Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
.pdf
Глава 7.
ОТДЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
ПО ВЛИЯНИЮ ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ
ЕСТЕСТВЕННОЙ ГИПОТЕРМИИ
НА МЕТАБОЛИЗМ МОЗГА
7.1. СОДЕРЖАНИЕ АММИАКА И АМИДОВ
В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ ПРИ ЗИМНЕЙ СПЯЧКЕ
Во время зимней спячки в головном мозге сусликов повышается содержание аммиака. В суммарных белках мозга снижается содержание амидных групп. Пробуждение от глубокой и длительной зимней спячки приводит
к дальнейшему увеличению количества аммиака и снижению содержаний
амидных групп белков мозга.
Искусственное снижение температуры тела теплокровного животного
сопровождается накоплением свободного аммиака в мозге, нарушением взаимоотношения между амидиро ванием и дезамидированием белков и дикарбоновых аминокислот (Демин, Эмирбеков, 1968).
Наши предыдущие исследования показали, что у адаптированных к холоду
крыс увеличивается содержание аммиака в мозге. Гипотермия таких животных
характери зуется еще большим накоплением аммиака в ткани мозга. Можно
думать, что увеличение концентрации аммиака в мозге при низкой температуре
тела имеет приспособительное значение.
Исходя из этого, мы исследовали зависимость содержания аммиака и ами-
дов в головном мозге от длительности зимней спячки и температуры тела.
Эксперименты проведены на сусликах малых (Citellus pygmaeus Pallas), от-
ловленных в мае. До глубокой осени животных содержали в виварии в обычных
условиях. В ноябре зверьков переносили в темную комнату с температурой 8–9
или 15–16 °С, создавая естест венные условия. Контролем служили бодрствующие суслики, содержавшиеся при 20–22 °С. Через различные сроки сусликов
декапитировали, голову целиком замораживали в жидком азоте. Мозг (без
мозжечка) растирали в жидком азоте до порошка. Белки осаждали 5 %-ным
раствором ТХУ. В надосадочной жидкости определяли аммиак и глютамин
по методу Зелигсона, модифицированному А. И. Силаковой и др. (Эмирбеков,
1969). В суммарных белках мозга определяли азот амидных групп.
92 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
В момент впадения в зимнюю спячку (температура тела 24–23 °С) содержание аммиака в мозге зверьков возрастает почти в 6 раз (см. табл. 9). В то же
время наблюдается увеличение концентрации глютамина. На 12,8 % снижается
содержание амидных групп в суммарных белках мозга, причем это снижение
идет только за счет лабильных амидных групп. Через неделю при температуре
тела 17–16 °С в мозге сусликов содержание аммиака сни жается, но остается
почти в 2 раза выше, чем в контроле. Содержание же глютамина снижается до
контрольного уровня. Сумма амидных групп белков у спящих животных продолжает снижаться за счет прочносвязан ных.
Таблица 9
Содержание аммиака и амидов в головном мозге сусликов
при зимней спячке
Группа животных
Бодрствующие 38–37 0,49 ± 0,49 6,98 ± 0,343 1,90 ± 0,02 3,50 ± 0,035 5,40 ± 0,03
Впадающие в спячку 24–23 3,12 ± 0,160 10,49 ± 0,377 1,17 ± 0,008 3,54 ± 0,054 4,71 ± 0,033
Спящие через неделю 17–16 0,88 ± 0,015 6,25 ± 0,301 1,80 ± 0,05 2,25 ± 0,036 4,05 ± 0,026
через 2 месяца 1,10 ± 0,122 8,12 ± 0,263 1,36 ± 0,018 3,08 ± 0,014 4,44 ± 0,012
Спящие через неделю 11–10 1,45 ± 0,089 8,36 ± 0,609 1,31 ± 0,02 2,40 ± 0,045 3,71 ± 0,05
через 2 месяца 0,76 ± 0,054 4,66 ± 0,263 1,08 ± 0,006 3,11 ± 0,006 4,19 ± 0,008
Пробужденные от
2-месячной глубокой
спячки
Темпера-
тура
тела, ° С
37 0,94 ± 0,064 4,55 ± 0,405 1,03 ± 0,004 2,38 ± 0,01 3,41 ± 0,008
Азот
аммиа ка
(в мг %)
Амидный азот
глютамина
(в мг %)
Азот амидных групп
(в мкг/мг сухого белка)
лабильные
группы
прочно
свя занные
группы
сумма
У животных, спящих в течение 2 месяцев (температура тела 17–16 °С),
содержание глютамина в мозге увеличивается на 32 %, по сравнению со спящими неделю. Наблюдается некоторое увеличение суммы амидных групп белков мозга. В случае же глубокой зимней спячки, при которой темпе ратура тела
понижается до 11–10 °С, содержание аммиака и глютамина в мозге, нарастая
в ранние сроки спячки, в дальнейшем снижается.
У пробужденных от глубокой 2-месячной спячки зверьков концентра ция
аммиака в мозге оказывается повышенной на 23,7 %, а содержание прочносвязанных амидных групп – сниженным на 23,5 % по сравнению с контролем.
Полученные данные показывают, что аммиак активно участвует в протекающих в мозге метаболических процессах, вызванных физиологическим
снижением температуры тела. По-видимому, аммиак и амиды участвуют в адаптивных механизмах, действующих в мозге во время зимней спячки.
Глава 7. Отдельные экспериментальные работы по влиянию зимней спячки… 93
7.2. ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ МОЧЕВИНЫ
В ТКАНЯХ ГОЛОВНОГО МОЗГА МАЛОГО СУСЛИКА,
НАХОДЯЩЕГОСЯ В СОСТОЯНИИ ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ
Известно, что мозговая ткань отличается довольно высоким содержанием
мочевины.
При зимней спячке сусликов температура тела понижается до 11–10 °C.
Количество мочевины в мозге изменяется в зависимости от длительности
спячки значительно сильнее, чем у зверьков, находящихся в состоянии, ме-
нее глубокой гибернации. За 2 месяца глубокой зимней спячки содер жание
мочевины в мозговой ткани сусликов уменьшается в 3,1 раза по сравнению
с контролем.
Таблица 10
Изменение содержания мочевины в тканях мозга сусликов,
находящихся в состоянии зимней спячки
Группа животных
Бодрствующие 38–37 10 4,68 0,389 0,122
Впадающие в спячку 24–23 10 4,48 0,657 0,207
Спящие через неделю 10 7,72 0,934 0,295
через 2 месяца 17–16 10 5,41 0,854 0,270
Спящие через неделю 10 3,34 0,126 0,039
через 2 месяца 11–10 10 1,61 0,148 0,049
Пробужденные от 2-месячной глубокой (11–10 °С) спячки
Температура
тела,
°C М σ ± m ±
37 10 2,71 0,170 0,057
Число
животных
Содержание
мочевины, мкМ/г
У нормотермических пробужденных от глубокой двухмесячной спячки
зверьков концентрация мочевины в головном мозге повышается на 79,4 % по
сравнению с ее количеством в мозге спящих животных, но продолжает быть в 2
раза ниже, чем в контроле.
Мочевина присутствует в мозге не только в свободной, но и в свя занной фор-
ме (Агафонова, Кричевская, Гершенович, 1966). Она образует прочные и менее
прочные комплексы с белками мозга. Можно думать, что содержащаяся в тканях
мозга мочевина в зависимости от ее концентрации способна влиять на структуру
белков и обеспечивать определенную конформацию их молекул. Возможно, что
в мозге сусликов во время зимней спячки, протекающей при температуре тела
17–16 °С, соотношение свободной мочевины к мочевине, ассоциирован ной с бел-
ками, изменяется в сторону увеличения содержания свободной мочевины, а во
время глубокой спячки, протекающей при температуре тела 11–10 °С – в сторону
уменьшения содержания мочевины, ассо циированной с белками.
94 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
Таким образом, проведенные исследования показали, что между внешним
функциональным состоянием животного и содержанием мо чевины в мозге
нет взаимосвязи. Концентрация мочевины в мозге ме няется в зависимости от
температуры тела спящего животного и дли тельности гибернации. Полученные
данные показывают, что мочевина активно участвует в протекающих в мозге
метаболических процессах, вызванных физиологическим снижением температуры тела. Она участвует в адаптивных механизмах, действующих в мозге во
время зимней спячки.
7.3. ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ГЛУТАМИНОВОЙ,
АСПАРАГИНОВОЙ И γ-АМИНОМАСЛЯНОЙ КИСЛОТ
В МОЗГЕ СУСЛИКОВ В РАННИЕ СРОКИ ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ
Свободные аминокислоты играют важную роль в деятельности нерв ной системы. Глутаминовая, аспарагиновая и γ-аминомасляная кислоты включаются
в энергетический обмен (Бунятян, 1963; Гершенович, Эмирбеков, 1968), участвуют в реакциях связы вания и освобождения аммиака (Кометиани, 1965). Все эти
процессы претерпевают зна чительные изменения при охлаждении организма
(Векслер, Гершенович, 1962), адаптации к хо лоду (Кометиани, 1965; Эмирбеков,
Гершенович, 1966) и при зимней спячке (Эмирбеков, 1965, 1968). Мы исследовали изменения содержания глутаминовой, аспарагиновой и γ-аминомасляной
кислот в мозге сусликов в ранние сроки зимней спячки.
Эксперименты проведены на малых сусликах (Citellus pygmaeus Pall.),
отловлен ных в поле (Дагестан) в мае 1968 г. До глубокой осени животных содержали в усло виях вивария. В декабре их поместили в индивидуальные клетки
в условия, близкие к естественным (Калабухов, 1956), и перенесли в темную
комнату, где температура не превышала 2–4 °C. Контролем служили бодрствующие животные из вивария, находившиеся при температуре 20–22 °С. В нужный
момент контрольных и подопытных зверьков быстро декапитировали, голову
целиком замораживали в жидком воздухе. Мозг (отдельно большие полушария и мозжечок) растирали в порошок. Белки осаждали 5 %-ным рас твором
трихлоруксусной кислоты. В надосадочной жидкости электрофоретически на
бумаге по методу Дозе (1957) определяли содержание глутаминовой, аспарагиновой и γ-аминомасляной кислот.
В первый день после погружения в зимнюю спячку содержание глутаминовой, аспарагиновой и γ-аминомасляной кислот в больших полуша риях
мозга сусликов снижается, соответственно, на 29,1, 73,9 и 50,5 % (табл. 11). B мозжечке количество глутаминовой кислоты уменьшается на 35,5 %, аспарагиновой
увеличивается на 25,5 %, а γ-аминомасляной – почти не изменяется. На 2-е сутки
Глава 7. Отдельные экспериментальные работы по влиянию зимней спячки… 95
после наступления спячки концентрация перечисленных аминокислот в тканях обоих отде лов мозга выше, чем после первых суток гибернации. За 5 суток
глу бокой зимней спячки содержание глутаминовой и аспарагиновой кислот
в больших полушариях мозга подопытных животных снижается соответ ственно
на 28,7 и 6,6 % по сравнению с предыдущим сроком гибернации, а количество
γ-аминомасляной кислоты увеличивается на 16,4 %. В мозжечке при этом содержание глутаминовой и γ-аминомасляной кислот уменьшается, соответственно,
на 28,5 и 10,5 %, содержание ас парагиновой кислоты увеличивается на 2 %.
Исследованиями Кайзера (1965) установлено, что у сусликов, погрузившихся
в декабре в глубокую зимнюю спячку, сон не прерывается в течение недели.
Содержание аминокислот мг % (M ± m, n = 10)
Таблица 11
Аминокислоты
глутаминовая аспарагиновая γ-аминомасляная
Продолжи тельность
спячки, сутки
Контроль
1
2
5
большие
полушария
мозжечок
большие
полушария
мозжечок
большие
полушария
мозжечок
144 ± 3,10 171 ± 3,38 38,1 ± 1,25 10,6 ± 0,73 26,5 ± 0,98 11,9 ± 0,85
102,5 ± 0,27
Р<0,001
126,1 ± 0,4
Pi<0.001
89,9 ± 0,35
Рi<0,001
110,3 ± 0,14
Р<0,001
135,6 ± 0,3
Pi<0,001
96,9 ± 0,14
Рi<0,001
9,5 ± 0,056
Р<0,001
12,1 ± 0,03
Pi<0,001
11,3 ± 0,05
Pi<0,001
13,3 ± 0,046
Р<0,01
14,6 ± 0,058
Pi<0,001
14,9 ± 0,08
Pi<0,01
13,1 ± 0,04
Р<0.001
14,0 ± 0.045
Pi>0,05
16,3 ± 0,05
Рi<0,01
10,8 ± 0,048
Р>0.05
15,3 ± 0.056
Рi<0,001
13,7 ± 0,04
Pi<0,01
Примечание. Р – достоверность изменении по отношению к контролю, Рi – достоверность измене-
ния по отношению к предыдущему сроку спячки.
Таким образом, в первый день после впадения сусликов в глубокую зим-
нюю спячку в больших полушариях мозга снижается содер жание глутаминовой,
аспарагиновой и γ-аминомасляной кислот. В мозжечке количество глутами-
новой кислоты сни жается, аспарагиновой увеличивается, а γ-аминомасляной
почти не изменяется. На 2-е сутки гибернации концентрация этих аминокислот
в обоих отделах мозга выше, чем в 1-е сутки. Через 5 суток содержание глутами-
новой и аспараги новой кислот в больших полушариях мозга спящих живот ных
снижается, а γ-аминомасляной кислоты увеличивается по сравнению с предыду-
щим сроком. В мозжечке количе ство глутаминовой и γ-аминомасляной кислот
снижается, а содержание аспарагиновой кислоты увеличивается.
Приведенные данные свидетельствуют о том, что внешнее функциональное состояние животного и содержание глутаминовой, аспарагино вой
и γ-аминомасляной кислот в мозге не связаны между собой. Иссле дованные
аминокислоты активно участвуют в адаптивных механизмах, действующих
в мозге во время зимней спячки.
96 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
7.4. СОДЕРЖАНИЕ СВОБОДНЫХ И СВЯЗАННЫХ АМИНОКИСЛОТ
ГЛУТАМИНОВОЙ ГРУППЫ В МОЗГЕ В ДИНАМИКЕ
ЗИМНЕЙ СПЯЧКИ СУСЛИКОВ
B настоящей работе приведены данные о содержа нии свободных и связанных глутамата, аспартата и гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в коре
боль ших полушарий и стволовой части головного мозга суслика малого в различные периоды зимней спячки. Интерес к этой проблеме вызван тем, что
сдвиги в содержании нейромедиаторных аминокислот при зимней спячке не
всегда адекватны активности фер ментов, участвующих в их метаболизме. Повидимо му, изменение содержания аминокислот может быть вызвано не только
скоростью их транспорта и интен сивностью метаболизма, но и высвобождением свя занных форм аминокислот.
Исследование проведено на сусликах малых кав казских (Citellus pygmaeus
Pallas), отловленных в летние месяцы, массой 200–250 г. Животные содер жались
в обычных условиях вивария. Зимнюю спячку вызывали переводом зверьков
в неотапливаемое по мещение, с температурой воздуха, соответствующей температуре вне помещения.
Содержание свободных и связанных аминокислот (СА) в мозге определяли
у животных, впадающих в состояние баута (температура тела 15–25 °С), находящихся в середине баута (температура тела 6–7 °С), и животных, выходящих
из очередного баута (темпе ратура тела 25–30 °С). Контролем служили животные, бодрствующие в конце августа, с нормальной темпе ратурой тела.
Количество свободных и СА в мозге определяли по методу Эллиота с некоторыми изменениями, внесенными нами (Эмирбеков, 1969). После декапитации
у животных быстро извлекали мозг и удаляли сосудистую оболоч ку. Разделяли
кору больших полушарий и стволовую часть (средний+промежуточный
мозг). Исследуемые участки мозга взвешивали и переносили в стеклянные
гомогенизаторы с 4 мл ледяного Рингер-фосфатного буфера (рН 7,4). Ткань
гомогенизировали и суспензию центрифугировали при 15 000 об./мин в охлажденной центрифуге в течение 30 мин. Надоса дочную жидкость, содержащую
свободные аминокис лоты, переносили в пробирку с 3-кратным объемом 96 °С
этилового спирта. Осадок промывали в 1 мл буфера, повторно центрифугировали и добавляли супернатант в первую пробирку. К осадку, содержащему СА,
до бавляли буфер в первоначальном объеме и полученную суспензию нагревали
в кипящей водяной бане в тече ние 15 мин, затем охлаждали, центрифугировали, на досадочную жидкость переносили в пробирки с 3-кратным объемом
этанола. После часового стояния оба спиртовых раствора центрифугировали
(15 мин при 10 000 об./мин), надосадочные жидкости сливали в плоскодонные стеклянные гильзы и выпаривали. Образующийся осадок растворяли
Глава 7. Отдельные экспериментальные работы по влиянию зимней спячки… 97
в 0,2 мл дистилли рованной воды и использовали для определения со держания
аминокислот.
Разделение и количественное определение амино кислот производили с по-
мощью электрофореза на бумаге в пиридин-ацетатном буфере (рН 4,0) при
на пряжении 600 В в течение 3 ч. Электрофореграммы проявляли 0,5 %-ным
раствором нингидрина в ацето не. Окрашенные пятна аминокислот вырезали и элюировали в 5 мл 0,005 %-ного раствора CuSO4 в 75 %-ном этаноле.
Оптическую плотность элюатов измеряли на спектрофотометре СФ-46 при
длине вол ны 530 нм. Содержание аминокислот определяли по калибровочным
кривым.
Полученные данные свидетельствуют о наличии в головном мозге гетеротермов значительного пула свя занных дикарбоновых аминокислот и ГАМК,
которая играет важную роль в функционировании мозга при зимней спячке.
Установлено, что содержание свобод ных и СА в коре больших полушарий
мозга подверга ется значительным изменениям в разные периоды гибернации
(табл. 12).
Таблица 12
Содержание свободных и связанных дикарбоновых аминокислот и ГАМК
в коре больших полушарий мозга сусликов (1) и стволовой части (2)
в динамике зимней спячки (мкмоль/г влажной ткани) (М ± m, n = 8)
Аминокислоты Контроль Начало баута Середина баута Выход из баута
Глутамат:
свободный
связанный
Аспартат:
свободный
связанный
ГАМК:
свободный
связанный
Примечание: * – достоверность значения р < 0,05.
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)
8,94 ± 0,09
7,2 ± 0,07
5,1 ± 0,06
3,69 ± 0,03
2,31 ± 0,07
3,06 ± 0,05
1,02 ± 0,03
2,19 ± 0,03
1,90 ± 0,13
1,2 ± 0,03
2,31 ± 0,07
2,39 ± 0,06
7,25 ± 0,09*
7,03 ± 0,08
5,22 ± 0,07
3,09 ± 0,05*
1,98 ± 0,05*
3,51 ± 0,07*
1,47 ± 0,04*
3,01 ± 0,03*
2.11 ± 0,07*
1,34 ± 0,05*
2,26 ± 0,08
2,17 ± 0,03*
6,64 ± 0,08*
6,02 ± 0,05*
4,13 ± 0,07*
3,29 ± 0,07*
1,03 ± 0,03*
2,07 ± 0,04*
1,01 ± 0,02
2,2 ± 0,03
3,16 ± 0,11*
1,9 ± 0,08*
2,07 ± 0,08*
2,02 ± 0,09*
7,84 ± 0,10*
7,04 ± 0,05*
3,1 ± 0,03*
3,46 ± 0,06*
1,27 ± 0,03*
2,4 ± 0,04*
1,02 ± 0,04
2,18 ± 0,05
2,12 ± 0,0б*
1,84 ± 0,05*
2,43 ± 0,09
2,29 ± 0,04
Свободные формы глутаминовой и аспарагиновой кислот изменяются
сходным образом. В количественном отношении содержание этих аминокислот имеет разную амплитуду. Так, например, содержа ние свободного аспартата подвержено значительно большему снижению в течение баута, чем со-
держание глу таминовой кислоты. Особо сле дует отметить, что содержание
98 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
сво бодного аспартата остается низким и при выходе из баута. Изменение
содержания этих возбуждающих аминокислот вполне согласуется с их нейромедиаторной ролью. Одна ко анализ содержания связанных форм глутамата
и аспартата показы вает, что их количественные изме нения не имеют простой
зависимо сти.
Так, в середине баута и при пробуждении содержание связан ных форм
обеих аминокислот продолжает снижаться, следова тельно, в этом случае не
происхо дит простого перехода свободных аминокислот в связанные. Повидимому, это объясняется тем, что в отличие от ГАМК, связанной в основном с синаптическими структурами, глутамат и аспартат участвуют в общих
метаболических процессах, поэтому изменение их содержания не может
быть объяснено только их нейромедиатор ными функциями. В случае ГАМК
наблюдается ти пичная картина роста концентрации свободной фор мы и незначительное снижение связанной формы, что свидетельствует о переходе
последней в свободное состояние. При этом, однако, содержание свободной
формы ГАМК продолжает превышать контрольные значения при выходе из
баута, а количество связанной ГАМК приближается к контрольному.
Несколько иной характер изменений в содержании изученных аминокис-
лот обнаружен в стволовой части мозга (средний + промежуточный).
Здесь концентрация свободных глутамата и аспар тата более стабильна, хотя и подвергается сходным с корой больших полушарий изменениям.
Различие касается только начала баута, где содержание аспар тата повышается.
Концентрация связанной глутами новой кислоты плавно изменяется в течение
баута. Содержание связанного аспартата в середине баута и при пробуждении
достоверно не отличается от кон трольных данных. Изменения в содержании
свобод ной и связанной ГАМК аналогичны таковым в коре больших полушарий, т. е. связывание этой аминокис лоты происходит в основном за счет
ГАМК-ергического связывания, а вклад связанной ГАМК в мета болический
пул (ГАМК-шунт) в этих отделах мозга невелик, что подтверждается и другими
авторами.
Некоторые из полученных экспериментальных данных не совпадают с уже
известными (Ашмарин, 1996), что мо жет быть объяснено разностью методических подхо дов как в постановке эксперимента, так и в методике выделения
связанных аминокислот.
Обнаруженные нами сдвиги в содержании и соот ношении свободных
и связанных аминокислот свиде тельствуют об их адаптивной роли в осуществлении функций центральной нервной системы при зимней спячке.
Эти изменения направлены на эффективное и экономичное поддержание необходимого уровня ней ромедиаторов за счет взаимопревращений
свободных и связанных форм. Разнонаправленные изменения в содержании
Глава 7. Отдельные экспериментальные работы по влиянию зимней спячки… 99
исследованных дикарбоновых аминокис лот вызваны, по-видимому, их большим значением для метаболизма мозга при гипобиотических состоя ниях.
Таким образом, связывание аминокислот не ограничивается только синап-
тическим захватом, а может быть вызвано и адсорбцией их мембранами как
нейронов, так и глиальных клеток, что сопровождает ся изменением мембран-
ной проницаемости, в частности для глюкозы (Агафонова, 1966). Наличие значительного нейро медиаторного и метаболического пула связанных аминокислот является, по нашему мнению, характер ной чертой зимоспящих животных.
7.5. СОДЕРЖАНИЕ N-АЦЕТИЛИРОВАННЫХ ПРОИЗВОДНЫХ
ДИКАРБОНОВЫХ АМИНОКИСЛОТ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ
СУСЛИКОВ ПРИ ГИБЕРНАЦИИ
Важную роль в функционировании головного моз га в норме и при различных состояниях играют сво бодные аминокислоты их производные. Однако
в отечественной и иностранной литературе имеется мало работ по изуче-
нию содержания метаболизма и роли N-ацетилпроизводных аспарагиновой
и глута миновой кислот в мозге зимоспящих животных. Эти производные
дикарбоновых аминокислот специфич ны для мозга гомойотермов и выполняют разнообраз ные, еще не вполне ясные функции. В связи с этим нами было
изучено содержание N-ацетиласпарагиновой (N-AA) и N-ацетилглутаминовой
(N-АГК) кислот в разных отделах головного мозга суслика ма лого (Citellus
pygmaeus) в динамике зимней спячки.
Сусликов, отловленных летом и содержащихся в виварии, переводили
в неотапливаемое помещение с температурой воздуха, соответствующей
температуре воздуха вне помещения, с целью вызывания гиберна ции.
Содержание аминокислот определяли у сусли ков, впадающих в состояние
баута, находящихся в глубоком бауте и периодически пробуждающихся.
Контролем служили суслики, бодрствующие в конце августа. О содержа-
нии N-ацетилированных аминокислот судили по количеству глутаминовой
и аспара гиновой аминокислот до и после гидролиза раствора аминокислот
с половинным объемом 6-N HCl. Содержание дикарбоновых аминокислот
определяли методом электрофореза на бумаге при напряжении 600 В в течение 3 ч. Концентрацию аминокислот рас считывали по калибровочной
кривой. Содержание производных аминокислот определяли в коре боль ших
полушарий и в стволовой части (средний + про межуточный мозг).
Результаты исследования показывают, что содер жание N-AA в коре больших
полушарий мозга бодр ствующих сусликов превышает содержание аспарагиновой кислоты, а содержание N-АГК меньше, чем глутамата (табл. 13).
100 Молекулярные процессы в мозге при естественной гипотермии
Содержание ацетилпроизводных дикарбоновых аминокислот
Таблица 13
в отделах мозга сусликов в разные стадии гибернации
(мкмоль/г свежей ткани; М ± m, n = 8)
Состояние
Контроль
Впадение в баут
Середина баута
Выход из баута
Примечание: * – достоверность различия р < 0,05.
Большие полушария (1) Стволовая часть (2)
N-AA N-АГК
4,16 ± 0,09(1)
2,07+0,05 (2)
3,18 ± 0,11*(1)
1,99 ± 0,06(2)
3,03 ± 0,06* (1)
2,12 ± 0,08 (2)
4,03 ± 0,07(1)
2,31 ± 0,10*(2)
3,38 ± 0,06(1)
4,05 ± 0,11 (2)
3,55 ± 0,09*(1)
4,16 ± 0,12 (2)
4,18 ± 0,08*(1)
5,29 ± 0,15*(2)
3,47 ± 0,07(1)
4,63 ± 0,11*(2)
В состоянии впадения в баут наблюдается сниже ние содержания N-AA, которое продолжается и в се редине баута, а при пробуждении приходит в норму.
Содержание N-АГК, напротив, растет. Стволовая часть мозга характеризуется
меньшей концентрацией N-AA. B этом отделе наблюдается тенденция к снижению содержания исследуемой аминокислоты в на чале и середине баута, а при
выходе происходит его достоверное повышение. Содержание N-АГК в стволе
мозга более высокое и изменяется сходным с боль шими полушариями образом.
Полученные данные нельзя интерпретировать од нозначно, поскольку
функции ацетилпроизводных аминокислот весьма многообразны, поэтому
сдвиги в содержании этих кислот отражают лишь их суммар ные изменения,
разнонаправленные в различных компартментах мозга. Можно выделить некоторые ос новные моменты. Концентрация ацетилированных аминокислот при
выходе из баута стремится к контрольным значениям (а в стволе и превышает
ее). Со держание исследованных аминокислот у сусликов при зимней спячке не
подвергается значительным колеба ниям в отличие от искусственных состояний пониже ния температуры тела, например у крыс при гипотер мии.
Исходя из этого можно сделать вывод о важ ности этих нейроспецифичных
производных амино кислот для мозга, в том числе и при функционирова нии
в условиях зимней спячки. Изменение содержа ния ацетилированных аминокислот отражает разно направленные изменения азотистого метаболизма мозга при
гибернации. Так, например, установлено, что N-AA участвует в регуляции обмена
глутамина и глутамата через активирование глутаминазы, а N-АГК является положительным модулятором карбамилфосфатсинтетазы. Таким образом, можно
говорить об адаптивном характере наблюдаемых в головном мозге сусликов
изменений в содержании ацетилпроизводных дикарбоновых аминокислот при
зимней спячке.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]