ВЛИЯНИЕ ВНУТРИУТРОБНОЙ ХРОНИЧЕСКОЙ ИНТОКСИКАЦИИ ЭТАНОЛОМ НА МЕТАБОЛИЗМ ГАМК В ТКАНЯХ РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ ТРЕХ МЕСЯЧНЫХ КРОЛИКОВ
В работе представлены экспериментальные данные о влиянии внутриутробной хронической интоксикации этанолом на обмен гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в тканях различных структур центральной нервной системы (ЦНС) трех месячных кроликов. Результаты наших исследований показали, что при пренатальном хроническом воздействии этанола происходит увеличение содержания ГАМК, уменьшение содержания свободных глутаминовой и аспарагиновой кислот (Глу и Асп), повышение активности фермента глутаматдекарбоксилазы (ГДК) и понижение активности фермента ГАМК-Т в тканях структур головного мозга трех месячных кроликов. Вероятно, что ГАМК как медиатор торможения активно принимает участие в патогенезе внутриутробной интоксикации этанолом ЦНС и всего организма, защищая нервные клетки и организм от вредного воздействия и участвует в механизме приспособления к указанным условиях и защитно-компенсаторных процессах в ЦНС.
Ключевые слова: гамма-аминомасляная кислота, глутаминовая кислота, аспарагиновая кислота, глутаматдекарбоксилаза, ГАМК-аминотрансфераза, этанол.
Mammadova I.A.
Postgranduate student, Azerbaijan State Pedagogical University in Baku
INFLUENCE OF INTRAUTERINE CHRONIC ETHANOL INTOXICATION ON THE GABA METABOLISM IN THE TISSUE OF DIFFERENT CENTRAL NERVOUS SYSTEM STRUCTURES OF THE THREE MONTH OLD RABBITS
Abstract
The paper presents experimental data on the effect of intrauterine chronic ethanol intoxication on the metabolism on GABA in the tissues of the different central nervous system (CNS) structures of the three month old rabbits. Our results showed that chronic exposure to ethanol leads to upregulation of GABA, downregulation of free Glu and Asp, increase activity of GAD and decrease activity of GABA-T in the tissues of brain structures of three month old rabbits in prenatal ontogenesis. Is possible that GABA as an inhibitory neurotransmitter can be actively involved in the pathogenesis of in utero ethanol intoxication of organism and CNS, via protecting nerve cells and the organism from its adverse effect and by involving in the mechanism of adaptation and protective-compensatory processes in the CNS in these conditions.
Keywords: GABA, Glutamic acid, Aspartic acid, glutamate acid decarboxylase, GABA-transferase, ethanol.
В комплексе медико-биологических проблем последних десятилетий особое место занимает исследование широкого диапазона вредного влияния алкоголя на состояние здоровья как самого злоупотребляющего алкогольными напитками, так и на здоровье его потомства, отрицательного воздействие на благосостояние семьи и общества.
В настоящее время установлено, что этанол, независимо от сроков беременности, быстро переходит через гемато-плацентарный барьер. Алкоголь, употребляемый беременными, оказывает как прямое, так и опосредованное тератогенное и фетотоксическое действие на плод. Тяжёлыми последствиями алкоголизма женщины являются гибель зародыша на ранних этапах эмбриогенеза, высокая перинатальная заболеваемость и смертность, рождение детей с задержкой перинатального развития, различные врождённые аномалии, метаболические и функциональные нарушения, дефекты развития ЦНС, в частности, прогрессирующая психическая неполноценность [4].
Одно из важнейших мест в формировании признаков алкогольной интоксикации занимают изменения под влиянием этанола функционирования нейромедиаторов головного мозга [12]. ГАМК-ергическая система, по мнению большинства авторов, играет значительную роль в развитии алкоголизма, так как является одной из основных точек приложения этанола при возникновения его психотропных эффектов [3].
В эмбриогенезе плацентарных млекопитающих различают два критических периода: первый – на начальный стадии развития, когда зародыш только начинает продвигаться по яйцеводу, второй период совпадает со стадиями развития, когда зародыш вступает в период основного органогенеза [6]. В эти критические периоды развития ЦНС насыщена различными клеточными, тканевыми и митохондриальными изменения, которое до сих пор остаются малоизученными. Несмотря на признание факта ранимости нейронов структур головного мозга в эмбриональном и плодном периодах, отсутствуют сведения о том, на какой стадии пренатального развития под действием экстремального фактора внешней среды, в частности при алкогольной интоксикации, возникают патологические изменения в нервной системе и как они проявляются в постнатальном онтогенезе человека и животных.
Таким образом, кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию изучение различных параметров ГАМК-системы в головном мозге необходимым для выяснения механизмов пренатальной действия этанола в мозге.
Материалы и методы
Исследования выполнены на кроликов, полученных от взрослых самок, в соответствии с биоэтическими принципами и нормативными документами, рекомендованными. Двух половозрелых самок подсаживали к самцу, далее фиксировали срок беременности – определяли наличие сперматозоидов в вагинальном мазке самки, при этом первым днем беременности считался день обнаружения сперматозоидов в вагинальном мазке.
Экспериментальные животные были разделены на следующие группы: 1) контрольная группа – интактные животные; 2) опытная группа №1 – самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 3,5 г/кг дозой этанола, и их потомство, 3) опытная группа №2 – самки, подвергавшиеся хронической интоксикации 5,6 г/кг дозой этанола, и их потомство.
Хроническую интоксикацию 3,5 г/кг и 5,6 г/кг дозой этанола проводили на 1-10-е сутки. Беременности введением этанола один раз в день (внутрибрюшинно) в течение 10 дней.
Отделы мозга (кора больших полушарий головного мозга, мозжечок, ствол мозга и гипоталамус) анализировали у интактных и опытных трех месячных крольчат. Сразу после декапитации животных извлеченный мозг помещают на лед. Ткань мозга обрабатывали согласно методу Робертса [8] в модификации [9].
Для разделения свободных аминокислот (ГАМК, Глу и Асп) методом электрофореза на бумаге [7] применяли буферную смесь: вода-ледная уксусная кислота – пиридин (44:8:1) при рН 3,5. Аминокислоты разделяли при напряжении 350 В и сила тока 12,5 мА в течение 4 ч.
Активность ГДК в нервной ткани определяли известным методом, предложенным И.А.Сытинским и Т.Н.Пряткиной [10]. Активность фермента ГАМК-Т определяли по методу Н.С.Ниловой [5] и выражали в микромолях Глу, образовавшейся на 1 г свежей ткани за 1 ч. Все эксперименты проводили согласно «Правилам работы с использованием экспериментальных животных». Полученные данные были статистически обработаны непараметрическим методом Манна-Уитни для независимых выборок [2].
Результаты и их обсуждения
Результаты проведенных исследований, показали что у 3-х месячных крольчат в контроле содержание ГАМК составляет в кора больших полушарий мозга 2,24±0,066, в мозжечке 1,74±0,039, в стволе мозга, 2,12±0,038, в гипоталамуса 2,62±0,039 мкмоль/г (табл. 1). У кроликов, перенесших пренатальную хроническую интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола наблюдается выраженные нарушения обмена ГАМК. При этом содержания ГАМК возрастает: в кора больших полушарий мозга – 20%, в мозжечке – 22%, в стволе мозга 31%, в гипоталамуса – 26%.
Содержание свободной Глу у 3-х месячных крольчат в тканях избранных структур ЦНС после внутриутробного воздействия хронической интоксикации 3,5 г/кг дозы этанола снижается. Таким образом, в контроле содержание свободной Глу в ткани коры больших полушарий головного мозга составляет – 4,87±0,082, мозжечке – 4,17±0,064, стволе мозга – 4,65±0,066, в гипоталамуса – 4,94±0,03 мкмоль/г. У 3-х месячных кроликов, перенесших пренатальную хроническую алкогольную интоксикацию (3,5 г/кг) содержания Глу в кора больших полушарий мозга – 12%, в мозжечке – 7%, в стволе мозга 10%, в гипоталамуса – 7% уменьшается. При этом содержание свободной Асп в тканях исследованных структур ЦНС также уменьшается: в кора больших полушарий мозга – 21%, в мозжечке – 14%, в стволе мозга 14%, в гипоталамуса – 15%.
У 3-х месячных кроликов, получавших внутриутробно хроническую алкогольную интоксикацию высокой дозой алкоголя (5,6 г/кг), содержание ГАМК увеличивается в ткани больших полушарий головного мозга – 28%, в мозжечке – 34%, в стволе мозга – 42%, гипоталамуса – 38% по сравнение контрольными показателями. Содержание свободной Глу в тканях изучаемых структур головного мозга после внутриутробного воздействия хронической интоксикации этанола (5,6 г/кг), в отличие от уровня ГАМК адекватно снижается (в кора больших полушарий мозга – 18%, в мозжечке – 11%, в стволе мозга 15%, в гипоталамуса – 12%). При этом содержание свободной Асп в тканях избранных структур ЦНС также уменьшается (в кора больших полушарий мозга – 15%, в мозжечке – 18%, в стволе мозга 19%, в гипоталамуса – 20%).
Таблица 1 – Влияние внутриутробной хронической интоксикации этанолом (3,5 г/кг и 5,6 г/кг в течение 10 дней) на содержание ГАМК, Глу и Асп (мкмоль/г) в тканях структур ЦНС 3-х месячных кроликов (M±m, n=5)