Компоненты гамкергической системы и ее функция в эндокринных железах

В первые годы после открытия в мозге позво­ночных гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК), которая позже была признана основным тормоз­ным медиатором ЦНС, считали, что она локализо­вана исключительно в клетках нервной системы. Повышение чувствительности методов определе­ния ГАМК позволило позже установить присутст­вие аминокислоты, ферментов ее обмена, систем транспорта, а также рецепторов и в клетках иных тканей и органов. Механизм действия ГАМК на периферии опосредован как мембранными рецеп­торами (в случае передачи нервного импульса или при трофическом действии), так и без их участия (при регуляции внутриклеточных процессов) [34, 35]. Кроме медиаторной функции, ГАМК в неней­рональных тканях может играть трофическую и па­ракринную роль в процессах секреции и транспор­та биологически активных соединений, подвижно­сти сперматозоидов и их способности к оплодотво­рению, сокращения матки и маточных труб, меха­низмах клеточной пролиферации. Особо интерес­на, учитывая значение ГАМК в контроле нейроэн­докринных механизмов деятельности эндокрин­ных желез, роль аминокислоты в процессах регу­ляции синтеза и секреции гормонов собственно на уровне секреторной клетки.

Перед изложением данных литературы о лока­лизации ГАМК, особенностях строения и функции ферментов ее обмена, транспортеров и рецепторов в эндокринных железах, а также возможной функ­ции аминокислоты в них необходимо напомнить, что ГАМК в нервной ткани синтезируется из глу­таминовой кислоты при участии фермента глута­матдекарбоксилазы (ГДК), которая присутствует в мозге в виде 2 изоформ — ГДК^ и ГДК^ (по вели­чине молекулярной массы). Изоферменты разли­чаются по нуклеотидной последовательности, кле­точной и субклеточной локализации, иммунореак­тивности, факторам, контролирующим их актив­ность, и нейрохимическим функциям. При экстре­мальных условиях определенное значение могут приобретать альтернативные пути синтеза амино­кислоты, например образование ее из путресцина.

В дальнейшем метаболизме ГАМК принимает участие ГАМК-аминотрансфераза (ГАМК-Т). Фермент состоит из 2 идентичных субъединиц и локализуется в основном в постсинаптической зо­не и несинаптосомальных митохондриях. Следую­щий фермент обмена ГАМК — дегидрогеназа по­луальдегида янтарной кислоты (ДПЯК), которая катализирует реакцию окисления образовавшегося вследствие переаминирования полуальдегида ян­тарной кислоты. Анализ очищенной ДПЯК пока­зал наличие в составе фермента только 1 субъеди­ницы. На синаптических мембранах нейронов, а также мембранах глиальных клеток идентифици­ровано до 4 систем транспорта ГАМК и ряда ее аналогов. ГАМК-транспортеры (ГАМК-Тр) Na⁺ и СГ -зависимы и играют важную роль в реализации ГАМКергической нейротрансмиссии, регулируя высвобождение медиатора в синаптическую щель и обратный захват его нейронами и глиальными клетками.

В ЦНС присутствует несколько типов ГАМК- рецепторов (ГАМК-Р). Медиатор действует в ос­новном через постсинаптический ГАМК_Л-Р, кото­рый является составной частью олигомерного ре­цепторного комплекса ГАМК_а—бензодиазепин— СГ-канал (ГАКМ_а — БД —СГ -РК). Активность его модулируется рядом соединений, в том числе бензодиазепинами, барбитуратами, конвульсанта- ми, нейростероидами. Клонирование генов, кото­рые отвечают за синтез 5 классов субъединиц (а, р, у, ст, р), составляющих этот рецептор, выявило бо­лее чем 17 генов млекопитающих, кодирующих функциональное взаимодействие подклассов субъ­единиц ГАМК_а-Р. Комбинация этих субъединиц обусловливает различные функциональные и фар­макологические свойства ГАМК_а-Р. что, собствен­но, во многом и определяет многогранную роль ГАМК в регуляции разнообразных функций мозга. Установлено, что у-субъединица этого рецептора связана с тубулярными структурами синапса через так называемые ГАМК_А-Р-ассоциированные белки.

ГАМК_В-Р в большинстве своем пресинаптиче- ские, они ассоциируются с Са²⁺- или К⁺-каналами через GTP-связывающие белки и модулируют вы­свобождение иных медиаторов. Известно, что ГАМК_В-Р является димером. Внеклеточный домен ГАМК_В|-Р играет роль в связывании лиганда, а аналогичная структура ГАМК_В2-Р способствует стабилизации рецептора на поверхности мембраны и отвечает за его активацию, повышая аффинность к агонистам. Трансмембранный домен ГАМК_В2-Р имеет место связывания G-белков, а ГАМК_В,-Р экспрессируется в виде ряда изоформ, которые различаются по молекулярной массе.

Не так давно описан еще один тип ГАМК-Р — С, функция которого близка к функции ГАМК_Д-Р. В то же время структура и фармакологические свойства ГАМК_С-Р существенно отличаются от та­ковых ГАМК_а-Р: он состоит из нескольких (2 или 3) р-субъединиц и нечувствителен к агентам, изме­няющим активность ГАМК_а-Р. Считают, что этот тип рецептора транзиторно экспрессируется в гап- покампе новорожденных крыс, а постоянно при­сутствует только в сетчатке, где был впервые выяв­лен. По другим данным, экспрессия р^субъедини- цы ГАМК_С-Р с меньшей интенсивностью, чем в сетчатке, происходит во всех регионах мозга, а экс­прессия р₂-субъединины — только в сетчатке.

Присутствие всех или нескольких компонентов ГАМК-системы показано во многих ненейрональ­ных тканях. Установлено как определенное подо­бие, так и отличие в строении функциональных, иммунологических и иных характеристик метабо­лических и рецеторных составляющих ГАМК-сис­темы, которые были выделены из мозга и перифе­рических органов, в частности из эндокринных же­лез.

Поджелудочная железа

Присутствие достаточно высокой, имеющей ви­довые отличия, концетрации ГАМК в поджелудоч­ной железе установлено уже более, чем 2 десятиле­тия тому назад [34]. Последующие иммунологиче­ские исследования по изучению взаимосвязи меж­ду ГДК поджелудочной железы и развитием инсу­линзависимого диабета вызвали повышенный ин­терес к физиологической роли ГАМК в железе. В настоящее время считают, что ГДК является одной из важнейших мишеней для антигена в развитии аутоиммунных процессов в поджелудочной железе, возможно, в связи с идентичностью аминокислот­ных последовательностей ГДК и вируса Коксаки [76], который эпидемиологически связывают с раз­витием инсулинзависимого диабета.

В железе присутствует как ненейрональная, так и нейрональная ГАМК. Последняя в парасимпати­ческом ганглии железы находится исключительно в глиальных клетках; на мембранах нейронов, одна­ко, присутствуют ГАМК_Д-Р. Остается неизвестным источник аминокислоты в глиальных клетках, так как они не содержат ГДК [72]. ГАМК локализуется на периферии островков вместе с нервными окон­чаниями, которые простираются в покров первых [71, 76]. Нервные элементы в островках вместе с ГАМК содержат нейропептид У, что показано и для мозга [71]. В р-клетках островков Лангерганса аминокислота ассоциируется с везикулярным ком- партментом, который отделен от гранул, содержа­щих инсулин [52, 71, 76].

В р-клетках присутствуют обе формы ГДК [34], которые по своим иммунологическим и биохими­ческим характеристикам подобны таковым мозга [47]. В большинстве р-клеток ГДК определяется в уникальных тубулоцистернальных комплексах, от­крытых в сторону комплекса Гольджи [76]. Суще­ствует определенная видовая специфика присутст­вия разных форм фермента: в поджелудочной же­лезе человека, овцы и крысы превалирующей фор­мой является ГДК₆₅ [69, 76], тогда как у мышей в основном экспрессируется ГДК_б7 [73]. Количество мРНК ГДК₆₅ в р-клетках железы человека в 200 раз больше, чем мРНК ГДК_Й, [26]. В поджелудочной железе человека, по последним данным, установ­лена также экспрессия короткого аналога ГДК₆₇ — ГДК₂₅, который не выявляется в мозге и не обла­дает ферментативной активностью [25]. В опытах на линии р-клеток китайских хомяков было выяс­нено, что только ГДК^; подвергается посттрансля­ционной модификации N-концевого отдела ами­нокислотной последовательности, что может иметь важное значение для связи фермента с мембраной. Модификация цистеиновых остатков в N-конце- вом отделе ГДК₆₅ не способствует этому процессу, а лишение белковой цепочки аминокислотных ос­татков с 24-го по 31-й приводит к перемещению фермента в цитозоль. Считают, что первые 83 N- концевые аминокислоты ГДК₆₅ содержат сигнал, который направляет белки к комплексу Гольджи [76]. Методом двойной иммунофлюоресценции показано, что 95% ГДК^ локализовано на мембра­нах малых везикул р-клеток и только 5% фермента находится в глюкагон- и соматостатинсекретирую- щих клетках островков овцы [69]. Экспрессия ГДК₆₅ в поджелудочной железе нормальных мышей и мышей с диабетом снижается с возрастом, у мо­лодых она также имеет половые различия; экспрес­сия ГДК₆₇ при этом не зависит от возраста [65].

ГАМК-Т-иммунореактивный материал локали­зуется в р-, но не в а- или 5-клетках островков под­желудочной железы [76]; о ферментах дальнейшего метаболизма ГАМК в железе данных нет.

В опытах на культуре клеток поджелудочной же­лезы млекопитающих и опухолях железы человека установлено присутствие на мембранах р-клеток системы транспорта ГАМК низкой аффинности, чувствительной к АТФ. Высвобождение ГАМК из малых везикул увеличивалось при стимуляции эк- зоцитоза [7], повышении уровня глюкозы [36, 74], но не было связано с секрецией инсулина [74]. В то же время известны данные о снижении высвобож­дения ГАМК из р-клеток при повышении концент­рации или метаболизма глюкозы, что связывают с АТФ-зависимой активацией активности клетки в этих условиях [78].

Существование ГАМК_а-Р в поджелудочной же­лезе показано в условиях использования монокло­нальных антител [70]. По одним данным ГАМК_а-Р поджелудочной железы крыс состоит преимущест­венно из СС|-, р₃- и у₃-субъединиц [13], по другим — в ней, а также в клетках инсуломы определяются мРНК, кодирующие синтез а,-, а₂-, а₃-, р,-, Р₂-, р_з-, 5- и у₂-субъединиц ГАМК_а-Р, а ткань поджелудоч­ной железы человека содержит только мРНК а₂-, Р₃- и у-субъединиц [76]. В поджелудочной железе имеет место также экспрессия ГАМК_А-Р-ассоции- рованных белков [79], а в р-клетках поджелудочной железы человека, крысы и в культуре р-клеток MIN6 установлено присутствие ГАМК_В1а- и ГАМК_В2-Р [16].

Содержание ГАМК в поджелудочной железе крыс с аллоксановым диабетом составило только 15%, а активность ГДК — 50% от уровня у интакт­ных животных [55], что связано со значительной деструкцией р-клеток вследствие действия аллок­сана. Уровень аминокислоты в поджелудочной же­лезе был снижен и у мышей с генетически детер­минированным диабетом [71]. В то же время одно­временно с уменьшением концентрации ГАМК в островках крыс с экспериментальным стрептозото- циновым диабетом содержание аминокислоты и активность ГДК в островках поджелудочной желе­зы больных диабетом, а также в инсуломе были значительно выше по сравнению с таковыми у здо­ровых людей [34]. Экспрессия ГДК^ у мышей с диабетом в 5 раз выше, чем у контрольных живот­ных [65].

На первых этапах изучения функции ГАМК в поджелудочной железе предполагали, что ГАМК- шунт может быть альтернативным источником энергии для процесса синтеза инсулина [34]. О воз­можной роли ГАМК в механизмах секреции сви­детельствуют данные о присутствии аминокислоты в малых везикулах, субклеточная локализация ко­торых, спектр белков, содержащихся в них, и со­став их мембран указывают на участие этих органел в экзоцитозе [52, 57]. Роль везикулярных белков в механизмах высвобождения ГАМК и инсулина различна [59].

В условиях ингибирования ГАМ К-Т поджелу­дочной железы гамма-винил-ГАМК внутриклеточ­ное содержание аминокислоты повышалось на 77%, а интенсивность синтеза инсулина — на 69%. В то же время перфузия ГАМК изолированной же­лезы собаки приводила к угнетению секреции ин­сулина [34], а в случае перфузии другим ингибито­ром ГАМК-Т — гамма-ацетилен-ГАМК стимуля­ции глюкозой секреции инсулина не происходило, хотя высвобождение гормона, стимулированное вследствие перфузии 3-фенилпируватом, было сниженным. Авторы предположили, что ГАМК может влиять на секрецию инсулина только при низких концентрациях глюкозы [76]. Внесение в среду культивирования ГАМК или агонистов ГАМК_а-Р или ГАМК_В-Р мусцимола и баклофена соответственно не влияло на содержание и секре­цию инсулина в клетках островков поджелудочной железы [76]. По другим данным, активация ГАМК_В-Р вследствие действия баклофена угнетала секрецию инсулина, однако эффект этот наблю­дался лишь в присутствии глюкозы. Считают, что возможный механизм участия ГАМК в регуляции секреции инсулина включает в себя прямое влия­ние аминокислоты на Са²⁺- и К⁺-каналы, на по­следние посредством модуляции активности G- белков [16]. Во время секреции инсулина в подже­лудочной железе крыс повышалась экспрессия ГДК_И [63]. Кроме того, на трансгенных мышах, экспрессирующих ГДК₆₅ человека, было показано, что у животных с нормальной толерантностью к глюкозе интенсивность экспрессии ферментного белка была наименьшей по сравнению с таковой у животных со сниженным уровнем секреции инсу­лина или с нарушением толерантности к глюкозе. Результаты этих исследований позволили выска­зать предположение о том, что ГАМК может функ­ционировать как отрицательный регулятор первой фазы секреции инсулина в ответ на увеличение уровня глюкозы [73].

Секреция соматостатина вследствие перфузии поджелудочной железы ГАМК снижалась, однако внесение аминокислоты в среду инкубации остров­ков поджелудочной железы повышало высвобож­дение гормона. Последний эффект снимался анта­гонистом ГАМК._а-Р бикукуллином [34]. В случае культивирования изолированных островков с ГАМК или мусцимолом установлено, что содержа­ние соматостатина в них было выше, а высвобож­дение гормона ниже, чем в контрольной культуре. В то же время* повышение уровня ГАМК в среде культивирования вследствие действия гамма-ви- нил-ГАМК или аминоуксусной кислоты не влияло на высвобождение соматостатина. В других иссле­дованиях было показано, что ГАМК, мусцимол и баклофен не влияли на базальное или стимулиро­ванное высвобождение соматостатина и электри­ческую активность р-клеток, хотя экзогенная ГАМК и мусцимол снижали секрецию глюкагона, стимулированную низким уровнем глюкозы или аргинином [76]. Кроме того, бикукуллин не пре­дотвращал угнетение секреции глюкагона под влиянием низких концентраций глюкозы. Прини­мая во внимание эти данные, авторы сделали вы­вод о том, что нет серьезных подтверждений гипо­тезы об участии ГАМК в торможении глюкозой вы­свобождения глюкагона. Это мнение не поддержи­вают другие исследователи, установившие угнетение секреции глюкагона при инкубации линии р-клеток в присутствии ГАМК, которое предотвращалось внесением в среду инкубации бикукуллина [36].

При исследовании возможных механизмов уча­стия ГАМК в регуляции секреции гормонов под­желудочной железы были получены данные, позво­ляющие предположить, что аминокислота гипер- поляризует мембраны клеток и предупреждает об­разование потенциала действия, что совпадает по времени с развитием потока ионов С1^_ наружу и снижением активности Са²⁺-каналов. Последнее приводит к снижению концентрации внутрикле­точного Са²⁺ и ингибированию секреции глюкаго­на. Все эти эффекты предупреждались бикукулли­ном и пикротоксином [70]. В то же время, по дан­ным других исследователей, ГАМК продуцировала повышение секреции глюкагона в изолированной ткани поджелудочной железы интактных крыс и крыс с диабетом [6].

В литературе есть сведения об изменении уров­ня инсулина, глюкагона, соматостатина и С-пеп- тида в крови людей и животных после введения ГАМК, агонистов и антагонистов ее рецепторов [34, 35]. Считают, что влияние этих веществ in vivo на секрецию гормонов поджелудочной железы мо­жет быть опосредовано через ЦНС. Доказательст­вом этого, в частности, являются данные о стиму­ляции секреции гормонов в условиях инфузии моз­га средой, содержащей бикукуллин. Однако у боль­ных инсулинзависимым диабетом прием баклофе­на или ингибитора ферментов метаболизма ГАМК вальпроата натрия не изменял в крови уровень ин­сулина, С-пептида, глюкагона, соматостатина, а также толерантность к глюкозе [68].

Ряд работ посвящен изучению возможности те­рапевтического применения ГАМК и препаратов, изменяющих активность ее системы, в механизмах коррекции функции поджелудочной железы. Так, культивирование изолированных островков в при­сутствии различных концентраций глюкозы приво­дило к 4—5-кратному повышению экспрессии ГДК₆₅; уровень ГАМК при этом оставался неиз­менным. Считают, что нормализация гликемии может снижать интенсивность экспрессии аутоан­тигена в островках, что будет предотвращать их де­струкцию [48]. Это мнение поддерживается други­ми исследователями: инкубация островков в среде, содержащей высокую концентрацию глюкозы, приводила к повышению активности ГДК и уровня ферментативных белков ГДК₆₅ и ГДК₆₇. Этот эф­фект глюкозы тормозился гамма-винил-ГАМ К. Учитывая эти данные, для уменьшения интенсив­ности экспрессии аутоантигена, приводящей к тор­можению аутоиммунного ответа (3-клеток при ин­сулинзависимом диабете, теоретически предложе­но применение ингибиторов ГАМК-Т [64].

С целью разработки превентивной терапии ин­сулинзависимого диабета уже проведены экспери­ментальные исследования по применению ГАМ- Кергических препаратов для нормализации уровня инсулина и гликемии. Показано, что введение ме­таболита ГАМК — гамма-оксимасляной кислоты одновременно с никотинамидом в период действия стрептозотоцина предотвращало развитие экспери­ментального диабета у мышей. При инкубации изолированных островков поджелудочной железы в среде, содержащей стрептозотоцин, гамма-окси- масляную кислоту и никотинамид, секреция инсу­лина в ответ на внесение в среду глюкозы не нару­шалась, что обычно наблюдали при действии од­ного стрептозотоцина [14]. Следует, однако, под­черкнуть, что в опытах in vivo и in vitro сама гамма- оксимасляная кислота, как и сам никотинамид та­кого превентивного эффекта не давали. При изу­чении влияния баклофена было установлено, что прием препарата мышами, у которых развитие диа­бета запрограммировано генетически, приводило к задержке времени начала заболевания, хотя сте­пень выраженности инсулитов и активность ГДК в поджелудочной железе не изменялись. Авторы счи­тают баклофен перспективным препаратом, дейст­вие которого направлено на активацию ГАМКер- гической системы, локализованной в островках поджелудочной железы, с которой ассоциируются как экспрессия аутоантигена, так и модуляция сек­реции инсулина [10].

Следовательно, несмотря на многочисленность исследований, роль ГАМК в регуляции секреции гормонов поджелудочной железы остается еще в значительной степени неясной [69].

Надпочечники

Концентрация аминокислоты в надпочечниках невелика, активность ГДК и ГАМК-Т также нахо­дится на низком, как для периферических тканей, уровне [34]. Однако пересадка ткани мозгового слоя надпочечников в стриатум крыс, у которых эта структура мозга была разрушена вследствие введения каиновой кислоты, вполне компенсиро­вала дефицит ГАМКергических нейронов, что спо­собствовало нормализации нарушенного поведе­ния крыс [46].

ГАМК в мозговом слое надпочечников локали­зуется в клетках вместе с адреналином и норадре-

налином [31]. В 1-ю неделю после рождения ни в одной из хромаффинных клеток мышат, как и у плодов, ГАМК-иммунореактивный материал не определялся; до 2-ю неделю жизни количество его повышалось до величины, характерной для надпо­чечников взрослых животных [44]. По другим дан­ным, клетки культуры эмбриональных хромаф­финных клеток, пересаженные под субарахнои­дальную оболочку спинного мозга, были способны экспрессировать ГАМК-иммунореактивный мате­риал [30].

Данные литературы относительно локализации ГДК в надпочечниках противоречивы. Установле­но, что только 40% клеток в культуре хромаффин­ных клеток надпочечников быка реагировали с ан­тителами, специфичными к ГДК из мозга. Исполь­зование таких антител для выяснения локализации фермента показало, что ГДК находится исключи­тельно в клетках, секретирующих адреналин [35]. В то же время известны сведения об отсутствии ГДК^ в надпочечниках человека и крыс [76]. Дан­ные последних лет свидетельствуют о том, что в надпочечниках человека, мыши и крысы экспрес­сируются все 3 формы ГДК — 65, 67 и 25 [25]. При определении активности ГДК биохимическими методами показано ее присутствие в ткани надпо­чечников крыс, кроликов, человека, коры надпо­чечников человека, морских свинок, мозговом слое надпочечников коров [1,2, 34]. Часть ГАМК в над­почечниках синтезируется из путресцина [75].

Что касается ГАМК-Т, то хотя она иммуноло­гически и выявляется в культуре хромаффинных клеток быка [76], однако основной катаболизм ГАМК в надпочечниках, похоже, происходит при участии других механизмов. Биофизические и ки­нетические показатели ГАМК-Т мозгового слоя надпочечников быка близки к таковым для фер­мента мозга [60], но блокатор ГАМК-Т 2-аминоук- сусная кислота не способна повысить уровень ГАМК в органе, как это происходит в мозге или, например, в поджелудочной железе [76].

'Из мозгового слоя надпочечников быка была частично очищена ДПЯК, фермент подобен ней­рональному в отношении pH-оптимума, локализа­ции (в митохондриях), чуствительности к АТФ, аф­финности к субстрату и кофактору. Клетки мозго­вого слоя надпочечников содержат также систему транспорта ГАМК и ее специфические рецепторы, что, как считают, вместе с данными, характеризую­щими функционирование ферментов обмена ГАМК, может свидетельствовать о регуляторной роли аминокислоты в хромаффинных клетках [76]. ГАМК_а-Р здесь связаны с бензодиазепиновыми, и функциональные характеристики этого комплекса очень близки таковым в мозге. В составе ГАМК_а-Р определяют а,-, а₄-, р,-, р₂-, р₂- и у₂-субъединицы [61], а длинная субъединица ГАМК_В-Р экспресси­руется в надпочечниках в виде 2 изоформ — ГАМК_В1аи ГАМК_В|Ь [11, 21].

Выяснено, что высвобождение ГАМК и норад­реналина происходит параллельно, хотя ГАМК вы­свобождается всегда в меньшем количестве. Сти­мулированное никотином и К⁺ высвобождение ГАМК зависит от Са²⁺, а при действии вератридина наблюдали Са²⁺-независимый, но зависящий от 1Ча⁺-компонент, который блокировался ингибито­рами захвата ГАМК. Считают, что оба эти механиз­ма могут принимать участие в ГАМКергическом контроле секреции катехоламинов [60].

Представление об этой функции ГАМК сфор­мировалось на основании данных о влиянии ами­нокислоты и ее миметиков на высвобождение ка­техоламинов и состояние тех процессов, которые непосредственно задействованы в регуляции сек­реции. ГАМК вызывала Са²⁺-зависимое повыше­ние высвобождения катехоламинов, что имело до­зозависимый характер и составляло 2/3 от уровня никотинстимулированного [76]. Предполагают су­ществование двойной регуляции секреции катехо­ламинов: активация ее опосредована ГАМК_а-Р, а торможение — ГАМК_В-Р. Этот вывод базировался на результатах, свидетельствующих об имитации мусцимолом действия ГАМК, которая в свою оче­редь снималась бикукуллином и баклофеном. По­следний подавлял как никотин- и КС1-стимулиро- ванное, так и базальное высвобождение катехола­минов [49]. Мусцимол одновременно с влиянием на секрецию катехоламинов вызывал также вход Са²⁺ в клетки; считают, что этот процесс важен именно для инициации высвобождения гормонов [39]. Поскольку повышение уровня внутриклеточ­ного Са²⁺ зависит от внеклеточной его концентра­ции, влияние ГАМК на вход Са²⁺ в клетки может быть опосредовано хотя бы частично потенциал- чувствительными Са²⁺-каналами [49]. Кроме этого, показано, что ГАМК ингибирует спонтанные ко­лебания концентрации и высвобождения Са²⁺ в хромаффинных клетках надпочечников крыс. Та­кое же действие оказывает и мусцимол, но не бак­лофен. Эффект аминокислоты и агониста ГАМК_а- Р снимался бикукуллином [17, 58]. Принимая во внимание эти данные, а также способность ГАМК деполяризировать мембраны хромаффинных кле­ток, авторы считают значительной ее роль в физио­логической регуляции функции мозгового слоя надпочечников [17].

В опытах in vivo баклофен, введенный перед на­чалом плавания, предотвращал стрессовое повы­шение секреции адреналина и значительно снижал в крови крыс концентрацию дофамина. В то же время введение баклофена животным, находящим­ся в состоянии покоя, вызывало повышение секре­ции катехоламинов [4], как и внесение этого аго­ниста ГАМК_В-Р в среду инкубации хромаффинных клеток in vitro [62]. Следовательно, эффект актива­ции ГАМК_В-Р на процессы секреции катехолами­нов, а также роль первых в регуляции функции клеток мозгового слоя надпочечников остаются до конца не ясными.

Интересными представляются результаты ис­следований влияния вальпроата натрия: ингибитор ферментов обмена ГАМК, внесенный в среду куль­тивирования хромаффинных клеток быка, вызывал повышение синтеза белка, экспрессии одной из субъединиц К'а^т-каналов, спонтанной и стимули­рованной активности последних, а также Са²⁺-ка- налов и секреции катехоламинов. Выводом из этих

данных явилось предположение о том, что вальп- роат натрия (или повышенный уровень ГАМК ?) регулирует экспрессию или активность ионных ка­налов плазматических мембран хромаффинных клеток, вследствие чего повышается секреция ка­техоламинов [80].

Модулирующее влияние метаболитов прогесте­рона на активность ГАМК_а—БД—СГ-РК было по­казано при изучении субмаксимального потока ио­нов в целых клетках культуры хромаффинной тка­ни надпочечников быка. Интенсивность этого про­цесса повышалась в условиях внесения в среду культивирования прегнандиона или 5[3-прегнан- За-ол-20-она, но не прогестерона [18]. Все указан­ные вещества вызывали в клетке, находящейся под напряжением, внутренний ток, который, как и в случае индукции ГАМК, обратимо блокировался бикукуллином и усиливался фенобарбиталом. Пре- гнанолон также повышал мусцимолстимулирован- ную секрецию катехоламинов в изолированных хромаффинных клетках [61].

Данных о локализации и функции компонентов ГАМК-системы в коре надпочечников значительно меньше. Здесь определяются активность фермента синтеза ГАМК и специфическое связывание ами­нокислоты плазматическими мембранами, кото­рые, как и в мозге, подвержены сезонным измене­ниям [1]. Кроме того, активность ГДК и интенсив­ность связывания аминокислоты изменяются в надпочечниках в условиях физиологической или гормональной модификации интенсивности сте­роидогенеза, а также при патологии коры надпо­чечников человека [1—3].

Половые железы

В яичниках животных концентрация ГАМК на­ходится на среднем, как для периферических орга­нов, уровне, в гранулярных клетках она отсутству­ет. Активность ГДК и ГАМК-Т низка [34]. Счита­ют, что последнее, а также неспособность ингиби­торов ГАМК-Т повысить уровень ГАМК в яични­ках могут свидетельствовать о наличии в ткани это­го органа альтернативных путей метаболизма ГАМК. Аминокислота тут может образовываться из путресцина, однако неизвестно, происходит ли катаболизм ГАМК до спермидина, как неизвестно и присутствие в яичниках ДПЯК.

На мембранах яичников человека и крыс опре­делены специфические высокоаффинные места связывания ГАМК, плотность которых очень вы­сока и может быть сравнима с плотностью мест связывания ГАМК в мозге [8, 34]. С помощью спе­цифических фармакологических препаратов эти места были идентифицированы как ГАМК_Д-Р, вхо­дящие в ГАМК_а—БД—СГ-РК и ГАМК_В-Р, причем характеристики их оказались очень близкими к та­ковым для ГАМК-Р мозга [34]. Интересно, что в яичниках экспрессируются мРНК pi-субъединицы ГАМК_а-Р, которые встречаются в некоторых пери­ферических органах и отсутствуют в мозге [41], а также ГАМК_д-Р-ассоциированные белки, экспрес­сия одного из них существенна [79]. мРНК ГАМК- _В1-Р экспрессируется в яичниках в виде 2 изоформ [21 ], а интенсивность экспрессии и функция в яич­никах ГАМК-Тр, характеристики которого близки к таковым для мозгового, контролируются многи­ми внутриклеточными сигнальными системами, в частности тирозинкиназой и протеинкиназой С [51].

Результаты немногочисленных экспериментов указывают на зависимость концентрации ГАМК и активности ферментов ее обмена в яичниках от уровня половых гормонов. Установлено, что содер­жание ГАМК в яичниках изменяется в течение эс- трального цикла [35]; гипофизэктомия или овари- эктомия вызывали существенное уменьшение ак­тивности ГДК и уровня ГАМК, а беременность со­провождалась прогрессивным увеличением ее со­держания [34].

Концентрация ГАМК в семенниках составляет около 2% от таковой в мозге. Среди изоферментов ГДК в сперматоцитах и сперматозоидах, но не в клетках Лейдига или Сертоли присутствует лишь ГДК₆₇, которая по данным гибридизации, иммуно­логических исследований и определения амино­кислотной последовательности очень близка к ферменту мозга [34, 76]. Следует отметить, что в яичках человека экспрессируется и короткая фор­ма ГДК₆₇ - ГДК₂₅ [25]. Как и ГДК, ГАМК-Т из яичка человека подобна ферменту из мозга [34].

Существование ГАМК_Д-Р на мембранах семен­ников показано в опытах in vitro при определении влияния ГАМК, агонистов и антагонистов ГАМК_Д- и ГАМК_В-Р на функцию этого органа [21], а также в серии молекулярно-биологических исследований по клонированию разных форм ГАМК-Р [21, 40, 79]. Так, было установлено, что в семенниках взрослых крыс экспрессируется только мРНК длинной субъединицы ГАМК_В-Р, которая выявля­ется в 2 [11] или 3 [40] изоформах. В семенниках крыс имеет место экспрессия у,- (но не у₂- или у₃-) субъединицы ГАМК_а-Р. Присутствие исключи­тельно у,-субъединицы ГАМК_Л-Р в семенниках мо­жет свидетельствовать об ее специфической функ­циональной роли [42]. В яичках человека установ­лена экспрессия всех ГАМК_д-Р-ассоциированных белков, связанных с у-субъединицей ГАМК_Д-Р; ин­тенсивность экспрессии одного из них существен­на [79].

В семенниках мышей процесс транскрипции ГАМК-Тр имеет ряд особенностей, которые отли­чаются от характера его транскрипции в мозге [45, 54]. Этот транспортер также локализован на мем­бранах сперматидов и сперматозоидов [42]. Транс­порт ГАМК Na⁺- и СГ-зависим, интенсивность его имеет значительные индивидуальные отличия [5].

В опытах на хомяках было показано, что уро­вень ГАМК в семенниках значительно повышался в препубертатном периоде. Это происходило до на­чала повышения концентрации тестостерона и од­новременно с увеличением концентрации предше­ственника ГАМК глутаминовой кислоты [32]. При содержании хомяков на протяжении 9—22 нед в ус­ловиях короткого светового периода на фоне про­грессирующей инволюции семенников, а также снижения концентрации тестостерона уровень ГАМК и глутаминовой кислоты между 12-й и 18-й неделями наблюдения был резко сниженным. Поз-

же, в период максимальной инволюции репродук­тивных органов хомяков, концентрация ГАМК значительно повышалась, тогда как уровень глута­миновой кислоты оставался сниженным. Актив­ность ГДК в семенниках начинала возрастать, на­чиная с 14-й недели содержания животных в по­добных экспериментальных условиях. Авторы счи­тают, что изменение содержания ГАМК в семен­никах животных, репродуктивная функция кото­рых зависит от длительности фотопериода, может быть важным ауто- или паракринным модулятор­ным сигналом для регуляции процессов стероидо­генеза в семенниках [33].

Щитовидная железа

Исследование компонентов ГАМК-системы и ее роли в функционировании щитовидной железы проводили в очень ограниченном объеме и только на первых этапах изучения ненейрональной ГАМК (последние работы датированы 1981 г.). Показано, что в щитовидной железе ГАМК может синтезиро­ваться с помощью ГДК и метаболизироваться с по­мощью ГАМК-Т. Концетрания аминокислоты, как и величина активности ферментов в железе, низка [34].Специфическая система высокоаффинного транспорта ГАМК по своим характеристикам по­добна таковой в мозге, локализуется в основном на мембранах фолликулярных и отсутствует на мем­бранах С-клеток и тучных клеток. In vivo ГАМК не влияла на синтез тиреоидных гормонов и содержа­ние йодида в железе. В то же время при гипотире­озе активность ГАМК-Т повышалась за счет уве­личения скорости реакции, тогда как при гиперти­реозе она была сниженной, одновременно с этим имела место интенсификация высокоаффинного захвата аминокислоты. Существование активной системы транспорта ГАМК, модуляция ее активно­сти, как и активности ферментов обмена амино­кислоты, позволили авторам предположить, что ГАМК может играть определенную роль в функ­ционировании щитовидной железы [37, 38]. Сведе­ния о ГАМК-Р щитовидной железы в литературе отсутствуют.

Тимус

О присутствии ГАМК в тимусе известно давно [34], но первые сведения о ферментах ее обмена в железе появились лишь в последние годы. Синтез ГДК происходит в специализированных клетках железы человека [67], а в тимусе 7-дневных мышат со спонтанным диабетом установлена экспрессия только одного из изоферментов — ГДК₆₇, который считают потенциальным аутоантигеном [66]. При­менение биохимических и гистоэнзиматических методов позволило выяснить, что большая часть активности ГАМК-Т в тимусе крыс локализована в стенках кровеносных и лимфатических сосудов, а меньшая ассоциируется с субкапсулярной и медул­лярной частью паренхимы. В условиях стимуляции интерлейкином иммунного ответа активность ГАМК-Т повышалась в различных структурах ти­муса [23]. В тимусе человека показана низкая экс­прессия ГАМК_А-Р-ассоциированных белков [79].

Среди возможных функций ГАМК в тимусе одно­временно с нейромедиаторной [22] рассматривают и значение молекулы в осуществлении связи между функциями нервной и иммунной систем [24]. Роль ГАМК в эндокринной функции тимуса неизвестна.

Гипофиз

Известно, что ГАМК играет важную роль в ре­гуляции секреции гормонов гипофиза, однако ха­рактерные детали функционирования собственно медиаторной системы в гипофизе исследованы не­достаточно. Количественно ГАМК определяется в передней, промежуточной и задней долях, но син­тезируется, по данным ранних исследований, ис­ключительно в двух последних [9, 77]. Величина активности ГДК составляет лишь около 10% от ак­тивности фермента в мозге [56]. В то же время ак­тивность ГАМК-Т в передней доле превышает та­ковую как в иных долях гипофиза, так и в гипота­ламусе. Эти биохимические различия содержания ГАМК и активности ферментов ее обмена в разных долях гипофиза связаны с существованием неоди­наковых морфофункциональных связей между ни­ми и гипоталамусом, а отсутствие в передней доле ГДК позволило сделать вывод о том, что аденоги­пофиз секвестирует ГАМК из крови.

Результаты исследований последних лет, одна­ко, свидетельствуют о том, что в клетках аденоги­пофиза, секретирующих гормон роста, как и во всех эндокринных клетках промежуточной доли гипофиза, экспрессируется ГДК₆₇. С помощью им- муноэлектронной микроскопии установлено, что экспрессия этих белков в соматотропах происходит во внутриклеточных органеллах, запасающих гор­мон. В клеточной культуре GH3, продуцирующей гормон роста, были идентифицированы гены, ко­дирующие синтез ГДК^ [56].

Следовательно, существуют 3 источника ГАМК в гипофизе: транспорт из гипоталамуса по системе портальных сосудов в переднюю долю, прямая ги­поталамическая иннервация задней и промежуточ­ной долей и синтез из глутамата, который наблю­дается не только в двух последних, но и в некото­рых клетках передней доли [56]. Следует также от­метить, что гипофиз интенсивно накапливает и аминокислоту из периферической крови, в случае когда уровень ее в циркуляции повышен [50]. При изучении процесса интернализации меченой ГАМК в гипофизе крыс было показано, что лакто­тропы и соматотропы являются единственными клетками аденогипофиза, в которых накапливается меченая аминокислота. При этом метка локализу­ется в различных внутриклеточных органеллах: плазматических мембранах, комплексе Гольджи, митохондриях и секреторных гранулах [29].

В гипофизе присутствуют все 3 типа ГАМК-Р, локализующиеся (по крайней мере ГАМК_а- и ГАМК_В-Р) на всех типах клеток гипофиза и играю­щие важную роль в регуляции секреции всех гипо­физарных гормонов. Выяснение тонких деталей локализации субтипов ГАМК-Р, их структуры и механизмов регуляции — задача дальнейших ис­следований. В настоящее время известно, что фос-

формирование р₂- и р₃-субъединиц ГАМК_а-Р яв­ляется важнейшим моментом в проявлении тор­мозного действия протеинкиназы G на функцию ГАМК_а-Р в культуре меланотропов промежуточ­ной доли гипофиза [19]. Протеинкиназа G вовле­чена и в механизм влияния оксида азота на функ­цию ГАМК_Д-Р'в железе [20].

Фармакологические и функциональные харак­теристики ГАМК_В-Р гипофиза крыс подобны тако­вым в мозге [53]. По одним данным, в гипофизе экспрессируется только длинная субъединица ГАМК_В-Р [11], по другим — обе [12]. Активация ГАМК_В-Р гипофиза ингибирует секрецию гормо­нов in vitro. В основе такого действия лежит отри­цательное взаимодействие между ГАМК_В-Р и Са²⁺- каналами, опосредованное G-белками [53]. Суще­ствуют возрастные, а также зависящие от пола мо­дуляции уровня ГАМК_В-Р в передней доле гипо­физа. Так, количество связывающих мест у 4-днев­ных самок существенно выше, чем у самцов этого же возраста, тогда как аффинность их одинакова в гипофизе крыс разного пола. Экспрессия ГАМК_в,_а-Р и ГАМК_В1в-Р уменьшается в гипофизе самок, начиная с 4-го дня после рождения и до взрослого возраста, при этом экспрессия ГАМК_В1а- Р на ранних стадиях развития значительно превы­шала таковую ГАМК_В|в-Р. Экспрессия ГАМК_В2-Р незначительна. У самцов характер изменений экс­прессии ГАМК_В1а-Р был аналогичен таковому у са­мок, хотя интенсивность ее была ниже, чем у самок на ранних стадиях развития. Экспрессия ГАМК_В]Ь- Р и ГАМК_В2-Р в гипофизе самцов очень низка [12].

В гипофизе морских свинок и крыс экспресси­руются обе р-субъединицы ГАМК_С-Р, мРНК р_г субъединицы в гипофизе крыс превалирует. При использовании антител, специфичных к субъеди­нице ГАМК_С-Р, показана совместная клеточная локализация р,-субъединицы и ТТГ. Предполага­ют, что ГАМК_С-Р принимают активное участие в регуляции секреции ТТГ и что структура и биохи­мическая регуляция этих рецепторов в гипофизе отличаются от таковых в сетчатке, где они были впервые идентифицированы [15].

С помощью современных методов исследования было показано, что во всех эндокринных клетках промежуточной доли гипофиза, а также соматотро- пах передней доли локализуется везикулярный ГАМК-Тр [56]. Изучение процессов регуляции транспорта ГАМК показало, что интерлейкин-6 не влиял на высвобождение ГАМК из задней доли ги­пофиза, однако повышал интенсивность этого про­цесса в условиях предварительной деполяризации мембран клеток. Эффект интерлейкина-6 снижал­ся при инкубации ткани с ингибитором циклоок­сигеназы, что свидетельствует в пользу медиатор­ной роли простагландинов в процессе высвобож­дения ГАМК [28].

По последним данным, по крайней мере 2 типа клеток, а именно клетки промежуточной доли, сек­ретирующие пропиомеланокортин, и соматотропы передней доли гипофиза, способны синтезировать, запасать и секретировать ГАМК. Данные о совме­стной локализации ГАМК, фермента ее синтеза, ГАМК-Тр, а также гормона роста в одних и тех же субклеточных органеллах позволили предполо­жить, что ГАМК, образовавшаяся в соматотропах, может контролировать высвобождение гормона по паракринному типу регуляции, а присутствие ГАМК-Р на мембранах этих клеток свидетельству­ет и о возможном аутокринном характере контроля [56]. Сформулирована концепция многоуровневой ГАМКергической регуляции секреции гормонов гипофиза: 1) гипоталамический непрямой меха­низм, опосредованный ГАМКергическим контро­лем секреции гипоталамических рилизинг-факто- ров; 2) гипоталамический прямой с вовлечением ГАМК, выделившейся из аксонов нейронов гипо­таламуса непосредственно в задней и промежуточ­ной долях; 3) гипоталамический нейрогумораль- ный при участии ГАМК, которая поступает в аде­ногипофиз по системе портальных сосудов; 4) па- ра/аутокринный с участием ГАМК, которая синте­зируется и высвобождается собственно в эндок­ринной клетке гипофиза. Для решения вопроса о возможном существовании последнего механизма и в других клетках гипофиза необходимы дальней­шие исследования.

Следовательно, метаболизм и транспорт ГАМК, как и структура ее рецепторов в эндокринных же­лезах значительно отличаются от аналогичных по­казателей в мозге. Возможно, это является особен­но важным для реализации тех функций, которые осуществляет ГАМК в указанных органах. Наряду с нейромедиаторной следует отметить роль амино­кислоты в регуляции ряда внутриклеточных и мем­бранных процессов, участвующих в синтезе и сек­реции гормонов. Выяснение всех аспектов этой проблемы приблизит решение вопроса о возмож­ной коррекции нарушений функции эндокринных желез препаратами, влияющими на активность ГАМКергической системы