Влияние алкогольной интоксикации на активность основных карбоксипептидаз в тканях самок крыс на разных стадиях эстрального цикла

Полученные данные о распределении активности КПМ в тканях самцов крыс представлены в таблице 17.

Таблица 17. Активность КПМ в тканях самцов в норме (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, Mm, n=68).

Половых отличий в активности КПМ в гипоталамусе и стриатуме в норме не обнаружено. Вероятно, КПМ в исследованных отделах не вовлекается в формирование половых отличий в уровне нейропептидов.

б) Активность карбоксипептидазы М при внутрибрюшинном введении физиологического раствора в тканях самцов

Влияние внутрибрюшинного введения физраствора обнаружено только через 0,5 часа после воздействия в гипоталамусе, где активность КПМ была на 24% ниже, чем у интактных животных (рис. 6).

У самок через 0,5 часа после инъекции, в отличие от самцов активность КПМ в гипоталамусе относительно нормы не менялась. Однако в стриатуме у самок на стадии диэструса наблюдалось увеличение активности фермента, а в проэструсе - снижение активности, в то время как у самцов и самок на стадии эструса активность КПМ не менялась по сравнению с интактной группой животных.

Через 4 часа после введения физиологического раствора происходит уменьшение активности фермента в гипоталамусе у самок на стадии проэструса и эструса, в стриатуме уменьшение наблюдается на стадии диэструса, у самцов и самок в проэструсе и эструсе такие изменения отсутствуют относительно нормы.

Через 18 часов после инъекции физраствора изменений в активности КПМ у самцов и самок не было обнаружено.

Таким образом, введение физраствора приводит к более существенным изменениям в активности фермента у самок по сравнению с самцами. Кроме того, характер этих изменений различен: у самцов введение физраствора приводило к уменьшению активности КПМ только через 0,5 часа в гипоталамусе, в то время как у самок наблюдались изменения в активности фермента как в гипоталамусе, так и в стриатуме через 0,5 и 4 часа после инъекции. Однако через 18 часов после воздействия активность КПМ не изменялась у крыс обоего пола. Отличия в изменении активности фермента у самцов и самок, вероятно, свидетельствуют о различной устойчивости к стрессу особей разного пола [33].

в) Исследование активности карбоксипептидазы М при внутрибрюшинном введении этанола в тканях самцов крыс

Через 0,5 часа после введения этанола в дозе 1 г/кг в гипоталамусе активность КПМ была на 21% выше, чем в контроле. Через 18 часов после инъекции этилового спирта в дозе 4 г/кг активность фермента в гипоталамусе и стриатуме была на 18-19% ниже, чем в контроле. Интересно отметить, что достоверных отличий во влиянии разных доз этанола на активность КПМ не выявлено (рис. 6).

Рис. 6. Активность КПМ при введении физраствора и этанола в тканях самцов крыс (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, Mm, n=68).

Влияния времени на активность КПМ не обнаружено (табл. 18).

Таким образом, введение этанола вызывало примерно одинаковые изменения активности КПМ в гипоталамусе и стриатуме. Интересно отметить, что в стриатуме и гипоталамусе отсутствовала зависимость активности фермента от дозы вводимого этанола.

У самцов и самок в диэструсе через 0,5 часа после введения этанола происходит увеличение активности КПМ в гипоталамусе, а в проэструсе -

Таблица 18. Дисперсионный анализ влияние времени на активность КПМ (значения отношения Фишера F_Ф и баллы экспериментальных (временных) подгрупп).

снижение активности фермента относительно контрольной группы животных. В стриатуме только у самок на стадии эструса наблюдается уменьшение активности КПМ, в остальных случаях изменений в активности фермента не происходит.

Через 4 часа после инъекции этанола в дозе 1 г/кг активность КПМ в гипоталамусе и стриатуме у самцов и в гипоталамусе у самок оставалась неизменной. В стриатуме у самок на стадии диэструса введение этанола вызывало увеличение, а в проэструсе уменьшение активности КПМ по отношению к контрольным животным.

Через 18 часов после введения этанола в дозе 1 г/кг у самцов активность КПМ в гипоталамусе и стриатуме не изменялась, у самок в стриатуме и гипоталамусе на стадии диэструса, а в последнем отделе и в эструсе активность фермента уменьшалась относительно контроля.

Через 0,5 и 4 часа после внутрибрюшинного введения этилового спирта (доза 4 г на кг) в гипоталамусе у особей разного пола изменений в активности КПМ не было обнаружено, в стриатуме у самцов активность фермента также оставалась на прежнем уровне, однако у самок через 0,5 часа в проэструсе наблюдалось увеличение активности, а в эструсе - снижение, через 4 часа на стадии диэструса активность КПМ возрастала по сравнению с контрольными цифрами.

Через 18 часов после инъекции этилового спирта в дозе 4 г/кг в гипоталамусе и стриатуме у самцов наблюдалось снижение активности КПМ, в то время как у самок изменения обнаруживались только в стриатуме на стадии диэструса, где активность фермента увеличивалась относительно контрольной группы животных.

Таким образом, введение этанола приводит к более существенным изменениям в активности КПМ у самок, чем у самцов. Причем изменения активности фермента у самцов и самок могли быть как одно-, так и разнонаправленными, что в свою очередь, определялось дозой вводимого этанола, стадией эстрального цикла, в которой находится животное, отделом, в котором определяется активность фермента и временем, через которое проводилось исследование.

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Проблема алкоголизма на протяжении долгого времени остается и, видимо, еще долго будет оставаться актуальной для человечества в социальном, медицинском плане и даже в аспекте сохранения здорового генофонда людей. Отсюда понятен интерес к этой проблеме специалистов разных профилей, в том числе биохимиков. Данные экспериментальных исследований и клинические наблюдения не позволяют сделать однозначный вывод о том, какой пол более устойчив к действию этанола. Однако считается бесспорным, что алкоголизм у женщин приводит к нейроэндокринным расстройствам, нарушению генеративных функций и полового цикла [64, 81]. Несмотря на многочисленные работы отечественных и зарубежных авторов, посвященных изучению алкогольной интоксикации, патогенетический механизм вышеперечисленных нарушений и возможные пути их лечения изучены недостаточно [81].

Известно, что в этиологии и патогенезе алкоголизма важную роль играют такие регуляторные пептиды как энкефалины, в-эндорфин, АКТГ, ДСИП, нейротензин и ряд других [19, 61, 88]. Кроме того, острая алкогольная интоксикация изменяет уровень ГРФ и гонадотропинов [87, 207, 231], которые оказывают существенное воздействие на функционирование половой системы [11].

Уровень биологически активных пептидов зависит от активности ферментов, участвующих в их обмене [14, 52]. Изучение содержания уровня того или иного нейропептида в тканях не дает достаточно точных представлений о динамических процессах, происходящих в пептидэргической системе при острой алкогольной интоксикации. Более информативным является изучение процессов синтеза и утилизации нейропептидов [19]. Поэтому изучение активности КПН, ФМСФ-КП и КПМ при острой алкогольной интоксикации представляет значительный интерес как для понимания биологической роли самих ферментов, так и для понимания роли регуляторных пептидов в этиологии и патогенезе алкоголизма.

Максимальная активность КПН у интактных животных обоего пола показана в гипофизе, а также в гипоталамусе и стриатуме, то есть в тех отделах, которые характеризуются высоким уровнем нейропептидов [92]. Низкая активность фермента выявлена в надпочечниках и гонадах. Полученные данные о региональном и тканевом распределении КПН хорошо согласуются с литературными данными и подтверждают участие КПН в процессинге биологически активных пептидов [144, 233].

Наибольшая активность ФМСФ-КП отмечена в гипофизе, надпочечниках и половых железах. Установлено, что яичники продуцируют многие нейропептиды, в том числе окситоцин, релаксин, инсулиноподобные факторы роста, эндорфины и энкефалины [20, 84, 85, 109]. В надпочечниках синтезируется достаточно большое количество мет-энкефалина, однако активность КПН в этом органе невелика. Все это позволяет сделать предположение о возможном участии ФМСФ-КП, наряду с КПН в процессинге биологически активных пептидов.

Обнаружена примерно одинаковая активность КПН и ФМСФ-КП в гипоталамусе и стриатуме, некоторые отличия в активности ферментов в гипофизе и существенные в надпочечниках и гонадах, где активность ФМСФ-КП существенно выше, чем КПН. Высокая активность ФМСФ-КП в половых железах может, вероятно, указывать на причастность этого фермента не только к обмену нейропептидов, но и к катаболизму белков, тем более, что гонады характеризуются высоким уровнем катаболизма белка.

Следует отметить, что активность обеих карбоксипептидаз у самок, как правило, выше, чем у самцов. Полученные результаты согласуются с данными о половых отличиях в активности ряда протеолитических ферментов [44] и уровне нейропептидов [113, 132]. Не исключено, что выявленные различия связаны с половыми отличиями в функционировании ГГГС и ГГНС [44].

Согласно результатам эксперимента активность КПН в тканях интактных самок крыс зависела от стадии эстрального цикла в гипофизе, гипоталамусе, стриатуме и яичниках. Причем наиболее высокая активность фермента зафиксирована в гипофизе на стадии проэструса. Известно, что именно на этой стадии регистрируется наиболее высокий уровень ФСГ, ЛГ и пролактина в гипофизе и крови по сравнению с другими стадиями эстрального цикла [11, 17]. Кроме того, именно в проэструсе уровень эстрадиола в крови выше, чем в диэструсе и эструсе [17]. Установлено, что эстрадиол вызывал увеличение внутриклеточного уровня КПН в культуре клеток передней доли гипофиза - GH4C1 [150]. Вероятно, повышение уровня эстрадиола на стадии проэструса, может приводить к увеличению активности фермента в гипофизе. Эти данные позволяют предположить, что КПН, вероятно, участвует в регуляции уровня гонадотропных гормонов в гипофизе в ходе эстрального цикла, а активность фермента, по-видимому, регулируется уровнем половых стероидных гормонов в организме. Интересно отметить, что самая высокая активность аминопептидазо-В-подобных ферментов, которые наряду с основными карбоксипептидазами могут участвовать в биосинтезе этих гормонов, отмечается также в проэструсе [128].

В гипоталамусе повышение активности КПН на стадии эструса коррелирует с увеличением уровня опиоидных пептидов, однако не согласуется с изменением уровня люлиберина и окситоцина [11,106] в этом отделе мозга и сыворотке крови. Возможно, что в обмене этих нейропептидов принимают участие и другие основные карбоксипептидазы, в частности ФМСФ-КП.

Известно, что у крыс и мышей потребление этанола значительно уменьшается в период эструса [19, 45]. Возможно, что более высокая активность КПН в стриатуме на стадии эструса приводит к увеличению концентрации энкефалинов в этом отделе мозга. Предполагается, что повышение уровня мет-энкефалина в стриатуме соотносится с реализацией эйфоригенного эффекта с эмоционально положительно окрашенным восприятием [19], что, вероятно, может приводить к снижению добровольного потребления этанола.

В яичниках, где обнаружены циклические изменения в уровне ряда нейропептидов [18, 240], активность КПН на стадии проэструса достоверно выше, чем в диэструсе, что позволяет предположить возможность вовлечения фермента в циклические изменения уровня биологически активных пептидов в этом органе.

Активность ФМСФ-КП зависит от стадии эстрального цикла только в яичниках, где на стадии диэструса она почти в 2 раза ниже по сравнению с проэструсом и эструсом. Именно в проэструсе и эструсе происходит разрыв и деградация фолликула, а затем развитие прогестативного тела [17], возможно, что ФМСФ-КП вовлекается в эти процессы. Отсутствие изменений в активности ФМСФ-КП в других исследованных отделах, возможно, указывает на то, что в них фермент участвует в регуляции тонической секреции регуляторных пептидов в ходе эстрального цикла, но, очевидно, не влияет на циклическую секрецию гормонов.

Активность КПМ в гипоталамусе и стриатуме у самок крыс достоверно не отличается от активности фермента у самцов. Вероятно, различный уровень регуляторных пептидов, обнаруживаемый у особей разного пола в данных отделах обусловлен функционированием других протеолитических ферментов. Кроме того, активность КПМ в гипоталамусе и стриатуме самок не зависит от стадии эстрального цикла. Возможно, что в гипоталамусе и стриатуме КПМ участвует в регуляции базального уровня биологически активных пептидов, но, вероятно, не вовлекается в циклические изменения уровня нейропептидов в ходе полового цикла. Отсутствие достоверных половых отличий в активности КПМ и зависимости активности фермента от стадии эстрального цикла, очевидно, может свидетельствовать о разной биологической роли КПМ и ФМСФ-КП, а также КПН [27, 28, 29].

У самцов крыс введение физраствора вызывало увеличение активности КПН. Увеличение активности фермента в гипофизе коррелирует с увеличением уровня АКТГ [19, 86], являющимся важным компонентом стресс реализующих систем и является специфичным ответом на стресс, которым, по-видимому, является внутрибрюшинная инъекция физраствора. Эти данные хорошо согласуются с полученными ранее [38].

У самок крыс введение физиологического раствора приводило к снижению активности КПН в гипофизе через 0,5 и 4 часа в проэструсе и эструсе, такие же изменения регистрировались в гипоталамусе самцов и самок крыс через 4 часа после инъекции. Вероятно, это связано с особенностями воздействия внутрибрюшинной инъекции физраствора, при которой в организм поступает дополнительное количество жидкости. Понижение активности КПН может способствовать ускорению высвобождения жидкости из организма благодаря уменьшению образования вазопрессина [72]. У самок обнаружено снижение активности КПН в надпочечниках, чего не наблюдалось у самцов. Вероятно, это обусловлено половыми отличиями в ответной реакции организма на стресс [45]. Обнаруженное уменьшение активности фермента в надпочечниках у самок может являться косвенным доказательством включения надпочечников в ответ на стресс [19, 86]. Полученные нами данные об изменении активности КПН у самок крыс при внутрибрюшинном введении физраствора хорошо согласуются с полученными ранее по влиянию инъекции оливкового масла на активность фермента у самок мышей [43].

Интересно отметить, что у самцов и самок отсутствовали изменения в активности КПН в гонадах, что подтверждает тезис о ведущей роли ГГНС в ответе на стресс [19, 86]. Отсутствие изменений в активности КПН во всех исследуемых органах у самок крыс через 18 часов после инъекции физраствора, возможно, свидетельствует о более быстром угасании стресс-реакции, по сравнению с самцами.

У самок в гипофизе после введения физиологического раствора активность ФМСФ-КП уменьшалась на стадии эструса, оставаясь на прежнем уровне на других стадиях эстрального цикла, в то время как у самцов наблюдалось увеличение активности фермента в этом отделе. У самцов введение физраствора вызывает изменение активности ФМСФ-КП также в гипоталамусе через 0,5 часа после воздействия, а у самок - и в других исследованных отделах. Принимая во внимание то, что уровень нейропептидов зависит от активности ферментов их обмена, можно предположить, что выявленные половые отличия в изменении активности ФМСФ-КП способствуют различной секреции биологически активных пептидов у самцов и самок при стрессе [30, 33].

Наиболее значительно активность ФМСФ-КП при введении физраствора изменялась в яичниках, причем в подавляющем большинстве случаев она увеличивалась. Не исключено, что ФМСФ-КП может вовлекаться в процессинг регуляторных пептидов при стрессе и/или в деградацию избытка нейропептидов, которые образуются в ответ на стресс. Кроме того, эти данные, возможно, могут частично объяснить нарушения эстрального цикла, прекращение овуляции под действием стресса [61, 81, 86].

Интересно отметить, что на стадии диэструса в большинстве отделов после введения физраствора активность ФМСФ-КП увеличивалась, а в эструсе, напротив, снижалась. Так как этот фермент, по всей видимости, вовлекается в процессинг нейропептидов, а, следовательно, может определять их уровень, от чего, в свою очередь, зависит устойчивость организма к стрессу, можно предположить, что эти результаты указывают на различную устойчивость к стрессирующему воздействию крыс на разных стадиях эстрального цикла [45].

Следует отметить, что активность обоих ферментов у самок изменялась более существенно, чем у самцов, что хорошо согласуется с имеющимися в литературе сведениями о том, что ГГНС самок более подвержена воздействию стресса, чем самцов [6].

Введение физраствора приводит к снижению активности КПМ в гипоталамусе через 4 часа после воздействия у самок крыс на стадии проэструса и эструса и через 0,5 часа у самцов. Известно, что б-неоэндорфин, динорфин 1-13 в качестве С-концевой аминокислоты содержат лизин [72], следовательно, они могут выступать в качестве субстратов для КПМ [123, 248], которая локализуется на внешней стороне плазматической мембраны [123, 248]. Выявленное уменьшение активности КПМ, возможно приводит к замедлению разрушения этих пептидов, обладающих способностью проявлять седативное действие, снижать исследовательскую активность [19, 72]. Что коррелирует с данными о снижении подвижности крыс в тесте “открытое поле” через 4 часа после инъекции физраствора и частичном восстановлении активности через 24 часа после воздействия [38]. В стриатуме через 0,5 часа после инъекции активность КПМ на стадии диэструса повышалась, а в проэструсе снижалась; через 4 часа снижение активности наблюдалось только в диэструсе. Известно, что КПМ участвует в модуляции и инактивации нейропептидов, тем самым, влияя на их уровень в организме, от которого во многом зависит устойчивость к стрессу. Поэтому разнонаправленные изменения активности КПМ в стриатуме у самок могут свидетельствовать, о различной устойчивости к стрессу самок крыс на разных стадиях эстрального цикла [45]. Отсутствие изменений в активности фермента после инъекции физраствора у самцов и их наличие у самок, по-видимому, свидетельствует о различной устойчивости крыс разного пола к стрессирующему воздействию [2].

Введение этанола приводит к увеличению активности КПН в гипофизе на стадии эструса (доза 1 г на кг) и диэструса (доза 4 г/кг), что согласуется с представлениями об активации ГГНС и увеличении секреции и образования АКТГ, в-эндорфина, пролактина при острой алкогольной интоксикации [19, 86]. Однако в проэструсе и через 4 часа после инъекции этанола в диэструсе активность КПН была ниже по сравнению с контрольными животными. Вероятно, разнонаправленные изменения в активности КПН обусловлены различным физиологическим, а, следовательно, и гормональным статусом самок крыс на разных стадиях эстрального цикла [21, 60]. Принимая во внимание возможное участие КПН в биосинтезе гонадотропных гормонов [23], становятся понятными нарушения полового цикла за счет изменений в активности КПН, которые приводят к изменению уровня гонадотропинов. Особенно пагубным, вероятно, является снижение активности КПН на стадии проэструса по сравнению с контрольными и интактными группами животных, когда активность фермента, напротив, по результатам нашего эксперимента в норме увеличивается.

У самок введение этанола приводило к увеличению активности КПН в гипоталамусе через 0,5 часа в диэструсе и эструсе и через 4 часа в диэструсе, что также свидетельствует об увеличении активности ГГНС при острой алкогольной интоксикации и, в частности, коррелирует с данными о возрастании концентрации в-эндорфина в гипоталамусе, что связывают с проявлением эмоционально позитивных свойств этанола [19]. Однако введение этанола в дозе 4 г/кг приводит к снижению активности фермента в эструсе через 4 часа и в диэструсе через 18 часов, что, вероятно, ведет к уменьшению синтеза в-эндорфина и проявлению эмоционально негативных свойств этанола в больших дозах [19]. В проэструсе, когда в организме фиксируется высокий уровень эстрадиола, изменения активности КПН отсутствовали. Эти данные подтверждаются сведениями о снижении уровня опиоидных пептидов в гипоталамусе овариоэктомированных самок при совместном введении этанола и эстрадиола [107], что, по-видимому, свидетельствует о возможной модификации ответной реакции опиоидэргической системы на действие этанола эстрадиолом [107].

У самцов в гипоталамусе через 0,5 и 4 часа после инъекции этанола наблюдается повышение активности КПН, которое может быть связано с увеличением образования КРФ, в-эндорфина при острой алкогольной интоксикации [19, 86]. Однако через 18 часов после внутрибрюшинного введения этанола происходит снижение активности КПН по отношению к контрольной группе животных, что, возможно, является результатом действия компенсаторных механизмов, направленных на нормализацию функционального состояния пептидэргических систем гипоталамуса, а, следовательно, гипофиза и периферических желез внутренней секреции.

Введение этанола самцам вызывало в большинстве случаев менее существенные изменения активности КПН в гипофизе и гипоталамусе по сравнению с самками, что согласуется с данными о более существенном изменении уровня плазматических гонадотропинов, АКТГ и кортикостероидов у самок по сравнению с самцами [217, 231].

В стриатуме у самцов через 18 часов после введения этанола в дозе 1 г/кг и через 0,5 часа в дозе 4 г/кг обнаруживалось повышение активности КПН, что согласуется с данными об увеличении содержания мет-энкефалина [241], ДСИП в стриатуме [22]. Считается, что увеличение уровня метэнкефалина в стриатуме соотносится с реализацией эйфоригенного эффекта, а ДСИП приписывают, в том числе антистрессорные, анксиолитические свойства. Вероятно, именно такое действие этанола при однократном введении и связано с развитием влечения к этанолу, особенно у предрасположенных к алкоголизму индивидуумов [19].

Однако через 4 часа после инъекции этанола в любой из двух доз происходило снижение активности КПН в стриатуме у самцов, подобные изменения наблюдались также у самок на стадии эструса. Это, возможно, указывает на то, что в образование энкефалинов, ДСИП могут вовлекаться другие карбоксипептидазы, в том числе и ФМСФ-КП.

Введение этанола самкам крыс в дозе 1 г/кг на стадии диэструса и эструса приводит к увеличению активности КПН в надпочечниках, что согласуется с данными об активации ГГНС при острой алкогольной интоксикации [19]. При инъекции этанола в дозе 4 г/кг у самок в проэструсе и самцов происходит увеличение активности фермента через 0,5 часа после инъекции и снижение активности через 4 часа. Наши результаты согласуются с данными Беляева Н.А. и соавт. об усиленном образовании энкефалинов в промежутке между 15 и 60 минутами после внутрибрюшинного введения этанола и об угнетении синтеза через более длительный промежуток времени [15]. Что, вероятно, является результатом действия компенсаторных механизмов, направленных на нормализацию функционального состояния энкефалиновой системы надпочечников.

Введение этанола в дозе 1 г/кг приводит к возрастанию активности КПН в яичниках у самок на стадии диэструса через 4 часа после инъекции, в дозе 4 г/кг - к увеличению активности КПН в диэструсе через 0,5 часа и проэструсе через 4 часа и к уменьшению активности фермента в эструсе через 18 часов после инъекции - все это, вероятно, приводит к нарушению синтеза биологически активных пептидов в яичниках в ходе эстрального цикла.

В половых железах самцов через 0,5 часа после введения этанола в любой из двух доз активность КПН достоверно уменьшается по сравнению с контролем. Однако через 4 и 18 часов активность фермента достоверно не отличается от таковой у животных контрольной группы. Вероятно, это связано с тем, что этанол способен вызывать значительное снижение уровня тестостерона [98], экзогенное введение которого приводит к увеличению активности КПН в семенниках [78]. В то же время, после однократной инъекции алкоголя уровень тестостерона достаточно быстро нормализуется [98]. Следовательно, снижение уровня тестостерона и возвращение его к исходным значениям, вызванные инъекцией этанола, по-видимому, объясняет происходящие изменения в активности КПН.

Известно, что введение этанола является стрессом для самцов и самок [19, 88], об этом свидетельствуют сходные изменения активности КПН при введении этанола и физраствора в гипофизе по сравнению с интактными животными. Однако необходимо заметить, что введение этанола в дозе 1г/кг в гипофизе на стадии эструса, в гипоталамусе и в стриатуме и инъекция этанола в дозе 4 г/кг в стриатуме не приводит к изменению активности КПН относительно нормы, хотя при введении физиологического раствора сдвиги в активности фермента наблюдались. Это, вероятно, можно объяснить тем, что этанол в определенных условиях может выступать в роли антистрессорного фактора. Результаты нашего эксперимента указывают на то, что меньшая доза этанола нормализует активность фермента в большем числе органов. Эти данные находят свое подтверждение в литературе, где приводятся сведения о том, что более выраженный анксиолитический, антистрессорный эффект присущ малым дозам этанола, а при увеличении дозы этанола начинает преобладать депрессивный, наркотический компонент [19].

Интересно отметить, что введение этанола в дозе 1 г/кг у самок на стадии эструса не вызывает изменения активности КПН относительно нормы, а в надпочечниках она повышается. Это, вероятно, связано с тем, что в гипофизе и надпочечниках синтезируются качественно разные пептиды в ответ на острую алкогольную интоксикацию: из гипофиза в кровяное русло в числе прочих нейропептидов поступает АКТГ [158, 230], который способствует развитию стресс-реакции в организме, а из надпочечников в кровь выделяется мет-энкефалин, который обладает стресспротективным действием [15]. Таким образом, возможно, что введение этанола в малой дозе на стадии эструса подавляет развитие стресс-реакции благодаря совместному действию двух вышеназванных факторов и, по-видимому, обладает более выраженным стресспротекторным действием, чем на других стадиях эстрального цикла.

Более существенные изменения активности КПН в гипофизе у самцов, а у самок в гипофизе и яичниках по сравнению с другими органами свидетельствует о том, что введение этанола существенно изменяет гормон продуцирующую деятельность гипофиза и подтверждает данные о том, что этанол в первую очередь поражает гипофизарно-гонадальную систему [19].

Введение самкам крыс этанола в дозе 1 г/кг приводило к увеличению активности ФМСФ-КП в гипофизе на стадиях эструса и диэструса, что согласуется с данными об увеличении уровня АКТГ, в-эндорфина, пролактина после острой алкогольной интоксикации [66, 94, 158, 159, 206, 230, 257]. Введение этанола вызывало изменения активности ФМСФ-КП и у самцов, однако, как правило, эти изменения были менее выражены. При введении этанола в дозе 1 г/кг в гипофизе только через 18 часов наблюдалось увеличение активности фермента. Эти данные, по-видимому, могут подтверждать предположение о роли ФМСФ-КП как фермента, участвующего в процессинге регуляторных пептидов [28, 29, 42]. Однако введение этанола на стадии проэструса приводит к снижению активности фермента более чем в 2 раза (подобные изменения обнаруживаются и для КПН), что, возможно, приводит к уменьшению биосинтеза гонадотропных гормонов и отсутствию их пика в периовуляторный период [179]. Таким образом, по-видимому, возникают грубые дискоординационные нарушения механизмов обратной связи в функции гипофизарно-гонадальной системы, которые могут быть обусловлены как снижением чувствительности гипоталамических регуляторных центров, так, и, вероятно, связаны с уменьшением синтеза гонадотропинов [86], за счет уменьшения активности ферментов, участвующих в их биосинтезе.

Введение этанола в любой из двух доз приводит к увеличению активности ФМСФ-КП в гипоталамусе через 4 и 18 часов после воздействия, что, возможно, указывает на вовлечение этого фермента в биосинтез нейропептидов, уровень которых изменяется после острой алкогольной интоксикации (КРФ, в-эндорфин, энкефалины). Однако такое отсроченное во времени изменение активности ФМСФ-КП по сравнению с КПН, возможно, указывает на участие этих двух ферментов в биосинтезе различных нейропептидов. Эту же мысль подтверждают данные работы, в которой указывается, что КПН имеет большее сродство к субстратам, в которых перед остатком основной аминокислоты содержится остатки глицина или аланина, а ФМСФ-КП - к субстратам, содержащих в качестве предшествующей аргинину и лизину аминокислоту с гидрофобным радикалом [75].

В гипоталамусе у самцов через 4 и 18 часов после инъекции этанола в дозе 1 г/кг активность ФМСФ-КП повышается, увеличивается она и после инъекции этанола в дозе 4 г/кг через 4 часа после воздействия. Разнонаправленные изменения активности фермента в гипофизе и гипоталамусе у самцов, возможно, связаны с тем, что в этих отделах синтезируются различные биологически активные пептиды [38], которые выполняют разные функции при острой алкогольной интоксикации. Так, в гипофизе синтезируется АКТГ, который регулирует синтез и секрецию кортикостероидов надпочечниками [19, 86]. В гипоталамусе синтезируются нейропептиды (вазопрессин, КРФ, энкефалины, вещество Р), регулирующие синтез и секрецию АКТГ [43].

У самок в стриатуме при введении этанола в обеих дозах в подавляющем большинстве случаев активность ФМСФ-КП повышалась. В стриатуме у самцов также наблюдается увеличение активности фермента через 4 часа после введения этанола в дозе 4 г/кг. Это, по-видимому, подтверждает высказанное нами ранее предположение об участии этого фермента в биосинтезе ряда нейропептидов в стриатуме.

В надпочечниках при введении этанола у самок крыс на стадии проэструса наблюдается уменьшение активности ФМСФ-КП, на стадии эструса - разнонаправленные изменения активности фермента в зависимости от времени и дозы этанола, а на стадии диэструса активность фермента либо не изменялась, либо увеличивалась. Разнонаправленные изменения активности фермента, наблюдаемые не только в надпочечниках, но и в остальных изученных отделах на разных стадиях эстрального цикла, могут приводить к изменению уровня нейропептидов (некоторые из которых определяют развитие влечения к алкоголю). Это может свидетельствовать о различном уровне алкогольной мотивации крыс на разных стадиях эстрального цикла. Так в литературе имеются данные о дифференцированной динамике изменения уровня пролактина, АКТГ, в-эндорфина, мет-энкефалина при введении этанола у крыс с различной предрасположенностью к алкоголю [19]. Эта гипотеза согласуется с данными о том, что у мышей, предпочитающих этанол, обнаружено существенное повышение уровня мРНК АПФ в стриатуме после отмены этанола при хронической алкоголизации по сравнению с животными, отвергающими этанол [265].

Увеличение активности ФМСФ-КП у самцов при алкогольной интоксикации в надпочечниках, где этот фермент, возможно, участвует в биосинтезе энкефалинов, уровень которых увеличивается после введения этанола, подтверждает данные об активации ГГНС при острой алкогольной интоксикации [19, 74].

Обращает на себя внимание очень сильное изменение активности ФМСФ-КП в яичниках при введении этанола по отношению к контрольной группе животных, причем более выраженное в эструсе. В ряде случаев повышение активности фермента после инъекции этанола превышало на 400% контрольные значения, при сравнении активности ФМСФ-КП в яичниках самок крыс, испытавших острую алкогольную интоксикацию, с интактной группой животных это увеличение было еще большим и превосходило активность в последней группе почти на 1200%. Что, вероятно, принимая во внимание возможное участие ФМСФ-КП в процессах деградации фолликула и формировании, а затем и в регрессии желтого тела, а также роль фермента в биосинтезе нейропептидов, может объяснять нарушения эстрального цикла, ановуляцию и другие патологические процессы, наблюдаемые при алкоголизме [64, 81]. В настоящее время важное значение в возникновении гаметопатий придают изменению гормональной регуляции репродуктивного процесса и к вызываемым им нарушениям гаметогенеза и овуляции [73]. Одним из факторов, вызывающих изменение гормонального статуса является этанол. Известно, что введение этанола крысам из расчета 3,6 г/кг существенно увеличивает частоту анеуплоидных гамет (на 25% по сравнению с контролем) [73]. Введение этанола приводит, как правило, к снижению уровня половых стероидных гормонов [2, 64, 65], которые могут оказывать влияние на активность исследуемых карбоксипептидаз [78]. Так, вероятно, инъекция этанола, ведет к снижению уровня прогестерона в организме, что приводит к увеличению активности ФМСФ-КП, более выраженному на стадии эструса, чем на стадии диэструса. Вероятно, это связано с тем, что в диэструсе уровень прогестерона ниже, чем в эструсе [17], поэтому инъекция этанола вызывает более значительное изменение этого гормона именно в послеовуляторной фазе цикла и, как следствие, более существенное изменение активности фермента.

Введение этанола самцам крыс вызывало менее существенные изменения в активности ФМСФ-КП в гонадах: активность фермента возрастала только через 18 часов после инъекции этанола в дозе 4 г/кг. Вероятно, это может свидетельствовать о большей устойчивости пептидэргической системы половых желез самцов к действию этанола, по сравнению с самками.

Данные об изменении активности ФМСФ-КП подтверждают мнение о том, что инъекция этанола является стрессом для животных [19, 74, 86, 88]. Так как она вызывает, как правило, увеличение активности ФМСФ-КП, что может, видимо, приводить к усиленному образованию нейропептидов, запускающих и ограничивающих стресс-реакцию [71, 83]. Кроме того, после инъекции этанола в большинстве случаев происходят изменения, сходные с теми, которые наблюдаются при введении физраствора.

Однако в ряде случаев, например, в проэструсе при введении физраствора активность ФМСФ-КП уменьшается, но введение этанола нивелирует эти изменения, вероятно, нормализуя функционирование пептидэргических систем.

Интересно отметить, что введение физраствора на стадии эструса приводит к снижению активности ФМСФ-КП во всех исследованных тканях, кроме надпочечников. Однако инъекция этанола вызывает противоположные изменения (причем более выраженные) активности фермента по отношению к норме, что приводит к значительному повышению активности ФМСФ-КП относительно контроля. Это, вероятно, связано с особенностями гормонального статуса животных на данной стадии эстрального цикла [17, 45, 247], а также указывает на специфичность воздействия этанола [86].

Внутрибрюшинное введение этанола приводит к увеличению активности КПМ в гипоталамусе у самок на стадии диэструса и у самцов через 0,5 часа после введения этанола в дозе 1 г/кг. Увеличение активности фермента наблюдается также в стриатуме у самок в проэструсе через 0,5 часа после инъекции этанола в дозе 4 г/кг и на стадии диэструса при введении этанола в любой из двух доз. Эти данные согласуются со сведениями о том, что под влиянием острой алкогольной интоксикации увеличивается уровень многих нейропептидов, которые обладают эйфоризирующим, антистрессорным, анксиолитическим действием, а также нейропептидов, активирующих систему негативного подкрепления (проконвульсанты, пептиды, индуцирующие страх, агрессию, дисфорию) [19]. Вероятно, увеличение активности КПМ связано с инактивацией большого количества пептидов, секретируемых из клетки в ответ на введение этанола.

Кроме того, увеличение активности КПМ может усиливать деградацию эндозепина (эндогенный антагонист ГАМК-рецепторов, содержит С-концевой лизин, а, следовательно, может быть субстратом для КПМ), повышенный уровень которого вызывает беспокойство, проконфликтное поведение [72]. Таким образом, видимо, влияя на активность КПМ, этанол может понижать уровень этого нейропептида, что, вероятно, может частично объяснить анксиолитический, антистрессорный эффект этилового спирта [19, 88].

Однако в ряде случаев активность КПМ снижается под влиянием инъекции этанола, что, по-видимому, может способствовать проявлению таких свойств этанола, как анальгезирующий и седативный эффекты, способность вызывать чувство эйфории за счет уменьшения инактивации динорфина А 1-13 и б-неоэндорфина. Тем более, что в гипоталамусе и стриатуме отмечается тенденция к увеличению уровня этих нейропептидов при острой алкогольной интоксикации [243]. Вероятно, механизм, посредством которого этанол проявляет свои специфические эффекты, частично определяется стадией эстрального цикла, в которой пребывает животное.

Для определения особенностей ответной реакции организма на острую алкогольную интоксикацию интересно рассмотреть влияние стадии эстрального цикла и силы оказываемого воздействия на активность исследуемых карбоксипептидаз.

Таблица 19. Дисперсионный анализ влияния стадии эстрального цикла, силы воздействия и их взаимодействия на активность КПН, ФМСФ-КП и КПМ (значения критерия Фишера: F_Ф1- влияние стадии эстрального цикла, F_Ф2 - влияние силы воздействия F_Ф3 - взаимодействие влияния стадии эстрального цикла и силы воздействия).

Таким образом, обнаружено достоверное влияние стадии эстрального цикла на активность ФМСФ-КП и КПМ во всех исследованных отделах при острой алкогольной интоксикации. Активность КПН зависела от стадии эстрального цикла только в гипоталамусе. Сила воздействия влияла на активность ФМСФ-КП у самок во всех изученных отделах, а у самцов - только в надпочечниках. На активность КПН сила воздействия влияла у особей обоего пола только гипоталамусе и не влияла на активность КПМ. Можно предположить, что отличия в ответной реакции организма самок на острую алкогольную интоксикацию на разных стадиях эстрального цикла в большей степени обусловлены изменением активности ФМСФ-КП и КПМ в исследуемых отделах, чем КПН. Кроме того, специфичность действия больших и малых доз этанола и различия ответной реакции особей разного пола на алкоголь, вероятно, в большей степени, также опосредуется ФМСФ-КП.

Стоит отметить, что зависимость активности КПН от времени у самцов прослеживается только в гипофизе и надпочечниках, а у самок в гипофизе и гипоталамусе, причем она имеет сходный характер у самцов и самок в диэструсе и эструсе, где активность в подавляющем большинстве случаев повышалась через 0,5 часа после инъекции, понижалась к 4 часам, а к 18 часам, как правило, увеличивалась. При внутрибрюшинном введении физраствора динамика в изменении активности фермента была другой. Эти данные подтверждают представление о том, что острая алкогольная интоксикация приводит к активации многих пептидэргических систем, в частности, опиоидной [86, 88]. Стадия активации затем сменяется стадией, на которой активность КПН уменьшается, что, вероятно, способствует нормализации пептидэргических систем. Однако далее активность фермента вновь подвергается изменениям, что согласуется с данными о долговременном изменении уровня нейропептидов после алкогольной интоксикации.

После введения физраствора или этанола также обнаруживалась зависимость активности ФМСФ-КП от времени, причем характер этих изменений, по-видимому, определялся полом животного, стадией эстрального цикла, а также органом, в котором проводилось определение активности фермента. В отличие от КПН, сходства в изменении активности ФМСФ-КП у особей разного пола, а также у самок на разных стадиях эстрального цикла, было меньше. Это позволяет предположить, что, возможно, ФМСФ-КП принадлежит более важная роль в дифференцированной реакции пептидэргических систем на острую алкогольную интоксикацию на различных стадиях полового цикла и в зависимости от пола. Обнаружено также наличие зависимости активности КПМ от времени после воздействия у самок крыс. Интересно отметить, что у самцов активность этого фермента не зависела от времени, вероятно, этим также можно частично объяснить половые различия в течении и развитии алкогольной интоксикации.

В норме в ходе эстрального цикла отмечается изменение содержания различных биологически активных пептидов как в мозге, так и в периферических тканях [11, 141, 257,]. Очевидно, что изменение уровня регуляторных пептидов во многом связано с изменениями в функционировании ферментных систем, участвующих в их синтезе и деградации [28, 41]. Острая алкогольная интоксикация вызывает изменение уровня различных нейропептидов, в том числе гонадотропных, опиоидных, нейропептида Y, адренокортикотропина, ДСИП и др. [22, 102, 137, 158, 159]. Возможно, что изменение активности КПН, ФМСФ-КП и КПМ, которые участвуют в обмене нейропептидов, у крыс с острой алкогольной интоксикацией отражает один из механизмов опосредованного нарушения содержания регуляторных пептидов на разных стадиях эстрального цикла, а также играет роль в этиологии и патогенезе алкоголизма.

Наблюдающееся в некоторых тканях при острой алкогольной интоксикации различное и/или разнонаправленное изменение активности КПН, ФМСФ-КП и КПМ или изменение активности только одного из ферментов, может быть одной из причин нарушения соотношения уровня разных нейропептидов в этих отделах. В частности, имеются сведения об избирательном изменении содержания энкефалинов в разных регионах мозга: снижение содержания уровня мет-энкефалина в стриатуме, таламусе и продолговатом мозге при неизменном уровне лей-энкефалина и снижение уровня мет-энкефалина в коре головного мозга при алкогольной интоксикации [19, 243]. При длительной алкоголизации наблюдается нарушение в соотношении АКТГ/в-эндорфин [157].

В норме наблюдаются половые отличия активности КПН и ФМСФ-КП и в мозге, и в периферических тканях. Острая алкогольная интоксикация, зачастую по-разному изменяя активность изучаемых ферментов, приводит к нарушению этого соотношения. Так активность КПН и ФМСФ-КП в гипофизе выше у самок, однако после алкогольной интоксикации активности ферментов у особей разного пола выравниваются, либо у самцов активность КПН и ФМСФ-КП становится выше. Кроме того, в тех тканях, в которых не было половых отличий, они появляются после инъекции этанола.

Интересно также отметить, что в тех отделах, где не наблюдалось зависимости КПН, ФМСФ-КП и КПМ от стадии эстрального цикла, она появлялась после инъекции этанола. Известно, что алкогольная интоксикация изменяет содержание половых гормонов и нейропептидов, регулирующих их секрецию [2, 87, 98]. Известно также, что активность КПН и ФМСФ-КП зависит от половых гормонов [78, 79]. Таким образом, изменение активности ферментов у алкоголизированных особей и изменение их соотношения у самцов и самок, вероятно, отражает один из механизмов нарушения функционирования половой системы, а также может носить этиопатогенетический характер для синдромологии алкоголизма.

Интересно отметить, что после введения этанола в дозе 1 г/кг и 4 г/кг активность исследуемых ферментов на стадии проэструса была, как правило, ниже, чем в эструсе и диэструсе, хотя в норме чаще наблюдалось обратное соотношение активности, что также можно рассматривать как один из механизмов негативного влияния этанола на половую систему самок крыс. Вероятно, это связано с тем что в ходе эстрального цикла меняется уровень половых стероидных гормонов, которые могут оказывать влияние на активность КПН, ФМСФ-КП и, возможно, КПМ [78, 79, 183].

Для более полного понимания биологической роли ФМСФ-КП, которая является менее изученным ферментом, чем КПН и КПМ, мы провели корреляционный анализ (табл. 20, 21).

Таблица 20. Коэффициенты корреляции между активностью основных КП в тканях и отделах мозга самок крыс при острой алкогольной интоксикации (* - р<0,05, ** - р<0,01, *** - р<0,001).

Таблица 21. Коэффициенты корреляции между активностью основных КП в тканях и отделах мозга самцов крыс при острой алкогольной интоксикации (** - р<0,01).

У самок отмечена высокая положительная корреляция между активностью КПН и ФМСФ-КП в гипофизе, гипоталамусе и стриатуме, но не в надпочечниках и яичниках. Это может быть связано с тем, что ФМСФ-КП, вероятно, выполняет разные функции в мозге и периферических тканях, например, в мозге вовлекается в процессинг, а в тканях в деградацию нейропептидов. Возможно также существование нескольких форм фермента, различающихся тканевой и региональной локализацией. Не исключено, что в мозге и тканях ФМСФ-КП представлена разными ферментами с близкими физико-химическими свойствами. Свойства ФМСФ-КП очень сходны со свойствами ЛКПА [204, 226]. Возможно, что ФМСФ-КП и ЛКПА являются изоферментами, которые отличаются тканевой и субклеточной локализацией. В этом случае представляется вероятным, что изофермент, преобладающий в нервной ткани, выполняет функции, отличные от изофермента, преобладающего в периферических тканях. Однако у самцов положительной корреляции между активностью КПН и ФМСФ-КП не обнаружено ни в одном из изученных отделов. Известно, что активность ферментов, вовлекающихся в обмен нейропептидов различна у самцов и самок [44, 129, 225]. Поэтому, возможно, что ФМСФ-КП по-разному функционирует у самцов и самок и/или вовлекается в разные процессы, связанные с ответом на острую алкогольную интоксикацию. Интересно отметить, что между КПН и КПМ обнаруживается статистически значимая положительная корреляция в гипоталамусе, а у самцов в гипоталамусе и стриатуме. Возможно, что изменение интенсивности биосинтеза нейропептидов под действием КПН влечет за собой соответствующее изменение скорости их инактивации и модификации при участии КПМ.

Весьма важным является вопрос о механизмах изменения активности основных карбоксипептидаз под влиянием внутрибрюшинного введения этанола. Ген КПH содержит достаточно большое количество регуляторных участков, которые отличаются у разных типов клеток, что позволяет предположить возможность различной регуляции экспрессии гена фермента в разных типах клеток и возможность регуляции экспрессии различными агентами [177, 188, 253], которыми могут быть как сам этанол, так и продукты его метаболизма. Аналогичные механизмы регуляции можно предположить для ФМСФ-КП и КПМ. Для КПН и ФМСФ-КП показана зависимость активности от стероидных гормонов [78, 79]. Возможно, что этанол, изменяя уровень тестостерона, прогестерона, эстрадиола, кортикостерона приводит к изменению интенсивности транскрипции мРНК данных ферментов.

Известно также, что острое введение этанола стимулирует активность аденилатциклазы в ЦНС и периферических органах, а также в культуре нервных клеток [237, 262] (предполагается, что в разных структурах мозга алкоголь может взаимодействовать с разными функциональными компонентами аденилатциклазной системы) [259]. Поэтому, не исключено, что во влиянии этанола на активность исследуемых карбоксипептидаз могут быть задействованы цАМФ-зависимые механизмы.

Острая алкогольная интоксикация вызывает усиленное высвобождение в синаптическую щель опиоидных пептидов, кроме того, этанол и/или его метаболиты также могут взаимодействовать с опиоидными рецепторами (в основном д-типа) [88], что, вероятно, приводит к оккупации большей части опиоидных рецепторов, это, в свою очередь, может вызывать по механизму обратной связи изменение уровня биосинтеза соответствующих нейропептидов [92], в образовании которых принимают участие КПН и, возможно, ФМСФ-КП, а в деградации - КПМ. По-видимому, изменение активности изучаемых ферментов в данном случае может происходить на уровне транскрипции их генов.

Известно, что острая алкогольная интоксикация приводит к понижению внутриклеточной концентрации Са²⁺ [10]. Несмотря на то, что ионы Са²⁺ непосредственно не влияют на активность КПН, в ее составе обнаружен участок связывания данных ионов [213]. Ионы Са²⁺ способствуют агрегации КПН и связыванию ее с мембраной [255]. Возможно, что биологическая роль растворимой и мембраносвязанной КПН отличается [32, 39, 97]. Предполагают, что обе формы принимают участие в процессинге, но мембраносвязанная, наряду с этим, способна принимать участие в сортировке пептидов [118, 119, 215, 244,]. Кроме того, имеются сведения о том, что активность прогормонконвертазы - фермента, участвующего в процессинге проКПН, регулируется ионами Са²⁺ [148]. Изложенное выше позволяет предположить, что действие этанола на активность КПН может быть опосредовано изменением внутриклеточной концентрации ионов Са²⁺. Это может приводить как к изменению уровня активности фермента, так и к изменению соотношения растворимой и мембраносвязанной форм, что в свою очередь влияет на процессинг и сортировку биологически активных пептидов. Возможно, что аналогичный механизм будет действовать и в отношении ФМСФ-КП, так как для нее также обнаружена мембраносвязанная форма.

В связи с тем, что КПН и ФМСФ-КП существуют в мембраносвязанной форме [34, 47, 122, 197], а КПМ является мембраносвязанным эктоферментом [123, 248], изменение активности вышеперечисленных ферментов можно объяснить изменением состояния мембран под действием этанола [112]. В опытах in vitro на синаптосомальных плазматических мембранах и миелиновых мембранах было показано, что уже в концентрации 1 мМ и выше этанол приводит к дозозависимому снижению упорядоченности мембраны, т.е. повышает ее текучесть, жидкостность, что вызывает изменение активности ряда ферментов, инкорпорированных в мембрану [199].