![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Аннотация поисковых научно-исследовательских работ, включающая обоснование актуальности и научной значимости исследуемой проблемы ( не более 3-х страниц) В настоящее время показано, что многие вещества пептидной природы являются прямыми или опосредованными регуляторами важных физиологических процессов в организме. Область биологической активности пептидов чрезвычайно широка. Вещества этой группы определяют состояние кровеносной, иммунной и других систем. Важную роль играют пептиды в регуляции состояния центральной нервной системы. Воздействуя на активность мозга, пептиды способны изменять поведение, эмоциональный статус, уровень мотиваций, процессы запоминания и хранения информации. Механизм действия известных нейропептидов очень сложен и в большинстве случаев мало исследован. Представленный проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы нейрофизиологии, фармакологии и фундаментальной медицины, связанной с исследованием физиологической активности эндогенных пептидных регуляторов, изучением зависимости эффектов пептидов от структуры, выяснением механизмов действия нейропептидов, исследованием новых синтетических аналогов природных регуляторных пептидов с различным спектром физиологической активности. Многочисленные исследования показали, что гипофизарные пептидные гормоны - адренокортикотропный гормон (АКТГ), меланоцитстимулирующие гормоны (МСГ) и вазопрессин (АВП) обладают широким спектром физиологической активности. Помимо гормонального действия, эти пептиды оказывают влияние на обучение и память, обладают нейропротекторной и нейротрофической активностью, влияют на болевую чувствительность и иммунную систему, регулируют пищевое и половое поведение и ряд других функций организма. Широкий спектр физиологических эффектов делает гормоны гипофиза, их фрагменты и синтетические аналоги перспективными с точки зрения их клинического применения. Использование коротких фрагментов природных гормонов позволяет отделить гормональные свойства исходных молекул от их экстрагормонального действия. АКТГ, МСГ и их фрагменты, объединяемые в настоящее время термином меланокортины (МК) являются в настоящее время одним из активно исследуемых классов эндогенных пептидных регуляторов. МК и их рецепторы образуют сигнальную систему, которая контролирует целый ряд важнейших физиологических процессов в организме (Gantz, Fong, 2003). Интерес к МК системе обусловлен тем, что она вовлечена в регуляцию необычайно широкого круга физиологических функций (Starowicz, Przewlocka, 2003; Wikberg, 2001). Накоплены многочисленные данные о влиянии МК на процесс обучения. Пептиды этого класса улучшают обучение животных, воздействуя на восприятие, внимание, мотивации, уровень arousal и непосредственно на консолидацию памятного следа. Самым коротким фрагментом АКТГ, сохраняющим ноотропную активность, является АКТГ(4-7). Однако было показано, что фрагменты АКТГ(7-10) и АКТГ(7-16) также обладают ноотропной активностью (De Wied, 1993; 1995; Gispen, Zwiers, 1986). Нейротрофические эффекты МК показаны во многих экспериментах in vivo и in vitro. Природные МК и их фрагменты ускоряют восстановление периферических нервов, а также оказывают положительное действие на восстановление функций организма при повреждениях ЦНС (Catania et a., 2004; Antonawich et al., 1994). Введение МК животным в раннем онтогенезе приводит к ускорению созревания нервно-мышечной системы и влияют на развитие ЦНС (Strand et al, 1989). Наиболее коротким фрагментом, сохраняющим нейропротекторную активность, является фрагмент АКТГ(6-10). Вероятно, эта последовательность ответственна за сохранение нейропротекторной и нейротрофической активности меланокортинов (Dekker, Gispen, De Wied, 1987; De Wied, 1990). Нейропротекторной активностью обладают также фрагменты природных пептидов и их аналоги, в структуре которых присутствует последовательность АКТГ(7-10) (Strand, 2000; Strand et al., 1993; Attella et al., 1992). МК система вовлечена в регуляцию стресс-вызванного ответа и эмоционального поведения, при этом важную роль играет МК рецептор 4-го типа. Показано, что антагонисты этого рецептора ослабляют стресс-вызванные анорексию и тревожность у грызунов, а агонисты оказывают анксиогенное действие (Chake et al., 2003). Исследования показали, что фрагментом, ответственным за анксиогенным действие МК, является АКТГ(7-10) (Wolterink, van Ree, 1988). Интерес исследователей также вызывает фрагмент АКТГ(15-18). Исследования in vivo показали, что этот пептид является антагонистом МК рецепторов 2-го типа (Ковалицкий и др., 2008). Рецепторы этого типа экспрессируются в коре надпочечников и опосредуют влияние АКТГ на синтез и секрецию глюкокортикоидов при действии стрессогенных факторов. Можно предположить, что фрагмент АКТГ(15-18) обладает антистрессорной активностью. Нейротропные эффекты МК не связаны с их гормональной активностью и являются результатом их прямого действия на ЦНС (De Wied, 1990). Исследования зависимости структура-активность позволили определить минимальную аминокислотную последовательность, необходимую для сохранения поведенческих эффектов. Наиболее выраженное действие оказывал фрагмент АКТГ(4-10) (Greven, De Wied, 1977). Иммунохимические исследования показали наличие фрагмента АКТГ(4-10) в мозге крысы в раннем неонатальном периоде. У взрослых животных присутствие АКТГ(4-10) отмечено после повреждения нервной системы. Высказано предположение, что АКТГ(4-10) образуется в мозге в период развития и во время регенерации нервной ткани (Antonawich et al, 1994). Механизмы ноотропных, нейропротекторных и нейротрофических эффектов МК до настоящего времени окончательно не выяснены. Накопленные в настоящее время данные позволяют заключить, что последовательность АКТГ включает в себя несколько сайтов, которые могут активировать различные рецепторы, вызывая при этом широкий спектр эффектов. Вазопрессин является не только гормоном-регулятором вегетативных функций, но также участвует в процессах, происходящих в ЦНС, в частности в процессах памяти. Ноотропное действие фрагментов АВП и их аналогов в настоящее время не вызывает сомнений, этот эффект не зависит от гормонального действия АВП, а является результатом прямого влияния на центральную нервную систему (De Wied, 1976; De Wied and Gispen, 1977). Функционально важным участком в молекуле вазопрессина в проявлении поведенческих эффектов является его С-концевая последовательность. Известно, что в организме АВП распадается на несколько линейных фрагментов, которые обладают нейротропной активностью. Причем действие коротких фрагментов, не обладающих гормональными эффектами, зачастую превосходит действие целой молекулы на нервную систему. Фрагменты, включающие с 4 по 9 аминокислотные остатки, не обладают периферической активностью, свойственной гормону-предшественнику. Эти фрагменты оказывают положительное влияние на обучение и память (De Wied et al., 1987; Rejmers, 2001) и оказывают более эффективное воздействие на поведение, чем гормон-предшественник (Burbach et al., 1983). Ноотропным действием на животных обладает не только АВП(4-9), но и ряд его аналогов. (Tanabe et al., 1997). Основным препятствием для использования в медицине природных пептидов является их низкая биодоступность при периферических способах введения в организм, так как эти препараты быстро разрушаются протеолитическими ферментами (Ашмарин и др, 1997). Поэтому многими исследователями предпринимались попытки создания синтетических аналогов фрагментов гормонов гипофиза с заданным спектром активности и высокой устойчивостью к действию протеаз. Разработка синтетических аналогов, не обладающих гормональной активностью, открывает возможности для применения пептидов в клинике для лечения различных патологий и является одной из перспективных отраслей медицины. В последние годы разработано и исследовано большое количество синтетических аналогов гормонов гипофиза. Однако большинство из этих соединений не могут быть использованы в клинической практике, что связано с их низкой биодоступностью при периферических способах введения (Wikberg, 2001). Синтезированный и исследуемый нашим научным коллективом аналог фрагмента АКТГ(4-10) гептапептид семакс Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro (MEHFPGP) является единственным широко используемым в клинике лекарственным препаратом, разработанным на основе фрагментов АКТГ. Препарат Семакс обладает выраженной ноотропной активностью и применяется в медицине при лечении интелектуально-мнестических расстройств и астенических состояний различного генеза, постнаркозных мнестических нарушений. Введение семакса оказывает выраженное позитивное действие при лечении инсульта. В последнее годы нами показано, что семакс обладает нейропротекторной и анальгетической активностью, оказывает влияние на развивающуюся нервную систему, ослабляет антиноцицептивное действие эндогенных и экзогенных опиоидов, влияет на последствия острого стрессогенного воздействия. В нашей лаборатории также была исследована ноотропная активность аналога С-концевого фрагмента АВП(6-9) Ac-D-Met-Pro-Arg-Gly-NH2 (Ac-D-MPRG). Было показано, что данный пептид эффективно улучшает обучение животных при различных способах введения в организм. Целью представленного проекта является изучение физиологических эффектов ряда новых оригинальных аналогов гипофизарных гормонов. Полученные при выполнении проекта результаты могут быть использованы для разработки новых синтетических пептидов с заданным спектром активности, а также послужить обоснованием для расширения области клинического применения лекарственного препарата семакс. Проведенные нами исследования позволят определить влияние гормонов гипофиза на способность к обучению, уровень тревожности, исследовательскую активность, степень депрессивности и болевую чувствительность животных в норме и после стрессогенных воздействий; выяснить возможность коррекции нейропептидами последствий неонатального стресса. Известно, что болевые воздействия и стресс, перенесенные новорожденными детьми, приводят в последствии к значительным изменениям поведения (Poster et al., 1999). Эксперименты на животных способствуют поиску методов коррекции последствий неонатального стресса. Полученные при выполнении проекта результаты и их сопоставление с данными литературы позволят определить роль фрагментов АКТГ и АВП, не обладающих гормональной активностью, в адаптационных процессах и в восстановлении функции центральной нервной системы после неблагоприятных воздействий. Полученные данные также могут быть использованы для разработки новых лекарственных препаратов на основе гормонов гипофиза и послужить обоснованием для расширения области клинического применения пептидов этого класса.
Министерство образования и науки Российской Федерации | Координатор |
ФЦП: Федеральная целевая программа, «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» |
# | Сроки | Название |
1 | 31 мая 2010 г.-10 сентября 2010 г. | Поисковые научно-исследовательские работы по направлению «Фундаментальная медицина и физиология» по проблеме «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: В процессе выполнения I этапа работы проведен подбор и анализ научной литературы по теме исследования, обоснованы структуры новых аналогов гормонов гипофиза. Анализ данных литературы и проведенные ранее исследования показали, что из фрагментов вазопрессина наибольшим нейротропным эффектом обладает АВП(6-9) ‒ Cys-Pro-Arg-Gly-NH2. Этот фрагмент является наиболее перспективным для разработки на его основе новых аналогов АВП, обладающих высокой нейротропной активностью. Проведенные ранее структурно-конформационный анализ и предварительные эксперименты свидетельствуют о том, что замена Cys в 6-м положении данного фрагмента на другие аминокислотные остатки позволит разработать новые высокоэффективные аналоги с высокой протеолитической устойчивостью. Накопленные в настоящее время данные свидетельствуют о том, что последовательность АКТГ включает в себя несколько сайтов, которые могут активировать различные рецепторы, вызывая при этом широкий спектр физиологических эффектов. Проведенные ранее исследования показали, что присоединение к природным пептидам, обладающим нейротропной активностью, последовательности, обогащенной пролином, – трипептида Pro-Gly-Pro приводит к увеличению выраженности действия и пролонгации эффектов этих пептидов. Анализ данных литературы и полученных ранее результатов позволяет предположить, что присоединение последовательности Pro-Gly-Pro к различным фрагментам АКТГ (таким как АКТГ(6-9), АКТГ(7-10) и АКТГ(15-18)) приведет к увеличению выраженности и пролонгации нейропротекторных, ноотропных и антистрессорных эффектов природных пептидов. В ходе выполнения I этапа исследованы отставленные эффекты хронического интраназального введения семакса на эмоциональный статус, способность к обучению и болевую чувствительность экспериментальных животных при различных сроках неонатального введения препарата. Показано, что ежедневное интраназальное введение семакса в дозе 0.05 мг/кг в периоды с 1-го по 14-й или с 15-го по 28-й день жизни крыс приводит к улучшению способности животных к обучению, снижает уровень тревожности и повышает исследовательскую активность крыс. Следовательно, отставленные эффекты неонатального интраназального введения семакса можно оценить как положительные. При этом инъекции семакса в течение 1-2-й и 3-4-й недель жизни вызывают однонаправленные изменения поведения крыс, но эффекты введения пептида в первые две недели жизни более выражены. Различие эффектов введения семакса в разные сроки может быть связано с тем, что в течение первой и второй недель постнатального развития у крыс происходит наиболее интенсивное развитие нервной системы, вследствие чего воздействия на мозг детенышей этого возраста особенно эффективны. | ||
2 | 10 сентября 2010 г.-1 декабря 2010 г. | «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: Проведенные нами эксперименты показали, что хроническая длительная материнская депривация приводит к замедлению роста крыс, что согласуется с данными литературы [Yamazaki A et al, 2005]. Однако ранее не изучалась зависимость такого эффекта от пола животных. Проведенные нами исследования показали, что введение семакса после завершения МД уменьшает влияние неонатального стресса на скорость соматического роста крыс. Известно, что длительная повторяющаяся МД вызывает долговременные отставленные изменения поведения животных. Было показано, что отнятие новорожденных крысят от матери на несколько часов сразу после рождения приводит к устойчивой гиперактивности ГГА, а в последующем у них чаще возникают проявления депрессии. Однако разными авторами были зарегистрированы разнонаправленные изменения исследовательского поведения и уровня тревожности крыс, перенесших МД. Неоднозначность полученных результатов может быть связана как с различиями в протоколах эксперимента (разные сроки и длительность МД), так и разным возрастом, в котором оценивали поведение животных [Lambás-Señaset et al., 2009, Spivey et al., 2008]. Наши эксперименты показали, что ежедневная материнская депривация приводит к гиперактивности в ответ на помещение в новые условия и повышению тревожности животных в адолесцентный период. Хроническое введение семакса после завершения МД частично компенсирует негативное влияние МД на поведение животных. На основании проведенных экспериментов можно заключить, что ежедневная материнская депривация на 5 часов в день в течение 1-2 недель жизни крыс влияет на развитие и вызывает отставленные изменения поведения крыс. У животных, перенесших МД, отмечается задержка соматического роста, гиперактивность, повышенная эмоциональность и тревожность в возрасте 1 месяца. Хроническое введение семакса крысам, подвергавшимся МД, ослабляет негативные последствия использованного неонатального стресса. Исходя из полученных результатов мы могли бы рекомендовать препарат семакс для проведения клинических исследований. | ||
3 | 1 декабря 2010 г.-9 сентября 2011 г. | «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: В ходе выполнения III этапа проведено исследование влияния нового оригинального аналога С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина (АВП)6-9 Ac-D-SPRG на эмоциональный статус животных; болевую чувствительность животных; эмоциональный статус животных в зависимости от используемой дозы. Было показано, что аналог С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина Ac-D-SPRG при его однократном интраназальном введении в дозах 0,01; 0,1; 1 и 10 мкг/кг не оказывает влияния на двигательную активность, вызывает небольшое угнетение ориентировочно-исследовательского поведения и приводит к снижению эмоциональной напряженности животных при его введении за 5 минут до исследования и, напротив, усилению ОИР при введении за 30 минут до тестирования. Полученные нами данные относительно влияния Ac-D-SPRG на тревожность животных не позволяют однозначно судить об его анксиолитическом или анксиогенном действии. Аналог С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина Ac-D-SPRG при его однократном интраназальном введении в дозах 0,01; 0,1; 1 и 10 мкг/кг оказывает ярко выраженное антидепрессантное действие | ||
4 | 9 сентября 2011 г.-1 декабря 2011 г. | «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: В ходе выполнения IV этапа проведено исследование влияния нового оригинального аналога С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина (АВП)6-9 Ac-D-SPRG на способность животных к обучению, изучение зависимости ноотропных эффектов Ac-D-SPRG от дозы и времени введения, сравнение эффектов Ac-D-SPRG с эффектами исследованного ранее в нашем научном коллективе аналога фрагмента АВП – Ac-D-MPRG. Было показано, что аналог С-концевого фрагмента аргинин-вазопрессина Ac-D-SPRG при его однократном интраназальном введении в дозах 0,01; 0,1; 1 и 10 мкг/кг за 5 и 30 минут до тестирования незначительно улучшает обучение животных с положительным подкреплением. Ac-D-SPRG при его однократном интраназальном введении в дозах 0,01; 0,1; 1 и 10 мкг/кг за 5 и 30 минут до тестирования улучшает обучение животных с отрицательным подкреплением. Полученные результаты позволяют предположить, что на основе тетрапептида Ac-D-SPRG возможно создание лекарственного средства ноотропного действия. | ||
5 | 1 декабря 2011 г.-10 сентября 2012 г. | «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: В ходе выполнения V этапа проведено исследование влияния новых оригинальных аналогов фрагментов адренокортикотропного гормона на эмоциональное состояние животных. Изучены эффекты пептидов, в структуре которых присутствует природных фрагмент АКТГ и последовательность обогащенная пролином – PGP. Дана оценка влияния данных аналогов на исследовательское поведение и уровень тревожности животных в различных экспериментальных условиях, а также на выраженность депрессивных компонентов поведения белых крыс. Было показано, что пептиды АКТГ6-9PGP и АКТГ4-10PGP, так же как семакс, не влияют на исследовательское поведение и уровень тревожности животных в условиях низкой стрессорной нагрузки. Пептид АКТГ7-10PGP в условиях незначительной стрессорной нагрузки приводит к увеличению двигательной активности и исследовательского поведения. В условиях, провоцирующих реакцию тревоги и страха, исследованные пептиды - семакс, АКТГ6-9PGP, АКТГ7-10PGP и АКТГ4-10PGP оказывают анксиолитическое действие. Аналоги фрагментов АКТГ АКТГ6-9PGP, АКТГ7-10PGP и АКТГ4-10PGP не влияют на параметры поведения животных, отражающие степень депрессивности. Фрагмент АКТГ15-18 и его аналог АКТГ15-18PGP оказывают незначительное влияние на эмоциональное состояние животных в норме. Введение АКТГ15-18 и АКТГ15-18PGP перед острым стрессогенным воздействием приводит к снижению стресс-вызванной тревожности животных. Выраженность и длительность антистрессорных эффектов АКТГ15-18PGP превышает выраженность эффектов его природного прототипа пептида АКТГ15-18. | ||
6 | 10 сентября 2012 г.-30 ноября 2012 г. | «Исследование физиологических эффектов оригинальных аналогов гормонов гипофиза - перспективных прототипов лекарственных препаратов» |
Результаты этапа: На основании проведенных экспериментов можно заключить, что аналоги фрагментов АКТГ - семакс, АКТГ6-9PGP, АКТГ7-10PGP и АКТГ4-10PGP улучшают обучение животных. Однако, влияние АКТГ7-10PGP на обучение с положительным подкреплением неоднозначно, т. к. пептид вызывал увеличение числа ошибочных реакций. При этом длительность ноотропных эффектов АКТГ6-9PGP и АКТГ7-10PGP меньше, чем длительность эффектов семакса. АКТГ4-10PGP сохраняет ноотропную активность при введении за 20 часов до обучения, однако его эффекты менее выражены, чем эффекты семакса в эквимолярной дозе. АКТГ6-9PGP и АКТГ4-10PGP,так же как семакс, не влияют на исследовательское поведение и уровень тревожности животных в условиях низкой стрессорной нагрузки. Пептид АКТГ7-10PGP в условиях незначительной стрессорной нагрузки приводит к увеличению двигательной активности и исследовательского поведения, с чем, вероятно, связано увеличение числа ошибок при обучении в лабиринте. В условиях, провоцирующих реакцию тревоги и страха, исследованные пептиды - семакс, АКТГ6-9PGP, АКТГ7-10PGP и АКТГ4-10PGP оказывают анксиолитическое действие. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".