Preview

Проблемы Эндокринологии

Расширенный поиск

ГАМК-рецепторные системы мозга при дисфункции щитовидной железы

https://doi.org/10.14341/probl200955528-30

Полный текст:

Аннотация

Исследовано влияние экспериментального гипо- и гипертиреоза на плотность 3H-мусцимол- и 3H-диазепамсвязывающих сайтов в синаптических мембранах из мозга крыс. Показано, что при гипотиреозе плотность 3H-мусцимол и 3H-диазепамсвязывающих сайтов повышена, а при гипертиреозе - понижена. Это может объяснять преобладание общего торможения животных при гипотиреозах и преобладание общего возбуждения при гипертиреозах.

Для цитирования:


Иноятова Ф.Х., Тонких А.К., Якубова Г.Т. ГАМК-рецепторные системы мозга при дисфункции щитовидной железы. Проблемы Эндокринологии. 2009;55(5):28-30. https://doi.org/10.14341/probl200955528-30

For citation:


Inoyatova F.K., Tonkikh A.K., Yakubova G.T. Brain GABA-receptor systems in functional thyroid disorders. Problems of Endocrinology. 2009;55(5):28-30. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl200955528-30

Гормоны щитовидной железы играют ключевую роль в развитии и нормальной функции мозга у позвоночных животных. Еще в ранних клинических наблюдениях и экспериментах на животных было отмечено, что при гипертиреозах ослабляются все виды торможения в ЦНС, и прежде всего преси- наптическое торможение, а при гипотиреозах, наоборот, ослабляются процессы возбуждения.

Гамма-аминомаслянная кислота (ГАМК) является основным тормозным нейромедиатором мозга. По данным радиоавтографии, от 20 до 40% всех синапсов мозга являются ГАМК-эргическими [6]. К настоящему времени получены убедительные доказательства о многостороннем взаимовлиянии тиреоидной и ГАМК-эргической регуляторных систем и основное действие тиреоидных гормонов на функции ЦНС опосредуется именно через тормозную ГАМК-эргическую передачу [15]. В экспериментах in vivo и in vitro на крысах и мышах получены данные, которые указывают, что тиреоидные гормоны действуют на различные компоненты ГАМК-эргической системы. Показано влияние тиреоидных гормонов на ферменты, ответственные за синтез и деградацию ГАМК, высвобождение ГАМК и ее обратный захват нервными клетками, экспрессию ГАМК-рецепторов генами и их постсинаптическую функцию [15].

У взрослых животных при гипотиреозе в основном увеличивается активность ферментов, синтезирующих ГАМК, и поэтому уровень ГАМК повышен. При гипертиреозе, наоборот, активность этих ферментов понижена, и уровень ГАМК снижен. Но, как показали исследования in vitro, этот эффект наблюдается не всегда, так как тиреоидные гормоны увеличивают высвобождение ГАМК из пресинаптиче- ских терминалей и подавляют обратный захват ГАМК, поэтому присутствие тиреоидных гормонов в синапсе может продлить действие ГАМК после ее высвобождения. Этот эффект тиреоидных гормонов опосредован через связывание их с цитоплазматическими и ядерными рецепторами [15].

Имеются и противоречивые данные о действии долговременных изменений в уровнях тиреоидных гормонов на обратный захват ГАМК. В экспериментах in vivo увеличение или уменьшение уровней тиреоидных гормонов изменяет плотность связывающих сайтов для ГАМК и бензодиазепинов в ГАМКА-рецепторах мозга, но результаты варьируют от исследования к исследованию, что может отражать важные региональные различия в мозге [15]. Имеются данные, полученные в экспериментах in vitro, что тиреоидные гормоны неконкурентно ингибируют ГАМК-стимулируемые хлорные токи через связывание с ядерными рецепторами, находящимися в цитоплазме [7].

В щитовидной железе, как и в ЦНС, выявлены ГАМК-транспортирующие системы и ферменты синтеза и деградации ГАМК, которые чувствительны к тиреоидным гормонам. Показано, что у крыс и людей, ГАМК ингибирует высвобождение из гипофиза тиреоидстимулирующего гормона. ГАМК также ингибирует стимулируемое тиреотропным гормоном высвобождение тиреоидных гормонов из щитовидной железы. Таким образом, эти исследования доказывают, что имеется тесная взаимосвязь между тиреоидной и ГАМК-эргической регуляциями у позвоночных животных [15].

Представление о том, что основное действие тиреоидных гормонов на ЦНС опосредуется через тормозную ГАМК-эргическую передачу стало формироваться только в последние 2—3 года. Некоторые экспериментальные работы противоречат друг другу. В этой связи представляются актуальными проверка и уточнение данных разных авторов о влиянии тиреоидных гормонов на ГАМК-эргическую систему. Целью настоящей работы явилось изучение плотности мусцимол- и бензодиазепинсвязываю- щих участков в ГАМКАА-рецепторном комплексе при экспериментальном гипо- и гипертиреозе.

Материалы и методы

Эксперименты были проведены на 50 крысах обоего пола. Гипотиреоз воспроизводили введением ингибитора синтеза тироксина — мерказолила в суточной дозе 5 мг/кг в течение 2 мес внутрижелу- дочно, ежедневно. Гипертиреоз воспроизводили также ежедневным внутрижелудочным введением L-тироксина в дозе 100 мкг/кг в течение 2 мес. Данные модели являются классическими и широко применяются в экспериментальной медицине [1]. В работе использовались следующие приборы и реактивы: сахароза, трис-(оксиметил)-аминометан, соляная кислота "Реахим", "хч" (Россия), 3Н-мус- цимол (15 Ки/ммоль), 3Н-диазепам (25 Ки/ммоль) фирмы "Amersham" (Англия); нитроцеллюлозные фильтры "Милипор" с размером пор 0,3—0,4 мкм, ПЛО (РРО) или 2,5-дифенилоксазол, ПОПОП (РОРОР) или п-бис-2-(5-фенилоксазоил), толуол сцинтилляционный.

Взрослых крыс массой тела 150—500 г забивали отсечением головы. Так как связывание мусцимола с ГАМКА-рецепторным комплексом сильно зависит от стресса животного, крыс перед отсечением головы около 5 мин держали в руках в перчатках и успокаивали. Голову отсекали ножницами, когда было видно, что крыса спокойна. Отдельно у самцов и самок брали кору, мозжечок и ствол мозга. Их отдельно размельчали ножницами в чашке Петри на льду и гомогенизировали в 10 объемах 0,32 М сахарозы в гомогенизаторе Поттера (стекло-тефлон). Гомогенат центрифугировали при 1000 g 10 мин. Супернатант центрифугировали при 20 000 g 30 мин. Полученный осадок (Р2), представляющий грубую синаптосомально-митохондриальную фракцию, замораживали-оттаивали и трижды отмывали от эндогенной ГАМК ресуспензированием-цен- трифугированием в холодной дистиллированной воде. Операция отмывания является обязательной, так как в тканях мозга содержится довольно много эндогенной ГАМК (2—4 мкг на 1 г ткани), что при гомогенизации мозга в 10 объемах среды может составить концентрацию около 10-4 М.

Эксперименты по связыванию проводили, как описано в работе О. Chude [3]. Радиоактивность измеряли на счетчике р-2".

Результаты

По данным литературы [4, 8] основные постсинаптические ГАМКА-рецепторно-канальные комплексы имеют на себе, в разной комбинации, связывающие сайты для различных лигандов: ГАМК, бензодиазепинов, барбитуратов, пикротоксина и ряда других модуляторов.

Для ГАМК-связывающего сайта обычно используют меченый мусцимол — алкалоид из гриба мухомора, который с более высоким сродством, чем ГАМК, связывается с ГАМКА-рецепторным комплексом и намного слабее связывается с другими типами ГАМК-рецепторов (ГАМКВ и ГАМКС).

Кривая зависимости количества специфически связавшегося меченого 3Н-мусцимола от концентрации меченого 3Н-мусцимола с фракцией отмытых синаптосомальных мембран из мозга крыс имеет сложный характер, который отражает существование в мозгу нескольких связывающих сайтов для ГАМК [2]. Анализ таких кривых сложен, но для целей настоящей работы нам достаточно изучать связывание с самым высокосродственным сайтом для ГАМК, Кд (константа диссоциации) которого для мусцимола лежит в диапазоне 1—10 нМ. В последующих экспериментах плотность связывающих сайтов мы измеряли при концентрации меченого 3Н-мусцимола 10 нМ, при которой концентрация связывающих сайтов высокого сродства близка к максимальной.

В табл. 1 представлены результаты изучения плотности связывающих сайтов для мусцимола при гипотиреозе и гипертиреозе в различных областях мозга у самцов и самок крыс. Анализ данных показывает, что в коре и мозжечке интактных крыс имеется приблизительно одинаковая плотность ГАМКд-рецепторных комплексов, а в стволе мозга она в 2 раза ниже. Это в целом соответствует данным литературы [11]. Половых различий в плотности ГАМКА-рецепторов в мозге крыс не выявлено. Как видно из табл. 1, при гипотиреозе во всех изученных областях мозга у самцов и самок плотность ГАМКд-рецепторов повышена на 25—30%, а при гипертиреозе, наоборот, понижена на 30—50%.

Составной частью ГАМКд-рецепторных комплексов являются бензодиазепиновые рецепторы. В наших предварительных экспериментах было показано, что константы связывания 3Н-диазепама с препаратами синаптосомальных мембран из коры мозга крыс приблизительно равны: Кд ~ 4,6 нМ и ВМакс ~ 0,27 пмолей на 1 мг белка. Эти результаты согласуются с данными литературы [9]. В последующих экспериментах плотность связывающих сайтов мы измеряли при концентрации меченого 3Н-диазепама — 10 нМ, при которой концентрация связывающих сайтов близка к максимальной.

Таблица 1. Плотность 3Н-мусцимолсвязывающих сайтов в препаратах синаптосомальных мембран из различных областей мозга крыс

Крысы

Область мозга

Плотность связывающих сайтов (в пмолях на 1 мг белка)

при гипотиреозе

в контроле

при гипертиреозе

Самки

Кора

0,28 ± 0,03

0,19 ± 0,02

0,13 ± 0,01

Мозжечок

0,27 ± 0,03

0,20 ± 0,02

0,15 ± 0,01

Ствол

0,13 ± 0,01

0,09 ± 0,01

0,06 ± 0,01

Самцы

Кора

0,25 ± 0,03

0,17 ± 0,03

0,12 ± 0,01

Мозжечок

0,29 ± 0,03

0,20 ± 0,03

0,15 ± 0,01

Ствол

0,14 ± 0,01

0,08 ± 0,01

0,06 ± 0,01

Примечание. Концентрацию связывающих сайтов измеряли при концентрации меченого мусцимола 10 нМ. Представлены средние значения из трех экспериментов с 4-кратной повторностью в каждом ± стандартное отклонение; р > 0,95.

Таблица 2. Плотность 3Н-диазепамсвязывающих сайтов в препаратах синап- тосомальных мембран из различных областей мозга крыс

Крысы

Область мозга

Плотность связывающих сайтов (в пмолях на 1 мг белка)

при гипотиреозе

в контроле

при гипертиреозе

Самки

Кора

0,44 ± 0,04

0,30 ± 0,04

0,22 ± 0,03

Мозжечок

0,47 ± 0,05

0,31 ± 0,04

0,25 ± 0,03

Ствол

0,23 ± 0,02

0,15 ± 0,02

0,11 ± 0,01

Самцы

Кора

0,41 ± 0,04

0,27 ± 0,03

0,20 ± 0,02

Мозжечок

0,45 ± 0,04

0,30 ± 0,03

0,24 ± 0,02

Ствол

0,20 ± 0,02

0,13 ± 0,01

0,10 ± 0,01

Примечание. Концентрацию связывающих сайтов измеряли при концентрации меченого диазепама 10 нМ. Представлены средние значения из трех экспериментов с четырехкратной повторностью в каждом ± среднее отклонение; р > 0,95.

Табл. 2 представлены результаты изучения плотности связывающих сайтов для диазепама при гипотиреозе и гипертиреозе в различных областях мозга у самцов и самок крыс. Как видно из табл. 2, существенных различий в плотности диазепамсвя- зывающих сайтов у самок и самцов не выявлено. Как и в случае мусцимолсвязывающих сайтов, плотность бензодиазепинсвязывающих сайтов во всех изученных областях мозга при гипотиреозе повышена, а при гипертиреозе, наоборот, понижена. Так как большая часть бензодиазепиновых рецепторов находится в ГАМКА-рецепторном комплексе, это соответствие указывает, что при гипотиреозе плотность ГАМКА-рецепторов во всех областях мозга повышена, а при гипертиреозе, наоборот, понижена.

Обсуждение

В литературе имеются противоречивые данные о влиянии экспериментального гипотиреоза и гипертиреоза на количество различных связывающих сайтов в ГАМКА-рецепторах [15]. В одних работах получены данные об уменьшении связывающих сайтов при гипотиреозе и увеличении при гипертиреозе [10]. В других доказаны прямо противоположные эффекты, т. е. увеличение при гипотиреозе и уменьшение при гипертиреозе [13]. В третьих не обнаружено никакого влияния гипотиреоза и гипертиреоза на плотность связывающих сайтов в ГАМКд-рецепторах [12, 14].

Возможно, что причина этих разногласий заключается в недостаточном отмывании препаратов мембран. В литературе имеются указания, что в экспериментах in vitro трийодтиронин аллостери- чески увеличивает максимальное связывание для меченых бензодиазепинов к их связывающим сайтам [5]. При недостаточном отмывании синаптических мембран в них может оставаться определенное количество эндогенного трийодтиронина. Следовательно, уменьшенное количество ГАМКА-ре- цепторов под действием хронического введения крысам тиреоидных гормонов может в экспериментах по связыванию казаться увеличенным за счет аллостерического влияния трийодтиронина на ГАМКд-рецепторы.

Таким образом, наши эксперименты, с одной стороны, подтверждают известный факт, что одним из рецепторов для тиреоидных гормонов являются ГАМКд-рецепторные комплексы мозга, и с другой — подтверждают данные литературы о том, что при гипотиреозе плотность ГАМКд-рецепторных комплексов повышается, а при гипертиреозе, наоборот, понижается. Повышенное количество ГАМКд-рецепторных комплексов способствует преобладанию общего торможения, а пониженное способствует преобладанию общего возбуждения.

Вывод

При экспериментальном гипотиреозе у крыс плотность ГАМКд-рецепторных комплексов в си- наптосомах из мозга крыс повышена, а при гипертиреозе — понижена.

Список литературы

1. Куликов А. В., Тихонова М. А., Лебедева Е. И. и др. // Рос. физиол. журн. - 2004. - Т. 90, № 4. - С. 474-480.

2. Тонких А. К., Кузнецов В. И., Каранова М. В., Садыков А. А. // Нейрохимия. - 1985. - Т. 4, № 3. - С. 260-267.

3. Chude O. // J. Neurochem. - 1979. - Vol. 33. - P. 621- 629.

4. Costa E. // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. - 1998. - Vol. 38. - P. 321-350.

5. Dalezios Y., Matsokis N. // Neurochem. Res. - 1993. - Vol. 18, N 3. - P. 305-311.

6. Iversen L. L., Bloom F. F. // Brain Res. - 1972. - Vol. 41. - P. 131-143.

7. Martin J. V., Padron J. M., Newman M. A. et al. // Brain Res. - 2004. - Vol. 9, N 1-2. - P. 98-107.

8. Mehta A. K., Ticku M. K. // Brain Res. Rev. - 1999. - Vol. 29, N 2-3. - P. 196-217.

9. Olsen W. // J. Neurochem. - 1981. - Vol. 37, N 1. - P. 1- 13.

10. Ortiz-Butron R., Pacheco-Rosado J., Heraa-Yndez-Garcia A. et al. // Neuropharmacology. - 2003. - Vol. 44. - P. 111- 116.

11. Penney J. B., Pan J. H. S., Young A. B. et al. // Science. - 1981. - Vol. 214. - P. 1036-1038.

12. Roskoden T., Zilles K., Schleicher A., Schwegler H. // Neurosci. Lett. - 2002. - Vol. 333, N 1. - P. 21-24.

13. Sandrini M., Marrama D., Vergoni A. V., Bertolini A. // Life Sci. - 1991. - Vol. 48, N 7. - P. 659-666.

14. Sandrini M., Vergoni A. V., Bertolini A. // Pharmacol. Res. - 1993. - Vol. 28, N 1. - P. 47-52.

15. Wiensa S. C., Trudeau V. L. // Comp. Biochem. Physiol. Pt A: Mol. Integrative Physiol. - 2006. - Vol. 144, N 3. - P. 332-344.


Об авторах

Феруза Хидоятовна Иноятова

Ташкентская медицинская академия


Узбекистан

Кафедра биоорганической и биологической химии, доктор биол. наук, проф. кафедры



Анатолий Константинович Тонких

Национальный университет им. М. Улугбека


Узбекистан

канд. мед. наук, науч. сотр. кафедры биофизики



Гильноза Турдалиевна Якубова

Ташкентская медицинская академия


Узбекистан

Кафедра биоорганической и биологической химии, аспирант кафедры



Для цитирования:


Иноятова Ф.Х., Тонких А.К., Якубова Г.Т. ГАМК-рецепторные системы мозга при дисфункции щитовидной железы. Проблемы Эндокринологии. 2009;55(5):28-30. https://doi.org/10.14341/probl200955528-30

For citation:


Inoyatova F.K., Tonkikh A.K., Yakubova G.T. Brain GABA-receptor systems in functional thyroid disorders. Problems of Endocrinology. 2009;55(5):28-30. (In Russ.) https://doi.org/10.14341/probl200955528-30

Просмотров: 974


ISSN 0375-9660 (Print)
ISSN 2308-1430 (Online)