Успехи физиологических наук, 2020, T. 51, № 3, стр. 23-50

3.1. Рецепторы и каналы

В 1985 году было показано взаимодействие агматина с никотиновым рецептором, поток радиоактивно меченого [³H]-агматина в симпатическом ганглии предотвращался ингибированием никотинового рецептора-канала, из чего был сделан вывод об их возможной проницаемости для агматина [156]. Однако позднее было установлено, что агматин способен неконкурентно ингибировать нейрональные никотиновые рецепторы в сетчатке и шейном ганглии с миллимолярным сродством [105]. С появлением в 1994 году в журнале “Science” работы Li и соавторов [92] начинается “гормональный” этап в изучении агматина. В исследованиях по радиолигандному связыванию на мембранах коры головного мозга, продолговатого мозга и хромаффинных клетках надпочечников показано, что агматин связывается с α₂-адренорецепторами (α₂-ARs), имидазолиновыми рецепторами первого (I₁Rs) и второго типов (I₂Rs), ни-I₁-/ниI₂-имидазолин-связывающими сайтами с микромолярным сродством, а также обладает слабым сродством к α₁- и β-адренорецепторам, 5-HT₃ серотониновым рецепторам, D₂ дофамин-связывающим сайтам [92, 125, 128, 130, 131, 151, 153], κ-опиодиным и аденозиновым A₁-рецепторам [194]. Также было показано взаимодействие агматина с σ2-связывающим сайтом и 5-HT₂ серотониновым рецептором [124, 229].

В работе Shepherd и соавторов [185] в β-клетках поджелудочной железы агматин дозо-зависимо ингибировал проводимость ${\text{K}}_{{{\text{АТФ}}}}^{ + }$-зависимого канала, снижая вероятность открытого состояния канала. Предполагается, что действие агматина было связано с активацией третьего типа имидазолиновых рецепторов (I₃Rs), стимуляция которых приводит к закрытию K⁺_АТФ-каналов, что вызывает деполяризацию, вход Са²⁺ и высвобождение инсулина [24]. Известно, что I₃Rs локализуются исключительно в поджелудочной железе, однако их структура до конца не установлена, и возможно, что они являются сайтом аллостерического регулирования на ${\text{K}}_{{{\text{АТФ}}}}^{ + }$-канальном комплексе [35].

В то же время, в patch-clamp экспериментах на культивируемых нейронах гиппокампа было показано, что агматин индуцирует потенциал- и дозо-зависимое блокирование тока через N-метил-D-аспартатные рецепторы (NMDA-рецепторы), но не влияет на поток катионов через АМРА- или каинатные рецепторы. Ингибирование было обратимым и наиболее эффективным при гиперполяризации мембранного потенциала [222]. Было показано, что агматин не является конкурентным антагонистом NMDA-рецепторов, ингибирует поток катионов через них даже при стимуляции глицинового сайта на NMDA-канальном комплексе [222]. Действие агматина не связано с модуляцией фенциклидин-чувствительного сайта или полиамин-связывающего участка на NMDA-канальном комплексе, из чего был сделан вывод о взаимодействии агматина с сайтом, локализованном непосредственно в NMDA-канальной поре [142]. В экспериментах с использованием структурных аналогов агматина было показано, что необходимой для блокады NMDA-токов является гуанидиновая группа [222], что несколько удивительно, поскольку ранее было обнаружено общее для ряда полиаминов (спермидин, спермин, полиамины из ядов беспозвоночных) свойство ингибировать различные нейрональные ионные каналы (потенциал-зависимые Са²⁺ P-, Т-, N-типов; AMPA-, NMDA-, каинатные; Са²⁺-активируемые и GABAергические Cl⁻-каналы) [181].

Совсем недавно была открыта еще одна мишень прямого действия агматина – Na⁺-селективный H⁺-чувствительный ионный канал (acid-sensing ion channel, ASIC). Агматин активирует периферические ASIC3-каналы, являющиеся болевыми сенсорами, связываясь с непротонным, недавно обнаруженным лиганд-чувствительным доменом. Процесс активации ASIC3 агматином был высоко чувствителен к слабому ацидозу, гиперосмолярности, наличию молочной или арахидоновой кислот и снижению внеклеточного Са²⁺ [98, 99].

В 2018 году было обнаружено, что агматин может модулировать Са²⁺-сигнализацию в кардиомиоцитах гибернирующих сусликов через Са²⁺-чувствительный рецептор (CaSR, calcium-sensing receptor). CaSR – мультимодальный рецептор, сопряженный сразу с тремя G-белками (G_q, G_i/0, G_12/13). Направленность изменений уровня свободного кальция в цитозоле при этом зависела от концентрации агматина: низкие концентрации действовали преимущественно через G_i/o и G_12/13-сопряженные сигнальные пути, тогда как высокие – через G_q и G_12/13. Учитывая, что через один и тот же рецептор агматин регулировал и систолический, и диастолический уровень Са²⁺ в цитозоле, было предположено, что агматин может играть существенную роль в регуляции Са²⁺-гомеостаза (и, соответственно, миокардиальной сократимости) во время гибернации зимоспящих животных. Крайне любопытным здесь представляется и еще один факт: активность ADC, синтезирующей агматин, при 37°С не является максимальной и существенно увеличивается при снижении температуры. Как известно, температура тела зимоспящих млекопитающих снижена до околонулевых температур (+4°С) [110].

3.2. Ферменты

Принимая во внимание то, что полиамины (путресцин, спермидин, спермин) необходимы для нормального протекания клеточного цикла и входа в фазу деления за счет участия в регуляции ДНК-репликации, а также тот факт, что агматиназа превращает агматин в путресцин, было выдвинуто предположение о возможном вовлечении агматина в процессы клеточного роста [148, 167, 196]. Однако было показано, что агматин подавляет пролиферацию в культуре гладкомышечных клеток сосудов, фибробластов, гепатоцитов, эндотелиальных клеток, опухолевых клеток тонкого кишечника [13, 127, 177]. Механизм подавления заключался в индукции агматином антифермента орнитиндекарбоксилазы (Antizyme), который снижал биосинтез путресцина и полиаминов за счет более чем 70%-ного подавления активности орнитиндекарбоксилазы. Кроме того, антифермент ингибировал мембранный транспортер полиаминов, что также приводило к снижению внутриклеточного уровня путресцина, спермидина, спермина. Применение антиферментного ингибитора или IgG антител к антиферменту, а также экзогенное приложение полиаминов предотвращало цитостатический эффект агматина [177]. В изолированных гепатоцитах, культуре печеночных HepG2-клеток и клеток кишечника HT29 [42, 216] антипролиферативный эффект экзогенного агматина коррелировал с увеличением уровня апоптоза, в то время как в культуре фибробластов 3T3, клеточных линиях HTC, JM2, лейкемических клетках HMC1 HL60 был обнаружен только цитостатический эффект без индукции апоптоза [10, 56]. Эти противоречивые данные указывают на разную чувствительность отдельных типов клеток к апоптотическим свойствам агматина. Анализ экспрессии генов и активности ферментов при действии агматина показал, что экзогенная добавка агматина приводит к стимуляции S-аденозилметионин-декарбоксилазы (SAMDC) и спермидин/спермин N-ацетилтрансферазы (SSAT) [56, 64, 204]. SAMDC катализирует превращение путресцина в спермидин и далее – в спермин, а SSAT ответственна за обратный переход (присоединение ацильного остатка к спермину и спермидину, в результате чего они окисляются полиаминоксидазой до путресцина). Вероятно, что этот усиливающийся оборот полиаминов (polyamine turnover) совместно с подавлением активности орнитиндекарбоксилазы и отвечают за снижение величины клеточной пролиферации (рис. 4).

Рис. 4.

Пути синтеза и деградации полиаминов в клетке. Обозначения: ODC – орнитиндекарбоксилаза; AZ – антифермент, подавляющий активность ODC; SAMDC – S-аденозилметиондекарбоксилаза; SpdS – спермидинсинтаза; SpmS – сперминсинтаза; SSAT – спермидин/спермин N-ацетилтрансфераза; PAO – полиаминоксидаза.

Еще одной мишенью агматина является семейство специфических монооксигеназ – NO-синтаз, ферментов, отвечающих за синтез сигнальной молекулы оксида азота из L-аргинина. В гомогенатах мозга и легочной артерии агматин ингибирует все изоформы NO-синтаз с различным сродством, величина полуингибирования (IC₅₀) для нейрональной NO-синтазы – 160 мкМ, индуцибельной NO-синтазы – 260 мкМ и эндотелиальной NO-синтазы – 7.5 мМ [12, 39]. Было показано, что агматин продолжительно увеличивает в три раза NADPH-оксидазную активность нейрональной NO-синтазы, приводя к образованию перекиси, что может быть связано с механизмом, ответственным за инактивацию данного фермента [31]. Механизм ингибирования индуцибельной изоформы NO-синтазы агматином связан с его деградацией диаминоксидазой, в результате чего образуется агматин-альдегид, который подавляет активность индуцибельной NO-синтазы [58]. Однако, в некоторых исследованиях показано увеличение активности NO-синтаз при действии агматина в эндотелиальных клетках [74] и изолированной почке [180]. Данное противоречие объясняется различием уровней регуляции: в случае экспериментов in vitro речь идет о прямом взаимодействии агматина и NO-синтаз, в случае экспериментов in situ на клетках и изолированных органах в наблюдаемые эффекты вносят вклад механизмы, активированные рецепторами. Так, в эндотелиальных клетках увеличение синтеза NO было связано с активацией агматином α₂-адренорецепторов и связанной с ними фосфолипазы С [74]. Кроме того, недавно была показана индукция эндотелиальной NO-синтазы (eNOS) при действии агматина. В модели глобальной церебральной ишемии агматин обладал протекторным действием на сосуды за счет увеличения уровня экспрессии и синтеза белка eNOS [136].

Известна способность агматина ингибировать аденозин-5'-дифосфорибозилирование (ADP-рибозилирование) остатков аргинина в различных белках [89]. ADP-рибозилирование – ферментативная обратимая посттрансляционная модификация протеинов, при которой остаток ADP-рибозы переносится с NAD⁺ на гуанидиновую группу аргинина [201]. ADP-рибозилирование меняет размер и химические свойства сайта в белке-мишени, влияя на его функциональную активность. Так, например, ADP-рибозилирование актина по аргинину-177 стерически блокирует его полимеризацию [113], а ADP-рибозилирование по аргинину-125 нуклеотид-зависимого P₂X₇ ионного канала в непосредственной близости от лиганд-связывающего сайта приводит к увеличению сродства лигандов к каналу [3]. Низкомолекулярные аналоги аргинина, содержащие гуанидиновую группу (в том числе, агматин) сами по себе являются мишенями ADP-рибозилирования, предотвращая, таким образом, модификацию остатков аргинина в белках [89].

Агматин приводит к снижению уровня экспрессии (down-regulation) некоторых матриксных металлопротеиназ (MMPs), действуя, таким образом, как их ингибитор [75]. MMPs – семейство Zn²⁺-зависимых эндопептидаз, которые приводят к деградации компонентов внеклеточного матрикса и участвуют в регуляции многих нормально- и патофизиологических процессов: эмбриогенез, дифференцировка и миграция клеток, ангиогенез, апоптоз, восстановление тканей, онкология, сердечная недостаточность, фиброз, артрит, аутоиммунные заболевания, воспаление, атеросклероз [87, 187, 205]. Было показано, что экзогенный агматин снижает экспрессию MMP-2 и MMP-9 как на уровне м-РНК, так и на уровне трансляции, что происходит параллельно с индукцией эндотелиальной NO-синтазы и увеличением экспрессии активирующего транскрипционного фактора 3 (activating transcription factor 3, ATF3). Ингибитор NO-синтаз, L-NAME, предотвращал снижение экспрессии MMP-2, но не MMP-9, что указывает на разные механизмы их подавления (down-regulation) [75, 221]. Также агматин снижал уровень экспрессии белков “водных” каналов – аквапорина-1 и аквапорина-9, предотвращая отек мозга в модели церебральной ишемии у крыс [77].

4.1. Ионные каналы

В организме, как в одно-, так и в многоклеточном, для его нормального функционирования необходимо, чтобы все системы обмена веществ работали слаженно, быстро реагируя на изменение параметров окружающей среды. Это достигается благодаря множеству прямых и обратных связей между различными мишенями. Наблюдаемые при действии агматина сложные эффекты не всегда можно объяснить прямым взаимодействием с эффекторными молекулами, потому как в них оказываются вовлеченными другие системы, активность которых регулируется прямыми мишенями. Так, например, было показано, что агматин дозо-зависимо ингибирует потенциал-зависимые Ca²⁺-токи в желудочковых кардиомиоцитах и неонатальной культуре нейронов гиппокампа, ускоряя инактивацию Са²⁺-канала и замедляя возврат из инактивированного состояния [97, 225]. Ингибирование Ca²⁺-токов L-типа связано с активацией I₁Rs и сопряженного с ними сигнального пути, включающего фосфатидилхолин-зависимую фосфолипазу С (PC-PLC) и протеинкиназу С (PKC), но не с активацией α₂-адренорецепторов [1]. Кроме того, агматин снижал концентрацию [Ca²⁺]_in в цитозоле и внутриклеточный уровень Ca²⁺, стимулированный различными агентами, однако механизмы его действия не выяснялись [96]. Недавно, было показано, что в сердечных клетках агматин обладает бифазным действием на внутриклеточный уровень Са²⁺: микромолярные и субмиллимолярные дозы снижают [Ca²⁺]_in, тогда как агматин в миллимолярных концентрациях приводит к увеличению [Ca²⁺]_in. Механизм действия малых доз был связан с NO-зависимой неферментативной активацией закачивания Са²⁺ в депо за счет увеличения активности Са²⁺-АТФазы саркоплазматического ретикулума (SERCA), в то время как высокие дозы агматина действовали через стимуляцию I₁Rs и PC-PLC – PKC-сигнального пути, приводящего к активации выброса Са²⁺ из депо через рианодиновые рецепторы (RyRs) [112]. Кроме того, существуют данные о модуляции агматином депо-зависимых Са²⁺-проницаемых каналов (SOC, store-operated channels) в сердце гибернирующих животных. SOC-каналы – это потенциал-независимые каналы малой проводимости (менее 1 пСм), включающие суперсемейство TRP-каналов (transient receptor potentials) и специфические кальций-сенсорные белки: ORAI и STIM. Активация SOC-каналов происходит всякий раз, когда случается выброс Са²⁺ из эндоплазматического ретикулума в цитозоль, и ответственна за низкоамплитудный, но пролонгированный вход Са²⁺ в клетку, обеспечивающий восполнение депонированного уровня Са²⁺ для следующего выброса. Агматин в микромолярных и субмиллимолярных концентрациях приводит к существенному накоплению Са²⁺ в ретикулуме зимоспящих сусликов, эффект агматина был NO-зависимым и исчезал при блокаде SOC-каналов [2]. Регуляция активности основных систем, детерминирующих Са²⁺-сигнализацию в сердечных клетках (Ca²⁺-каналы L-типа, SERCA, RyRs, SOC-каналы, CaSR) наводит на мысль о физиологической значимости агматина для функциональной активности миокарда и сердечно-сосудистой системы в целом.

Агматин способен модулировать ионные токи через различные типы K⁺-каналов. Так было показано, что агматин ингибирует электрическую активность в синоатриальном узле, действуя, частично через ингибирование АТФ-чувствительных K⁺-каналов (${\text{K}}_{{{\text{АТФ}}}}^{ + }$-каналов) [100]. Однако, в работе [174] было показано, что агматин NO- (и cGMP-) зависимо стимулирует Са²⁺-активируемые K⁺-каналы малой проводимости, ${\text{K}}_{{{\text{АТФ}}}}^{ + }$-каналы и K⁺-каналы входящего выпрямления. Вероятно, опосредованное влияние агматина на K⁺-каналы может различаться по тканеспецифичности и реализовываться через разные сигнальные пути.

Агматин модулирует ионные каналы в органах выделительной системы. Так, в изолированных клетках почечных канальцев агматин, моксонидин и 2,6-диметилклонидин (агонисты имидазолиновых рецепторов) увеличивали секрецию мочи и осмотический клиренс, что согласуется с ингибированием Na⁺/H⁺-обменника – механизмом, связанным с имидазолиновыми рецепторами [20]. Также, агматин увеличивает активность Na⁺/K⁺-АТФазы в мембранах почек [20].

4.2. Митохондрии

Известно, что в митохондриях имеется переносчик аргинина и активная ADC, генерирующая агматин [67]. Кроме того, на внешней митохондриальной мембране располагаются имидазолиновые рецепторы второго типа (I₂Rs), эндогенным лигандом которых является агматин, а также – агматиназа, его утилизирующая. Колоколизация ферментов синтеза и деградации сигнальной молекулы, а также мишени ее действия представляется интересной внутриклеточной регуляторной связью. I₂Rs являются аллостерическими сайтами моноаминоксидаз [160]. Активность моноаминооксидаз связана с продукцией активных форм кислорода (АФК), таким образом, существенно влияя на функциональный статус митохондрий в норме и патологии [33]. Было показано, что агматин модулирует Са²⁺-связанные процессы в митохондриях мозга, печени и почек (Са²⁺ емкость, величина трансмембранного потенциала (ΔΨ m), уровень АФК) [17, 18, 52]. Также было показано важное регуляторное влияние агматина на открытие митохондриальной неспецифической поры (mitochondrial permeability transition, mPTP), явление, напрямую связанное с апоптозом [10, 42]. В печени был обнаружен двойственный эффект агматина, при низких концентрациях (мкМ) агматин вызывает снижение синтеза ATP, стимулирует увеличение синтеза супероксид-аниона и перекиси, а также открытие митохондриальной неспецифической поры, вызываемое повышением Ca²⁺. Увеличение синтеза АФК снижает величину трансмембранного потенциала и связанные с ним параметры (степень восстановленности пиридиновых нуклеотидов, глутатиона, тиолов), снижает дыхательный контроль и отношение ADP/О [52]. В культуре гепатоцитов показано, что агматин индуцирует апоптоз, созревание прокаспазы-3, увеличивает активность каспазы-3 и выход цитохрома С [42]. При действии высоких концентраций (мМ) несмотря на сохраняющийся синтез АФК агматин предотвращает открытие поры, не влияет на продукцию ATP, степень восстановленности тиолов и глутатиона [18]. В митохондриях почек и мозга агматин обладает только протекторным действием, ингибируя открытие поры и увеличивая Са²⁺ емкость митохондрий [10, 17]. В почках было показано, что агматин предотвращает окисление тиолов, снижает уровень перекиси, экспрессию членов проапоптотического семейства Bcl-2, активацию каспазы-3, защищая таким образом клетки от апоптоза [10]. В митохондриях мозга агматин снижал уровень окислительного стресса, вызываемого продукцией АФК, действуя в качестве скавенджера (перехватчика) свободных радикалов, предотвращал транслокацию NF-κB ядерного фактора, снижение ΔΨ m, ингибировал активность каспазы-3, экспрессию Bax и выброс цитохрома С, проявляя антиапоптотические свойства [27].

Поскольку на митохондриях локализуется и фермент деградации агматина – агматиназа, нельзя исключить возможность влияния на физиологические параметры митохондрий продуктов дезаминирования агматина (путресцин, спермидин, спермин). Так, например, известно, что спермин активирует кальциевый унипортер митохондрий [224].

4.3. Ферменты и метаболизм

Хорошо известно влияние агматина на целый ряд метаболических показателей в организме, опосредованное через взаимодействие с прямыми мишенями. Так агматин увеличивает секрецию инсулина из островковых клеток поджелудочной железы [182], стимулирует поглощение глюкозы и уровень гликогена в диафрагме [213], усиливает окисление глюкозы, липогенез и ингибирует липолиз в жировой ткани [212], проявляя, таким образом, умеренное гипогликемическое действие. Агматин стимулирует β-окисление жирных кислот в митохондриях печени, увеличивает продукцию N-ацетил-глутамата и синтез мочевины [138, 139]. Кроме того, агматин ингибирует образование конечных продуктов глубокого гликирования (неферментативная ковалентная модификация белковой или липидной молекулы остатком сахара) [114]. Повышение уровня конечных продуктов глубокого гликирования наблюдается при ряде патофизиологических состояний (окислительный стресс, гипергликемия, диабет, гиперлипидемия) и служит показателем провоспалительных процессов [214].

В желудочно-кишечном тракте было показано, что агматин обладает просекреторной и ульцерогенной активностью, стимулируя выделение желудочного сока, секрецию пепсина и снижение толщины слизистой оболочки [46]. Действие агматина опосредуется α₂-адренорецепторами и/или имидазолин-связывающими сайтами и связано с выбросом гистамина из энтерохромаффин-подобных клеток, поскольку может блокироваться антагонистом гистаминовых рецепторов второго типа [68, 129]. Интересно, что ни в желудке, ни в кишечнике ADC так и не была обнаружена, зато установлено, что патогенная бактерия Helicobacter pylori синтезирует и высвобождает агматин [123], что наводит на мысль о значимости агматина в развитии патофизиологических событий в желудочно-кишечном тракте, например, при его колонизации H. pylori. Так, в желудочном соке H. pylori-положительных пациентов содержание агматина почти вдвое выше, чем у пациентов без данного патогена [123].

5.1. Нервная система

На сегодняшний момент, предполагается, что агматин является важным нейромедиатором в центральной нервной системе (рис. 5), поскольку он способен эндогенно синтезироваться из аргинина ADC и накапливаться в нейронах и глии [50, 164], связан с малыми везикулами в аксонных терминалях и высвобождается из синаптосом Са²⁺-зависимым механизмом при деполяризации [170], кроме того может инактивироваться обратным захватом в клетку или специфически – агматиназой [175], связывается с рядом рецепторов, локализованных в мозге (имидазолиновые, α₂-адренорецепторы и др., см. раздел “Мишени агматина: прямое действие”). Кроме того, в мозге агматин является предшественником таких важных нейротрансмиттеров, как глутамат и γ-аминомасляная кислота (GABA) [150].

Рис. 5.

Строение агматинергического синапса по Raasch и др., 2001 [159]. Обозначения: NO – оксид азота; NOS – NO-синтаза; iNOS – индуцибельная изоформа NOS; MAO – моноаминоксидаза; AGMase – агматиназа; I₂R – имидазолиновый рецептор 2-го типа; ADC – аргининдекарбоксилаза; AGM – агматин; NA – норадреналин; 5HT₃ – серотониновые рецепторы 3-его типа; NIC – никотиновые холинорецепторы; NMDA – N-метил-D-аспартатные рецепторы; α₂ – α₂-адренорецепторы; I1R – имидазолиновый рецептор 1-го типа; IR – имидазолин-связывающий сайт на пресинаптической мембране.

Антиноцицептивные (противоболевые) эффекты

Сам по себе агматин был неэффективен в экспериментах по исследованию болевого порога у мышей, однако после внутривенного или внутрицеребрального введения усиливал анальгетическое действие морфина, предотвращал развитие толерантности к морфиновой анестезии, вызывал ингибирование морфинового и этанол-вызванного абстинентного синдрома [8, 82, 143]. Поскольку агматин напрямую не связывается с опиатными рецепторами, было предположено, что его действие в ЦНС опосредовано NMDA и/или влиянием на NO-синтазы. Выброс глутамата – основное событие, контролирующее возбуждение нейронов в задних рогах спинного мозга, как результат стимулов, приходящих в ноцицептивные волокна [37]. Глутамат, действуя через каинатные АМРА-рецепторы, вызывает кратковременную деполяризацию, которая снимает Mg²⁺-блок в устье NMDA-канального комплекса, что приводит к развитию продолжительной деполяризации и дальнейшим событиям внутриклеточной сигнализации: активация протеинкиназ, мобилизация внутриклеточного Са²⁺, индукция экспрессии генов, и дополнительный синтез ноцицептивных и/или воспалительных медиаторов, таких как простагландины, NO, которые способны стимулировать афферентные терминали, вызывая дальнейший выброс ноцицептивных трансмиттеров и активацию связанных с ними сигнальных путей [209]. Таким образом, способность агматина блокировать NMDA-рецепторы, пресинаптические потенцил-зависимые Са²⁺-токи и NO-синтазу может объяснять его антиноцицептивное действие подавлением глутаматергической передачи [120, 217]. Другим возможным объяснением является влияние агматина на адренорецепторную трансмиссиию. Во-первых, хорошо известна способность агматина ингибировать высвобождение норадреналина на постганглионарных симпатических нервных окончаниях. Вторым механизмом может являться его прямое связывание с α₂-адренорецепторами. Так, агонисты α₂-ARs (норадреналин, клонидин, моксонидин) играют ключевую роль в модуляции ноцицепции в симпатической нервной системе [22, 80]. Кроме того, агматин сам по себе является предшественником полиаминов, которые также способны оказывать различные центральные эффекты [90]. Недавно был обнаружен альтернативный механизм, поскольку было показано, что ингибирование толерантности к морфиновой анестезии агматином может объясняться предотвращением интернализации и down-regulation μ-опиоидных рецепторов, механизм, который связан с активацией нейрональных I₁Rs [41].

На клеточном уровне, адаптация к опиатной анестезии сопровождается повышением активности (up-regulation) cAMP-сигнального пути. Агматин ингибирует синтез сAMP (циклический аденозинмонофосфат) в экспериментах по аппликации морфина на NG108-15 клетки и на срезах мозга крыс, которым продолжительное время инъецировали морфин [9, 218]. Агматин также ингибировал увеличение экспрессии отвечающей за биосинтез всех катехоламинов – тирозингидроксилазы, наблюдаемое при хроническом введении опиатов, в голубом пятне (locus coereleus) и стриатуме (striatum) [211]. Кроме того, агматин подавляет экспрессию транскрипционного фактора FosB, что также относится к механизмам ингибирования толерантности к морфиновой анестезии [210].

Таким образом, имеющиеся данные свидетельствуют в пользу того, что экзогенно приложенный агматин блокирует развитие опиоидной зависимости и может рассматриваться как эндогенный антиноцицептивный модулятор в ряде моделей нейропатических болей.

Противосудорожные эффекты агматина

Эпилепсия и возникающие в различных отделах мозга конвульсивные статусы могут иметь различную природу, например, быть вызваны генетическими нарушениями, патологиями развития или спровоцированы экзогенно приложенными препаратами. Однако, усиление активности ионотропных и метаботропных глутаматергических рецепторов, по-видимому, является общим механизмом инициации и распространения пароксизмальной судорожной активности [117]. Кроме того, во время судорог в мозге резко возрастает продукция NO [195]. Таким образом, NMDA-антагонисты и NOS-блокаторы потенциально представляют интерес как антиэпилептические агенты. Агматин, обладая обеими ингибирующими активностями, наряду с низкой токсичностью, может рассматриваться как перспективное фармакологическое средство. В связи с этим, в экспериментах по индукции судорожного статуса у крыс внутривенной инъекцией GABA-антагониста пентилентетразола (PTZ), агматин был весьма эффективен в снижении тяжести и степени повреждения нервной ткани. Микромолярные дозы агматина значительно повышали порог возникновения PTZ-вызванных судорог, что частично предотвращалось на фоне α₂-адренорецепторной блокады иохимбином и при введении субстрата NO-синтаз – L-аргинина [32]. Не исключено, что в противосудорожное действие агматина вовлекается его способность ингибировать выброс глутамата и активность NMDA-рецепторов. Поскольку, Ca²⁺-токи через NMDA-рецепторы способствуют Са²⁺-кальмодулин-зависимой активации NOS, ингибирование Са²⁺ входа в клетку аттенюирует синтез NO. Эти эффекты инвертировались на фоне аппликации ингибитора NOS – L-NAME. Su и др. показали, что интрацеребральное или подкожное введение агматина (от 2 до 160 мг/кг) дозо-зависимым образом укорачивало время развития тонической и клонической фаз судорог, вызванным электрошоковой стимуляцией у мышей [192]. Кроме этого, агматин потенциирует антиконвульсантное действие фенобарбитала, валпроата [108] и лития хлорида у мышей [15], без влияния на фармакокинетический профиль этих препаратов. Ингибирование гипервозбудимости нервных клеток показывает перспективность применения агматина в снятии эпилептического статуса и лечении эпилепсии.

Вовлечение в регуляцию психиатрических состояний

Способность агматина влиять на возбудимость нервных клеток натолкнула на мысль о его вовлечении в регуляцию стрессовых реакций, уровня тревожности и психической активности. Имеющиеся экспериментальные данные по влиянию агматина на тревожные состояния у грызунов противоречивы. Одни исследователи детектируют анксиолитический эффект внутрибрюшинно или подкожно вводимого агматина (несколько десятков мг на кг массы тела) в тесте избегания света/темноты, конфликтном поведении в тесте Вогеля (Vogel’s conflict drinking test) и экспериментах по социальному взаимодействию у крыс и мышей [8, 66, 91]. Так, агматин увеличивал число перемещений животных из освещенных участков в затененные и увеличивал число социальных контактов между особями. Другие исследователи не обнаружили заметного влияния агматина, используя те же тесты и схожие дозы [86, 141]. На данный момент, причина расхождений результатов неизвестна.

Более однозначные результаты получены относительно вовлечения агматина в регуляцию депрессивных состояний. Обнаружено, что плазматические концентрации агматина у пациентов с депрессией почти вдвое выше, чем у здоровых людей. Лечение антидепрессантом бупропионом возвращало уровень агматина к контрольным значениям [59]. Дисфункция нейроэндокринной и катехоламинергической систем во время развития депрессии связана с влиянием кортикотропин-рилизинг фактора на нейроны голубого пятна (locus coereleus). Область голубого пятна, как принято считать, является частью “центра регуляции стрессовых реакций”. Было показано, что агматин увеличивает берстовую активность (firing rate) в нейронах голубого пятна через NO-зависимый механизм [171]. Zomkowski и др. показали, что введение агматина дозо-зависимым образом вызывает антидепрессивный эффект в тестах форсированного плавания (forced swimming test) и в тесте хвостового сжатия у крыс (tail suspension test) [229]. Кроме того, было показано, что метаболит агматина – путресцин в поведенческих тестах проявляет сходное с агматином антидепрессант-подобное действие [232]. Для объяснения механизмов вовлечения агматина в депрессивные расстройства предложены следующие объяснения:

– ингибирование NMDA-рецепторов. Так, показано, что агматин предотвращал снижение уровня моноаминов, вызванное Са²⁺-перегрузкой нервных клеток вследствие чрезмерной активации NMDA-рецепторов [103]. В пользу этой гипотезы говорит тот факт, что антагонисты NMDA-рецепторов обладают антидепрессант-подобной активностью в поведенческих тестах [188].

– взаимодействие с 5-НТ_1А/1B и 5 НТ₂ серотониновыми рецепторами. Хорошо известно, что нарушение серотонинергической передачи является одним из ключевых факторов развития депрессивных расстройств [145]. Сообразно с этим, действие агматина частично предотвращалось на фоне блокады 5-НТ_1А/1B и 5 НТ₂ серотониновых сайтов. Кроме того, агматин усиливал антидепрессивное действие флуоксетина, механизм действия которого основан на блокаде обратного захвата серотонина [230].

– активация имидазолин-связывающих сайтов [199].

– влияние на опиоидную систему. Антидепрессивный эффект агматина полностью ингибировался предварительным введением δ- и μ-опиатных антагонистов [231].

Не так давно появились свидетельства об участии агматина в патогенезе ментальных расстройств, главным образом – шизофрении [191, 203]. Это комплексное заболевание, затрагивающее почти все функции мозга, такие как перцепция, когнитивные способности, концентрация внимания и эмоциональность [186]. На степень тяжести шизофрении влияют генетическая предрасположенность, особенности физиологии и социальное окружение [191]. На уровне сигнальных путей, за некоторые симптомы шизофрении ответственна гипофункция NMDA-рецепторов [142]. Кроме того, у пациентов с этим психическим расстройством обнаружены повышенные уровни полиаминов (спермина и спермидина) в плазме и различных отделах головного мозга [162]. Агматин, являясь предшественником полиаминов, и обладая NMDA-рецептор-антагонистической активностью, может быть участником патогенеза шизофрении. Препараты, подавляющие активность ADC, и, соответственно, биосинтез агматина рассматриваются как перспективная мишень для компенсации сенсоримоторных нарушений, развивающихся в ряде психотических нарушений, в том числе, при шизофрении [83, 146].

В 2017 году появилось первое исследование относительно участия агматина в регуляции расстройств аутистического спектра (РАС). РАС – общее нарушение развития, характеризующееся стойким дефицитом способности начинать и поддерживать социальное взаимодействие и общественные связи, а также ограниченными интересами и часто повторяющимися поведенческими действиями. Одна из моделей РАС, используемая в исследованиях, заключается во введении высоких доз вальпроевой кислоты беременным самкам мышей или крыс на ранних сроках развития плода. Возникающий при такой аппликации в эмбриональном мозге дисбаланс между возбуждением и торможением приводит к усиленной дифференциации глутаматергических и снижению GABA-ергических синапсов, что приводит к появлению у рожденных особей некоторых признаков РАС в поведении. Однократное введение агматина (десятки мг на кг массы тела животного) восстанавливало уровень социальных взаимодействий и предотвращало зацикленность действий крыс с моделью РАС. Механизм протекторного действия агматина еще только предстоит выяснить, однако удалось установить, что он сдерживает чрезмерную активацию ERK1/2-сигнального пути (extracellular-regulated kinases) в префронтальной коре и гиппокампе [79].

Вовлечение агматина в нейропротекции при нейротравмах

Активность агматина была протестирована в ряде моделей повреждения головного и спинного мозга: ишемии-реперфузии и механических травмах in vitro и in vivo [45, 155]. Известно, что глуматат, активирующий поток Ca²⁺ через NMDA-рецепторы, приводит к Са²⁺-перегрузке нейронов, запуская патофизиологические события, ведущие к некротической гибели клеток [6]. Глутамат широко используется в исследовательской практике как модель эксайтотоксичности, индуцирующая повреждения нервной ткани [25]. В конце 90-х годов XX века Olmos и др. обнаружили, что культуры гранулярных клеток мозжечка крыс, предварительно обработанные агматином, устойчивы к некротической гибели, индуцируемой микромолярными (1–100) концентрациями глутамата [142]. Примерно в то же время и была открыта способность агматина ингибировать NMDA-опосредуемые токи, блокируя NMDA-комплекс непосредственно в устье канала [222]. Нейропротекторный эффект агматина не был специфичен для клеток мозжечка, поскольку был обнаружен и для других типов нейронов: кортикальных, гиппокампальных и т.д. [208, 227].

Агматин также был эффективен в предотвращении апоптотической гибели клеток гиппокампа, вызванной хроническим увеличением глюкокортикоидов в организме крыс и приматов при симпатоадреналовом стрессе, проявляя, таким образом, терапевтическую ценность в профилактике нейродегенеративных состояний. Механизм его действия, кроме NMDA-блокады, также был связан с ингибированием потенциал-зависимых Са²⁺-токов, лимитирующих секрецию везикул с нейромедиатором в пресинаптических нейронах [208, 228].

Известно, что оксид азота и глутамат ответственны за нарушения, возникающие в проводящих путях спинного и головного мозга при механических травмах, а также при ишемии, вызванной гипоксическими стимулами [202]. Агматин, как ингибитор синтеза NO и антагонист NMDA-рецепторов был эффективен в компенсации повреждений нервной системы, вызванных гипоксией или нанесением травмы. Введение агматина улучшает возврат функций, утраченных в поврежденных отделах мозга, улучшает локомоторную функцию и снижает общее повреждение тканей в модели травмы спинного мозга [43]. Кроме того, агматин обладал выраженной нейропротекцией в модели ишемии-подобного инсульта, вызванного общей кислородной и глюкозной депривацией кортикальных нейронов [78]. Апплицированный до или сразу после ишемических эпизодов, агматин снижал общие показатели клеточной смертности, что было связано с ингибированием активности нейрональной, но не индуцибельной изоформы NOS (iNOS). Аналогично, агматин предотвращал повреждения мозга при окклюзии средней церебральной артерии, снижая зону инфарктного повреждения во всех группах, кроме группы с сильно отсроченным введением (спустя 5 ч после окклюзии) [78]. Кроме блокады iNOS-сигналинга, механизм агматиновой протекции включает конкурентное ингибирование ADP-рибозилирования белков, поскольку увеличение данного процесса вовлечено в патофизиологические события в нервных клетках после индукции ишемии, как было отмечено ранее [43]. Результаты, полученные Sengul и др. показывают, что агматин проявлял свои нейропротекторные эффекты даже в присутствии пролиферирующей микроглии спустя 3–4 дня после мозговой травмы, что указывает на его терапевтическую ценность не только на ранней фазе компенсаторного травматического ответа, но и в поздней фазе развития травмы. Стоит отметить, что агматин сдерживает чрезмерную активность микроглии через ингибирование продукции NO индуцибельной изоформой NOS, что предотвращает повреждение нервных клеток в ситуациях, связанных с гиперактивацией иммунного ответа в мозге, наблюдаемых, в том числе, во время гипоксического воздействия, инсульта и механических травмах [183].

Низкие дозы агматина были также эффективны в нейропротекции в модели мозговой травмы, индуцированной перкуссией жидкости [88]. В эксперименте у крыс с повреждением мозга, вызванного аппликацией жидкости с приложением повышенного давления, агматин снижал накопление глутамата, отношение лактат/пируват и внутричерепное давление, минимизируя, таким образом, область инфаркта и нарушений некоторых функций, связанных с нейропередачей, например, моторных [88, 223]. Он был также эффективен против повреждений нервной ткани в модели мозгового отека, вызванного либо окллюзией срединной церебральной артерии, либо прямым введением искусственной спинномозговой жидкости в мозг [207]. Агматин предотвращал экспрессию iNOS, и переэкспрессию белков водных каналов – аквапоринов (1, 4 и 9-го типов), сохраняя клеточный объем, функциональность плазмалемм и гомеостатический водно-солевой баланс [77]. Агматин также предотвращал апоптоз, вызванный гипоксией или аппликацией фактора некроза опухоли α в ганглионарных нейронах сетчатки, как в культуре in vitro, так и при in vivo введении крысам, что позволяет рассматривать его как новую терапевтическую стратегию компенсации нарушений, возникающих при повреждении сетчатки недостаточным снабжением кислорода или некоторыми нейротоксинами [30, 65].

Обучение, память, агматин

С начала 2000-х, примерно в то же время, когда формировалась концепция “агматин – еще один нейротрансмиттер”, стали появляться исследования по влиянию агматина на механизмы формирования памяти и обучение. Было показано, что системно апплицируемый агматин избирательно нарушает научение животных в поведенческих тестах по отвращению вкуса. Кроме того, агматин снижал время замирания на контекстный стимул в экспериментах по кондиционированию страха, не влияя на реакцию при предъявлении звукового стимула. Агматин не влиял на латентность и время поиска скрытой под водой платформы в водном лабиринте Морриса [11, 116]. Полученные данные свидетельствуют скорее о влиянии агматина на отдельные типы контекстуальной, нежели на пространственную память. В то же время, само пространственное обучение (в водном лабиринте Моррисе или тесте форсированного плавания) приводит к достоверному локальному увеличению эндогенного уровня агматина в СА1 поле гиппокампа, зубчатой извилине, энторинальной коре и вестибулярных ядрах [104]. Кроме того есть свидетельства о влиянии агматина на реконсолидацию памяти в задаче избегающего поведения (inhibitory avoidance) у крыс. Агматин фасилитировал извлечение памяти через механизмы, связанные с еNOS и адренергическими рецепторами в locus coereleus [184]. Агматин был эффективен в различных моделях нарушения памяти, предотвращая нарушения ее формирования и перезаписи. Так, он был эффективен в модели стрептозоцин-индуцируемого ухудшения научения в водном лабиринте Морриса [133], предотвращал когнитивные нарушения при синдроме отмены никотина [85] или вызванные хроническим введением амфетамина у грызунов [140]. Механизмы его действия были связаны с протекцией Akt-GSK3β сигнального пути [133], активацией α₂-адренорецепторов [85], или увеличением экспрессии Са²⁺-кальмодулин зависимой киназы II α [140]. Агматин обладал антиамнетическими свойствами в модели скополамин-индуцируемой амнезии, предотвращая нарушения Akt и ERK-ассоциированных сигнальных путей в гиппокампе [132]. Кроме того, некоторые успехи агматина были показаны при когнитивных нарушениях у старых крыс. Внутрибрюшинное введение агматина (40 мг/кг) улучшало пространственную рабочую память и память, ответственную за распознавание объектов, снижая связанное с возрастом увеличение общей активности NOS [172]. Связь между повышением эндогенного агматина в префронтальной коре и гиппокампе, и эффективностью обучения (памяти) поддерживает ранее сделанные наблюдения, в которых было показано 50%-снижение уровня агматина в коре старых крыс [158].

Аппетит и анорексия

Вовлечение агматина в регуляцию энергетического обмена в организме навело на предположение о его участии в патогенезе пищевых расстройств. Пищевые расстройства характеризуются вялостью, снижением аппетита, ангедонией и беспокойством. Их статус у экспериментальных животных может быть индуцирован инъекцией бактериальных эндотоксинов, липополисахаридов различного состава (LPS). Агматин, апплицированный интрацеребровентрикулярно (несколько мкг), предотвращал развитие LPS-опосредуемой воспалительной реакции, предотвращая гипертермию, анорексию, беспокойство и снижение массы тела [197]. При этом, уровень медиаторов воспаления интерлейкина-6 и фактора некроза опухоли α у LPS-инъецированных животных снижались до контрольного уровня [197]. Внутрибрюшинное введение агматина было также эффективно против стрессовой реакции в модели анорексии, вызванной увеличением двигательной активности у самок крыс [198]. Животные в такой модели проявляют избыточную двигательную активность, снижение потребления пищи, нарушения эстрального цикла и потерю веса. Лечение агматином (10–40 мг/кг, в течение 10 дней) снижало активность бега на колесах, увеличивало потребление пищи и восстанавливало массу тела по сравнению с животными, получавшими физиологический раствор. Кроме того, обработка агматином снижала уровни кортикостерона у самок с вызванной анорексией и предотвращала нарушения эстрального цикла [198].

5.2. Сердечно-сосудистая система

Сократимость сосудов

Помимо нейрофизиологических эффектов, агматин оказывает существенное влияние на сердечно-сосудистую систему. Введение агматина крысам снижает артериальное давление дозо-зависимым образом [40, 193]. Механизмы регуляции кровяного давления агматином в настоящий момент не очень понятны, поскольку данные о его прямом влиянии на сосуды противоречивы. Так, в исследованиях одних авторов, агматин не оказывал никакого эффекта на α₂-ARs-опосредуемые сократительные ответы латеральной вены ладони, предварительно контрактированной деполяризующим раствором KCl [154]. Кроме того, в отличие от клонидина, агматин не увеличивал сократительную способность эндотелия грудной артерии крыс [154]. Эти результаты были подтверждены как в интактных, так и в эндотелий-денудированных сегментах грудного отдела аорты [47, 179]. Согласно другим авторам, агматин ингибирует сокращения легочной артерии и портальной вены, вызываемые электрической стимуляцией [137, 174, 200]. Действие агматина было нечувствительно к предварительной блокаде α₂-ARs, и реализовалось как через пре-, так и постсинаптические механизмы [200]. Ранее было показано, что агматин может ингибировать высвобождение норадреналина на постганглионарных симпатических нервных волокнах [51]. Недавно было показано, что микромолярные концентрации агматина эффективны в релаксации брыжеечных артериол через NO-зависимый механизм [38]. По-видимому, действие агматина является “сосудоспецифичным”, т.е. зависит от молекулярно-физиологического статуса тех или иных сосудов, в силу чего, роль прямого действия агматина на уровень кровяного давления оценить крайне затруднительно. Можно предположить, что бóльший вклад в регуляцию артериального давления агматином вносят опосредованные механизмы, т.е. его влияние на систолический/диастолический объемы, объем сердечного кровяного выброса и контрактура миокардиальных клеток.

Предсердные влияния

Данные по влиянию агматина на сократимость предсердий также весьма разнятся. Примерно в одно и то же время, одни авторы показали, что агматин не обладал какой-либо прямой инотропной активностью в изолированном, электрически стимулированном предсердии крысы [157]. Напротив, производные имидазолина, циразолин и моксонидин, приводят к значительному увеличению сократительной способности, что, как было установлено, обусловлено механизмом, опосредованным α₁-адренорецепторами [157]. Другой коллектив авторов сообщил, что агматин (1–10 мМ) уменьшает амплитуду потенциала действия, максимальную скорость в фазе подъема деполяризации (фаза 0), скорость диастолической деполяризации (фаза 4), частоту пейсмекерной активности и длительность потенциалов действия (на уровне 50 и 90% реполяризации) в председных волокнах человека дозо-зависимым образом [102]. Предварительная обработка метиловым эфиром N^G-нитро-L-аргинина (L-NAME, ингибитор NOS) не влияла на действие агматина, указывая на NO-независимые эффекты. Влияние агматина полностью блокировалось предварительной обработкой идазоксаном, антагонистом α₂-ARs и I₁Rs. Эти результаты указывают на то, что воздействие агматина на предсердные волокна человека, вероятно, связано с уменьшением внутриклеточного кальция, опосредованного α₂-ARs и I₁Rs [102]. Также было показано, что агматин обладает негативным хронотропным действием, снижая частоту сердечных сокращений, амплитуду потенциала действия, максимальную величину деполяризации, а также пролонгируя дозо-зависимым образом длительность потенциала действия в пейсмекерных клетках сино-атриального узла кролика [100]. В сосочковой мышце морских свинок агматин ингибирует раннюю и отсроченную следовую деполяризацию, вызванную изопротеренолом [101].

Вентрикулярные влияния

В начале 2000-х было показано, что агматин ингибирует потенциал-зависимые Са²⁺-токи в желудочковых кардиомиоцитах [97]. Агматин ускорял кинетику инактивации Са²⁺-каналов и пролонгировал время нахождения канала в закрытом состоянии. Однако подробные механизмы действия не выяснялись [225]. Детальное исследование таких механизмов показало интересные результаты, указывающие на вовлечение агматина в миокардиальную сократимость при физиологических концентрациях, достигаемых в плазме (рис. 6).

Рис. 6.

Влияния агматина на сократимость миокардиальных клеток по Maltsev и др., 2014 [111]. Обозначения: α₂-AR – α₂-адренорецептор; I₁R – имидазолиновый рецептор 1-го типа; Gi – ингибиторный G-белок, сопряженный с α₂-AR; PI₃K – фосфатидилинозитол-3-гидроксикиназа; PDK – фосфатидилинозитол-зависимая киназа; Akt(PKB) – Akt-киназа (протеинкиназа B); eNOS – эндотелиальная изоформа NO-синтазы; S1179 и T497 – остатки серина и треонина в eNOS, фосфорилирование по которым меняет активность фермента (активная/неактивная); PP2A – протеинфосфатаза 2А; PC-PLC – фосфатидилхолин-зависимая фосфолипаза С; DAG – диацилглицерол; PKC – протеинкиназа С; PP1 – протеинфосфатаза 1; SERCA – Са²⁺-ATPаза саркоплазматического ретикулума; PLB – фосфоламбан, ингибиторный белок SERCA-комплекса; RyR – рианодиновые рецепторы, отвечающие за выброс Са²⁺ в цитозоль; P – остаток фосфорной кислоты, транслоцирующийся в процессах фосфорилирования/дефосфорилирования эффекторных молекул.

Было показано, что действие агматина на потенциал-зависимые Са²⁺-каналы L-типа (VGCC, voltage-gated calcium channels) связано с активацией I₁Rs и сопряженного с ними сигнального пути, включающего фосфатидилхолин-специфическую фосфолипазу С (PC-PLC) и изоформы протеинкиназы С (PKC) [112]. Кроме того, было обнаружено бифазное действие агматина на [Ca²⁺]_in: малые концентрации (1–500 мкМ) снижают уровень Са²⁺ в цитозоле, высокие (2–15 мМ) приводят к реверсии эффекта вплоть до увеличения внутриклеточного уровня Са²⁺ [216]. Cнижение [Ca²⁺]_in связано с активацией α₂-ARs, сопряженного с ними PI3K–Akt сигнального пути, который приводит к стимуляции eNOS, и, соответственно, повышению продукции NO. Оксид азота, в свою очередь, cGMP-независимо усиливает активность Са²⁺-АТФазы саркоплазматического ретикулума (SERCA), эффективно увеличивая закачку Са²⁺ в депо [111]. Агонист α₂-ARs, гуанабенц, полностью воспроизводил эффекты малых доз агматина, и, по имеющимся данным, это первое свидетельство вовлечения α₂-ARs в регуляцию цитозольного уровня Са²⁺ в сердечных клетках [81]. Действие высоких концентраций агматина (2–15 мМ) связано с активацией I₁Rs–PC-PLC–PKC, что приводит к снижению синтеза NO и увеличению Са²⁺-выброса в цитозоль через рианодиновые рецепторы (RyRs). Стоит отметить, что общепринятой парадигмой считалось отсутствие в желудочковых кардиомиоцитах α₂-ARs и I₁Rs, а влияние их агонистов приписывали исключительно центральному механизму, реализующемуся в центре контроля кровяного давления в продолговатом мозге. Таким образом, исследования действия агматина открыли в миокардиальных клетках две разнонаправленные системы управления сократимостью миокарда: α₂-ARs и I₁Rs [111]. Переключение процессов клеточной сигнализации с одной на другую может быть значимым для нормально- и патофизиологических событий, в которые вовлекается изменение плазменных и тканевых уровней агматина в сердце.

Агматин и гемодинамика

При внутривенном введении агматин снижает сердечный выброс, общее периферическое сопротивление сосудов у нормотензивных и гипертензивных солечувствительных крыс [95]. Однако дозы агматина, необходимые для существенного снижения артериального давления (10–100 мг/кг), были достаточно высоки, что противоречит гипотезе специфической вазодилатации и может рассматриваться как неспецифическая защитная реакция. Несмотря на это, эффекты агматина были длительными, а рецидивирующей тахикардии не наблюдалось [60]. Если сравнивать агматин с другими вазоактивными веществами, такими как брадикинин, норадреналин или ангиотензин II, для достижения того же эффекта на уровень артериального давления требуются, в среднем, на 3 порядка большие дозы [40]. Возможно, что сниженная эффективность агматина может представлять собой аддитивность его вазоконстрикторских и дилатирующих влияний на разные сосуды кругов кровообращения. В любом случае, никаких эффектов внутрицеребровентрикулярного применения агматина (1–1000 нМ) на артериальное давление и частоту сердечных сокращений не наблюдалось, что свидетельствует скорее о периферических механизмах действия агматина, нежели о центральном [149]. Кроме того, вероятно, нужно учитывать локальность действия агматина, в зависимости от места его синтеза. Что касается потенциальных взаимодействий агматина с релаксирующими нейротрансмиттерами, было показано взаимодействие с NO [12, 39], но не с ацетилхолином [26] или брадикинином [40]. Кроме того, отмечено взаимодействие агматина и с вазоконстрикторными нейротрансмиттерами, например, с ангиотензином II [165] и катехоламинами [47].

В модели артериальной гипертензии на спонтанно-гипертензивных крысах (SHR) было показано, что гипотензивные свойства внутривенно вводимого агматина усиливались на анестезированных животных [179]. При центральном введении, Head и соавторы не наблюдали увеличения частоты сердечных сокращений у бодрствующих кроликов, за исключением высоких доз (100 мкг/кг), которые вызывали возбуждение, тахипноэ, повышение артериального давления и обращение дозо-зависимой брадикардии, наблюдаемой для низких доз агматина (1–10 мкг/кг) [62]. Для центральной аппликации агматина была показана значимость места введения, что, вероятно связано с множественностью его мишеней и указывает на несколько специфичных мест регуляции [193, 194].

Сравнение действий моксонидина и агматина после инъекции в IV желудочек бодрствующих кроликов показало, что оба вещества вызывали сходной выраженности брадикардиальный эффект. Эти эффекты были ослаблены эфароксаном (смешанным антагонистом I₁Rs и α₂-ARs) и 2-метоксидазоксаном (антагонистом α₂-ARs) [62]. Как у бодрствующих кроликов, так и у анестезированных SHR, центрально вводимый агматин не оказывает влияния на артериальное давление после индукции гипотонии клонидином или моксонидином [62, 179], в то время как агматин-индуцируемая брадикардия усиливается [179]. Из полученных результатов был сделан вывод о том, что агматин может являться агонистом α₂-ARs [62]. Тот факт, что центрально вводимый агматин не оказывает гипотензивного действия, в отличие от других агонистов α₂-ARs (клонидин, моксонидин), наводит на мысль о важности периферических α₂-ARs при реализации гипотензивного действия агматина, вводимого внутривенно. В 2014 году все известные в настоящий момент подтипы α₂-ARs (α_2А-, α_2В-, α_2С-) были обнаружены в левожелудочковых кардиомиоцитах взрослых здоровых крыс и была показана их важность для регуляции диастолического уровня кальция в цитозоле и сократимости миокардиальных клеток в целом [111].

5.3. Выделительная система

Регуляция натрия в почках важна для регуляции кровообращения как при нормальных, так и при патологических условиях. Роль α₂-ARs в этом контексте ранее была продемонстрирована [119]. В исследованиях по радиолигандному связыванию удалось продемонстрировать, что в почках присутствуют как α₂-ARs, так и имидазолин-связывающие сайты [28, 36]. Исследования моксонидина позволили предположить функциональное участие имидазолиновых рецепторов в натрийурезе [5], но пока неясно, центральный и/или периферический механизмы влияют на экскрецию натрия и образование мочи при действии моксонидина [190]. Возникает вопрос о значимости агматина для регуляции функций выделительной системы, особенно учитывая тот факт, что он был широко распространен как в мозге, так и почках [107, 158]. В концентрациях, которые не вызывают изменений в гемодинамике или клиренсе креатинина, агматин, клонидин, а также I₁-лиганды, моксонидин и 2,6-диметил-клонидин увеличивают скорость образования первичной мочи [5, 94]. Наблюдаемые увеличения при действии 2,6-диметилклонидина и агматина являлись результатом повышенного осмотического клиренса, в то время как клонидин увеличивал клиренс свободной воды, что согласуется с I₁Rs-опосредуемым ингибированием Na⁺/H⁺-обменника в изолированных клетках почечных канальцев [20]. Это говорит о том, что осмотический клиренс является I₁Rs-зависимым процессом, тогда как клиренс свободной воды может быть связан с α₂-ARs-ассоциированными механизмами [189].

В перфузированных изолированных почках крыс агматин после введения в почечный интерстиций или область мочеточника дозо-зависимо и значительно увеличивает величину клубочковой фильтрации одиночного нефрона, а также абсолютную проксимальную реабсорбцию. Влияние на реабсорбцию было чувствительно к блокаде Na⁺/K⁺-АТФазе, что указывает на участие этой ионной помпы в эффектах агматина [107]. После денервации таких почек, агматин влиял на величину клубочковой фильтрации, но не на скорость проксимальной реабсорбции. Эффекты агматина были транзиентными, что, возможно, было связано с его катаболизмом диаминоксидазой [107]. Тот факт, что агматин увеличивает величину клубочковой фильтрации после денервации в той же степени, что и в иннервированных почках, исключает возможность пресинаптического механизма. В то же время, его влияние на реабсорбцию затрагивает пресинаптические влияния. Также было показано, индуцируемое агматином увеличение фильтрации может опосредоваться через механизм, связанный с увеличением продукции NO [180].