Медико-биологический
информационный портал
для специалистов
 
БИОМЕДИЦИНСКИЙ ЖУРНАЛ Medline.ru

СОДЕРЖАНИЕ ЖУРНАЛА:
Физико-химическая биология

Клиническая медицина

Профилактическая медицина

Медико-биологические науки


АРХИВ:

Фундаментальные исследования

Организация здравохраниения

История медицины и биологии



Последние публикации

Поиск публикаций

Articles

Архив :  2000 г.  2001 г.  2002 г. 
               2003 г.  2004 г.  2005 г. 
               2006 г.  2007 г.  2008 г. 
               2009 г.  2010 г.  2011 г. 
               2012 г.  2013 г.  2014 г. 
               2015 г.  2016 г. 

Редакционная информация:
        Опубликовать статью
        Наша статистика


 РЕДАКЦИЯ:
Главный редактор

Заместители главного редактора

Члены редколлегии
Специализированные редколлегии


 УЧРЕДИТЕЛИ:
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки
"Институт токсикологии Федерального медико-биологического агентства"
(ФГБУН ИТ ФМБА России)

Институт теоретической и экспериментальной биофизики Российской академии наук.

ООО "ИЦ КОМКОН".




Адрес редакции и реквизиты

199406, Санкт-Петербург, ул.Гаванская, д. 49, корп.2

ISSN 1999-6314

Российская поисковая система
Искать: 


ТОМ 5, СТ. 5 (стр. 19-25) //

ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЙ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ НОРБОРНАНА

М.Б. Иванов, А.И. Головко, Ю.В. Шилов, О.А. Свидерский, С.П. Сидоров Военно-медицинская академия, г. Санкт-Петербург, Россия


Установлено, что однократное предварительное введение норборнана в минимально смертельных дозах сопровождается повышением чувствительности (повышенная судорожная готовность) белых мышей к другим судорожным агентам (пикротоксину, бикукуллину, 3-меркаптопропионовой кислоте, никотину), которая сохраняется в течение нескольких суток. Норборнан может быть использован для изучения механизмов судорожной активности, а также для оценки эффективности противосудорожных препаратов. Несомненным преимуществом токсиканта перед другими судорожными агентами, используемыми для формирования киндлинга, является то, что повышенная судорожная готовность развивается после однократного введения норборнана. Полученные результаты позволяют предположить, что причиной необычной физиологической активности норборнана может быть особый характер его взаимодействия с рецепторами - мишенями в головном мозге.

Ключевые слова: норборнан, судороги, киндлинг, ГАМК, нейрохимия.

Норборнан (НБ) [2.2-ди(трифторметил)-3,3-дициано-5,6 дихлорнорборнан] относится к ГАМК-литикам, блокирующим хлор-ионофоры ГАМКа- рецепторов [3, 4, 5, 6]. Впервые синтезирован в 1982 году Мидлтоном, поэтому яд иногда называют веществом (эфиром) Мидлтона [2]. Препарат проявляет высокую физиологическую активность у млекопитающих, ЛД50 для грызунов составляет 100-120 мкг/кг массы тела. Токсичность норборнана мало зависит от вида аппликации (перорально, подкожно, внутримышечно).

ГАМК-литики, обладающие способностью ингибировать хлор-ионные каналы, занимают особое место среди физиологически активных веществ [3, 4, 5, 9, 11]. В эту группу включают пикротоксин (ПТ), тетраметилендисульфотетрамин, TETS (в России чаще пользуются термином дисульфотетраазаадамантан - ДСТА), 2,6,7-триоксабицикло[2.2.2]октаны (бициклофосфаты, бициклофосфоротионаты, бициклоортобензоаты, бициклоортокарбоксилаты), норборнаны, некоторые фармакологические препараты и другие вещества [3, 4, 5, 9, 11].

Исследования свойств ГАМК-литиков приобретают все большее фундаментальное значение. Данные вещества незаменимы при изучении не только морфо-функциональных особенностей ГАМК/бензодиазепин/рецепторного комплекса но и для проведения работ по оценке степени участия различных нейромедиаторных систем в регуляции физиологических функций организма, а также при оценке фармакологической активности противосудорожных средств, снотворных, транквилизаторов и других нейроактивных препаратов [5, 9, 11, 13]. Следовательно, ГАМК-литики представляют несомненную ценность для дальнейшего прогресса различных направлений современной медицины: нейрофармакологии, психиатрии, невропатологии и т. д. В данной работе рассматриваются некоторые аспекты физиологической активности норборнана.

Основными ферментными системами, участвующими в биотрансформациии ксенобиотиков в организме млекопитающих являются неспецифические монооксигеназные системы (НМОГС). С целью выяснения их роли в метаболических превращениях норборнана нами был использован ингибитор НМОГС - хлористый кобальт. Как оказалось, токсичность норборнана для грызунов в этих условиях изменялась мало (табл. 1). Полученный факт не позволяет сделать окончательное заключение о решающей роли НМОГС в метаболизме норборнана.

Таблица 1
Токсичность норборнана для белых мышей на фоне предварительного (за 2 часа) введения хлорида кобальта (15 мг/кг) [5].

Вещество

ЛД50 в различные сроки после введения норборнана

 

Через 1 сутки

Через 2 суток

Через 4 суток

Норборнан

0,229+/-0,019

0,201+/-0,015

0,197+/-0,014

СоСl2+ норборнан

0,238+/-0,019

0,238+/-0,019

0,238+/-0,019



Примечание: токсичность определяли с использованием пробит-анализа; время наблюдения - 4 суток.

Как известно, в нейтрализации многих токсикантов определенное участие принимают карбоксилэстеразы и сывороточный альбумин крови [1, 7, 16]. Для оценки значения данных белков в детоксикации норборнана использовали салицилаты блокирующие гидрофобные зоны сывороточного альбумина и тормозящие его синтез [7, 17] и триортокрезилфосфат (ТОКФ) - необратимый ингибитор карбоксилэстераз [16].

Установлено, что в условиях предварительного введения ингибиторов сывороточного альбумина и карбоксилэстераз токсичность норборнана для мышей достоверно повышалась [4, 5]. Что свидетельствует о существенной роли названных белков в токсикокинетических процессах при интоксикации норборнаном.

Клиническая картина отравлений норборнаном несколько отличается от интоксикации "классическими" блокаторами хлор-ионных каналов. Так, судорожная активность развивается через десятки минут - часы после введения норборнана (пикротоксин, 2, 6, 7-триоксабицикло[2. 2. 2.]октаны и ДСТА вызывают судороги через несколько минут). Соответственно, гибель отравленных животных наступает через несколько часов или даже суток. Процесс восстановления после воздействия норборнаном затягивается на несколько недель. Нередко на 2 - 3 сутки от начала интоксикации норборнаном в минимальных смертельных дозах у крыс развивается спонтанная агрессивность [3]. Это позволяет считать норборнан перспективным средством для создания экспериментальных моделей при изучении агрессивности.

Установлено, что в формирование сдвигов спонтанного поведения у крыс, отравленных норборнаном, вовлечены, помимо ГАМКа-ергических, и другие нейромедиаторные системы головного мозга [8]. По-видимому, модификация активности сопряженных медиаторных систем представляет перспективное направление поиска эффективных средств терапии несмертельных отравлений норборнаном. Воздействие норборнаном сопровождается и другими изменениями поведения экспериментальных животных: нарушаются процессы обучения и формирования памяти, мышечная координация, локомоторная активность [3]. Норборнан вызывает сдвиги пищевого и питьевого поведения [8]. Вероятно, перечисленные свойства яда могут быть использованы специалистами, изучающими патологические формы поведения.

В наших экспериментах удалось показать, что однократное предварительное введение норборнана в минимально смертельных дозах сопровождается повышением чувствительности белых мышей к другим судорожным ядам: пикротоксину (ингибитор хлор-ионных каналов ГАМКа-рецепторов), бикукуллину (блокатор низкоаффинных ГАМКа-рецепторов), 3-меркаптопропионовой кислоте (3-МРА) (тормозит синтез ГАМК в головном мозге), никотину (агонист Н-холинорецепторов). Повышенная судорожная готовность сохраняется несколько суток с момента однократного введения норборнана (табл. 2).

Таблица 2
Токсичность ГАМК-литиков - ПТ и 3-МРА (в % к контролю) для белых мышей в различные сроки после однократного введения норборнана в дозе 0,095 мг/кг (ЛД16).


УсловияТоксичность
3-МРА (контроль)100%
НБ+ 3-МРА через 1 час 108%
через 24 часа 218%
через 48 часов 96%
ПТ (контроль) 100%
НБ+ ПТ через 1 час 271%
через 24 часа 336%
через 48 часов 156%


Примечание: ЛД50 для 3-МРА и пикротоксина в контроле составила 29,4 +/- 2,5 мг/кг и 11,1 +/- 1,6 мг/кг, соответственно.

Это позволяет заключить, что норборнан может найти применение при изучении механизмов судорожной активности, а также для оценки эффективности противосудорожных средств. Несомненное преимущество яда перед другими судорожными агентами, используемыми для формирования киндлинга, состоит в том, что повышенная судорожная готовность развивается после однократного введения норборнана. "Классический" киндлинг, например с использованием пикротоксина, развивается после многократных ежедневных инъекций токсоагента. Следовательно, применение норборнана в таких исследованиях дает определенный экономический эффект. Следует ожидать, что норборнан может найти применение при изучении механизмов судорожной активности, а также при оценке эффективности противосудорожных средств.

Полученные результаты позволяют предположить, что причиной необычной физиологической активности норборнана может быть особый характер его взаимодействия с рецепторами - мишенями в головном мозге. Ранее нами продемонстрирована способность норборнана к высокоаффинному взаимодействию с хлор-ионными каналами центральных ГАМКа - рецепторов [6].

Использование необратимых лигандов хлор-ионных каналов в нейрохимических исследованиях, по мнению рядов авторов, ускорит процесс изучения структуры и функции ГАМК-рецепторного комплекса, в частности, ионофора [5, 6, 10, 13, 14].

Остаются невыясненными места связывания этих агентов: внутри канала или за его пределами. Точно также отсутствуют четкие данные, с какой именно субъединицей (субъединицами) рецептора происходит их взаимодействие. Полагают, что ковалентная связь с белком возникает с участием аминогруппы аминокислоты (аминокислот) [14]. Возможно, эти рассуждения справедливы и в отношении норборнана.

В следующей серии экспериментов ex vivo установлено, что при системном введении норборнана выявлялось необратимое угнетение хлор-ионных каналов в целом мозге мышей тестируемых с помощью меченного тритием третбутилбициклоортобензоата (3Н - ТВОВ) (табл 3).

Таблица 3
Влияние норборнана и пикротоксина на связывание 3Н - ТВОВ (5 нМ) с мембранами целого мозга мышей (без мозжечка). Опыты ex vivo [5].


 

Доза норборнана, мг / кг

Доза пикротоксина, мг / кг

 

0,1

0,4

0,5

0,5

1,0

2,0

Связывание

лиганда, % от нормы

72 + 12 *

51 + 10 *

27 + 13 **

96 +12

101 + 8

103 + 10



Примечания: * - Р<0, 01; ** - Р<0, 001 в сравнении с контролем. Яды вводили внутрибрюшинно. Животных умерщвляли через 30 мин. При дозах норборнана 0,4 - 0,5 мг / кг и пикротоксина 2 мг / кг у отдельных животных отмечались судороги 4 степени. Связывание лиганда в контроле составило 144 +/- 11 фМ / мг белка.

Уменьшение плотности ионофоров (оценивалось по связыванию 3Н - ТВОВ с отмытыми синаптическими мембранами целого мозга мышей) отмечалось после введения норборнана в дозе 0,1 мг/кг, не вызывающей судорог в период исследования (30 мин). При введении яда в дозах 0,4 - 0,5 мг/кг у отдельных мышей развивалась судорожная активность 4-й степени (повторные приступы клонико-тонических судорог с падением животного на бок). При этом плотность хлор-ионных каналов была снижена на 49 % (доза 0,4 мг/кг) и 73 % (доза 0,5 мг/кг). Полученный факт соответствует современным представлениям о том, что судороги при интоксикации ГАМК-литиками развиваются после блокады не менее половины хлорионофоров в центральной нервной системе [9, 15]. При введении пикротоксина в эквитоксических дозах изменений специфического связывания 3Н - ТВОВ не выявлено. Полученные данные свидетельствуют, что норборнан необратимо ингибирует рецепторы - мишени как in vitro, так и in vivo. Данное свойство яда может привлечь внимание нейрохимиков, занимающихся изучением молекулярной структуры ГАМК/бензодиазепин/ионофорного комплекса.

ВЫВОДЫ

Таким образом, судорожный агент норборнан обладает необычной биологической активностью в сравнении с "классическими" ГАМК-литиками пикротоксином t-бутилбициклофосфатом, тетраметилендисульфотетрамином.

1. НМОГС не играет существенной роли в метаболизме норборнана.

2. Карбоксилэстеразы и сывороточный альбумин крови играют существенную роль в токсикокинетических процессах при интоксикации норборнаном.

3. Однократное предварительное введение норборнана в минимально смертельных дозах сопровождается повышением чувствительности белых мышей к другим судорожным ядам.

4. Норборнан необратимо ингибирует рецепторы - мишени как in vitro, так и in vivo.

5. Выявленные свойства яда могут быть использованы при изучении патологических форм поведения, судорожной активности, агрессивности и нейрохимических механизмов функционирования центральных ГАМК-рецепторных систем.

ЛИТЕРАТУРА

1. Абдувахабов А. А. , Михайлов С. С. , Садыков А. С. , Щербак И. Г. Антиферментное действие фосфорорганических ингибиторов холинэстераз. - Ташкент.Фан,1989. - 182 с.

2. Антонов Н.С. Химическое оружие на рубеже двух столетий. -М.: А/О "Прогресс", 1994. - 174 с.

3. Гладких В.Д., Колосова Н.А., Лошадкин Н.А. Особенности токсического действия ГАМК- антагонистов "клеточной" структуры норборнанового ряда / Токсикол. вестник. - 1995. -N2. -с. 10-13.

4. Гладких В.Д., Колосова Н.А., Лошадкин Н.А. Эффекты совместного действия "бициклогептана" с другими физиологически активными веществами / Токсикол. вестник. -1995. -N6. -С 12-16.

5. Головко А.И., Головко С.И., Зефиров С.И., Софронов Г.А. Токсикология ГАМК-литиков. -Спб. : Нива, 1996. -144с.

6. Головко А.И., Софронов Г.А., Клюнтина Т.В. Норборнан - новый необратимый лигант хлорионных ГАМКа - рецепторов / Бюл. эксперим. биологии и медицины. -1996. -N4. -С. 444-446.

7. Луйк А.И., Лукьянчук В.Д. Сывороточный альбумин и биотранспорт ядов. -М.: Медицина, 1984. -224 с.

8. Свидерский О.А., Головко А.И., Иванов М.Б., Софронов Г.А. Изменение пищевого (питьевого) поведения крыс при интоксикации норборнаном/ Сборник III-го Российского национального конгресса "Человек и лекарство".-М., 1996.-С.285.

9. Casida J.E., Nicholso R.A., Palmer C. J. Trioxabicyclooctanes as probes for the convulsant site of the GABA-gated chloride channel in mammals arthropods / Neurotox 88 : Mol . Basis Drung and Pestig. Act. -Amsterdam etc., 1988. - P. 125-144.

10. de Costa B.R., Lewin A.H., Rice K.C. et al. Novel site - directed affinity ligands for GABA - gated chloride channels: synthesis, characterization, and molecular mjdeling of 1 - ( isothiocyanatopheny ) - 4- tert-butyl-2,3,7 trioxabicyclo [ 2,2,2 ] octanes / Y. Med. Chem. -1991. Vol. 34. N34, -P. 1531-1538.

11. Farrant M., Webster R.F. GABA antagonists: Their use and mehanisms of action /Drugs as Tools Neurotransmitter Res. - Clifton ( N.J. ), 1989. -P. 161-201.

12. Ferri G. Clonet: the key to atranguil brain. the discjvtry of the structure of one brain' s molecular switches is a feather in the cap of British molecular biologists /New Sci. -1987. -Vol. 115, N 1572. -P. 26-27.

13. Lewin A.H., de Costa B.R., Rice K.C., Skolnick P. meta-and para-Isothiocyanato-t-butylbicycloorthobenzoate: Irreversible ligands of the -aminobutyric acid-regullated chloride ionjphore /Mol. Pharmacol. -1989. -Vol. 35, N2. -P. 189-194.

14. Moody E.J., Lewin A.H., de Costa B.R. et al. Site-specific acylation of GABA-gated Cl-- uptake /Eur. J. Pharmacol. -1991. -Vol. 206, N2. -P. 113-118.

15. Palmer C.J., Cole L.M., Casida J.E. ( + ) -4 -tert-Buty13-cyano-1-( 4-ethynylphenyl )-2,6,7-trioxabi-cyclo [ 2.2.2 ] octane: Synthesis of a remarkably potent GABAa receptor antagonist / J. Med. Chem. -1988. -Vol. 31, N6. -P. 1064-1066.

16. Russel R.W., Overstreet D.H. Mechanisms underlying sensitivity to organohosphorus anticholinesterase compounds // Prog. Neurobiol. - 1987. -Vol. 28, N 2. -P. 97-129.

17. Teraki Y., Maemura S. Histotoxicity and minerali metabolism of chelating agent in rats // Eur. J. Pharmacol. -1990. - Vol. 183, N 6. -P. -2453.


Страница вверх

Свидетельство о регистрации сетевого электронного научного издания N 077 от 29.11.2006
Журнал основан 16 ноября 2000г.
Выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций
(c) Перепечатка материалов сайта Medline.Ru возможна только с письменного разрешения редакции

Размещение рекламы

Rambler's Top100