1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 493, № 1, 2020

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2020, T. 493, № 1, стр. 364-366

АНКСИОЛИТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ НЕЙРОПЕПТИДА ЦИКЛОПРОЛИЛГЛИЦИНА ОПОСРЕДОВАН АМРА- И TRKB-РЕЦЕПТОРАМИ

член-корреспондент РАН Т. А. Гудашева 1, *, П. Ю. Поварнина 1, К. Н. Колясникова 1, А. Г. Аляева 1, О. Н. Воронцова 1, академик РАН С. Б. Середенин 1

1 Научно-исследовательский институт фармакологии имени В.В. Закусова
Москва, Россия

* E-mail: tata-sosnovka@mail.ru

Поступила в редакцию 20.03.2020
После доработки 23.03.2020
Принята к публикации 23.03.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

Ранее нами было показано, что нейропептид циклопролилглицин является эндогенным положительным модулятором АМРА-рецепторов и высказано предположение о связи фармакологических эффектов ЦПГ с мозговым нейротрофическим фактором. В настоящей работе впервые показано предотвращение анксиолитического эффекта ЦПГ блокатором AMPA-рецепторов DNQX и блокатором Trk-рецепторов K252A, что подтверждает сформулированную гипотезу.

Ключевые слова: циклопролилглицин, анксиолитическая активность, мозговой нейротрофический фактор (BDNF), TrkB, AMPA

Цикло-L-пролилглицин (ЦПГ) сконструирован в НИИ фармакологии имени В.В. Закусова как топологический аналог и предполагаемый эндогенный пептидный прообраз классического ноотропа пирацетама [1]. В 1996 г. ЦПГ действительно был идентифицирован в головном мозге крыс как эндогенное соединение в концентрации ∼10–6 М [2]. Недавно ЦПГ обнаружили и у человека в плазме крови и цереброспинальной жидкости в концентрациях ∼10–7 М [3]. Предполагается, что в организме ЦПГ образуется из трипептида Gly-Pro-Glu, N-концевого метаболита инсулиноподобного фактора роста [4].

ЦПГ в экспериментах на животных проявляет спектр фармакологических эффектов, характерный для пирацетама, но в дозах на 2–3 порядка ниже. Так, у циклодипептида выявлены ноотропная [1, 2], анксиолитическая [5], нейропротекторная [4], анальгетическая [6] и антидепрессивная [7] активности. В 2016 году нами было установлено [8], что ЦПГ увеличивает АМРА-токи на изолированных клетках Пуркинье мозжечка крыс, обладая, таким образом, свойствами положительного модулятора глутаматных AMPA-рецепторов. Для пирацетама и некоторых других рацетамов известно влияние на АМРА-рецепторы, опосредующее замедление десенситизации и деактивации последних [9]. Кроме того, с использованием культур нейрональных клеток было показано [10], что ЦПГ вызывает характерное для положительных модуляторов АМРА-рецепторов [11] увеличение уровня мозгового нейротрофического фактора (brain derived neurotrophic factor, BDNF). Стимуляция синтеза BDNF под действием ЦПГ была обнаружена и в экспериментах in vivo на модели болезни Альцгеймера у крыс, индуцированной внутримозговым введением β-амилоида, где нейропротекторное действие ЦПГ было сопряжено с увеличением уровня мРНК BDNF и активацией ERK сигнального пути [12].

Эти данные позволяют предположить, что фармакологические эффекты ЦПГ обусловлены стимуляцией BDNF/TrkB сигналинга, опосредованной активацией AMPA-рецепторов. Для проверки этого предположения в данной работе мы изучили влияние блокатора AMPA-рецепторов DNQX и блокатора TrkB-рецепторов K252A на анксиолитическую активность ЦПГ в тесте приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ).

Исследование выполнено на 80 мышах-самцах линии Balb/C массой 20–22. При работе соблюдали требования, сформулированные в Приказе Минздрава РФ № 199 “Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики” и в Решении Совета ЕЭК № 81 “Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического Союза в сфере обращения лекарственных средств”. Все манипуляции с животными были одобрены биоэтической комиссией ФГБНУ “НИИ фармакологии имени В.В. Закусова”.

ЦПГ растворяли в дистиллированной воде и вводили мышам внутрибрюшинно (в/б) в дозах 1.0 (эксперимент с K252A) или 0.1 мг/кг (эксперимент с DNQX) за 15 мин до теста ПКЛ. Дозы ЦПГ 1.0 мг/кг и 0.1 мг/кг были выбраны на основании предварительных экспериментов как наиболее активные, соответственно, при слабом рассеянном освещении (освещенность открытых рукавов 10–15 люкс) и при ярком освещении открытых рукавов (400–500 люкс). Соединение К252А растворяли в 0.1% ДМСО на физиологическом растворе и вводили в/б в дозе 25 мкг/кг [13] непосредственно перед введением ЦПГ. Соединение DNQX, растворенное в 1% DMSO на физиологическом растворе, вводили в/б в дозе 10 мг/кг [14] за 15 мин до ЦПГ.

Блокатор АМРА-рецепторов DNQX в дозе 10 мг/кг не влиял на поведение мышей в тесте ПКЛ (см. табл. 1). ЦПГ в варианте теста ПКЛ с ярко освещенной ареной демонстрировал статистически значимый эффект по двум наиболее важным параметрам, характеризующим анксиолитическую активность, увеличивая как время пребывания, так и процент времени в открытых рукавах. DNQX, введенный совместно с ЦПГ, препятствовал проявлению анксиолитической активности ЦПГ по обоим параметрам (табл. 1). Таким образом, АМРА-рецепторы включены в фармакодинамические механизмы анксиолитической активности ЦПГ.

Таблица 1.

Блокатор AMPA рецепторов DNQX полностью снимает анксиолитические эффекты ЦПГ в ПКЛ

Экспериментальные группы
(n = 10 в каждой группе) 		Время в открытых рукавах, с Процент времени в открытых рукавах Заходы в открытые рукава Процент заходов в открытые рукава
контроль 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0
ЦПГ (0.1 мг/кг) 3.7 ± 1.7* 1.9 ± 0.9* 0.5 ± 0.2 7.3 ± 4.2
ЦПГ (0.1 мг/кг) + DNQX (10 мг/кг) 0 ± 0# 0 ± 0# 0 ± 0 0 ± 0
DNQX (10 мг/кг) 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0

Данные представлены в виде средних и стандартных ошибок среднего. * – p < 0.05 по сравнению с контролем, # – p < 0.05 по сравнению с группой “ЦПГ” (U-тест Манна–Уитни).

Блокатор TrkB, соединение К252А, в тесте ПКЛ в дозе 25 мг/кг не изменял времени в открытых рукавах, процента времени в открытых рукавах, числа заходов в открытые рукава и процент заходов в открытые рукава по сравнению с контролем. ЦПГ в условиях умеренно освещенной арены по каждому параметру демонстрировал анксиолитическую активность. При добавлении К252А анксиолитическая активность ЦПГ не зарегистрирована (табл. 2), следовательно BDNF/TrkB сигналинг участвует в формировании анксиолитической активности ЦПГ.

Таблица 2.

Блокатор нейротрофиновых тирозинкиназных рецепторов К252А полностью снимает анксиолитические эффекты ЦПГ в ПКЛ

Экспериментальные группы (n = 10 в каждой группе) Время в откры-тых рукавах, с Процент времени в открытых рукавах Заходы в откры-тые рукава Процент заходов в открытые рукава
контроль 3.4 ± 2.4 1.6 ± 1.1 0.3 ± 0.2 4 ± 2.3
ЦПГ (1.0 мг/кг) 23.1 ± 11.8* 9.8 ± 5.1* 3 ± 2* 21.7 ± 9.1*
ЦПГ (1.0 мг/кг) + К252А (25 мкг/кг) 2.5 ± 1.5# 1.2 ± 0.8# 0.4 ± 0.2# 7.7 ± 5#
К252А (25 мкг/кг) 9.1 ± 4.9 5.9 ± 3.2 0.8 ± 0.3 10.6 ± 4.6

Данные представлены в виде средних и стандартных ошибок среднего. * – p < 0.05 по сравнению с контролем, # – p < 0.05 по сравнению с группой “ЦПГ” (U-тест Манна–Уитни).

Таким образом, результаты настоящего исследования подтверждают участие TrkB-зависимых, опосредованных активацией AMPA-рецепторов, механизмов в действии ЦПГ, что характерно для ампакинов. Полученные данные позволяют характеризовать ЦПГ в качестве эндогенного ампакина.

ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант 20-015-00102 “Выявление роли глутаматергического и BDNF-ергического механизмов в фармакологических эффектах нейропептида цикло-пролилглицина”.

Список литературы

  1. Gudasheva T.A., Ostrovskaya R.U., Maksimova F.V., et al. Proline-based topologic pyracetam analogs and their nootropic activity // Pharm. Chem. J. 1989. V. 23. P. 203–208.

  2. Gudasheva T.A., Boyko S.S., Akparov V.Kh., et al. Identification of a novel endogenous memory facilitating cyclic dipeptide cyclo-prolylglycine in rat brain // FEBS Letters. 1996. V. 391. P. 149–152.

  3. Fan D., Krishnamurthi R., Harris P., et al. Plasma cyclic glycine proline/IGF-1 ratio predicts clinical outcome and recovery in stroke patients // Annals of Clinical and Translational Neurology. 2019. V. 6. № 4. P. 669–677.

  4. Guan J., Gluckman P.D. IGF-1 derived small neuropeptides and analogues: A novel strategy for the development of pharmaceuticals for neurological conditions // Br. J. Pharmacol. 2009. V. 157. № 6. P. 881–891. https://doi.org/10.1111/j.1476-5381.2009.00256.x

  5. Gudasheva T.A., Konstantinopol’skii M.A., Ostrovskaya R.U., Seredenin S.B. Anxiolytic activity of endogenous nootropic dipeptide cycloprolylglycine in elevated plus-maze test // Bulletin of experimental biology and medicine. 2001. V. 131. № 5. P. 464–466.

  6. Ferro J.N., de Aquino F.L., de Brito R.G., et al. Cyclo-Gly-Pro, a cyclic dipeptide, attenuates nociceptive behaviour and inflammatory response in mice // Clin Exp. Pharmacol. Physiol. 2015. V. 42. № 12. P. 1287–1295. https://doi.org/10.1111/1440-1681.12480

  7. Garibova T.L., Gudasheva T.A., Seredenin S.B. A New Component in the Mechanism of Regulation of Endogenous Depressive-Like States // Dokl. Biochem. Biophys. 2019. V. 488. № 1. P. 324–326. https://doi.org/10.1134/S1607672919050107

  8. Gudasheva T.A., Grigoriev V.V., Koliasnikova K.N., et al. Neuropeptide cycloprolylglycine is an endogenous positive modulator of AMPA receptors // Dokl. Biochem. Biophys. 2016. V. 471. № 1. P. 387–389. https://doi.org/10.1134/S160767291606003X

  9. Ahmed A.H., Oswald R.E. Piracetam defines a new binding site for allosteric modulators of α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid (AMPA) receptors // J. Med. Chem. 2010. V. 53. № 5. P. 2197–2203. https://doi.org/10.1021/jm901905j

  10. Gudasheva T.A., Koliasnikova K.N., Antipova T.A., Seredenin S.B. Neuropeptide cycloprolylglycine increases the levels of brain-derived neurotrophic factor in neuronal cells // Dokl. Biochem. Biophys. 2016. V. 469. № 1. P. 273–276. https://doi.org/10.1134/S1607672916040104

  11. Jourdi H., Hsu Y.T., Zhou M., et al. Positive AMPA receptor modulation rapidly stimulates BDNF release and increases dendritic mRNA translation // J. Neurosci. 2009. V. 29. № 27. P. 8688–8697. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.6078-08.2009

  12. Aguado-Llera D., Canelles S., Fernández-Mendívil C., et al. Improvement in inflammation is associated with the protective effect of Gly-Pro-Glu and cycloprolylglycine against Aβ-induced depletion of the hippocampal somatostatinergic system // Neuropharmacology. 2019. V. 151. P. 112–126. https://doi.org/10.1016/j.neuropharm.2019.04.008

  13. Mao Q.Q., Huang Z., Zhong X.M., Xian Y.F., Ip S.P. Brain-derived neurotrophic factor signalling mediates the antidepressant-like effect of piperine in chronically stressed mice // Behav. Brain Res. 2014. V. 261. P. 140–145. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2013.12.020

  14. Rial D., Takahashi R.N., Morato G.S. Aniracetam and DNQX affect the acquisition of rapid tolerance to ethanol in mice // Pharmacol. Biochem. Behav. 2009. V. 92. № 1. P. 32–38. https://doi.org/10.1016/j.pbb.2008.10.006

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал