Влияние глипролиновых нейропептидов на уровень интерлейкинов и нейротрофических факторов в условиях стрессогенного воздействия

Резюме

Введение. В настоящее время особый интерес представляют научные работы, отражающие результаты изучения патологического влияния стрессогенных факторов, в том числе социального характера, на различные системы организма. Стрессогенное воздействие в биохимическом плане проявляется выделением глюкокортикоидов в кровь, относя этот процесс к одному из главных рычагов влияния на иммунную систему посредством изменения секреции иммуноцитами про- и противовоспалительных цитокинов. В настоящее время пристальное внимание уделяется оценке роли интерлейкинов, нейротрофических факторов и других цитокинов в реализации стрессовой реакции, а также поиск средств коррекции данных нарушений.

Цель исследования - изучить влияние глипролиновых соединений на уровень интерлейкинов (ИЛ-1β и ИЛ-6) и нейротрофических (NGF и BDNF) факторов в сыворотке крови белых крыс на модели социального стресса.

Материал и методы. Экспериментальные исследования проводили на 90 нелинейных белых крысах-самцах 6-месячного возраста. Содержание лабораторных животных отвечало требованиям международной и отечественной нормативной документации по работе с животными. В процессе моделирования социального стресса все крысы были разделены по типу поведения на агрессоров и жертв. В исследовании формировались экспериментальные группы (n = 10): контрольные животные; животные, в течение 20 дней подвергавшиеся воздействию стресса; группы крыс, получавших внутрибрюшинно в дозе 100 мкг/кг в сутки, начиная с 1-го дня воздействия стресс-фактора, курсом 20 дней нейропептидные соединения Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro (Селанк), Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu. Уровни интерлейкинов и нейротрофических факторов сыворотки крови белых крыс оценивали методом иммуноферментного анализа.

Результаты. По результатам проведенного исследования было установлено, что в условиях социального стресса отмечалось повышение концентрации провоспалительных интерлейкинов и снижение концентрации BDNF и NGF. Введение нейропептидных соединений на фоне стресса способствовало восстановлению уровня исследуемых показателей, что, вероятнее всего, связано с наличием у нейропептидов нейропротекторного действия за счет индукции синтеза нейротрофических факторов.

Заключение. Таким образом, введение глипролиновых соединений Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu в условиях стрессогенного воздействия способствует восстановлению уровней интерлейкинов и нейротрофических факторов, в результате чего наблюдается стресс- и нейропротекторное воздействие исследуемых соединений.

Ключевые слова:нейропептиды; социальный стресс; нейрогенное воспаление; интерлейкины; нейротрофический фактор мозга; фактор роста нервов

Для цитирования: Ясенявская А.Л., Цибизова А.А., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф., Башкина О.А., Самотруева М.А. Влияние глипролиновых нейропептидов на уровень интерлейкинов и нейротрофических факторов в условиях стрессогенного воздействия. Иммунология. 2022; 43 (1): 166-173. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2022-43-1-166-173

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

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Вклад авторов. Сбор данных, написание текста, анализ полученных результатов, подготовка черновика рукописи - Ясенявская А.Л.; сбор данных, оценка, обоснование и статистическая обработка полученных данных, подготовка черновика рукописи - Цибизова А.А.; планирование исследования, редактирование рукописи, оценка полученных результатов - Андреева Л.А.; планирование исследования, редактирование рукописи, оценка полученных результатов; окончательное утверждение рукописи для публикации - Мясоедов Н.Ф.; планирование исследования, редактирование рукописи, оценка полученных результатов, окончательное утверждение рукописи для публикации - Башкина О.А.; разработка концепции и дизайна исследования, планирование исследования, проверка критически важного интеллектуального содержания, окончательное утверждение для публикации рукописи - Самотруева М.А.

Введение

В настоящее время особый интерес представляют научные работы, отражающие результаты изучения патологического влияния стрессогенных факторов, в том числе социального характера, на различные системы организма [1, 2]. Исследования последних лет доказывают, что длительное воздействие стресса способствует формированию иммунных, эндокринных, оксидативных, метаболических, а также неврологических расстройств, патогенез которых часто связан с развитием нейрогенного воспаления [3, 4]. С ним связывают патогенез многочисленных заболеваний, в том числе психоневрологического характера (депрессию, аутизм, болезнь Альцгеймера и др.), отличительным признаком которых является снижение индукции цитокинов и факторов роста, в том числе нейротрофических. В связи с этим пристальное внимание уделяется оценке роли различных цитокинов (интерлейкинов, нейротрофических факторов) в реализации стрессовой реакции.

При рассмотрении нейротрофиновой гипотезы развития различных патологических нарушений таким нейротрофическим факторам, как фактор роста нервов (NGF) и нейротрофический фактор мозга (BDNF), обладающим выраженной нейроспецифичностью, отводится важная роль в проявлении нейропротекторного действия [5]. Фактор роста нервов привлекает внимание ученых в качестве перспективного средства лечения различных психоневрологических заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и депрессия [6, 7]. Установлено, что уровень экспрессии нейротрофического фактора головного мозга отражает эффективность лечения гипоксически-ишемических, травматических и токсических поражений центральной нервной системы. Доказано также, что уровень сывороточного BDNF имеет отрицательную корреляционную связь со степенью выраженности тревожных расстройств и даже в ряде случаев определяет развитие нейродегенеративных процессов [8-10]. Таким образом, нейротрофические факторы играют роль активных участников в реализации механизмов адаптации к стрессовым воздействиям различного генеза, что определяет перспективность их рассмотрения в качестве мишеней для фармакологических средств со стрессопротекторной активностью [10].

Особый интерес вызывают нейропептидные соединения, на основе которых синтезируется большое количество высокоэффективных и безопасных лекарственных препаратов, обладающих разносторонней фармакологической активностью, в том числе стрессопротекторной [11]. Нейропептиды способны проникать через гематоэнцефалический барьер и оказывать фармакологическое действие в минимальных концентрациях [12, 13]. Установлено, что данный класс пептидов способен предотвращать атеросклеротические процессы и уменьшать тромбообразование за счет активации фибринолитического и антикоагулянтного механизма [14]. Результаты экспериментальных исследований показали гипогликемическую и гиполипидемическую активность указанных соединений. Доказана иммунотропная активность нейропептидов [15], которая подтверждается их участием в индукции различных нейротрофических факторов, про- и противовоспалительных цитокинов. Вышеописанные свойства актуализируют необходимость детального изучения фармакологического действия нейропептидных соединений.

Цель исследования - изучить влияние глипролиновых соединений на уровень интерлейкинов (ИЛ) ИЛ-1β и ИЛ-6 и нейротрофических факторов NGF и BDNF в сыворотке крови белых крыс на модели социального стресса.

Материал и методы

Лабораторные исследования. Исследование проводили на 90 белых крысах-самцах 6-месячного возраста. Содержание лабораторных животных отвечало требованиям нормативной документации и протоколу Этического комитета ФГБОУ ВО Астраханский ГМУ Минздрава России № 8 от 24 ноября 2015 г.

Экспериментальная модель. Модель социального стресса реализовывалась путем обеспечения условий проживания крыс при сенсорном контакте и отсутствии физического контакта с последующим формированием агрессивного и субмиссивного типов поведения при размещении животных попарно в клетках, разделенных прозрачной перегородкой. С целью наблюдения за межсамцовыми конфронтациями ежедневно на 10 мин снимали перегородку, по результатам чего были сформированы группы крыс агрессоров и жертв. Агрессивность крыс оценивали по наличию вертикальных и боковых стоек и атаки, а субмиссивность - по наличию неподвижности, обнюхивания, аутогруминга, вертикальных защитных стоек.

Экспериментальные группы. В исследовании формировались экспериментальные группы (n = 10): контрольные животные; крысы, подвергавшиеся воздействию стресса путем формирования ежедневных, в течение 20 дней, межсамцовых конфронтаций ("социальный стресс"); группы особей, получавших внутрибрюшинно в дозе 100 мкг/кг в сутки, начиная с 1-го дня воздействия стресс-фактора, курсом 20 дней глипролиновые нейропептидные соединения Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro (Селанк), Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu.

Выбор дозы нейропептидных соединений основан на предварительном изучении выраженности психомодулирующего эффекта. Исследования проводили при введении соединений в дозах 25, 50, 100 и 200 мкг/кг в сутки. Было установлено, что наиболее активные дозы нейропептидов - 100 и 200 мкг/кг в сутки. В связи с этим в качестве экспериментальной дозы в дальнейшем была выбрана наименьшая - 100 мкг/кг в сутки.

Лабораторные исследования. Влияние нейропептидов на уровень интерлейкинов, NGF и BDNF в сыворотке крови белых крыс оценивали методом иммуноферментного анализа с использованием иммунологического анализатора "Multiscan FC" с применением высокочувствительных наборов ELISA Kit for Interleukin 1 Beta (IL-1b) (США); ELISA Kit for Interleukin 6 (IL-6) (США); ELISA Kit for Brain Derived Neurotrophic Factor (BDNF) (США) и ELISA Kit for Nerve Growth Factor (NGF) (США).

Статистическая обработка. Статистическую обработку полученных результатов проводили с помощью пакета Exсel и программного обеспечения BIOSTAT, с учетом критерия Манна-Уитни. Статистически значимыми различия считали при p ≤ 0,05.

Результаты

На рис. 1 показаны результаты оценки влияния глипролиновых нейропептидов на уровень ИЛ-1β в сыворотке крови белых крыс в условиях социального стресса.

Рис. 1. Уровень ИЛ-1β в сыворотке крови белых крыс в условиях экспериментального социального стресса под влиянием глипролинов

Здесь и на остальных рисунках: ** - p ≤ 0,01 - относительно контроля; ## - p ≤ 0,01 - относительно группы "социальный стресс".

При формировании социального стресса уровень ИЛ-1β увеличился на 59 % (p ≤ 0,01) и 42 % (p ≤ 0,01) в группах животных с агрессивным и субмиссивным типом поведения в сравнении с контролем. Введение соединений Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu привело к снижению данного показателя в группе агрессоров в среднем на 45 % (p ≤ 0,01) по отношению с группой "социальный стресс"; в группе животных с субмиссивным типом поведения - на 35 % (p ≤ 0,01), 61 % (p ≤ 0,01) и 64 % (p ≤ 0,01) соответственно.

На рис. 2 показаны результаты оценки влияния глипролиновых нейропептидов на уровень ИЛ-6 в сыворотке крови белых крыс в условиях социального стресса.

Рис. 2. Уровень ИЛ-6 в сыворотке крови белых крыс в условиях экспериментального социального стресса под влиянием глипролинов

Развитие социального стресса привело к увеличению концентрации ИЛ-6 на 30 % (p ≤ 0,05) и 26 % (p ≤ 0,05) в группах животных с агрессивным и субмиссивным типом поведения в сравнении с контролем. При введении глипролиновых соединений Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu наблюдалась тенденция к снижению уровня ИЛ-6 по отношению к стрессированным животным в среднем на 15 % как в группе крыс-агрессоров, так и в группе крыс с субмиссивным типом поведения.

На рис. 3 показаны результаты, отражающие влияние нейропептидов на уровень NGF в сыворотке крови белых крыс в условиях социального стресса.

Рис. 3. Уровень фактора роста нервов (NGF) в сыворотке крови белых крыс в условиях экспериментального социального стресса под влиянием глипролинов

В группе животных с агрессивным типом поведения, находящихся в условиях социального стресса, наблюдалось снижение уровня NGF на 40 % (p ≤ 0,01) в сравнении с интактными животными. При введении Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu было отмечено повышение уровня исследуемого фактора на 40 % (p ≤ 0,01); 20 % (p ≤ 0,05) и 17 % (p ≤ 0,05) соответственно в сравнении с группой "социальный стресс".

Формирование социального стресса в группе животных с субмиссивным типом поведения привело к снижению уровня NGF на 36 % (p ≤ 0,01) в сравнении с контрольной группой. На фоне введения животным с субмиссивным типом поведения Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu отмечено повышение уровня фактора роста нервов на 56 % (p ≤ 0,01), 36 % (p ≤ 0,01) и 29 % (p ≤ 0,01) соответственно по сравнению с группой "социальный стресс".

На рис. 4 представлены результаты, отражающие влияние нейропептидов на уровень BDNF в сыворотке крови белых крыс в условиях социального стресса.

Рис. 4. Уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF) в сыворотке крови белых крыс в условиях экспериментального социального стресса под влиянием глипролинов

В группе стрессированных животных с агрессивным типом поведения отмечено снижение уровня BDNF на 40 % (p ≤ 0,01) в сравнении с контрольной группой. В условиях введения животным с агрессивным типом поведения соединений Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro, Pro-Gly-Pro и Pro-Gly-Pro-Leu отмечено увеличение уровня BDNF по отношению к стрессированной группе на 45 % (p ≤ 0,01), 26 % (p ≤ 0,05) и 24 % (p ≤ 0,05) соответственно.

В группе крыс с субмиссивным типом поведения в условиях стрессогенного воздействия было отмечено снижение уровня BDNF на 45 % (p ≤ 0,01) в сравнении с контрольными животными. При введении нейропептидных соединений также отмечались изменения уровня исследуемого нейротрофического фактора в виде его статистически значимого повышения (p ≤ 0,01): на фоне Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro - на 52 %, Pro-Gly-Pro - 35 % и Pro-Gly-Pro-Leu - на 32 % по отношению к группе животных, подверженных воздействию социального стресса.

Кроме этого, нами проведен анализ взаимосвязи уровней ИЛ-1β и нейротрофических факторов, который показал умеренную отрицательную корреляционную связь между уровнями провоспалительного цитокина ИЛ-1β и NGF (r = -0,57), а также BDNF (r = -0,53). Полученные данные подтверждают наличие взаимосвязи нарушений со стороны нервной и иммунной системы в условиях социального стресса.

Обсуждение

В ходе исследования было установлено, что социальный стресс сопровождается снижением уровней BDNF и NGF, что связано с изменением нейропластичности с последующим угнетением нейрогенеза. В ряде экспериментальных работ доказано, что BDNF обладает выраженными нейропротекторными свойствами, способствуя угнетению клеточного апоптоза, препятствуя, в свою очередь, гибели нейронов и cтимулируя рост холинергических нервных волокон [16]. Снижение экспрессии нейротрофических факторов в результате стрессогенных воздействий различной природы и восстановление его уровня продолжительным введением средств коррекции привели к созданию нейротрофической гипотезы развития стресс-индуцированной депрессии, согласно которой изменение уровня нейротрофических факторов является ключевым механизмом формирования и разработки подходов к лечению подобных нарушений [17]. Данный факт подтверждается установленным снижением уровней фактора роста нервов и нейротрофического фактора мозга при формировании депрессивного состояния и его повышением в процессе фармакотерапии, а также положительной корреляцией уровней со степенью улучшения состояния [18]. Доказано, что эффективность антидепрессивной и стрессопротекторной терапии достигается за счет их воздействия на интенсивность процессов нейрогенеза и нейрональную пластичность. Установленная в данном исследовании корригирующая активность нейропептидов в отношении уровня нейротрофических факторов при социальном стрессе свидетельствует о проявлении исследуемыми соединениями выраженных антистрессорных и нейропротекторных эффектов, что сопровождается восстановлением уровней NGF и BDNF [19].

В условиях стресса, в частности хронического, наряду с нейротрофическими факторами активное участие принимают провоспалительные цитокины и медиаторы воспаления, на определенном уровне которых запускается воспалительный процесс, который в свою очередь приводит к развитию конкретной соматической патологии. Ранее было доказано наличие антиоксидантного действия и способность нейропептидов влиять на уровень про- и противовоспалительных цитокинов. Установлено, что нейропептидные соединения в условиях социального стресса вызывают выраженное ингибирование процессов свободнорадикального окисления и снижают концентрацию провоспалительных цитокинов, таких, как ИЛ-1β, ИЛ-6 и ФНОα [17].

Регуляция апоптотических и нейротрофических процессов сложна, в ней задействованы различные цитокины в рамках большого количества сигнальных каскадов, что требует дальнейшего детального изучения [12].

Заключение

Таким образом, в настоящее время пристальное внимание уделяется оценке роли интерлейкинов и нейротрофических факторов в реализации стрессовой реакции. В связи с этим указанные цитокины (интерлейкины, NGF и BDNF) активно изучаются как мишени действия стрессопротекторных препаратов нейропептидной структуры при различных патологических состояниях, в том числе вызванных длительным воздействием стрессогенных факторов, с последующим развитием нейрогенного воспаления. Проведенное исследование установило наличие у нейропептидных соединений выраженного стрессопротекторного действия за счет восстановления уровня провоспалительных интерлейкинов и нейротрофических факторов мозга, что актуализирует дальнейшее детальное изучение опосредованного нейротрофическими факторами механизма антистрессорного эффекта нейропептидов.

Литература

1. Benham G., Charak R. Stress and sleep remain significant predictors of health after controlling for negative affect. Stress Health. 2019; 35 (1): 59-68. DOI: https://doi.org/10.1002/smi.2840

2. Cohen S., Gianaros A.P.J., Manuck S.B. Stage model of stress and disease. Perspect. Psychol. Sci. 2016; 11 (4): 56-63. DOI: https://doi.org/10.1177/1745691616646305

3. Зайцева Н.С., Сизякина Л.П. Роль факторов врожденного иммунитета в формировании адаптационных реакций при стрессе. Иммунология. 2021; 42 (3): 270-6. DOI: https://doi.org/10.33029/0206-4952-2021-42-3-270-276

4. O’Connor D.B., Thayer J.F., Vedhara K. Stress and health: a review of psychobiological processes. Annu. Rev. Psychol. 2021; 72: 663-88. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-psych-062520-122331

5. Кузник Б.И., Давыдов С.О., Ланда И.В. Фактор роста нервов (NGF) и его роль в условиях нормы и патологии. Успехи физиологических наук. 2019; 50 (4): 64-80.

6. Santucci D., Racca A., Alleva E. When nerve growth factor met behavior. Adv. Exp. Med. Biol. 2021; 1331: 205-14. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-74046-7_13

7. Крыжановская С.Ю., Запара М.А., Глазачев О.С. Нейротрофины и адаптация к средовым стимулам: возможности расширения "терапевтического потенциала" (краткий обзор). Вестник международной академии наук (русская секция). 2020; 1: 36-43.

8. Левчук Л.А., Вялова Н.М., Михалицкая Е.В. и др. Роль BDNF в патогенезе неврологических и психических расстройств. Современные проблемы науки и образования. 2018; 6: 58. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=28267

9. Острова И.В., Голубева Н.В., Кузовлев А.Н. и др. Прогностическая значимость и терапевтический потенциал мозгового нейротрофического фактора BDNF при повреждении головного мозга (обзор). Общая реаниматология. 2019; 15 (1): 70-86. DOI: https://doi.org/10.15360/1813-9779-2019-1-70-86

10. Duman R.S., Deyama S., Fogaça M.V. Role of BDNF in the pathophysiology and treatment of depression: activity-dependent effects distinguish rapid-acting antidepressants. Eur. J. Neurosci. 2021; 53 (1): 126-39. DOI: https://doi.org/10.1111/ejn.14630.

11. Carr R., Frings S. Neuropeptides in sensory signal processing. Cell Tissue Res. 2019; 375 (1): 217-25. DOI: https://doi.org/10.1007/s00441-018-2946-3

12. Kanunnikova N.P. Neuroprotective properties of neuropeptides. J. Grodno State Med. Univ. 2017; 15 (5): 492-8. DOI: https://doi.org/10.25298/2221-8785-2017-15-5-492-498

13. Samotrueva M.A., Yasenyavskaya A.L., Murtalieva V.K. et al. Experimental Substantiation of application of semax as a modulator of immune reaction on the model of "social" stress. Bull. Exp. Biol. Med. 2019; 166 (6): 754-8. DOI: https://doi.org/10.1007/s10517-019-04434-y

14. Vyunova T.V., Andreeva L.A., Shevchenko K.V. et al. An integrated approach to study the molecular aspects of regulatory peptides biological mechanism. J. Labelled Comp. Radiopharm. 2019; 62 (12): 812-22. DOI: https://doi.org/10.1002/jlcr.3785

15. Avgustinovich D.F., Kovalenko I.L., Kudryavtseva N.N. A model of anxious depression: persistence of behavioral pathology. Neurosci. Behav. Physiol. 2005; 35 (9): 917-24. DOI: https://doi.org/10.1007/s11055-005-0146-6

16. Koolhaas J.M., De Boer S.F., Buwalda B. et al. Social stress models in rodents: Towards enhanced validity. Neurobiol. Stress. 2017; 6: 104-12. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ynstr.2016.09.003

17. Ясенявская А.Л., Самотруева М.А., Мясоедов Н.Ф. и др. Влияние семакса на уровень интерлейкина-1β в условиях "социального" стресса. Медицинский академический журнал. 2019; 9 (S): 192-4. DOI: https://doi.org/10.17816/MAJ191S1192-194

18. Fricker L.D. Carboxypeptidase E and the identification of novel neuropeptides as potential therapeutic targets. Adv. Pharmacol. 2018; 82: 85-102. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.apha.2017.09.001

19. Thiele T.E. Neuropeptides and addiction: an introduction. Int. Rev. Neurobiol. 2017; 136: 1-3. DOI: https://doi.org/10.1016/bs.irn.2017.07.001

Главный редактор
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Хаитов Муса Рахимович

Член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор, директор ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России

Редакционная коллегия журнала «Иммунология» и ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России с прискорбием сообщают, что 11.03.2022 г. скончался Президент журнала «Иммунология», научный руководитель Института академик РАН Хаитов Рахим Мусаевич
Оргздрав-2022. Эффективное управление в здравоохранении
РОСМЕДОБР 2021
Вскрытие
Медицина сегодня
XXXV Международный конгресс с курсом эндоскопии "Новые технологии в диагностике и лечении гинекологических заболеваний"

XXXV Международный конгресс с курсом эндоскопии "Новые технологии в диагностике и лечении гинекологических заболеваний" С 7 по 10 июня 2022 года в онлайн-формате пройдет XXXV Международный конгресс с курсом эндоскопии "Новые технологии в диагностике и лечении...

V Терапевтический форум "Мультидисциплинарный больной" и V Всероссийскую конференцию молодых терапевтов с 26 по 27 мая!

Уважаемые коллеги, запланируйте свою поездку в Санкт-Петербург на V Терапевтический форум "Мультидисциплинарный больной" и V Всероссийскую конференцию молодых терапевтов с 26 по 27 мая! Обращаем ваше внимание, что мероприятие пройдет в очном формате. Регистрация доступна на...

Школа РОАГ - Уфа, 26-27 мая 2022

Школа РОАГ - Уфа, 26-27 мая 2022 Приглашаем акушеров-гинекологов и неонатологов Поволжского федерального округа принять участие в Школе РОАГ "Перинатальная медицина с курсом неонатологии". Впервые после двухлетнего пандемического перерыва мероприятие пройдет в очном формате....


Журналы «ГЭОТАР-Медиа»