.А. Вопросы моделирования в экспериментальной токсикологии и медицине. Биомодели нулевого порядка. Мед. труда и промышленная экология. 2022; 62(11): 718-732. doi:10.31089/1026-9428-2022-62-11-718-732.

12. Ashani Y., Leader H., Raveh L. et al. In vitro and in vivo protection of acetylcholinesterase against organophosphate poisoning by pretreatment with a novel derivative of 1,3,2 dioxaphosphorinane 2 oxide. Journal of Medicinal Chemistry. 1983; 26(2):145-152. doi:10.1021/jm00356a006

13. Weinstock M., Razin M., Chorev M., Enz A. Pharmacological evaluation of phenyl carbamates as CNS selective acetylcholinesterase inhibitors. Journal of Neural Transmission. Supplementum. 1994; (43):219-225.

14. Прозоровский В.Б., Саватеев Н.В. Неантихолинэстеразные механизмы действия антихолинэстеразных средств. Ленинград: Медицина, Ленинградское отделение; 1976.

15. Беспалов А.Я., Прокопенко Л.И., Горчакова Т.Л. и др. Гидрохлориды замещeнных 2 [(диметиламино)метил]арилдиметилкарбаматов, обладающие антихолинэстеразной активностью: пат. RU 2754133 C1 Рос. Федерация: МПК A61K31/27; № 2020126313

16. Racine R.J. Modification of seizure activity by electrical stimulation. II. Motor seizure. Electroencephalography and clinical neurophysiology. 1972; 32(3):281-294.

17. Figueiro M.G., Bierman A., Rea M.S. A train of blue light pulses delivered through closed eyelids suppresses melatonin and phase shifts the human circadian system. Nature and Science of Sleep. 2013; 5:133-141. doi:10.2147/NSS.S52203

18. Bühler H.U., da Prada M., Haefely W., Picotti GB. Plasma adrenaline, noradrenaline and dopamine in man and different animal species. The Journal of physiology. 1978; 276:311-320. doi:10.1113/jphysiol.1978.sp012235

19. Zawilska J.B., Bednarek A., Berezińska M., Nowak JZ. Rhythmic changes in metabolism of dopamine in the chick retina: the importance of light versus biological clock. Journal of neurochemistry. 2003; 84(4):717-724. doi:10.1046/j.1471 4159.2003.01559.x

20. Linsell C.R., Lightman S.L., Mullen P.E. et al. Circadian rhythms of epinephrine and norepinephrine in man. The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. 1985; 60(6):1210-1215. doi:10.1210/jcem 60 6 1210

21. Nishimura T., Nishio I., Ohtani H. et al. Plasma catecholamines determination using high pressure liquid chromatography and their roles in blood pressure regulation and experimental hypertension in rats. Japanese Circulation Journal. 1979; 43(9):855-865. doi:10.1253/jcj.43.855

22. Sowers J.R., Vlachakis N. Circadian variation in plasma dopamine levels in man. Journal of endocrinological investigation. 1984; 7(4):341-345. doi:10.1007/BF03351014

23. Akerstedt T., Levi L. Circadian rhythms in the secretion of cortisol, adrenaline and noradrenaline. European Journal of Clinical Investigation. 1978; 8(2):57-58. doi:10.1111/j.1365 2362.1978.tb00811.x

24. Olekhnovich E.I., Batotsyrenova E.G., Yunes R.A. et al. The effects of Levilactobacillus brevis on the physiological parameters and gut microbiota composition of rats subjected to desynchronosis. Microbial. Cell Factories. 2021; 20 (1): 226. DOI: 10.1186/s12934-021-01716l.

25. Milev N.B., Reddy A.B. Circadian redox oscillations and metabolism. Trends in Endocrinology & Metabolism. 2015; 26(8):430-437. doi:10.1016/j.tem.2015.05.012

26. Батоцыренова Е.Г., Бажанова Е.Д., Шарабанов А.В., Кашуро В.А., Иванов Д.О. Изменение экспрессии генов CLOCK и THRA в супрахиазматических ядрах при фармакологической коррекции дельта-сон индуцирующим пептидом. В сборнике: Объединенный научный форум VIII съезд физиологов СНГ, XV съезд аллергологов и иммунологов СНГ, симпозиум «Белки и пептиды». Москва; 2025:11.

27. Rubí B., Maechler P. Minireview: new roles for peripheral dopamine on metabolic control and tumor growth: let’s seek the balance. Endocrinology. 2010; 151(12):5570-5581. doi:10.1210/en.2010 0745

28. Wirz Justice A., Da Prada M., Remé C. Circadian rhythm in rat retinal dopamine. Neuroscience letters. 1984; 45(1):21-25. doi:10.1016/0304 3940(84)90323 9

29. Milatović D., Gupta R., Aschner M. Anticholinesterase toxicity and oxidative stress. The Scientific World Journal. 2006; 6:295-310.

30. Sparenborg S., Brennecke L.H., Jaax N.K., Braitman D.J. Dizocilpine (MK 801) arrests status epilepticus and prevents brain damage induced by soman. Neuropharmacology. 1992; 31(4):357-368. doi:10.1016/0028 3908(92)90068 z

31. Banerji T.K., Quay W.B. Effects of melatonin on adrenomedullary dopamine beta hydroxylase activity in golden hamsters: evidence for pineal and dose dependencies. Journal of pineal research. 1986; 3(4):397-404. doi:10.1111/j.1600 079X.1986.tb00762.x

32. Кострова Т.А., Батоцыренова Е.Г., Беспалов А.Я. и др. Изменения показателей энергетического обмена и антиоксидантной системы при острой тяжелой интоксикации фенилкарбаматом и тиопенталом натрия в условиях десинхроноза. В кн.: «Сборник материалов IV Всероссийской научно практической конференции». 2016:290-292.

33. Ценцевицкий А.Н., Хузахметова В.Ф., Бухараева Э.А. Адренергическая модуляция проведения возбуждения в периферических синапсах. Биологические мембраны. 2019; 36(3):176-183.

34. Батоцыренова Е.Г., Кострова Т.А., Жиляева Е.Х., Кашуро В.А. Изменение показателей антиоксидантной системы при остром тяжелом отравлении тиопенталом натрия в отдаленный период в условиях десинхроноза. В сборнике: Окислительный стресс в психиатрии и неврологии. Всероссийская конференция с международным участием. 2016:19-20.