Дворкина М. Л. Нейрохимические особенности взаимодействия неконкурентного антагониста NMDA рецепторов мидантана и психостимулятора амфетамина. Литературный обзор курсовой работы студентки 4-го курса кафедры высшей нервной деятельности Биологического факультета МГУ. Москва, 2001
Скрытый текст:
L-глутамат - главный возбуждающий медиатор в мозге животных. Глутамат обнаруживается во всех отделах ЦНС, т.к. он является не только нейромедиатором, но и предшественником других аминокислот. Тела глутаматергических нейронов находятся в коре больших полушарий, обонятельной луковице, гиппокампе, черной субстанции, мозжечке, сетчатке. Глутаматергические синапсы существуют в миндалине, стриатуме, на клетках-зернах мозжечка. Основные нисходящие пути идут от пирамидных клеток новой коры и гиппокампа. Эти тракты включают в себя кортиокстриарный, энторинально-гиппокампальный, а также гиппокампальные и корковые пути к различным гиппокампальным, таламическим и стволовым ядрам.
Глутамат - заменимая аминокислота, не проникает через ГЭБ, не поступает в мозг через кровь. Синтез осуществляется в мозге, в основном внутринейронально, хотя малая доля общего пула глутамата находится в астроцитах. Глутамат может быть синтезирован из альфа-кетоглутарата путем прямого восстановительного аминирования или трансаминирования, из глутамина (катализатор - глутаминаза), а также из орнитина (катализатор - орнитинаминотрансфераза).
Синтез глутамата из альфа-кетоглутарата катализируется глутаматдегидрогеназой:
aльфа-кетоглутарат + NADH(NADPH)+NH3 <--> глутамат +H2O + NAD+(NADP+)
Синтез глутамата из глутамина катализируется глутаминазой, локализованной в митохондриях. Активность этого фермента в мозге невелика, но предполагается участие его в мембранном транспорте глутамата (биологические мембраны более проницаемы для глутамина). Глутаминаза играет важную роль в регуляции содержания глутамата в нервных окончаниях (Ашмарин и др., 1999).
Помимо основной роли возбуждающего нейромедиатора, глутамат может проявлять нейротоксические свойства. При гиперактивации глутаматергической передачи происходит интенсивное поступление ионов кальция в клетку. Повышенное содержание свободного кальция способно индуцировать процессы образования реактивных форм кислорода. Следствием этих процессов может стать повреждение и гибель нейронов.
Нарушения глутаматергической передачи связывают с патогенезом таких заболеваний, как эпилепсия, шизофрения, болезнь Альцгеймера и др.
2.6. Рецепторы глутамата.
Глутаматсвязывающая активность обнаружена практически во всех структурах мозга. Наибольшее количество участков связывания находится в коре больших полушарий, гиппокампе, стриатуме, среднем мозге и гипоталамусе.
Глутаматные рецепторы подразделяются на ионотропные и метаботропные. Существует несколько подтипов глутаматных рецепторов. Современная класификация ионотропных рецепторов основана на разной их чувствительности к действию N-метил-D-аспарагиновой (NMDA), 2-амино-3(3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-ил)пропионовой (АМРА), каинатной и квисквалатной кислот. Выделяют две группы рецепторов: NMDA и не-NMDA (их подразделяют на АМРА и каинатные).
NMDA-рецепторы (рис.3) состоят из пяти субъединиц, по 40-92 кД каждая, (одной NMDAR1 и четырех NMDAR2A-NMDAR2D). Эти субъединицы являются гликопротеидлипидными комплексами Собственно, говоря, NMDA-рецептор представляет из себя целый рецепторно-ионофорный комплекс, включающий в себя:
1) сайт специфического связывания медиатора (L-глутаминовой кислоты);
2) регуляторный, или коактивирующий сайт специфического связывания глицина;
3) аллостерические модуляторные сайты, расположенные на мембране (полиаминовый) и в ионном канале (сайты связывания фенциклидина, двухвалентных катионов и потенциалзависимый Mg2+-связывающий участок).
NMDA-рецепторы обладают рядом особенностей: одновременно хемо- и потенциал-чувствительностью, медленной динамикой запуска и длительностью эффекта, способностью к временной суммации и усилению вызванного потенциала. Наибольшие ионные токи при активации агонистами возникают при деполяризации мембраны в узком диапазоне -30- -20 мВ (в этом проявляется потенциалзависимость NMDA-рецепторов)(Jose et al., 1996). Ионы Mg2+ селективно блокируют активность рецепторов при высокой гиперполяризации или деполяризации. Глицин в концентрации 0,1 мкМ усиливает ответы NMDA-рецептора, увеличивая частоту открывания канала. При полном отсутствии глицина рецептор не активируется L-глутаматом (Сергеев П. В и др., 1999) .
NMDA-рецепторы и вовлечены в формирование долговременной потенциации (LTP).
Известно, что NMDA-рецепторы играют важную роль в процессах обучения и памяти. Они участвуют в формировании долговременной потенциации в гиппокампе. Существуют данные о вовлечении NMDA рецепторов в процессы пространственного обучения (Ahlander et al., 1999; Whishaw and Auer, 1989). Показано, что при системном введении неконурентный блокатор NMDA рецепторов, МК-801, нарушает обучение в водном лабиринте(Gorter and de Bruin, 1992).
Большое внимание в настоящее время уделяется роли NMDA рецепторов в развитии шизофрении. Предполагается, что протекание этого заболевания частично связано со снижением эффективности глутаматергической передачи. Так, блокада NMDA рецепторов неконкурентным антагонистом фенцклидином приводила к возникновению симптомов этого заболевания. Нарушения функции NMDA рецепторов коррелируют с мнестическими расстройствами и изменениями социального поведения, наблюдаемыми у больных шизофренией (Parsons et al., 1998).
Каинатные рецепторы осуществляют быструю глутаматергическую передачу, участвуют в пресинаптическом контроле высвобождения медиатора. АМРА-рецепторы также осуществляют быструю передачу и работают синергично с NMDA-рецепторами (Ozawa et al.,1998).
Метаботропные глутаматные рецепторы связаны с G-белковым комплексом и модулируют уровень продукции вторичных мессенджеров. Выделяют три группы рецепторов. Рецепторы группы I mGluR1 и 5 активируют фосфолипазу С, что ведет к активации внутриклеточных посредников: инозитолтрифосфатов, протеинкиназы С и ионов кальция. Рецепторы групп II и III mGluR2, 3 и mGluR4,6,7,8 реализуют сигнал, подавляя синтез цАМФ (Ашмарин и др.,1999)
2.7 Глутаматергический контроль дофаминергической передачи
Нарушение дофаминергической нигростриарной передачи долгое время считалось наиболее важной причиной развития паркинсонизма, и основные разновидности терапии этого заболевания были направлены на ее коррекцию (применение предшественника дофамина L-ДОФА, агонистов ДА-рецепторов, ингибиторов МАО). Однако дальнейшие исследования показали, что нарушениям в дофаминергической передаче сопутствуют изменения в глутаматергической передаче в системе контроля двигательной активности. Так, ухудшение симптомов паркинсонизма наблюдалось при введении милацемида, предшественника глицина, увеличивающего активность NMDA рецепторов (Giuffra et al., 1993), что поддерживает утверждение о гиперреактивности глутаматергических проекций при акинезиях. Также было показано увеличение экспрессии NMDA рецепторов в стриатуме у пациентов с болезнью Паркинсона (Ulas et al., 1994; Weihmuller et al., 1992).
Meshul с соавторами было показано увеличение активности глутаматергических синапсов в стриатуме в раннем периоде (в течение первого месяца) после унилатерального повреждения нигростриарных ДА-проекций 6-гидроксидофамином (Meshul et al, 1999).
В опытах in vitro глутамат активирует тоническое и фазическое высвобождение дофамина. Усиление тонического высвобождения ДА, вызываемое аппликацией глутамата, зависит от концентрации последнего, содержания Са2+ в среде, а также чувствительно к присутствию ТТХ+. Антагонисты глутаматных NMDA рецепторов и ионы магния ингибируют тоническое высвобождение дофамина (Clow and Jhamandask, 1989).
In vivo локальное введение глутамата или агонистов глутаматных рецепторов в стриатум животного стимулирует высвобождение дофамина во внеклеточное пространство (Jin, 1997, Moghaddam and Bolinao, 1994). Степень повышения уровня ДА в ответ на введение NMDA не изменяется после опустошения пула медиатора резерпином, что может свидетельствовать об участии NMDA-рецепторов в процессе тонического высвобождения ДА из невезикулярного пула (Wedzony et al., 1991).
Учитывая вышеприведенные данные, можно сделать вывод о компенсаторной роли усиления глутаматергической передачи при нарушениях дофаминергической передачи, но лишь на ранних стадиях, поскольку при дальнейшем развитии заболевания начинает проявляться уже нейротоксический эффект глутамата, что только ускорит протекание дегенеративных процессов.
Глутаматергический контроль дофаминергической передачи может происходить и на пресинаптическом, и на постсинаптическом уровнях.
С помощью авторадиографического метода было показано уменьшение уровня рецепторного связывания для глутаматных рецепторов в стриатуме при разрушении 6-гидроксидофамином нигростриарных дофаминергических проекций, что позволяет сделать предположение о локализации NMDA-рецепторов на этих терминалях ( Tarazi et al., 1998). Эти и приведенные выше данные о модуляции глутаматом и агонистами глутамтных рецепторов высвобождения дофамина свидетельствуют в пользу существования влияния глутаматергической системы на пресинаптическом уровне.
Сигналы от глутаматергических и дофаминергических афферентов в стриатуме интегрируются на дендритах шипиковых интернейронов, в результате чего две эти медиаторные системы осуществляют совместную регуляцию работы системы вторичных посредников (ионов кальция и cAMP) (Kotter, 1994). Таким образом осуществляется интеграция на постсинаптическом уровне.
Убедительные доказательства прямого взаимодействия глутамат-дофаминергических терминалей по типу аксоаксональных контактов в стриатуме до сих пор не были представлены. Наиболее вероятно, что воздействие медиаторов осуществляется по типу объемной передачи ( Саульская, 1997).
/.../
2.10. Антагонисты NDMA-рецепторов.
NMDA-рецепторы вовлекаются в патофизиологические процессы как при острых повреждениях нервной ткани (травмы, нарушения мозгового кровобращения), так и при хронических заболеваниях мозга (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона, шизофрения). Поэтому важным направлением в фармакологических исследованиях является поиск путей повышения эффективности функциональной модуляции этих рецепторов. Активно изучаются антагонисты NMDA рецепторов неконкурентного типа. Эти соединения распознают фенциклидиновый сайт катионного канала и блокируют ток кальция.
Использование таких хорошо изученных неконкурентных анатагонистов, как фенциклидин и МК-801(дизоцилпина малеат), в клинике невозможно из-за выраженности различных побочных эффектов. В данное время применение в клинике в качестве противопаркинсонических средств находит другая группа соединений, распознающих фенциклидиновый сайт. Это производные аминоадамантана: амантадин (мидантан) [1-амино-адамантан] и мемантин.
Мемантин и амантадин обладают строго потенциалзависимым действием (Parsons et al, 1995). Блокада рецепторов этими соединениями (как ионами магния) снимается при деполяризации постсинаптической мембраны, индуцированной высокой концентрацией высвободившегося из пресинаптической терминали глутамата (Danysz et al., 1997 Clements et al., 1992).
В ряде исследований была выявлена способность аминоадамантанов модулировать дофаминергическую передачу, чем изначально объяснялось их противопаркинсоническое действие.
Так, было обнаружено увеличение внеклеточного содержания ДА под влиянием аминоадамантанов. Показано, что введение мемантина в дозах 5, 10 и 20 мг/кг сопровождается дозозависимым увеличением высвобождения дофамина в префронтальной коре и стриатуме галотананестизированных крыс в пределах 50 % от базального уровня (Spanagel et al., 1994). При локальной аппликации в стриатуме амантадин (1 мМ) вызывает 50-70% увеличение уровня дофамина по сравнению с базальными значениями (Mizoguci et al., 1994). Однако необходимо учитывать, что доза мидантана в этом случае превышала терапевтическую примерно в 10 раз.Другие авторы (Quack et al., 1997) в своих исследованиях получили небольшое увеличение ДА при системном применении мидантана в дозе 46 и 92 мг/кг (норма - 20 мг/кг).
Мемантин и мидантан значительно увеличивают активность L-DOPA-декарбоксилазы в черной субстанции и стриатуме. ДОФА-индуцированное подавление ДААК в основном снимается тремя этими препаратами, из чего можно сделать вывод о том, что глутамат оказывает влияние на синтез дофамина тоническим подавлением ДОФА-декарбоксилазы(Fisher, Starr; 2000). При одностороннем повреждении компактной части черной субстанции введение мемантина и амантадина сопровождается ипсилатеральным вращением, что можно объяснить непрямым пресинаптическим действием препаратов (Danysz et al., 1997)
Ряд исследователей объясняют противопаркинсоническое действие неконкурентных антагонистов NMDA-рецепторов не непосредственной модуляцией дофаминергической передачи в стриатуме, а их способностью уменьшать дисбаланс глутамат-дофаминовых взаимодействий в системе базальных ганглиев, блокируя передачу возбуждения от гиперактивированных глутаматергических проекций на уровне черной субстанции. Так, имеются данные о возникновении вращательных движений у крыс с разрушенными дофаминергическими путями (6-гидроксидофаминовая модель) при локальной инъекции МК-801 в substantia nigra pars reticulata (SNr), как в поврежденную, так и в интактную область, но не в стриатум, (St-Pierre and Bedard, 1994), и восстановлении двигательной активности у резерпиновых крыс (с опустошенным везикулярным пулом катехоламинов) при инъекции в SNr мемантина и МК-801 (Kaur and Starr, 1997).
У интактных животных мемантин вызывает усиление двигательной активности, а амантадин не только не изменяет характер локомоции, но несколько снижает двигательную активность (Danysz et al., 1994). Увеличение локомоции в случае амантадина наблюдалось только при использовании высоких доз препарата (Danysz et al., 1997; Lassen J., 1973).
Показано увеличение обратного захвата дофамина в стриатуме на 7-й день после применения мидантана в дозе 40 мг/кг, что предположительно объясняется модулированием ионотропными глутаматными рецепторами активности дофаминогового транспортера путем регулирования фосфорилирования этого транспортера (Page et al., 2000).
Большое количество исследований посвящено совместному действию неконкурентных антагонистов NMDA-рецепторов (в частности, аминоадамантанов) и веществ, блокирующих его обратный захват дофамина и усиливающих высвобождение этого медиатора. Мидантан снижает двигательную гиперактивность и гипертермию, вызванную применением амфетамина у мышей (Prepas et al., 1975). Предварительное введение МК-801 в дозах 0,5, 1 и 2,5 мг/кг блокировало эффект возрастания локомоторной активности под влиянием кокаина (5, 10 и 20 мг/кг) в дозозависимой манере (Uzbay et al., 2000) Эти данные могут быть использованы в изучении глутаматергических влияний на дофаминергическую передачу на пресинаптическом уровне.
Способность аминоадамантанов ограничивать входящий кальциевый ток является основанием для предположений об их нейропротекторных свойствах. Однако при тестировании на разных экспериментальных моделях нейропротекторные свойства оказались сильнее выраженными in vitro, чем in vivo.
Uitti с соавторами показали, что применение мидантана способно повысить выживаемость больных, страдающих паркинсонизмом (Uitti et al., 1996).
Таким образом, действие препаратов амитноадамантанового ряда не ограничивается противопаркинсонической терапией, Изучение механизмов действия этих блокаторов глутамтных рецепторов , как самостоятельного, так и в сочетаниях с препаратами, влияющими непосредственно на дофаминергическую передачу, является одним из подходов к исследованию вопроса о глутамат-дофаминергических взаимодействиях.
Литература.
1. Ашмарин и др. Биохимия мозга: учебное пособие. СПб: Издательство С.-Петербургского университета, 1999.
2. Арушанян Э.Б., Отеллин В.А. Хвостатое ядро. Л.:Наука, 1976
3. Глебов Р. Н., Крыжановский Г. Н. Функциональная биохимия синапсов. М. : Медицина, 1978, 221-261.
4. Машковский М. Д., Андреева Н. И., Полежаева А. Н. Фармакология антидепрессантов. М.: Медицина, 1983
5. Мухин Е. И. Структурные, функциональные и нейрохимические основы сложных форм поведения. М: Медицина, 1990.
6. Раевский К. С. Функциональная роль и фармакологическая регуляция дофаминергической системы мозга. Вестник РАМНб 1998,8б стр.19-24.
7. Саульская Н.Б. Объемная передача как способ межнейронального взаимодествия в стриатуме. Журнал ВНД., 1997т.47, вып 2:362.,
8. Сергеев П. В., Шимановский Н. Л., Петров В. И. Рецепторы физиологически активных веществ: монография. - Волгоград..-Семь ветров.- 1999.
9. Харкевич Д. А. Фармакология: Учебник., 6-е изд., М.: ГЭОТАР Медицина, 2000.
/.../
Глутамат - заменимая аминокислота, не проникает через ГЭБ, не поступает в мозг через кровь. Синтез осуществляется в мозге, в основном внутринейронально, хотя малая доля общего пула глутамата находится в астроцитах. Глутамат может быть синтезирован из альфа-кетоглутарата путем прямого восстановительного аминирования или трансаминирования, из глутамина (катализатор - глутаминаза), а также из орнитина (катализатор - орнитинаминотрансфераза).
Синтез глутамата из альфа-кетоглутарата катализируется глутаматдегидрогеназой:
aльфа-кетоглутарат + NADH(NADPH)+NH3 <--> глутамат +H2O + NAD+(NADP+)
Синтез глутамата из глутамина катализируется глутаминазой, локализованной в митохондриях. Активность этого фермента в мозге невелика, но предполагается участие его в мембранном транспорте глутамата (биологические мембраны более проницаемы для глутамина). Глутаминаза играет важную роль в регуляции содержания глутамата в нервных окончаниях (Ашмарин и др., 1999).
Помимо основной роли возбуждающего нейромедиатора, глутамат может проявлять нейротоксические свойства. При гиперактивации глутаматергической передачи происходит интенсивное поступление ионов кальция в клетку. Повышенное содержание свободного кальция способно индуцировать процессы образования реактивных форм кислорода. Следствием этих процессов может стать повреждение и гибель нейронов.
Нарушения глутаматергической передачи связывают с патогенезом таких заболеваний, как эпилепсия, шизофрения, болезнь Альцгеймера и др.
2.6. Рецепторы глутамата.
Глутаматсвязывающая активность обнаружена практически во всех структурах мозга. Наибольшее количество участков связывания находится в коре больших полушарий, гиппокампе, стриатуме, среднем мозге и гипоталамусе.
Глутаматные рецепторы подразделяются на ионотропные и метаботропные. Существует несколько подтипов глутаматных рецепторов. Современная класификация ионотропных рецепторов основана на разной их чувствительности к действию N-метил-D-аспарагиновой (NMDA), 2-амино-3(3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-ил)пропионовой (АМРА), каинатной и квисквалатной кислот. Выделяют две группы рецепторов: NMDA и не-NMDA (их подразделяют на АМРА и каинатные).
NMDA-рецепторы (рис.3) состоят из пяти субъединиц, по 40-92 кД каждая, (одной NMDAR1 и четырех NMDAR2A-NMDAR2D). Эти субъединицы являются гликопротеидлипидными комплексами Собственно, говоря, NMDA-рецептор представляет из себя целый рецепторно-ионофорный комплекс, включающий в себя:
1) сайт специфического связывания медиатора (L-глутаминовой кислоты);
2) регуляторный, или коактивирующий сайт специфического связывания глицина;
3) аллостерические модуляторные сайты, расположенные на мембране (полиаминовый) и в ионном канале (сайты связывания фенциклидина, двухвалентных катионов и потенциалзависимый Mg2+-связывающий участок).
NMDA-рецепторы обладают рядом особенностей: одновременно хемо- и потенциал-чувствительностью, медленной динамикой запуска и длительностью эффекта, способностью к временной суммации и усилению вызванного потенциала. Наибольшие ионные токи при активации агонистами возникают при деполяризации мембраны в узком диапазоне -30- -20 мВ (в этом проявляется потенциалзависимость NMDA-рецепторов)(Jose et al., 1996). Ионы Mg2+ селективно блокируют активность рецепторов при высокой гиперполяризации или деполяризации. Глицин в концентрации 0,1 мкМ усиливает ответы NMDA-рецептора, увеличивая частоту открывания канала. При полном отсутствии глицина рецептор не активируется L-глутаматом (Сергеев П. В и др., 1999) .
NMDA-рецепторы и вовлечены в формирование долговременной потенциации (LTP).
Известно, что NMDA-рецепторы играют важную роль в процессах обучения и памяти. Они участвуют в формировании долговременной потенциации в гиппокампе. Существуют данные о вовлечении NMDA рецепторов в процессы пространственного обучения (Ahlander et al., 1999; Whishaw and Auer, 1989). Показано, что при системном введении неконурентный блокатор NMDA рецепторов, МК-801, нарушает обучение в водном лабиринте(Gorter and de Bruin, 1992).
Большое внимание в настоящее время уделяется роли NMDA рецепторов в развитии шизофрении. Предполагается, что протекание этого заболевания частично связано со снижением эффективности глутаматергической передачи. Так, блокада NMDA рецепторов неконкурентным антагонистом фенцклидином приводила к возникновению симптомов этого заболевания. Нарушения функции NMDA рецепторов коррелируют с мнестическими расстройствами и изменениями социального поведения, наблюдаемыми у больных шизофренией (Parsons et al., 1998).
Каинатные рецепторы осуществляют быструю глутаматергическую передачу, участвуют в пресинаптическом контроле высвобождения медиатора. АМРА-рецепторы также осуществляют быструю передачу и работают синергично с NMDA-рецепторами (Ozawa et al.,1998).
Метаботропные глутаматные рецепторы связаны с G-белковым комплексом и модулируют уровень продукции вторичных мессенджеров. Выделяют три группы рецепторов. Рецепторы группы I mGluR1 и 5 активируют фосфолипазу С, что ведет к активации внутриклеточных посредников: инозитолтрифосфатов, протеинкиназы С и ионов кальция. Рецепторы групп II и III mGluR2, 3 и mGluR4,6,7,8 реализуют сигнал, подавляя синтез цАМФ (Ашмарин и др.,1999)
2.7 Глутаматергический контроль дофаминергической передачи
Нарушение дофаминергической нигростриарной передачи долгое время считалось наиболее важной причиной развития паркинсонизма, и основные разновидности терапии этого заболевания были направлены на ее коррекцию (применение предшественника дофамина L-ДОФА, агонистов ДА-рецепторов, ингибиторов МАО). Однако дальнейшие исследования показали, что нарушениям в дофаминергической передаче сопутствуют изменения в глутаматергической передаче в системе контроля двигательной активности. Так, ухудшение симптомов паркинсонизма наблюдалось при введении милацемида, предшественника глицина, увеличивающего активность NMDA рецепторов (Giuffra et al., 1993), что поддерживает утверждение о гиперреактивности глутаматергических проекций при акинезиях. Также было показано увеличение экспрессии NMDA рецепторов в стриатуме у пациентов с болезнью Паркинсона (Ulas et al., 1994; Weihmuller et al., 1992).
Meshul с соавторами было показано увеличение активности глутаматергических синапсов в стриатуме в раннем периоде (в течение первого месяца) после унилатерального повреждения нигростриарных ДА-проекций 6-гидроксидофамином (Meshul et al, 1999).
В опытах in vitro глутамат активирует тоническое и фазическое высвобождение дофамина. Усиление тонического высвобождения ДА, вызываемое аппликацией глутамата, зависит от концентрации последнего, содержания Са2+ в среде, а также чувствительно к присутствию ТТХ+. Антагонисты глутаматных NMDA рецепторов и ионы магния ингибируют тоническое высвобождение дофамина (Clow and Jhamandask, 1989).
In vivo локальное введение глутамата или агонистов глутаматных рецепторов в стриатум животного стимулирует высвобождение дофамина во внеклеточное пространство (Jin, 1997, Moghaddam and Bolinao, 1994). Степень повышения уровня ДА в ответ на введение NMDA не изменяется после опустошения пула медиатора резерпином, что может свидетельствовать об участии NMDA-рецепторов в процессе тонического высвобождения ДА из невезикулярного пула (Wedzony et al., 1991).
Учитывая вышеприведенные данные, можно сделать вывод о компенсаторной роли усиления глутаматергической передачи при нарушениях дофаминергической передачи, но лишь на ранних стадиях, поскольку при дальнейшем развитии заболевания начинает проявляться уже нейротоксический эффект глутамата, что только ускорит протекание дегенеративных процессов.
Глутаматергический контроль дофаминергической передачи может происходить и на пресинаптическом, и на постсинаптическом уровнях.
С помощью авторадиографического метода было показано уменьшение уровня рецепторного связывания для глутаматных рецепторов в стриатуме при разрушении 6-гидроксидофамином нигростриарных дофаминергических проекций, что позволяет сделать предположение о локализации NMDA-рецепторов на этих терминалях ( Tarazi et al., 1998). Эти и приведенные выше данные о модуляции глутаматом и агонистами глутамтных рецепторов высвобождения дофамина свидетельствуют в пользу существования влияния глутаматергической системы на пресинаптическом уровне.
Сигналы от глутаматергических и дофаминергических афферентов в стриатуме интегрируются на дендритах шипиковых интернейронов, в результате чего две эти медиаторные системы осуществляют совместную регуляцию работы системы вторичных посредников (ионов кальция и cAMP) (Kotter, 1994). Таким образом осуществляется интеграция на постсинаптическом уровне.
Убедительные доказательства прямого взаимодействия глутамат-дофаминергических терминалей по типу аксоаксональных контактов в стриатуме до сих пор не были представлены. Наиболее вероятно, что воздействие медиаторов осуществляется по типу объемной передачи ( Саульская, 1997).
/.../
2.10. Антагонисты NDMA-рецепторов.
NMDA-рецепторы вовлекаются в патофизиологические процессы как при острых повреждениях нервной ткани (травмы, нарушения мозгового кровобращения), так и при хронических заболеваниях мозга (болезнь Паркинсона, Альцгеймера, Хантингтона, шизофрения). Поэтому важным направлением в фармакологических исследованиях является поиск путей повышения эффективности функциональной модуляции этих рецепторов. Активно изучаются антагонисты NMDA рецепторов неконкурентного типа. Эти соединения распознают фенциклидиновый сайт катионного канала и блокируют ток кальция.
Использование таких хорошо изученных неконкурентных анатагонистов, как фенциклидин и МК-801(дизоцилпина малеат), в клинике невозможно из-за выраженности различных побочных эффектов. В данное время применение в клинике в качестве противопаркинсонических средств находит другая группа соединений, распознающих фенциклидиновый сайт. Это производные аминоадамантана: амантадин (мидантан) [1-амино-адамантан] и мемантин.
Мемантин и амантадин обладают строго потенциалзависимым действием (Parsons et al, 1995). Блокада рецепторов этими соединениями (как ионами магния) снимается при деполяризации постсинаптической мембраны, индуцированной высокой концентрацией высвободившегося из пресинаптической терминали глутамата (Danysz et al., 1997 Clements et al., 1992).
В ряде исследований была выявлена способность аминоадамантанов модулировать дофаминергическую передачу, чем изначально объяснялось их противопаркинсоническое действие.
Так, было обнаружено увеличение внеклеточного содержания ДА под влиянием аминоадамантанов. Показано, что введение мемантина в дозах 5, 10 и 20 мг/кг сопровождается дозозависимым увеличением высвобождения дофамина в префронтальной коре и стриатуме галотананестизированных крыс в пределах 50 % от базального уровня (Spanagel et al., 1994). При локальной аппликации в стриатуме амантадин (1 мМ) вызывает 50-70% увеличение уровня дофамина по сравнению с базальными значениями (Mizoguci et al., 1994). Однако необходимо учитывать, что доза мидантана в этом случае превышала терапевтическую примерно в 10 раз.Другие авторы (Quack et al., 1997) в своих исследованиях получили небольшое увеличение ДА при системном применении мидантана в дозе 46 и 92 мг/кг (норма - 20 мг/кг).
Мемантин и мидантан значительно увеличивают активность L-DOPA-декарбоксилазы в черной субстанции и стриатуме. ДОФА-индуцированное подавление ДААК в основном снимается тремя этими препаратами, из чего можно сделать вывод о том, что глутамат оказывает влияние на синтез дофамина тоническим подавлением ДОФА-декарбоксилазы(Fisher, Starr; 2000). При одностороннем повреждении компактной части черной субстанции введение мемантина и амантадина сопровождается ипсилатеральным вращением, что можно объяснить непрямым пресинаптическим действием препаратов (Danysz et al., 1997)
Ряд исследователей объясняют противопаркинсоническое действие неконкурентных антагонистов NMDA-рецепторов не непосредственной модуляцией дофаминергической передачи в стриатуме, а их способностью уменьшать дисбаланс глутамат-дофаминовых взаимодействий в системе базальных ганглиев, блокируя передачу возбуждения от гиперактивированных глутаматергических проекций на уровне черной субстанции. Так, имеются данные о возникновении вращательных движений у крыс с разрушенными дофаминергическими путями (6-гидроксидофаминовая модель) при локальной инъекции МК-801 в substantia nigra pars reticulata (SNr), как в поврежденную, так и в интактную область, но не в стриатум, (St-Pierre and Bedard, 1994), и восстановлении двигательной активности у резерпиновых крыс (с опустошенным везикулярным пулом катехоламинов) при инъекции в SNr мемантина и МК-801 (Kaur and Starr, 1997).
У интактных животных мемантин вызывает усиление двигательной активности, а амантадин не только не изменяет характер локомоции, но несколько снижает двигательную активность (Danysz et al., 1994). Увеличение локомоции в случае амантадина наблюдалось только при использовании высоких доз препарата (Danysz et al., 1997; Lassen J., 1973).
Показано увеличение обратного захвата дофамина в стриатуме на 7-й день после применения мидантана в дозе 40 мг/кг, что предположительно объясняется модулированием ионотропными глутаматными рецепторами активности дофаминогового транспортера путем регулирования фосфорилирования этого транспортера (Page et al., 2000).
Большое количество исследований посвящено совместному действию неконкурентных антагонистов NMDA-рецепторов (в частности, аминоадамантанов) и веществ, блокирующих его обратный захват дофамина и усиливающих высвобождение этого медиатора. Мидантан снижает двигательную гиперактивность и гипертермию, вызванную применением амфетамина у мышей (Prepas et al., 1975). Предварительное введение МК-801 в дозах 0,5, 1 и 2,5 мг/кг блокировало эффект возрастания локомоторной активности под влиянием кокаина (5, 10 и 20 мг/кг) в дозозависимой манере (Uzbay et al., 2000) Эти данные могут быть использованы в изучении глутаматергических влияний на дофаминергическую передачу на пресинаптическом уровне.
Способность аминоадамантанов ограничивать входящий кальциевый ток является основанием для предположений об их нейропротекторных свойствах. Однако при тестировании на разных экспериментальных моделях нейропротекторные свойства оказались сильнее выраженными in vitro, чем in vivo.
Uitti с соавторами показали, что применение мидантана способно повысить выживаемость больных, страдающих паркинсонизмом (Uitti et al., 1996).
Таким образом, действие препаратов амитноадамантанового ряда не ограничивается противопаркинсонической терапией, Изучение механизмов действия этих блокаторов глутамтных рецепторов , как самостоятельного, так и в сочетаниях с препаратами, влияющими непосредственно на дофаминергическую передачу, является одним из подходов к исследованию вопроса о глутамат-дофаминергических взаимодействиях.
Литература.
1. Ашмарин и др. Биохимия мозга: учебное пособие. СПб: Издательство С.-Петербургского университета, 1999.
2. Арушанян Э.Б., Отеллин В.А. Хвостатое ядро. Л.:Наука, 1976
3. Глебов Р. Н., Крыжановский Г. Н. Функциональная биохимия синапсов. М. : Медицина, 1978, 221-261.
4. Машковский М. Д., Андреева Н. И., Полежаева А. Н. Фармакология антидепрессантов. М.: Медицина, 1983
5. Мухин Е. И. Структурные, функциональные и нейрохимические основы сложных форм поведения. М: Медицина, 1990.
6. Раевский К. С. Функциональная роль и фармакологическая регуляция дофаминергической системы мозга. Вестник РАМНб 1998,8б стр.19-24.
7. Саульская Н.Б. Объемная передача как способ межнейронального взаимодествия в стриатуме. Журнал ВНД., 1997т.47, вып 2:362.,
8. Сергеев П. В., Шимановский Н. Л., Петров В. И. Рецепторы физиологически активных веществ: монография. - Волгоград..-Семь ветров.- 1999.
9. Харкевич Д. А. Фармакология: Учебник., 6-е изд., М.: ГЭОТАР Медицина, 2000.
/.../