РОЛЬ МОНОФЕРМЕНТНЫХ НЕЙРОНОВ В СИНТЕЗЕ ДОФАМИНА В МЕДИОБАЗАЛЬНОМ ГИПОТАЛАМУСЕ КРЫС
Бесплатно
Основная коллекция
Издательство:
НИИ ноpмальной физиологии им. П.К. Анохина
Год издания: 2015
Кол-во страниц: 4
Дополнительно
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
pain syndrome. The data indicate that inhalation of 50% xenon- oxygen gas mixture has analgesic effect not only in the acute phase of the formalin test, but also during the tonic phase, associated with central sensitization of nociceptive neurons. Xenon blocking of central sensitization allows its use for the treatment of chronic pain syndromes. REFERENCES 1. Burov N.E., Potapov V.N. Ksenon v meditsine: ocherki po istorii i primeneniyu meditsinskogo ksenona. [Xenon in medicine: Essays on the history and use of medical xenon]. Moscow: 2012. [In Russ.] 2. Stryapko N.V., Sazontova T.G., Potievskaya V.I. et al. // General Reanimatology, 2014. Vol. 10, N 2. P. 51-56. 3. Dickinson R., Peterson B.K., Banks P. et al. // Anesthesiology. 2007. Vol. 107, N 5. P. 756-767. 4. Esencan E., Yuksel S., Tosun Y.B. et al. // Med. Gas Res. 2013. Vol. 3, N 1. P. 4- 14. 5. Georgiev S.K., Furue H., Baba H. et al. // Mol. Pain. 2010. Vol. 6, N 1. P. 25-35. DOI:10.12737/12400 РОЛЬ МОНОФЕРМЕНТНЫХ НЕЙРОНОВ В СИНТЕЗЕ ДОФАМИНА В МЕДИОБАЗАЛЬНОМ ГИПОТАЛАМУСЕ КРЫС А.Ю. Курина, Т.С. Пронина, М.В. Угрюмов Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН, 119334 Москва, ул. Вавилова, д. 26. Kurina.anya@gmail.com Ключевые слова: гипоталамус, дофаминергические нейроны, L-ДОФА, крыса В медиобазальном гипоталамусе (МБГ) помимо дофаминергических нейронов, содержащих оба фермента синтеза дофамина тирозингидроксилазу (ТГ) и декарбоксилазу ароматических L-аминокислот (ДАА), были обнаружены моноферментные нейроны, экспрессирующие только по одному из ферментов синтеза дофамина (ДА) – ТГ или ДАА [3]. Синтез ДА моноферментными нейронами в кооперации был показан нами на МБГ плодов крыс, где число моноферментных нейронов составляет более 99%. При этом промежуточный продукт синтеза дофамина L-3,4 дигидроксифенилаланин (L-ДОФА) выделяется в межклеточное пространство из нейронов, экспрессирующих ТГ, и с помощью транспортера больших нейтральных аминокислот захватывается в нейроны, содержащие ДАА, где и происходит синтез ДА [4]. В МБГ у взрослых крыс такие моноферментные нейроны составляют только 50% [1]. Целью данной работы была оценка вклада моноферментных нейронов в синтез ДА в МБГ у взрослых крыс. Для этого были поставлены задачи определить уровень: (1) синтеза ДА и (2) накопления L-ДОФА в межклеточной среде при блокировании кооперативного синтеза ДА моноферментными нейронами с помощью L-лейцина. Материалы и методы. Для исследований использовали материал от 42 интактных крыс линии Вистар весом 220-260 г. При помощи вибратома
приготавливали фронтальные срезы МБГ и черной субстанции (ЧС). ЧС была использована в качестве контроля, так как в ней отсутствуют моноферментные нейроны [4]. Одни половинки срезов инкубировались в Кребс-Рингер буфере, а вторые половинки тех же срезов в Кребс-Рингер буфере с добавлением L-лейцина. ДА и L-ДОФА измеряли с помощью высокоэффективной хроматографии. Результаты представлены в виде среднего ± стандартная ошибка среднего. Статистический анализ полученных результатов проводили с помощью Т-теста Стьюдента. Различия считали достоверными при р < 0,05. Результаты и обсуждение. Для предотвращения захвата L-ДОФА из межклеточной среды в ДАА-содержащие нейроны был использован L-лейцин – нейтральная аминокислота, которая нарушает кооперативный синтез ДА моноферментными нейронами, конкурируя с L-ДОФА за связывание с мембранным транспортером [2]. При инкубации срезов МБГ в Кребс-Рингер буфере с L-лейцином мы наблюдали 40% снижение уровня ДА в ткани МБГ и в инкубационной среде, что составило 0,43 ± 0,07 нг/мг и 0,01 ± 0,0004 нг/мл, соответственно. В ЧС концентрация ДА при добавлении в инкубационную среду L-лейцина не изменилась. Снижение концентрации ДА в ткани МБГ и в инкубационной среде в присутствии L-лейцина следует рассматривать как прямое доказательство синтеза ДА моноферментными ТГсодержащими нейронами в кооперации с другими нейронами, экспрессирующими ДАА. Концентрация L-ДОФА в среде составила 0,027 ± 0,003 нг/мл и достоверно не изменилась под действием L-лейцина –0,033 ± 0,003 нг/мл. Однако, исходя из нашей гипотезы, наряду со снижением уровня ДА, добавление L-лейцина должно увеличивать концентрацию L-ДОФА в межклеточной среде. ДА также как и L-ДОФА метаболизируется с помощью катехол-O-метилтрансферазы (КОМТ), но имеет большее сродство к этому ферменту, то есть при снижении уровня ДА L-ДОФА в большей степени метаболизируется КОМТ. Тогда ингибирование КОМТ должно приводить к увеличению содержания L-ДОФА в среде при инкубации с L-лейцином по сравнению с инкубациями без лейцина. Для проверки нашей гипотезы был проведен эксперимент по инкубации срезов МБГ в Кребс-Рингер буфере без и с добавлением L-лейцина на фоне действия толкапона – ингибитора КОМТ. В качестве контроля использовали ЧС. Добавление L-лейцина в инкубационную среду на фоне действия толкапона привело к 39% увеличению концентрации L-ДОФА в среде – с 0,14 ± 0,04 нг/мл до 0,23 ± 0,03 нг/мл в МБГ. Таким образом, при ингибировании кооперативного синтеза происходит 40% снижение уровня ДА в ткани и в среде и 39% увеличение уровня L-ДОФА в среде, что свидетельствует о значительном вкладе моноферментных нейронов в синтез ДА в МБГ у взрослых крыс. Литература 1. Ershov P.V., Ugrumov M.V., Calas A., Krieger M., Thibault J.. //J. Comp. neurol. 2002. V. 446. № 2. P. 114-122. 2. Misu Y., Kitahama K., Goshima Y.// Pharmacol. Therapeutics. 2003. V. 97. P. 117-137. 3. Ugrumov M.V. //Journal of Chemical Neuroanatomy. 2009. V. 38. P. 241–256. 4. Ugrumov M., Melnikova V., Ershov P. et al. //Psychoneuroendocrinology. 2002. V. 7. P. 533-548.
ROLE OF MONOENZYMATIC NEURONS IN THE DOPAMINE SYNTHESIS IN THE MEDIOBASAL HYPOTHALAMUS OF RATS A.Y. Kurina, T.S. Pronina, M.V. Ugrumov Koltzov Institute of Developmental Biology of Russian Academy of Sciences, 119334, Moscow, st.Vavilova 26 Kurina.anya@gmail.com Key words: hypothalamus, dopaminergic neuron, L-DOPA, rat. Introduction Besides dopaminergic neurons having all enzymes of DA synthesis, tyrosine hydroxylase (TH) and aromatic L-amino acid decarboxylase (AADC), monoenzymatic neurons expressing only one of them were found in the mediobasal hypothalamus (MBH) [3]. Synthesis of DA by monoenzymatic neurons in cooperation was shown by us in MBH of rat fetuses, where the number of monoenzymatic neurons contains more than 99%. It means that intermediate product of dopamine synthesis L-3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA) in the monoenzymatic TH neurons is released into the extracellular space and captured into the monoenzymatic AADC neurons by the membrane transporter of large neutral amino acids for DA synthesis [4]. Monoenzymatic neurons of the MBH in adult rats make up only about 50% [1]. The aim of this study was to evaluate the role of monoenzymatic neurons in the DA synthesis in MBH of adult rats. For this purpose, we determined the level of: (1) DA synthesis and (2) L-DOPA accumulation in intercellular medium while the DA cooperative synthesis by monoenzymatic neurons was blocked by L-leucine. Materials and methods Adult male Wistar rats weighing 220–260 g were used in this study (in total 42 animals). Frontal sections (slices) of MBH and substantia nigra (SN) were made with a vibratome. SN was used as a control, because it doesn't contain monoenzymatic neurons [4]. One half of slices was incubated in Krebs-Ringer solution, and the second half of the same slices in Krebs-Ringer solution with L-leucine. Highperformance liquid chromatography was used for measuring of DA and LDOPA. Statistical analysis. The results were statistically treated with parametric Student’s t test and expressed as ± S.E.M. A level of p<0.05 was considered to be statistically significant. Results and Discussion To prevent L-DOPA uptake from the extracellular space into the AADC-expressing neurons was used L-leucine – large neutral L-amino acid, competitive inhibitors of the L-DOPA membrane transporter, thus preventing cooperative synthesis of DA by monoenzymatic neurons [2]. The DA levels was lower by 40% after incubation of MBH slices in KrebsRinger solution with L-leucine in comparison to the incubation in pure Krebs-Ringer solution - 0,43 ± 0,07 ng/mg in tissue pieces and 0,01 ± 0,0004 ng/ml in incubation medium. In SN there was no difference in the DA concentration when using Krebs-Ringer solution with L-leucine or without L-leucine. A decrease of the DA concentration either in the
nervous tissue or in the incubation medium in the presence of L-leucine should be considered as a direct evidence of DA synthesis by monoenzymatic TH neurons in cooperation with any other neurons, possessing AADC. The L-DOPA concentration in incubation medium was 0,027 ± 0,003 ng/ml. It was maintained at the same level after incubation in KrebsRinger solution with L-leucine (0,033 ± 0,003 ng/ml). However according to our hypothesis incubation with leucine should not only decrease DA levels but also increase L-DOPA levels in the incubation medium. This inconsistency could be explaned this way: both L-DOPA and DA are metabolized by COMT, therefore when DA levels decrease this could attenuate L-DOPA affinity to COMT, increasing its degradation via this enzyme. According to this assumption COMT inhibition should cause LDOPA increase in incubation medium with L-leucine in comparison with the medium without L-leucine. In order to test this hypothesis, we have performed a second series of experiments by incubating the MBH initially in Krebs-Ringer solution with tolcapone, an inhibitor of COMT, and then in the same solution containing or lacking L-leucine. SN was used as a control. The L-DOPA concentration in incubation medium of the Krebs-Ringer solution, containing tolcapone and L-leucine was significantly higher than in Krebs-Ringer solution containing only tolcapone - 0,14 ± 0,04 ng/ml vs. 0,23 ± 0,03 ng/ml. Thus, the inhibition of the cooperative synthesis with L-leucine perfusion decreases DA levels by 40% both in tissue and in medium and increases L-DOPA levels by 39% in the medium, that conclude the significant role monoenzymatic neurons in the DA synthesis in MBH of adult rats. References 1. Ershov P.V., Ugrumov M.V., Calas A., Krieger M., Thibault J. //J. Comp. neurol. 2002. V. 446. № 2. P. 114-122. 2. Misu Y., Kitahama K., Goshima Y. //Pharmacol. Therapeutics. 2003. V. 97. P. 117-137. 3. Ugrumov M.V. Journal of Chemical Neuroanatomy. 2009. V. 38. P. 241–256. 4. Ugrumov M., Melnikova V., Ershov P. et al. //Psychoneuroendocrinology. 2002. V. 7. P. 533-548. DOI:10.12737/12401 ВЛИЯНИЕ СТИМУЛЯЦИИ ЦЕНТРАЛЬНЫХ ХОЛИНЕРГИЧЕСКИХ И НОРАДРЕНЕРГИЧЕСКИХ МЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ И ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ВЕГЕТАТИВНЫХ БЛОКАД НА ВОЛНОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВАРИАБЕЛЬНОСТИ СЕРДЕЧНОГО РИТМА Курьянова Е.В., Жукова Ю.Д., Теплый Д.Л. Астраханский государственный университет, кафедра физиологии, морфологии, генетики и биомедицины fyzevk@rambler.ru