АЦЕТИЛХОЛИН В СВЕРХМАЛЫХ КОНЦЕНТРАЦИЯХ КАК МОДУЛЯТОР АКТИВНОСТИ АЦЕТИЛХОЛИНЭСТЕРАЗЫ И СИСТЕМЫ ЛИПИДНОЙ ПЕРОКСИДАЦИИ В МЕМБРАНАХ ГОЛОВНОГО МОЗГА IN VITRO И IN VIVO
И. Б. Озерова, Е. М. Молочника
Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН, Москва
В настоящее время для веществ многих классов установлена способность влиять на биологические системы в сверхмалых дозах (СМД). Это касается как фармакологических препаратов, так и веществ, «эндогенных» для организма. Целью настоящего исследования было изучение действия ацетилхолина (АХ) — важнейшего для организма нейромедиатора, от уровня которого зависит, в частности, выраженность нарушений памяти и обучаемости при БА.
Исследовали эффект АХ на растворимый фермент и ацетилхолинэстеразу (АХЭ) мембран головного мозга мышей при добавлении в среду реакции in vitro и через 1 ч после внутрибрюшинного введения АХ иодида животным in vivo в широком диапазоне концентраций (доз), включая сверхмалые — 10-n-10-15 M. Исследование действия АХ как модулятора было возможно, т. к. для определения активности АХЭ использовали метод Элмана с ацетилтиохолином в качестве субстрата. По отношению к растворимому ферменту АХ в обычных концентрациях (1(И М) проявляет себя как конкурентный ингибитор, по мере уменьшения концентрации изменения претерпевают как Км, так и Vmax. Эти изменения однонаправленные, в разных концентрационных областях наблюдаются либо увеличение и Vmax и Км, либо уменьшение, эффективность фермента Vmax/Км (определяющая активность фермента при реальной физиологической концентрации АХ) достоверно не меняется. На мембранный фермент из исследованных сверхмалых концентраций достоверный эффект оказывала КИ3 М. Имело место увеличение как Км, так и Vmax и тенденция к снижению эффективности. Как известно, в области обычных концентраций АХ является аллостерическим эффектором фермента (регуляция «избытком» субстрата). Очевидно, что и в СМД АХ может выступать как эффектор, модулирующий активность АХЭ.
Известно, что АХ, будучи четвертичным аммониевым соединением, практически не проходит через гематоэнцефалический барьер. Однако его внутрибрюшинное введение привело к существенным изменениям активности АХЭ, связанной с мембранами головного мозга. При всех исследованных дозах препарата увеличивается Vmax, константа Михаэлиса Км уменьшается при всех дозировках, кроме 10-5 моль/кг. Таким образом, можно говорить об активации фермента при введении in vivo AX иодида. Эта активация более сильно выражена в области значительно более низких доз, чем те, которые считаются терапевтическими.
Казалось бы, с точки зрения терапии БА по критерию влияния на АХЭ, действие АХ в СМД на процессы памяти и обучения должно быть отрицательным. Однако было обнаружено, что внутрибрюшинное введение АХ иодида мышам (в т. ч. в СМД) вызывает существенные сдвиги в состоянии липидной компоненты мембран головного мозга. Через 1 час после инъекции АХ наблюдаются изменения содержания фосфолипидов, холестерина, уровня продуктов ПОЛ, индекса двойных связей, «симулирующие» эффект антиоксидантов, которые показали себя в последнее время как перспективные ноотропные агенты. Интересно отметить значительное уменьшение (на 30-60 %) соотношения холестерин/фосфолипиды в мембранах мозга, причем СМД АХ оказывают такое же действие, как и «большие». С повышением этого соотношения связывают ослабление памяти и обучаемости при старении. С этих позиций не исключена возможность применения АХ иодида в СМД в качестве ноотропного средства.