Загальний протеїн за умов ішемії

Церебральна ішемія є однією з найрозповсюдженіших патологій головного мозку. Проблема гострої та хронічної ішемії мозку має надзвичайно важливу медико-соціальну значимість. Ріст розповсюдженості судинних захворювань, зафіксований протягом останніх років, зумовив збільшення частоти гострих порушень мозкового кровообігу [63].

Найбільш грізним ускладненням церебральної ішемії є розвиток ішемічних інсультів, які складають 80-85% від загальної кількості інсультів [64]. Значна розповсюдженість – з одного боку, та той факт, що саме гострі порушення мозкового кровообігу за ішемічним типом найкраще піддаються терапії за умов своєчасно розпочатого лікування – з іншого [65], робить поглиблене дослідження патогенетичних ланок ішемічних ушкоджень мозку актуальним і перспективним щодо розробки та удосконалення патогенетичних засобів їх корекції.

Крім численних морфологічних, біохімічних та електрофізіологічних змін у тканині самого мозку, церебральна ішемія викликає загальну нейрогормональну відповідь, яка є компонентом реакції єдиної нейроімуноендокринної системи та впливає на різні біохімічні показники ЦНС, зокрема, на розподіл рівня загального протеїну у головному мозку ссавців. Саме ця реакція забезпечує метаболічну основу компенсаторно-пристосувальних змін, від яких багато в чому залежить перебіг ішемічних ушкоджень нервової тканини [66]. Вираженість стресорних білково-нейрогормональних перебудов відображає тяжкість ішемії, впливає на перебіг патологічного процесу та має прогностичне значення [67]. Це виступає показником важкості ішемії, в той же час впливає на перебіг патологічного процесу та разом із іншими чинниками визначає його наслідки [68, 69].

Однак зусилля більшості дослідників проблеми ішемії зосереджені на вивченні місцевих, церебральних її проявів, і лише поодинокі роботи присвячені вивченню білкового обміну за цих умов. Зокрема, незважаючи на досить давно встановлений факт впливу катехоламінів на перебіг та наслідки ішемічного ушкодження мозку, конкретні патогенетичні ланки, на рівні яких ці ефекти реалізуються, не вивчені, а існуючі дані, сповнені протиріч. Тому питання про білковий обмін при церебральній ішемії залишається відкритим, що свідчить про актуальність нашого дослідження.

Експериментальні дані демонструють розподіл загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих із різних відділів головного мозку щурів (рис. 3. 3). У контрольній групі тварин показники ЗП наступні: мозочок – 1,501±0,186 мг/мл, кора – 1,16±0,18мг/мл, таламус – 1,51±0,16 мг/мл і гіпокамп – 2,29±0,18 мг/мл відповідно. Для ішемічної групи показники інші: мозочок – 1,42±0,22 мг/мл, кора – 1,77±0,19 мг/мл, таламус – 1,09±0,16 мг/мл та гіпокамп – 1,53±0,15 мг/мл відповідно.

Рис. 3. 3. Вміст загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих із різних відділів головного мозку щурів: n = 6;

*р<0,05 відносно контролю

Отримані нами результати визначають тенденцію до зменшення рівня загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих з таламусу (на 27,8% у порівнянні з контролем) та гіпокампу (на 33,5% відносно контролю) на відміну від кори великих півкуль, де спостерігається видиме підвищення цього показника у 1,52 рази (на 52,1%). У мозочку не спостерігається достовірних змін у розподілі ЗП, тобто ізадрин та пітуїтрин мало впливають на розподіл ЗП у цитозольній фракції мозочка.

На основі вищезазначеного можна припустити, що за умов глобальної ішемії мозку у таламусі та гіпокампі спостерігається суттєве зниження активності цитозольних ферментів, які відповідають за синтез білкових молекул. Згідно з дослідженнями у гіпокампі поряд зі значним зниженням білкового пулу у цитоплазмі спостерігається активація особливих білків-«протекторів» – сестринів (особливо, секстрину-2). Вони захищають нейрони гіпокампу від ішеміє-індукованого апоптозу шляхом модуляції рибосомального протеїну S6. Доведено, що експресія сестринів [70] індукується ішемією.

У корі стрімке підвищення вмісту загального протеїну, спостерігається, можливо, у зв'язку з компенсаторними реакціями, які «вмикаються» за умов недостатньої концентрації кисню та впливу речовин з катехоламіноподібною активністю, зокрема, ізопреналіну (ізадрину), дофаміну, добутаміну, сальбутамолу. У великих концентраціях катехоламіни стимулюють катаболізм білків [71], внаслідок чого вміст продуктів білкового обміну зростає. У фізіологічних дозах чинять стимулюючий вплив на експресію білків [72].

При ішемії при короткотривалому введенні препаратів останні мало впливають на білковий обмін у мозочку тварин обох груп. Це може свідчити про відносну резистентність останнього до дії катехоламінів, проте ще не свідчить про виняткову стійкість мозочка до ішемічного впливу. Можливо, за максимальних доз та тривалої дії препаратів у мозочку спостерігатимуться певні достовірні варіації розподілу загального протеїну у цитозольної фракції.

У нашому дослідженні показано також розподіл загального протеїну у різних відділах мозку щурів при введенні терапевтичних препаратів – Корвітину, альфа-кетоглутарату (α-КГ) (рис. 3.4–3.7), які широко використовуються при лікуванні церебральної ішемії, ішемічної хвороби серця, інсульту та інших серцево-судинних захворювань.

На рис. 3. 4. показано вміст ЗП у цитозольних фракціях, отриманих з мозочка головного мозку щурів. Як зазначено вище, у контрольній та ішемічній групах тварин не виявлено достовірних змін у концентрації ЗП.

Рис. 3. 4. Вміст загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих з мозочка головного мозку щурів: n = 6; *р<0,05 відносно контролю;

# р<0,05 відносно ішемії

При 5-денному введенні Корвітину та 6-денному введенні альфа-кетоглутарату показники ЗП складають відповідно 1,13±0,19 мг/мл та 1,62±0,10 мг/мл відповідно. При порівнянні з ішемічною групою тварин з рис. 3. 4 видно, що Корвітин знижує вміст ЗП в 1,3 рази (на 20,9 %). При порівнянні з контролем цей показник є нижчим на 24,9%. Такі співвідношення свідчать про те, що препарат здійснює відчутний вплив на клітини мозочка, оскільки знижує вміст продуктів катаболізму білків, знижує стійкість клітин до низьких концентрацій кисню і, в наших дослідженнях, не сприяє проявляє регенеративної дії на нервову тканину мозочка після генералізованої ішемії.

Альфа-кетоглутарат (α-КГ) виявляє протилежні ефекти: збільшує вміст загального протеїну на 13,9% у порівнянні з тваринами ішемічної групи та на 8,1% по відношенню до контролю. Діючою речовиною препарату є 2-оксоглутарова кислота – важливий метаболіт циклу Кребса, який приймає участь в енергетичних процесах клітини та є попередником для синтезу таких амінокислот як глутамінова кислота і глутамін. На відміну від Корвітину препарат підвищує інтенсивність білкового синтезу в уражених ішемією ділянках мозку, результатом чого є зростання концентрації ЗП у цитозолі. У той же час препарат чинить слабкий вплив на процеси ПОЛ, менш активно зв'язує вільнорадикальні форми кисню, які є індуктором ішеміє-залежного апоптозу уражених клітин. Порівнюючи ЗП у групах тварин з Корвітином та альфа-кетоглутаратом, бачимо, що в першому випадку вміст білка є нижчим у 1,44 рази (на 43,9%). Це свідчить про сильніший вплив Корвітину на білковий обмін, причому Корвітин пригнічує, а α-КГ – активує білковий синтез. Корвітин знижує вміст токсичних продуктів білкового обміну, які негативно впливають на життєдіяльність клітин, проте не відновлює порушені ішемією ділянки у мозочку. α-КГ, навпаки, сприяє регенерації ушкоджених тканин, і, в підсумку, виявляє набагато кращий терапевтичний ефект, ніж Корвітин.

Рис. 3. 5. Вміст загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих з кори великих півкуль мозку щурів: n = 6; *р<0,05 відносно контролю;

# р<0,05 відносно ішемії

Для кори великих півкуль, на відміну від мозочка та інших відділів головного мозку, характерне підвищення рівня ЗП, що вказує на адаптацію клітин в осередкових вогнищах ішемії (див. рис. 3. 5). Цей показник підвищується у 1,52 рази (на 52,1%) відносно контрольної групи.

При 5-денному лікуванні Корвітином концентрація ЗП знижується в 2,3 рази (на 56,9%) при порівнянні з ішемічною групою і становить 0,76±0,11 мг/мл. У випадку α-КГ цей показник складає 1,25±0,14 мг/мл і знижується лише в 1,4 рази (на 29,2%) відносно ішемічної групи. Подібні ефекти є наслідком виснаження метаболічних ресурсів нейронів кори, оскільки, як видно з рис. 3. 5, короткотривала дія ізадрину та пітуїтрину посилює експресію білків.

Схожа картина має місце, якщо порівнювати розподіл ЗП при корвітиновій терапії з контрольною групою. Так, показник білка при введенні Корвітину є нижчим на 34,5%, ніж у нормі (контроль), що можна пояснити білковим виснаженням кори. При введенні α-КГ вміст білка підвищується і є трохи вищим, ніж контроль (приблизно на 7,7%), і це є результатом регенеративних процесів у корі великих півкуль. Якщо ж співставити дані обох препаратів, то вміст ЗП у корі за умов α-КГ-терапії перевищує більш ніж на 50% такий показник для Корвітину. Отже, α-КГ у цьому сприяє покращенню функціонального стану кори і чинить лабільніший вплив на відновлення тканини, аніж Корвітин.

Дані для таламусу представлені на рис. 3. 6. Як згадувалося раніше, у цьому відділі мозку проявляється тенденція до зменшення рівня загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях на 27,8% при порівнянні з нормою.

Згідно літературних даних [65] відомо, що окремі вогнища ішемії за умов тривалого впливу ішеміє-індукуючих факторів можуть розвинутися у таламічні інфарктів, які є одними з найнебезпечніших патологій головного мозку. Вони виникають внаслідок ураження глибоких гілок таламо-субталамічних артерій, що відходять від проксимального відділу задньої мозкової артерії. Оклюзія їх супроводжується пригніченням свідомості, парезом погляду догори, нейропсихологічними порушеннями, розладами пам'яті (антероградна або ретроградна амнезія) тощо.

При лікуванні Корвітином (див. рис. 3. 6) не виявлено достовірних змін у розподілі білка у таламусі відносно ішемічної групи. Показник ЗП при цьому склав 1,11±0,14 мг/мл. Можливо, Корвітин не здійснив помітного впливу на функціональний стан клітин таламусу, що може спричинитися зменшенням толерантності таламусу до препарату. Відносно норми (контролю) показник ЗП при корвітиновій терапії є нижчим приблизно на 26,3%.

Рис. 3. 6. Вміст загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих з таламусу мозку щурів: n = 6; *р<0,05 відносно контролю;

# р<0,05 відносно ішемії

За умов введення α-КГ концентрація білка у цитозольних фракціях таламусу знизилася в 1,3 рази (на 22,8%) порівняно з ішемією. Звідси бачимо, що клітини таламусу більш чутливі до цього препарату, ніж до Корвітину. Відносно контролю показник є зниженим на 43,1%, тобто α-КГ пригнічує білковий синтез. Після завершення лікування можливе відновлення вмісту ЗП до нормального рівня.

Якщо ж співставити показники білка для Корвітину та α-КГ, бачимо, що в другому випадку вміст ЗП знижений на 22,8% відносно корвітинової групи, тобто α-КГ чинить сильніший вплив на уражені клітини таламусу на відміну від Корвітину. Однак не можна не враховувати той факт, що зниження білка може відбуватися і в нормальних клітинах, розташованих поблизу від вогнищ ішемії.

У цитозольних фракціях гіпокампу, згідно з рис. 3. 7, наявна тенденція до падіння рівня ЗП в усіх досліджуваних групах. Показники для контролю, ішемічної групи, при введенні Корвітину та α-КГ склали 2,23±0,18 мг/мл, 1,53±0,15 мг/мл, 1,26±0,13 мг/мл та 1,08±0,18 мг/мл відповідно.

Рис. 3. 7. Вміст загального протеїну (ЗП) у цитозольних фракціях, отриманих з гіпокампу великих півкуль щурів: n = 6; *р<0,05 відносно контролю;

# р<0,05 відносно ішемії

З рис. 3. 7 видно, що у третій і четвертій групах тварин при введенні препаратів концентрація ЗП суттєво зменшується по відношенню, як до ішемії, так і до контролю. Для Корвітину відмічено 1,2-разове зниження (на 17,7%) у порівнянні з ішемічною групою та 1,5-разове зниження (на 33,5%) відносно контролю. Для α-КГ: 1,4-кратне зниження (на 30%) відносно ішемії та 2-кратне (на 52,9%) – відносно контролю. З цих співвідношень бачимо, що на відміну від інших відділів мозку у гіпокампі за умов впливу катехоламінів з наступним введенням нейропротекторів пригнічується пластичний обмін білків. Тому важливий акцент слід зробити на вивчення механізму реалізації цього впливу та здійснити пошук нових нейропротекторних препаратів, які чинили менший побічний вплив на ЦНС.