Модифицирующее влияние семакса на уровень интерлейкина-1β при стресс-индуцированных состояниях

Резюме

Данное исследование посвящено экспериментальному изучению влияния семакса (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) на уровень интерлейкина-1β в условиях информационного, "социального" и иммунного стресса. Информационный стресс моделировали путем формирования пищедобывательного поведения в многоальтернативном лабиринте. В качестве модели "социального" стресса выбрана модель сенсорного контакта. Иммунный стресс моделировали путем однократного внутрибрюшинного введения липополисахарида, выделенного из микробных клеток Salmonella typhi. Уровень сывороточного интерлейкина-1β определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа. "Социальный", информационный и иммунный стресс, сформированные в нашем эксперименте, сопровождаются усилением продукции интерлейкина-1β, что позволяет рассматривать стресс независимо от его вида, тяжести и продолжительности в качестве индуктора продукции цитокинов семейства провоспалительных интерлейкинов. Оценка влияния семакса на уровень ИЛ-1β при стресс-индуцированных состояниях показала, что данный нейропептид подавляет продукцию интерлейкина, сопровождающуюся снижением его уровня.

Ключевые слова:информационный стресс; "социальный" стресс; иммунный стресс; семакс; цитокины; интерлейкин-1β

Статья поступила 05.03.2019. Принята в печать 16.04.2019.

Для цитирования: Самотруева М.А., Ясенявская А.Л., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А. Модифицирующее влияние семакса на уровень интерлейкина-1β при стресс-индуцированных состояниях. Иммунология. 2019; 40 (3): 5-9. doi: 10.24411/0206-4952-2019-13001.

Финансирование. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований, грант РФФИ № 19-04-00461.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

С позиции современной медицины стресс рассматривается как актуальная и значимая проблема, негативно сказывающаяся на здоровье человека. С точки зрения патофизиологии стресс - типовой патологический процесс, который заключается в формировании мобилизационного комплекса неспецифических защитных, компенсаторных и патологических реакций организма, возникающих в ответ на действие стрессогенных факторов, ведущих к нарушению гомеостаза. Клинически стресс проявляется общим адаптационным синдромом, закономерно проходящим через стадии тревоги, резистентности, истощения с исходом в морфологическую триаду: гиперплазия коры надпочечников, инволюция тимико-лимфоидной системы, изъязвления и кровоизлияния слизистой оболочки желудочно-кишечного тракта [1, 2].

Формирующиеся в организме на действие стрессогенного фактора компенсаторно-адаптивные реакции прежде всего направлены на предупреждение развития функциональных нарушений со стороны основных систем организма, в частности иммунной. Иммунитет, являясь одним из основных регуляторов гомеостаза, играет одну из главенствующих ролей в процессах адаптации организма к стрессогенным воздействиям.

В развитии изменений, обусловленных стресс-индуцированным воздействием, ведущее место занимает продукция цитокинов (интерлейкинов, нейромедиаторов, гормонов, нейропептидов и др.), играющих важную роль в регуляции миграции, пролиферации, дифференцировки и кооперации иммунокомпетентных и гемопоэтических клеток, а также в координации функций других клеточных элементов [3]. К системе цитокинов относят около 200 индивидуальных полипептидных веществ, обладающих рядом общих характеристик, важнейшими из них считаются плейотропность и взаимозаменяемость биологического действия, отсутствие антигенной специфичности, проведение сигнала через взаимодействие со специфическими клеточными рецепторами, что проявляется в функционировании единой цитокиновой сети. В связи с этим цитокины могут быть выделены в новую самостоятельную систему регуляции функций организма, существующую наряду с нервной и гормональной регуляцией [4]. Среди основных представителей цитокинов особое место занимает интерлейкин-1β, относящийся к группе важнейших медиаторов нейроиммуноэндокринных взаимодействий, синтезируемый одним из первых в ответ на повреждение из-за воздействия патологического агента, в том числе при действии стресс-факторов. Данный цитокин запускает каскад защитных реакций, врожденных и приобретенных, что определяет его как мишень для реализации механизмов стресс-резистентности [3].

В качестве возможных сигнальных путей при реализации действия стресс-лимитирующих систем интерес представляют регуляторные пептидные молекулы (пептидные гормоны, нейропептиды и др.). Данные предположения сформировали концепцию пептидной регуляции иммунологических функций организма, что в свою очередь подтолкнуло к развитию одного из научных направлений, свидетельствующих о возможном практическом внедрении нейропептидной регуляции - разработке новых высокоэффективных лекарств на основе пептидных гормонов и нейропептидов.

В качестве перспективного средства коррекции стресс-индуцированных нарушений иммунной системы интерес представляет семакс (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) - препарат из группы аналогов нейропептидов, которому принадлежит важная роль среди известных регуляторов гомеостаза, участвующих в формировании адаптации к стрессорным факторам [5, 6]. Семакс - один из наиболее востребованных нейропептидных лекарственных препаратов, зарегистрированных на территории Российской Федерации. Он характеризуется многофакторным нейропротекторным и нейрорегенеративным действием, совмещая свойства нейропротектора, антиоксиданта, нейрометаболического и ноотропного средства, обладая антигипоксическим действием, способствуя улучшению памяти и внимания, а также уменьшению тяжести клинических проявлений ишемического инсульта [7-9]. Однако, несмотря на то что семакс уже длительное время используется в клинической медицине, исследования, направленные на расширение спектра фармакологических свойств, активно продолжаются.

Принимая во внимание роль интерлейкина-1β в формировании ответа организма на стресс-индуцированное воздействие, а также концепцию нейропептидной регуляции его основных функций, важным с научнопрактической точки зрения представляется изучение влияния семакса на уровень интерлейкина-1β при различных патологических состояниях.

Цель исследования - изучение влияния семакса на уровень интерлейкина-1β при различных экспериментальных стресс-индуцированных состояниях.

Материал и методы

В качестве экспериментальных животных использовали белых нелинейных крыс (самцы 6-8-месячного возраста), которые на протяжении всего эксперимента содержались в стандартных условиях; все манипуляции с животными проводили в соответствии с Приказом Минздрава России № 199н от 01.04.2016 "Об утверждении правил надлежащей лабораторной практики" (GLP).

В зависимости от вида стресса животных разделили на 3 основные группы.

1- я группа - информационный стресс, подразделена на 3 подгруппы:

а) интактные животные, находящиеся в условиях стандартного содержания;

б) крысы, подвергавшиеся воздействию информационного стресса (20 сут);

в) животные, подвергавшиеся воздействию информационного стресса и получавшие внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут);

2- я группа - "социальный" стресс, подразделена на 3 подгруппы:

а) контрольную, в которой животные находились по 1 особи в клетках (5 сут);

б) животных подвергали воздействию "социального" стресса (20 сут);

в) крыс подвергали воздействию "социального" стресса, получали внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут);

3-я группа - иммунный стресс, подразделена на 3 подгруппы:

а) контрольная группа, находящаяся в условиях стандартного содержания;

б) животных подвергали воздействию иммунного стресса однократно в дозе 100 мкг/кг;

в) крысы, подвергавшиеся воздействию иммунного стресса и получавшие внутрибрюшинно семакс в дозе 100 мкг/кг в сутки (20 сут).

Информационный стресс моделировали, формируя пищедобывательное поведение в многоальтернативном лабиринте. Для усложнения задачи, поставленной перед крысами, структуру лабиринта меняли каждый день [10].

В качестве модели "социального" стресса выбрана модель сенсорного контакта. Животных попарно помещали в экспериментальные клетки, разделенные пополам прозрачной перегородкой с отверстиями, позволявшей им видеть, слышать, воспринимать запахи друг друга, но предотвращавшей физическое взаимодействие. Ежедневно перегородку убирали на 10 мин, что приводило к межсамцовым конфронтациям. В итоге были сформированы группы животных с альтернативными типами поведения: агрессивным - в случае повторного опыта побед (победитель, агрессор) и субмиссивным - в случае поражений (жертва) [11].

Иммунный стресс моделировали однократным внутрибрюшинным введением липополисахарида, выделенного из микробных клеток Salmonella typhi, в дозе 100 мкг/кг [12].

Для подтверждения формирования стресс-реакции в условиях экспериментальных воздействий устанавливали наличие стрессорной триады, заключающейся в исследовании слизистой оболочки желудка с целью выявления эрозивно-язвенных образований, определения массы надпочечников и подсчета количества эозинофилов в периферической крови.

Уровень сывороточного ИЛ-1β определяли методом твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА). Использовали тест-систему на основе моноклональных антител производства "BenderMedSystems" (Австрия). Процедуру ИФА проводили согласно методическим указаниям, прилагаемым к наборам.

Результаты эксперимента статистически обрабатывали с использованием программ Microsoft Office Excel 2007 (Microsoft, США), BIOSTAT 2008 Professional 5.1.3.1. Для обработки результатов применяли параметрический метод (определение t-критерия Стьюдента). Значимость различий в экспериментальных группах оценивали при уровне значимости p < 0,05.

Результаты и обсуждение

В ходе эксперимента у животных, подвергавшихся воздействию информационного, "социального" или иммунного стресса, наблюдалась гипертрофия надпочечников, а также определялось снижение числа эозинофилов в периферической крови и эрозивно-язвенное поражение слизистой оболочки желудка (см. таблицу).

При определении концентрации провоспалительного ИЛ-1β было установлено, что в сыворотке животных, подверженных стрессогенному воздействию, наблюдалось статистически значимое повышение данного цитокина. Следует отметить, что в условиях информационного стресса уровень изучаемого интерлейкина статистически достоверно увеличился на 40% < 0,05) относительно контрольной группы (рис. 1).

Экспериментальный "социальный" стресс способствовал повышению уровня ИЛ-1β у животных с агрессивным типом поведения более чем на 40% < 0,05), у крыс с субмиссивным типом - практически на 60% < 0,01) по сравнению с показателями в группе интактных животных (рис. 2).

При гиперреактивности иммунной системы, индуцированной липополисахаридом, наблюдалось выраженное повышение уровня провоспалительного ИЛ-1β практически на 60% (p < 0,01) (рис. 3).

Ранее считалось, что факторами, вызывающими продукцию ИЛ-1β, являются воспаление и иммунный ответ. В последние годы появились данные о том, что среди индукторов продукции ИЛ-1β важное место может занимать стрессогенное воздействие, что нашло подтверждение и в нашей работе. При этом факторы каждой группы вызывают один и тот же процесс усиления продукции ИЛ-1β, однако результатом будут изменения функциональной активности определенного клеточного элемента на уровне либо иммунокомпетентных клеток, либо нейронов.

Влияние семакса на уровень ИЛ-1β при стресс-индуцированных состояниях выявило: данный нейропептид подавляет продукцию интерлейкина, что сопровождается снижением его уровня в среднем на 30% (р < 0,05) по сравнению со стрессированными животными всех 3 групп (см. рис. 1-3). Принимая во внимание повышение концентрации интерлейкина-1β в условиях стресса, можно предположить, что влияние семакса на уровень изучаемого цитокина позволяет нивелировать стресс-индуцированное воздействие независимо от его природы.

Заключение

Таким образом, в настоящее время в рамках развития изучения единой цитокиновой сети организма назрела необходимость детального анализа изменений продукции отдельных цитокинов при различных патофизиологических реакциях, в том числе при стрессогенных воздействиях. "Социальный", информационный и иммунный стресс, сформированные в нашем эксперименте, сопровождаются усилением продукции интерлейкина-1β, что позволяет рассматривать стресс независимо от его вида, тяжести и продолжительности в качестве основного индуктора продукции цитокинов семейства провоспалительных интерлейкинов. Действие нейропептидного препарата семакса направлено на восстановление уровня ИЛ-1β у стрессированных животных, что может указывать на механизм стресспротекторного действия, реализуемого в рамках функционирования единой цитокиновой сети.

Анализ собственных исследований позволяет сделать вывод о необходимости дальнейшего детального изучения стресс-индуцированных изменений продукции представителей различных семейств интерлейкинов и других участников цитокиновой сети для поиска оптимальных средств коррекции.

Литература

1. Дыгало Н.Н. Концепция "биологического стресса" (к 100-летию со дня рождения Ганса Селье). Успехи физиол. наук. 2007; 38 (4): 100-2.

2. Перцов С.С. Язвенные поражения желудка у крыс Август и Вистар при остром эмоциональном стрессе. Бюл. экспер. биол. 1995; 11: 469-70.

3. Абрамов В.В., Абрамова Т.Я. Интерлейкин-1 в цитокиновой сети: фундаментальные и прикладные аспекты. Успехи соврем. биол. 2007; 127 (6): 570-9.

4. Сарапульцев П.А., Сарапульцев А.П. Стресс и иммунная система. Цитокины и воспаление. 2014; 13 (4): 5-10.

5. Ashmarin I.P., Nezavibatko V.N., Myasoedov N.F., Kamensky A.A. et al. Nootropic analogue of adrenocorticotropin 4-10-semax (the experience of design and investigation over 15 years). Журн. высш. нервн. деят. 1997; 47 (2): 429-30.

6. Левицкая Н.Г., Глазова Н.Ю., Себенцова Е.А., Манченко Д.М. и др. Исследование спектра физиологической активности аналога АКТГ4-10 гептапептида семакс. Нейрохимия. 2008; 25 (1): 111-8.

7. Титов В.Н. Биологическая функция стресса, врожденный иммунитет, реакция воспаления и артериальная гипертония. Клин. лаб. диагностика. 2008; 12: 3-16.

8. Dolotov O.V., Karpenko E.A., Inozemtseva L.S., Seredenina T.S. et al. Semax, an analog of ACTH(4-10) with cognitive effects, regulates BDNF and TRKB expression in the rat hippocampus. Brain Res. 2006; 1117 (1): 54-60.

9. Eremin K.O., Kudrin V.S., Rayevsky K.S., Saransaari P. et al. Semax, an ACTH(4-10) analogue with nootropic properties, activates dopaminergic and serotoninergic brain systems in rodents. Neurochem. Res. 2005; 30 (12): 1493-500.

10. Самотруева М.А., Сергалиева М.У, Ясенявская А.Л., Ма-житова М.В. и др. Информационный стресс: причины, экспериментальные модели, влияние на организм. Астраханск. мед. журн. 2015; 10 (4): 25-30.

11. Kudryavtseva N.N. The sensory contact model for the study of aggressive and submissive behaviors in male mice. Aggressive Behav. 1991; 17 (5): 285-91.

12. Тюренков И.Н., Самотруева М.А., Цибизова А.А., Ясенявская А.Л. Фенотропил как модулятор уровня цитокинов в условиях экспериментальной иммунопатологии. Экспер. иклин. фармакология. 2015; 78 (12): 15-7.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»