УДК 577.12

ХАРАКТЕРИСТИКА НЕЙРОНАЛЬНОЇ МОЛЕКУЛИ КЛІТИННОЇ АДГЕЗІЇ ТА РОЗПОДІЛ БІЛКА У ГОЛОВНОМУ МОЗКУ ЩУРІВ ЗА УМОВ КОРОТКОТРИВАЛОГО ВПЛИВУ АДРЕНАЛІНУ

Жданкін А. Є., Ковальчук Ю. П., Ушакова Г. О.

Дніпропетровський національний університет імені Олеся Гончара,                м. Дніпропетровськ, Україна


Перші згадки про структуру та властивості нейрональної молекули клітинної адгезії (Neurаl Cell Adhesion Molecule, NCAM або CD56) зустрічаються у працях Е. Бока та Дж. Елдмана. Великий вклад у вивчення функцій білка як компонента постсинаптичних мембран нейронів зроблений В. Ситником, А. Ніконенко та ін. [1].

Протеїн синтезується на поверхні нервових клітин, гліоцитів головного мозку (особливо – на поверхні мозочка), скелетних м’язів, активованих Т-лімфоцитів, нульових або NK-лімфоцитів (natural killer lymphocytes) та клітин нейроендокринної тканини. NCAM забезпечує міжклітинну адгезію аксонів, впливає на зміну синаптичної пластичності нервових клітин та приймає участь у процесах навчання та пам’яті. Доведено, що білок здійснює позитивний модулюючий вплив на розвиток серця [2, 3].

За своєю хімічною природою нейрональна молекула є гомофільним глікопротеїном [1]. В результаті процесів так званого альтернативного сплайсингу (нарізуванню та з’єднанню між собою ділянок різних генів) реалізується генетична інформація стосовно структури 27 ізоформ цього білка. Серед цих ізоформ виділяють 3 основні типи молекул, безпосередньо пов’язані з цитоплазматичною мембраною: NCAM-180 (NCAM-A), NCAM-140 (NCAM-B) та NCAM-120 (NCAM-C) [4].

Для моделі ішемічної кардіоміопатії у щурів та людини (індукованої обструкцією коронарної артерії) показано, що за умов даного патологічного стану відбувається гіперекспресія ізоформи білка NCAM-B. В даному випадку протеїн виступає індуктором адгезивно-опосередкованого клітинного сигналу на певні гормональні стимули, наприклад, при підвищеннї концентрації гіпоксія-індукованого фактору 1α (HIF-1α), адреналіну та деяких інших фізіологічно активних сполук у плазмі крові. При цьому білок чинить оверрегуляторний (підвищений) вплив на актинові філаменти кардіоміоцитів, активуючи процеси загибелі цих клітин. Це свідчить, що оверрегуляція NCAM-B відіграє ключову роль при розвитку кардіоміопатії, оскільки опосредковує апоптоз міоцитів серця. Така регуляція асоційована з глибокими змінами в генах, що експресують білок, а також зі зниженою кальцієвою сигналізацією при серцевій недостатності [5].

Продемонстровано, що у деяких відділах головного мозку (наприклад, зона медіального преоптичного та аркуатного ядер гіпоталамусу тощо) рівень експресії та глікозилювання молекул NCAM підвищується в залежності від концентрації катехоламінів. Так, у фізіологічних концентраціях норадреналін та його похідні забезпечують позитивний вплив на утворення білка на поверхні молодих нейронів гіпоталамусу, проте у високих концентраціях можуть виступати інгібіторами. Подібний вплив на кількість протеїну чинить ГАМК, не дивлячись на те, що фізіологічні ефекти цієї амінокислоти та норадреналіну протилежні [6].

Мета роботи – визначити розподіл нейрональної молекули клітинної адгезії у різних відділах головному мозку щурів за умов короткотривалого впливу адреналіну.

У роботі використовувався мозок 24 щурів лінії Wistar, розділених на чотири групи (n=6). 1 група – контрольна. 18 тваринам протягом 10 днів вводили підшкірно адреналін: 1 день – по 0,33 мл 0,18% р-ну, 2-7 день по 0,25 мл, 8-10 день по 0,33 мл кожній тварині. Першу (контрольну) і другу      (6 тварин, які отримували адреналін) групи вивели із експерименту після завершення ін’єкцій адреналіну. Тварин 3 та 4 групи лікували Корвітином (Борщагівський хім-фарм. Завод, Україна) протягом 6 днів за схемою: 1 день по 25 мг на тварину, 2-3 день – по 17 мг, 4-6 день по 8 мг. Перед декапітацією тварин 3-й групі вводили ударну дозу адреналіну (0,5 мл 0,18% р-ну).

Тварин декапітували під слабким ізофлурановим наркозом, з мозку виділяли три відділи: кору великих півкуль, таламус та гіпокамп, з яких надалі отримували цитозольну та мембранну білкові фракції. Кількісний вміст NCAM в отриманих фракціях визначали згідно з методикою конкурентного ІФА. Отримані результати вимірювали за допомогою        ІФА-рідеру Anthos 2010 (Фінляндія) при 492 нм. Кількість нейрональних молекул NCAM виражали в мкг білка у 100 мг тканини. Статистична обробка результатів проведена за t-критерієм Стюдента. Достовірними вважалися дані при Р<0,05.

Отримані експериментальні дані свідчать про те, що привведенні адреналіну підшкірно в дозі 0,45-0,6 мг на тварину 1 раз за добу протягом 10 днів у всіх досліджуваних відділах головного мозку щурів спостерігалась тенденція до підвищення рівню NCAM, але дані були не достовірними, оскільки вміст нейрональних молекул клітинної адгезії за умов впливу адреналіна коливався у широкому діапазоні. При введенні Корвітину протягом 6 днів після 10 денного впливу адреналіну відбувалось зменшення NCAM у корі великих півкуль (з 72,1±3,4 мкг/100 мг тканини до 57,6±2,9 мкг/100 мг тканини) та таламусі (72,1±1,7 мкг/100 мг тканини до 56,6±5,7 мкг/100 мг тканини), у гіпокампі значних змін не зареєстровано.

Як зазначено вище, попередні дослідження в експериментальній моделі ішемічної кардіопатії показали, що тривала ішемія провокує гіперекспресію ізоформи білка NCAM-140 [5]. Припускається, що данний протеїн може виступати індуктором адгезивно-опосередкованого клітинного сигналу на певні гормональні стимули, але при тривалому підвищенні концентрації адреналіну.


Список літератури:

1. NCAM promotes assembly and activity-dependent remodeling of the postsynaptic signaling complex / V. Sytnyk, I. Leshchyns'ka, A. G. Nikonenko     [et al.] // J. Cell Biol. – 2006. – Vol. 174. – № 7. – Р. 1071–1085.

2. Chen, A. S. Transcription initiation sites and structural organization of the extreme 5' region of the rat neural cell adhesion molecule gene / A. S. Chen,         А.  Reyes, R. Akerson // Mol. Cell Biol. – 1990. – Vol. 10. – № 7. –                        Р. 3314–3324.

3. Absence of polysialylated NCAM is an unfavorable prognostic phenotype for advanced stage neuroblastoma / М. Korja, А. Jokilammi, Т. Т. Salmi [et al.] // BMC Cancer. – 2009. – Vol. 9. – № 57. – Р. 1–8.

4. Functional N-methyl-D-aspartate receptors in O-2A glial precursor cells: a critical role in regulating polysialic acid-neural cell adhesion molecule expression and cell migration / С. Wang, W. F. Pralong, M. F. Schulz [et al.] // J. Cell Biol. – 1996. – Vol. 135. – № 6.1. – Р. 1565–1581.

5. The 140-kD isoform of CD56 (NCAM1) directs the molecular pathogenesis of ischemic cardiomyopathy / М. К. Tur, В. Etschmann, А. Benz     [et al.] // Am. J. Pathol. – 2013. – Vol. 182. – № 4. – Р. 1205–1218.

6. Parkash, J. Potential of PSA-NCAM in neuron-glial plasticity in the adult hypothalamus: role of noradrenergic and GABAergic neurotransmitters /                J. Parkash, G. Kaur // Brain Res. Bull. – 2007. – Vol. 74. – № 5. – Р. 317–328.