ОПИОИДНЫЕ ПЕПТИДЫ КАК ЛИГАНДЫ НЕЙРОНАЛЬНЫХ РЕЦЕПТОРОВ
М. Е. Вартанян, P. P. Лидеман, Г. Ш. Бурбаева, А. А. Зозуля, М. Я. Цуцульковская (1984)
Идея о связи опиатов с нарушениями психической деятельности не нова. Многие годы опий и его производные использовались при лечении депрессий и состояний психомоторного возбуждения.
В связи с открытием в последнее время эндогенных опиатов и соответствующих мест их связывания (опиатных рецепторов) на поверхности нейронов мозга возник вопрос, в какой мере эти системы вовлечены в механизмы нарушений психической деятельности и каким образом они могут быть использованы для лечения психически больных.
Имеющиеся к настоящему времени фактические и теоретические данные позволяют считать наиболее перспективными следующие принципиальные подходы к изучению этого вопроса: 1) исследование содержания эндогенных опиатов в организме психически больных с целью сопоставления полученных результатов с клиническими закономерностями течения болезни, 2) изменение клинического состояния больных путем воздействия на систему эндогенных опиатов с помощью их агонистов или антагонистов.
Мы приводим результаты исследований указанного вопроса, проведенных группой сотрудников Всесоюзного научного центра психического здоровья АМН СССР. Наиболее адекватным подходом к изучению уровня опиатных пептидов в организме психически больных, очевидно, является измерение их содержания в спинномозговой жидкости.
При любом биохимическом исследовании природы психических болезней возникает ряд трудностей методического и организационного характера. Главной из них является хронический прием больными психотропных лекарственных средств, влияющих на метаболизм многих важных для функционирования центральной нервной системы соединений. В связи с этим в настоящем исследовании в отобранной клинически однородной группе больных с параноидной формой шизофрении (62 больных) первое измерение уровня (3-эндорфина проводили в момент, когда больные получали с лечебной целью значительные дозы анти-психотических препаратов (галоперидол, аминазин, стелазин). Вслед за взятием порции ликвора (10—12 мл) и измерением в нем уровня бета-эндорфина лечение этих больных отменяли на 12—15 дней. Психопатологическая симптоматика после отмены психофармакотерапии изменялась у разных больных неодинаково (рис. 1). Ухудшение состояния отмечалось у 33 больных. В ликворе 22 из них отмечалось снижение уровня бета-эндорфина по сравнению с исходным (результаты 1-го измерения). В то же время из 29 больных, клиническое состояние которых после отмены лечения не изменялось, у 12 не удалось отметить изменения содержания эндогенного опиата, у 13 больных обнаружили незначительное повышение его уровня и лишь у 4 — некоторое снижение.
Рис. 1. Изменение клинического состояния и уровня (3-эндорфина в ликворе больных шизофренией после отмены лечения. По оси абсцисс — изменение клинического состояния больных шизофренией: +1 — незначительное улучшение, 0 — без изменения, — 1 — ухудшение, —2 — значительное ухудшение; по оси ординат — изменение концентрации бета-эндорфина в ликворе (в % от исходного уровня).
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о возможном участии системы эндогенных опиатов в механизмах развития клинических проявлений шизофрении.
Кластерный анализ клинико-биологических данных позволил обнаружить тесную связь между определенными клиническими признаками заболевания, с одной стороны, и уровнем бета-эндорфина — с другой. Среди клинических проявлений шизофрении таковыми оказались признаки, характеризующие степень двигательного возбуждения и выраженность галлюцинаторно-бредовых расстройств.
Дальнейшее развитие исследований в этой области должно быть направлено на выяснение механизмов этих зависимостей и установление роли эндогенных опиатов в развитии упомянутых выше признаков болезни.
Как уже было отмечено выше, другим важным подходом к изучению роли эндогенных опиатов в механизмах развития психозов является возможность воздействия на эту систему с помощью их антагонистов. Типичным представителем последних является налоксон. Предполагается, что если опиатные системы участвуют в механизмах, определяющих развитие клинических признаков шизофрении, то введение в организм больного антагониста опиатов должно приводить к редуцированию клинических симптомов болезни.
Данные по этому вопросу, полученные за последние годы, противоречивы, а возможные причины неоднозначных результатов не установлены.
В связи с этим мы поставили перед собой задачу проверить в строгих условиях «двойного слепого» контроля антипсихотическое действие налоксона с учетом стандартизации и квантификации оценок проявления психопатологических признаков болезни, а также всех иных технических элементов исследования.
В рамках международного исследовательского проекта ВОЗ по биологической психиатрии аналогичные работы одновременно с Московским центром были проведены еще 5 странами: Швейцарией, США, Индией, ФРГ и Нидерландами.
Введение больным шизофренией (всего обследовано 32 человека) налоксона в дозе 30 мг, вызывало заметное улучшение их состояния. Это улучшение, однако, было непродолжительным, что связано с быстрым распадом препарата в организме больного. Представляется крайне существенным тот факт, что больные, находящиеся на лечении, реагировали на введение налоксона значительно сильнее, чем больные, не получавшие психотропных препаратов (рис. 2). Это не может быть объяснено простой суммацией действия психотропных препаратов и налоксона, поскольку для обследования была взята группа больных, резистентных к действию психотропных средств.
Это наблюдение представляет большой интерес, поскольку, во-первых, позволяет частично объяснить противоречивость ранее полученных результатов различиями в характере проводимого терапевтического воздействия. Во-вторых, оно может быть использовано для обоснования предположения о наличии в организме больного двух различных по своей природе, хотя и взаимосвязанных, нарушений, одно из которых может быть нормализовано посредством традиционной лекарственной терапии, в то время как другое оказывается под контролем системы эндогенных опиатов. Это предположение, нуждающееся в более многостороннем подтверждении, может иметь важное значение при разработке методов эффективной лекарственной терапии заболеваний группы эндогенных психозов.
В проведенное исследование была включена группа больных маниакально-депрессивным психозом (МДП). При обследовании значительного числа больных (25) ослабления клинической симптоматики, обусловленной введением налоксона, не отмечалось. Эти результаты были получены при исследовании больных, как находящихся на лечении, так и не получавших его.
Такое явное различие в реакции больных двух групп — больных шизофренией и больных МДП на введение налоксона не может быть случайным. Оно указывает на наличие существенных различий в природе данных заболеваний, что может оказаться полезным для выявления внутренней гетерогенности больных эндогенными психозами.
Представленные данные являются серьезным аргументом в пользу того, что система эндогенных опиатов в той или иной мере вовлечена в процессы, обусловливающие клинические проявления заболевания. В связи с этим встает вопрос о путях достижения стойкого терапевтического эффекта при использовании налоксона. С этой целью в настоящее время проводятся исследования с многократным введением этого препарата. В литературе имеются сообщения о попытках использования с терапевтической целью синтетических аналогов эндогенных опиатов. Вместе с тем представленные данные ставят нас перед необходимостью разработки методов, позволяющих перейти к углубленному и всестороннему изучению этой системы у больных эндогенными психозами. Основное затруднение, с которым мы сталкиваемся на этом пути, состоит в невозможности моделирования психических заболеваний. Наиболее перспективным подходом в этих условиях является поиск экстрацеребральных моделей процессов, протекающих в мозге человека. Известным примером, иллюстрирующим эффективность такого подхода, являются работы по изучению тромбоцитарной моноаминоксидазы — фермента, свойства которого соотносимы со свойствами моноаминоксидазы головного мозга.
-
Рис. 2. Влияние налоксона на уровень слуховых галлюцинаций у больных шизофренией. А — больные (и=9), не получающие лечения. Б — больные (п=15), находящиеся на лечении. 1 — введение плацебо, 2 — введение налоксона. По оси абсцисс — время после инъекций налоксона (в мин); по оси ординат — изменение интенсивности слуховых галлюцинаций (в отн. ед.).
Рис. 3. Влияние морфина на уровень цАМФ в лимфоцитах некурящих (А) и курящих (б) доноров. Незаштрихованные столбики — без налоксона, заштрихованные — в присутствии налоксона в среде в концентрации 1 мкМ. По оси абсцисс — концентрация морфина в среде (в нМ); по оси ординат — содержание цАМФ в лимфоцитах (в % от контроля, за 100 % принято количество цАМФ в лимфоцитах, не подвергавшихся воздействию морфина, которое составляет 5—10 пмолей на 107 клеток).
В поисках экстрацеребральных моделей нейрональных рецепторов мы остановили свой выбор на лимфоцитах периферической крови, основываясь при этом на неоднократно постулируемой близости иммунной и нервной систем.
При изучении лимфоцитов периферической крови человека было обнаружено, что поверхность лимфоцитарной мембраны содержит места специфического связывания эндогенных опиатов и морфина. При этом связывание опиатов лимфоцитарной мембраной достоверно изменяет уровень цАМФ в лимфоцитах, т. е. дает выраженный физиологический эффект (рис. 3).
При анализе экспериментальных данных, полученных на группе здоровых доноров, было обращено внимание на высокие величины дисперсии показателей в группе мужчин. Было установлено, что непосредственной причиной, изменяющей ответ лимфоцитов на опиаты, является курение. Максимальный ответ лимфоцитов курящих на морфин достигается при значительно более высоких концентрациях этого соединения. В настоящее время эти исследования интенсивно развиваются. Необходимо установить, обусловлены указанные особенности реакции лимфоцитов курильщиков на опиаты токсическим действием никотина или это явление следует скорее трактовать в связи с привыканием и возникновением физической зависимости. Активно проводятся в настоящее время работы по изучению лимфоцитов больных эндогенными психозами и сопоставлению свойств опиатных рецепторов лимфоцитов и клеток центральной нервной системы.
Изучение механизмов рецепции эндогенных опиатов на клетках иммунной системы проводилось одновременно с изучением процессов их биосинтеза. С этой целью в лабораториях ВНЦПЗ АМН СССР (совместно с сотрудниками ВКНЦ АМН СССР) были разработаны методы радиоиммунологического определения эндогенных опиатов в биологических жидкостях и тканях.
Результаты этих исследований показали, что клетки костного мозга способ ны к синтезу эндогенных опиатов. В экспериментах по вытеснению меченого эн-кефалина из связи с опиатными рецепторами мозга высокую активность обнаруживал препарат, полученный при культивировании клеток костного мозга САП (исследования проведены совместно с группой акад. АМН СССР Р. В. Петрова и сотрудниками Института иммунологии Минздрава СССР).
Рис. 4. Вытеснение 3Н-метэнкефалина из опиатных рецепторов головного мозга крыс немеченым метэнкефалином (а) и препаратом САП (б). По оси абсцисс — концентрация метэнкефалина (в мкМ) и САП (в мг/мл); по оси ординат — уровень специфического связывания 3Н-метэнкефа-лина с опиатными рецепторами (в % от контроля). Реакционная смесь содержала бацитрацин (50 мкг/мл). Каждая величина — средняя независимых определений, различающихся менее чем на 10 %.
Данные, приведенные на рис. 4, позволяют сделать вывод о присутствии в этом препарате соединений, конкурирующих с эндогенными опиатами за места специфического связывания в ткани мозга. Последующее изучение препарата подтвердило этот вывод. Было показано присутствие в нем относительно высоких концентраций а-эндорфина, в то время как мет- и лейэнкефалины практически отсутствовали. Аналогичные результаты были получены и при работе с клетками костного мозга, где в предварительных экспериментах отдельные представители группы эндогенных опиатов идентифицированы путем последовательного применения высокоэффективной жидкостной хроматографии и радиоиммунологического анализа.
Очевидно, таким образом, что лимфоциты периферической крови могут оказаться перспективным объектом и быть использованы в последующих исследованиях в качестве модели центральных опиатных рецепторов.
В связи с выявленной способностью клеток иммунной системы к синтезу эндогенных опиатов может быть поставлен вопрос, в какой мере эти соединения оправданно рассматривать в качестве посредника, обеспечивающего взаимосвязь между иммунной и нервной системой.
Ряд исследований, проводимых в лабораториях ВНЦПЗ АМН СССР, был направлен непосредственно на выяснение механизмов действия эндогенных опиатов. Именно в этом разделе работ прикладные исследования и разработки вплотную смыкаются с базисными, ориентированными на изучение так называемой модуляторной функции нейропептидов.
Модуляторные функции нейропептидов группы эндогенных опиатов изучали на двух видах моделей: индивидуальных нейронах мозга виноградной улитки и срезах области гиппокампа мозга млекопитающих.
Исследование, проведенное на нейронах виноградной улитки Helix pomata с использованием внутриклеточной регистрации электрической активности, позволило установить, что модуляторные функции эндогенных опиатов могут проявляться на различных типах нейронов; в частности, Дофаминовые и серотониновые ответы нейронов претерпевали под действием эндогенных опиатов и морфина существенные изменения. На рис. 5 приведены данные, полученные при изучении дофаминовых ответов нейронов. На этом рисунке отражены следующие этапы эксперимента: ответ нейрона на подведение медиатора — дофамина, этот же ответ на фоне действия различных опиатов и совместное действие морфина и налоксона. Можно видеть, что опиаты способны модулировать только возбуждающие ответы нейронов на дофамин, не влияя на тормозные ответы клеток. На рис. 5, в приведены также результаты изучения влияния опиатов на ацетилхолиновые ответы нейронов. Действие опиатов на эти ответы начинает проявляться только при очень высокой концентрации, в связи с чем вопрос о природе наблюдаемых эффектов требует дальнейшего изучения. Результаты исследований показали далее, что в случае серотониновых ответов опиаты в равной мере способны угнетать как возбуждающие, так и тормозные ответы клеток. При изучении модуляторных функций эндогенных опиатов на срезах гиппокампа регистрировали как фокально вызванные потенциалы срезов, так и внутриклеточную активность нейронов. Использование этой модели позволило выявить своеобразие реакции нейронов гиппокампа на подведение лейэнкефалина (рис. 6). Модулирующая роль лейэнкефалина проявляется, как правило, в подавлении активности нейронов. Можно видеть, что лейэнкефалин при его подведении к нейронам срезов гиппокампа активировал эти клетки. Из рис. 6 видно также, что модулирующее действие опиатов не сопровождается изменением величины мембранного потенциала нейрона.
Рис. 5. Влияние морфина (МО), метионин-энкефалина (М-ЭНК) и лейцин-энкефалина (Л-ЭНК) на ответы нейронов виноградной улитки на дофамин (ДА) и ацетилхолин (АХ), /(-контроль. А — снижение деполяризующего ответа на ДА (1 • 105 М) под влиянием МО (1 • 10-5М), М-ЭНК (1 • 10-5М) и Л-ЭНК (1 • 105M). Предупреждение эффекта М-ЭНК при предварительном введении налоксона (НАЛ, 1 • 10«5М); Б — отсутствие влияния МО, М-ЭНК и Л-ЭНК на гиперполяризующие ответы на ДА; В ~ влияние высоких концентраций МО (1-103M) на деполяризующие ответы на АХ. НАЛ в концентрации 1 • 1СИ Ч устраняет эффект МО. Калибровка: 10 мВ, 69 с.
Приведенные результаты предостерегают от неоправданного расширения представлений о тормозной функции эндогенных опиатов в центральной нервной системе. Вопрос о том, какую функцию выполняет тот или иной нейропептид в данной структуре мозга может быть решен только на основе непосредственного изучения его взаимодействия с этой тканью.
Рассматривая совокупность представленных выше данных, можно с достаточным основанием утверждать, что к настоящему времени получен ряд убедительных данных, свидетельствующих о вовлечении системы эндогенных опиатов в процессы, обусловливающие клинические проявления шизофрении.
Рис. 6. Ослабление реакции пирамидного нейрона поля СА-3 гиппокампа in vitro на электрическое раздражение мшистых волокон под действием лейэнкефалина. На осциллограммах вверху: реакция нейрона на одиночное раздражение (отмечено треугольником) до (слева), во время (в центре) и после (справа) введения в омывающую среду 10 мкМ лейэнкефалина. На графиках внизу: изменение числа импульсов нейрона на раздражение мшистых волокон в ходе опыта (точки) и мембранного потенциала клетки (сплошная линия). По оси абсцисс — время (в мин); по оси ординат: слева- число импульсов в реакции клетки, справа — мембранный потенциал (в мВ). Момент введения в среду энкефалина отмечен стрелкой у цифры 5.
Получены также данные, позволяющие считать, что разработка экстрацеребральной модели нейрональных рецепторов на основе использования лимфоцитов периферической крови человека является одним из перспективных направлений исследования.