ГАМКергическая система при отравлении тяжелыми металлами. Влияние кадмия на ГАМКергическую систему
В современной токсикологии при оценке действия на нервную ткань различных химических веществ все большее внимание уделяется состоянию нейромедиаторных систем и протеканию синаптических процессов как ранним, чувствительным и информативным критериям повреждающего действия токсикантов. Особенно информативным может стать изучение нейротоксичности химических веществ при их действии на параметры функционально-противоположных нейромедиаторных систем, таких как ГАМК-ергическая и система возбуждающих аминокислот.
Главная физиологическая функция возбуждающих аминокислот глутамата и аспартата состоит в передаче быстрого возбуждающего сигнала от одного нейрона к другому. Избыточный же выброс глутамата или аспартата ведет к усиленному притоку Са в нервные клетки, что является одним из универсальных механизмов повреждения нервной ткани при интоксикациях и других неблагоприятных воздействиях.
Наоборот, ГАМКергическая система — это основная тормозная система мозга. Она играет ведущую роль в ограничении повреждающего действия процесса перевозбуждения при неблагоприятных воздействиях. ГАМК (гамма-аминомасляная кислота) выполняет две основные функции в нервной системе: с одной стороны, она является основным медиатором торможения, с другой — одним из промежуточных субстратов ГАМК-шунта, участвующим в компенсации метаболических расстройств в головном мозге.
В ткани мозга ее концентрация довольно высока (2—10 мкмоль/г), причем 60—80 % ГАМК локализовано в цитозоле клеток, а остальная находится в связанном состоянии в синаптосомах. Кроме того, сами ГАМКергичес-кие клетки мозга обладают высокой электрической активностью и поэтому легко повреждаются. Процесс поглощения (14-С)-ГАМК срезами коры головного мозга крыс при различных экспериментальных условиях был изучен нами ранее. В развитие этого вопроса в данном разделе исследования было изучено на переживающих срезах коры головного мозга крыс в различных экспериментальных условиях поглощения (14-С)-аспартата и произведено сравнение влияния Cd на системы активного поглощения (14-С)-ГАМК и (14-С)-аспартата в экспериментах in vitro и in vivo.
Исследования выполнены на белых крысах-самцах линии Вистар массой 120—170 г. Всего использовано 60 животных. В первой серии опытов исследовали зависимость интенсивности поглощения (14-С)-аспартата от времени инкубации. Поглощение нарастало на 2—3-й и 8—10-й минутах. На 4—5-й и 13—15-й минутах отмечалось снижение поглощения, а затем вновь происходит его возрастание к 20-й минуте. Можно предположить, что процесс поглощения сопровождается метаболизацией аспартата и периодическим выходом меченых продуктов из клетки. Известно, что одной из важных характеристик синаптического оборота нейромедиаторов является их поглощение (обратный захват) пресинаптической терминалью и околосинаптической глией. В ходе этого процесса выделившийся передатчик удаляется из синаптической щели.
Во второй серии опытов исследовали зависимость интенсивности поглощения инкубационного раствора и наличия ионов Na. Поглощение плавно возрастает от 0 до 25 °С, затем выходит на плато и даже немного снижается при 40 С. Вероятно, при температурах порядка 40 C система находится в наиболее стабильном состоянии. В этих экспериментах выявлен №+-независимый компонент поглощения, который составил примерно половину от Nа+-зависимого. Далее были проведены опыты по изучению влияния Cd на поглощение ГАМК. Они свидетельствуют о том, что хлорид кадмия усиливает поглощение ГАМК в двух диапазонах концентраций. В области сверхнизких концентраций наблюдалось два пика стимуляции поглощения кадмия — при 10-13 и 10-10 М. При концентрациях от 10-9 до 10-5 М изменений поглощения не наблюдалось.
В области высоких концентраций также обнаружено два пика стимуляции поглощения ГАМК при концентрациях кадмия 10-3 и 10-1 М. Кроме этого, при концентрациях 10-11 и 10-4 М отмечена тенденция к снижению поглощения, однако эти данные статистически недостоверны.
Хлорид кадмия, как и в случае с ГАМК, также существенно влиял на поглощение (Н-С)-аспартата. В диапазоне сверхнизких концентраций эффект Cd наблюдался при 10-15, 10-14, 10-11, 10-9 М. В диапазоне концентраций 10-8—10-4 достоверного влияния не обнаружено. В области высоких концентраций стимуляция отмечена при 10-2 М.
При подострой затравке белых крыс Cd поглощение (14-С)-ГАМК и (14-С)-аспартата существенно изменялось. После затравки крыс внутрижелудочно водным раствором CdCl2 в дозе 1/20 от LD50 (16,45 мг/кг) снижалось поглощение ГАМК (на 24 %) и более значительно увеличивалось поглощение аспартата (на 76 %).
Проведенные эксперименты показали, что поглощение (14-С)-аспартата, как и ранее изученное поглощение (14-С)-ГАМК, является активным, энерго-, температуро- и Na-зависимым процессом. В обоих случаях соотношение ткань/среда составляло 4,3—4,6, что указывает на хорошую жизнеспособность срезов. Однако зависимость поглощения аспартата от времени не подчиняется экспоненциальной зависимости в отличие от поглощения ГАМК. Вероятно, это свидетельствует о более раннем и активном метаболизме (14-С)-аспартата в срезах. Cd в этих условиях преимущественно стимулирует поглощение этих нейромедиаторных аминокислот. В обоих случаях зависимость концентрация — эффект носит нелинейный характер. Транспорт ГАМК достоверно стимулируется при четырех концентрациях — при 10-11, 10-9, 10-6, 10-2 М. Транспорт аспартата стимулируется также при четырех концентрациях — при 10-13, 10-10, 10-5, 10-2 М (при 10-4 М отличия от контроля недостоверны).
