Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Амидные группы белков мозга гомойотермных и гетеротермных животных при гипотермии и зимней спячке

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Амидные группы белков мозга гомойотермных и гетеротермных животных при гипотермии и зимней спячке"

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специализированный совет К 063. 52. 09

АМИДНЫЕ ГРУППЫ БЕЛКОВ МОЗГА ГОМОЙОТЕРМНЫХ И ГЕТЕРОТЕРМНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ГИПОТЕРМИИ И ЗИМНЕЙ СПЯЧКЕ

по биологическим наукам

На правах рукописи

ГУСЕЙНОВ ГЕРМАН ОМАРОВИЧ

УДК 612. 82. 015:612. 592:591. 543. 42.

(03.00.04. — Биологическая химия)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону 1992

Работа выполнена на кафедре биохимии и биофизики НИН биологии Дагестанского государственного университета

НАУЧНЫЕ РУКОВОДИТЕЛИ: доктор биологических наук,

академик АЕН РФ Э. 3. ЭМИРБЕКОВ (г. Махачкала) ;

доктор биологических наук, профессор В. С. ШУГА-ЛЕЙ (г. Ростов-на-Дону)

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ: доктор биологических наук, профессор А. М. МЕНД-ЖЕРИЦКИЙ

доктор биологических наук, профессор Р. А. ТРАПЕ-ЗОНЦЕВА

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Институт Проблем криобиологии и криомедицины АН Украины

Защита состоится в _<¿í2_ часов на заседании специализированного совета К 063. 52. 09. по биологическим наукам в Ростовском государственном университете (344006, ir. Ростов-на-Дону, ул. Б. Садовая, 105, клуб РГУ, 2-ой этаж).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУ

Автореферат разослан ^^>•>—/^^t^f-^ffi-^*^[992 г

Ученый секретарь специализированного совета „„ доктор биологических наук 1-(Кирой В. Н.)

//

ОБЩ; ХАРАЮТРИСГгПй РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Меток гипотермии находит всё болоо широкое применен:« в различных областях кодацани и биологии (Всеооазн. сама. "Ой;,ген веществ при зиинап спячка",, 1985; II ,'!олд. кокф. "Успехи современной криобиологии", 1992). Полокнтслыпгл эффектом гипотермии является завдта прежде зеего головного ::озга от гипокс-.л, которая сопутствует различит идам патологических процессов. Лимитирующими факийраш использовал. л гипотермии являются кеяоррелягинное угнетение я существенная перестройка метаболизма органоз и тканей, соироводдадаиеся зесьга пепелатоль-шаш юстгиготорьачаскима последствиями (:'?Л страх, 1975; ¡Лэ:чал-ккн и др., 1982; Тимофеев, 1983; Эг.арбоков, Львова, 1985; БабиЗ-чук, Шифман, 1983; Бабийчук И др., 1930 и др.)

3 то же время з природе существуют несколько типов самопроизвольно": гипотермия, среда которых наибольшее вяткагл'о исследователей привлекает зимняя спячка млекопктаюквх (Дзшн и др., 1988). Зимоспяндае кивотные сохраняй! кязнеспособноста и определенную активность биохимических реакшп': при очень низких тсмпо-^ратурах тела (+3°, +5°).

В настоящее зро;."л сформулированы нейрохимические концепции влияш'я гипотермии (у гомоДотермоз) и естественно;! адаптации к низкоЗ температуре тела (у готеротермов) (Крепе, 1981; Окпрба-ков, Львоез, 1984;'1985;. Демин и др., 1228), в которых значительная роль отводятся белкам мозга. Белки обладай? ¿ольипм количеством различных функциональных групп, которые вместе с другие "особенностями ах строения обеспечивают высокую реакплонно-спеесбностъ и полцфушшиональкость. 3 поеттрапеляционко;': модификации белков клеток, прекде всего первних, ведуаэо место занимает неформсптатпвное дезамидированпе.

Из тезоазлапошюго зитенает цель гаазго исследования.

Цель и затточч т»осяопова.тея» Целью настоящей работы явилось изучение динамики содертшм белков и амадких групп в различных б ел: со сих Лрсктшх головного мозга крис я сусликов при принудительной гипотермии а посяедукьчам самосогревании, а такта при зьт-иеЛ спячке. Д;т репейил постаЕлепно.1"; цели зцдшгались следуйте задачи:.

I. Изучить изменение содергглппя сумларкпх, лабильных п щюгсоспязаншас ашдо:х групп в суммарно!, водорастворимой и водоазрастворимо" фракиях белков головного ыозга крыс и общего содержания в них белков на различных этапах гипотермии и при последующем самосогревании. '

Исследовать изменение амкдорованности белков и содержания общего белка в различных фракциях ыозга сусликов в динамике принудительной гипотермия и зимней спячки.

3. Опоеделлть изменение ^одеряаная общего белка и амядных групп з исследуемых белковых фракциях ыозга крыс при гипотермии а последующем самосогревании та фоке внутрибрющшгаго введения путресадка а аргиназа.

Основные гголоаенкя. внносишв на заущту:

1. Умеренная (30°) и глубокая (20°) гипотермия вызывает де-замидароваше белков различных фракций головного мозга крыс. Б процессе самосогревания после пзренесеиной гипотермии происходит некоторое повышение количества видных групп в белках мозга, не достигающее контроля.

2. Принудительная гипотершя сусликов приводит к разнонаправленному изменении амедированности в белковых фракциях мозга. В ходе зимней спячки изменения степени ашдарованности белков мозга сусликов выраяепы меньше, чем при гипотермии.

3. Предварительное внутрибрюшнное введение пут'реецнна и аргинина крысам в определенной степени предотвращает вызванное гипотермией изменение ашдарованшети белков мозга.

4. Содерзанке белка в различных фракциях мозга крце и сусликов при гипотермии и зимней спячке такие изменяется, -причем

у крыс з большой степени, чем у сусликов.

Научная новизна работы. Впервые проведено систематическое исследование содержания амидаых груш в белках и общего содержания белков в разных фракциях мозга в динамике гипотермии го-мойотормшх и гетеротершшх ецвотнкх ■ и при их последующем самосогревании, а такке при',зимней спячке.

Выявлено, что как при умеренной (30°), так и глубокой (20°) гипотермии крыс происходит снияепие ашдарованности в суммарной, водорастворимой и водонерастворимоЗ фракциях балков мозга. По-

назако, что при дальнейшем са?.:осогрсвапил гацотеринроЕашшх крыс наблюдается вторичное повышенно количества аидаых групп в белках мозга, однако, полного их количественного восстановления не происходит.

Обнаружен факт*изменения степени ампдарозанпости белковых фракций мозга гетеротермов (сусликов) при принудительно!' гипотермии независимо от температуры тела (30°, 20° и 10°).

Установлен физиологический уровню. содержания суммпрнюс, лабильных и прочиосвязаньых «мидних групп во фракциях белков мозга сусликов в дянашке зимней спячки и после естественного пробуждения от неё.

. 3 работа получены данное о коррекции процессов дезами' дарования и амидарованпя белков мозга при гипотермии внутрибри-шшишм введением путресцина и арпниша.

Ковш, ранее никем не установленным, »актом является то, что общее содер.'шние бежа в различных фракцгях мозга при ги-потермической патологии спи::аетзя в зависимости от температуры тела; при пероносимоП гипотермии (у сусликов) вначале (при 30°) таюхе^ сникается, а при дальнейшем падении температуры тела (до ¡¿0° и 10°) - не изменяется. Результаты проведенной работы позволили установить более сходные изменения в содержим божка в мозгу при зимней спячке, принудительно:! пшотертлп готоротермов и при гипотермии крыс па фоне введения путроегдпа и аргинина. Теоретическая и практичг тая значимость олботп. Получогл.ыс в работе фактические материалы ва-;аш дня ¡цалъпейиого развития представлений о нейрохимических механизмах гипотермической патологии а адаптации к низкой температуре тела.

Практическую значимость имеют результаты работы по ¿ядяную защитных веществ, корректирующих метаболизм мозга гомойотермов ' при гипотермии.

Тема диссертации является составной частью научно-исследовательской работы кафедры биохимик и биофизики Дагестанского госунпверситата и кафодры биохимии п биотехнологии Ростовского госуииверсктзта, выполняемой в рамках Общероссийской программы ( 2.28.4.7.5. ). .

Апгобацчя паботн. Материалы диссертации докладывались на П Мехс-дукародной конференции "Успехи современно;; криобиологии" (Харьков, 1332 г), на симпозиуме Стран содружества "Магсро- и ;,Шкро-

уровни организации козга в норме и патологии" (Москва, 1992), ка пгогог-ux научных конференциях профессорско-преподавательского состава Дагестанского госуниверснтета (Махачкала, 1990,1991, I9S2 г.г.), a Taicie на совместной заседании кас^едры биохимии и биофизики к Проблемной научно-исследовательской лаборатории ней-рохиш. Дагестанского госуниверситета (Махачкала, иэнь IS92 г.). Публикаотя Результатов исследования. По теме дассертации опубликовано 5 работ.

Объем г. структура заботы. Дкрсертация изложена на 173 стр. ма-ианописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и 1С' обсуждения (4 раздела), заключения, выводов и списка литературы. В списке литературы приведено 227 источников, из них 180 на русском языке. Работа шщострирогана 29 рисунками и 25 таблицами.

ЬШЕШШ И МЕТОДЫ ИСОВДВАШ

Эксперименты проводили на лабораторных беспородных белых крысах i: кавказских сусликах малых (Citellus pygmaeus Pellas ), отловленных в низменной части Дагестана.

Гипотермию у аиэотных вызывали с помощыэ специальных холодовых камер, изготовленных из плексиглаза (Абдуллаев, I9SI). Путем регулировался скорости ииркулируеыой холодной воды (4°) сии-нали ректальную температуру крыс до 30°С за 15-20 мин., до 20-19°С за 55-60 мин. ( и сусликов дополнительно до I0-S°C за 7580 мин.). :,'и исследовали крыс и при самосогревании после перенесенной гипотермии 30° и 20°. После достижения необходимого уровня гипотермии крыс ."звлекали . из холодовых камер и оставляли при комнатной температуре в лаборатории для самостоятельного согревания. Периодически (через каздые 10 мин.) следили за повышением температуры тела лшвотных и определяли скорость самосогревания.

■ ',1ц обнаружили, что гипотеркированние до 30° крысы после прекращения охлаждения самосогреваются до 37° в среднем i ; 50 мин., а гипотермированиыа до 20-19° - за 2 ч. 28.мин.

Для изучения влияния гипотермии на фоне введения протекторных вз'деств подопытным крысам за 30 мин. до начала вызывания гипотермии внутрибршшинно вводили в отдельности I т раствора пут-

ресцииа (") з аргинина ("Каепа! ") на (Тазиолоютеском растворе из расчета.2 мг путресвдиа к 120 от аргинина на 100 г. массы тела.

Выбранные наш дня ипъекцчи крысам дозы путресципа и аргинина обладают противопшотермичесгага (Мтоида Махмуд, 1920) и антигипоксическим и адаптавенным к холоду действием (Шугалей и др., 1ЭЭ0; Фан Ан, 1951).

Известно, что при внутрибрюшнном введэнии путресципа и аргинина крысам их содержание р мозгу и крови через 50 мин. превышает контроль на 25-30$ (Кричевская и др., 1585; Фан Ан, 1950). Установлено, что проницаемость ГЭБ для аминокислот и биологически активных соединений при гипотермии не изменяется (Еш1гЪе-коу еъ а1. • Т-ЭЧЧ). Поэтому маяно утверждать, что к моменту достижения гипотермии после вкутрибр.тахшного вводэиия исследуемых веществ в мозг крцс поступает достаточно больше количество последних.

Для изучения состояния зимней спячки отломанных в мае-пюнв сусликов содержали в виварии до глубоко:; осени. 3 конце октября сусликов помещали в темные клетки, создавал им условия; близкие |>;к естественным (Калабухов, 1956; Дешн и др., 1588).

Для биохимических анализов контрольких и подопытных швот-ных быстро декапитировали, голову целиком замораживали апдгкш азотом или, максимально быстро извлекая мозг, замораживали его при температуре -14 -16°С.

Для исследования амидарованности белков из гомогекатов больших полушарий головного мозга выделяли водорастворимые, во-донерастворимые и суммарные белки.

а) вндаление суммапинх болкоп

Навеску замороженной ткани мозга гомогенизировали с 5 мл 12$? - ТХУ. Центрифугировали при 6000 об/мин. в течение 10 мин. Осадок белка дважды отмывали 5% - ТХУ, а затем освобождали от воды и липидов.

б) выделение водорастворимых и водоиерас-

творимых балков

Для выделения водорастворимых белков тгмнь мозга гомогони-.зировали ш холоду в дасталированной вода (1:10). Гомогенат дваяда забрала вали, оттаивали и оставляли на 18 часов при +4°С. Из надосадочной ¡.адсоста водораствориша белки осаждали равным

объемом охлажденной 12% - ТХУ и отдаляли щнтрцфугарованиеи при BCQOg в течение 20 мин. Осадок, содержащий водонерастворимые белки, обрабатывали 5 мл. 12% - ТХУ и центрифугировали при 8000g в течение 20 мин.

Белки освобоядали от воды и липидов методом Yoshlno, Elliot (1970) в модификации Н.В.ПуикЕНо:'; (1979).

Амидные группы белков мозга определяли по количеству аммиака, образующегося при гидролизе в Iii HrS 04 при 100°С в течение 10 мин. ( лабильные амидные группы - ЛАГ )в 120 мин ( прочносвя-заиные амидные группы - ПСАГ) по методу З.С.Гершеновича, A.A. Кричевской (I960), подробно описанному у Э.З.Эмирбекова (1X9). Азот прочносвязанных ашдаых групп определяли по разности суммарных (САГ) и лабильных амидаых групп. Определение аммиака в . гидролизатах проводили микродиффузионным методом ( Soligson, Seiigson , 1951). Количество белка в пробах определяли методом Лоури (bowxy et al 1951).

Данные,- полученные в ходе экспериментов, обрабатывали вариационно-статистическим методом малой выборки (Кокунин, 1975).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЩШВ

Наши результаты (Рис.1) показывают, что кек при умеренной (30°), так и глубокой (20°) гипотермии у крыс в суммарной, водорастворимой и водонера стзоримой фракциях белков больших полушарий головного мозга амидарованность значительно снижается. Чем нане температура тела лявотного, тем глублсе идет процесс дозамк-дарования белков. Как видно по данным, динамика изменения количества лабильных и прочносвязанных амидаых груш в белках исследуемых наш фракций по мере снижения температуры тела "почти одинакова.

Известно, что гипотермия для гомойотермного животного - это экстремальное' состояние, за которым следует длительная постги-■ яотермическая патология (МаЙстрах, IS54; 1975). Белки мозга крыс при гипотершчеокой патологии подвергаются значительным кодификационным изменениям (Эшрбекова, IS83; Эщрбеков, Львова,IS85); изменяется растворимость, относительная гадрофобность, электро-форетическая подвижность, коэффициент полярности и т.д. Манто думать, что сншсоние степени амидироваишсти белков мозга при гипотермии гомойотермов, видимо, является общей реакцией (Эмир-

ПСАГ

Г

I

САГ

2

ЛАГ

ПСАГ

САГ

3

ЛАГ

ПСАГ

ЩЩ - гипотермия 30°; ^^ - самосогревание после перенесенной гипотермии 30°;

- п:потормая 20°;

- самосогревание после перенесенной гипотермии 20°.

~:ка:.::'.ка изменения (в от контроля) содержания амадннх групп в суммарной (1),во-растворпмо:: (2) и водокврастворимой (3) фракциях белков больших полушарий голов-го мозга крнс при гипотермии п последующем самосогревании.

бекова, 1983; Эмирбеков, Львова,•1908). Дискоорданаиионнш изме- ■ аенпя в азотно-белковом метаболизме мозга, характерные для гида-термированного гомойотермного животного, наиболее ярко выявляются при дальнейшем самосогревании,

При самосогревании крыс после перенесенной гипотермии 30° к 20° наблюдается возрастание амидированности белков мозга '(Рис.1), не достигая контроля. При этом увеличение ашдаровакности белков в исследуемых фракциях мозге происходит за счет прочносвязанных амвдннх груш. Обнаруженные наш модификации ашдннх групп в белках мозга крыс при гипотермии отра;кают изменения в азот.ко-белковом метаболизме мозга, стойко удерживающиеся в течение 1-3 сут., а в отдельннх случаях в теченко 6 суток (Векслер, Герше-нович, 196?; Абдуллаев, 1982; йл'рбеков, Львова, 1985),

Изменения количества лабильных и прочносвязанных амидных групч в белках мозга крыс при гипотермии и последующем самосогревании, по-видимому, свидетельствуют о модификации не только неферментативного, но и ферментативного дезамидарования. Можно допустить, что при охлаждении теплохфовного организм траноглу-таминаза ((фермент, катализирующий реакции связывания глутамина бедка с биоамипами), подобно другим ферментам азотистого метаболизма мозга (Змирбеков, Мейланов, 19Б2) подвергается физико-химической модификации, цриводящей к изменению активности.

Одной из причин наблюдаемого нами дезамидарования белков мозга при гипотермии являются количественнш изменения белков во фракциях. Поэтому мы исследовали в параллельных опытах изме-*-:знке содержания общего белка во фракциях мозга. Оказалось (Рис. 2), что по мере снижения температуры тела крыс (3.0°,20°) происходит уменьшение количества бо лги в исследуемых фракциях мозга. При самосогревании после перенесенных этапов гипотермии ЗС° и 20° имеет место тенденция к увеличению содержания белка б мозгу.

Следствием дезамидарования является увеличение атакуемос-IV. белковых молекул тканевыми пептид-гндролазама (Кизилштейн, 1984), активность которых в мозгу пди гипотермии увеличивается (Нурмагомедова, 1983; Эшрбеков, Льзова, 1985).

Б связи с приведенными данными интерес представляет изучение переносимого состояния гипотермии. Как наиболее подходящую модель ш выбрали принудительную гипотермию гетеротермов, гене-

Таблица I

Содержание амидных групп белков и общего белка в суммарной, водорастворимой и водонераство-римой фракциях больших полушарий головного мозга интактных крыс и бодрствующих сусликов (М ±т; н = 6)

Еивотные

Крисы Суслики: летом зимой

Крысы

Суслики:

летом зимоЯ

Ф р'а кции белков

Суммарная

Водорастворимая

Водонерастворимая

j Амидные группы ( в мкмоль /г белка )

| САГ | ЛАГ | ПСАГ J САГ | ЛАГ j ПСАГ | СЯ" • ЛАГ | ПСАГ

26lll2,2 I0li7,8 I6I±7,7 342i3,37 134±2,01 208±4,78 I8S±I3,7 68+3,57 I2I±IQ,4

328±2,0 I30il,7 I98±2,0 492±9,8 202±5,85 290±II,5 354i4,3 I25±4,8 229+4,9 3I4±2,2 II0±I,7 204±2,4 429±2,9 I2I±2,2 3Q8±3,5 305+3,9 92+2,6 2I3±2,8

Общий белок (в мг/г ткани)

90,8±1,4

I05,0±2,I Э3.5±0.8

44,9±I,5

7I,0±0,98 62,3±I,2

74,I±I,5

93,8±I,3 8I,0±I,8

тически приспособленных к перенесению низкой температуры тела.-Кавказские суслики малые в условиях Дагестана летом (июнь-июль) водут себя как типичные гомойотергч. Принудительную гипотермию они переносят довольно логко. У сусликов, например, состояние "холодового наркоза',' .в отличие от крыс, наступает не при температуре тела 20? а при 10? По результатам наших исследований (Табл. I), в мозгу бодрствующих сусликов амидароьанность белков-мозга в 1,3 - 1,9 раза выше, чем у интаютшх крис. Различия в амидирозапности белков и общего содержания С1 елка сусликов, бодр-стзукцих летом и зимой, наблюдаются и в разных фракциях мозга.

Изменения в содержания амидных групп белков мозга у сусликов наступают yze при принудительной гипотермии 30° (Рис. 3). Различается при этом такяе динамика акидкрованности как в различных фракциях белков, так и по фракциям амидных групп.

Углубление принудительной гипотермии до 20° у сусликов (хотя она при этом довольно бодрствуют) вызывает более резхше изменения в содержании амидных групп в белковых фракциях мозга, 3 водорастзоримой и водонерастворимой фракциях белков мозга при этом количество как лабильных, так л прочносвязанных амидных групп почти в одинаковой степени сниааотся (35-40^), а в суммарной белковой фракции амадированность белков повышается за счет лрочиооаязаниоых амидных групп.

При состоянии л:е "холодового наркоза" сусликов (с температурой тела 10°) продолжатся разнонаправленные количоствонные и качественные изменения в содерснипш амидных групп белков мозга такие некоррелятивно углублению гипотермии.

Принудительная гипотермия сусликов до ректальной темпора-туры 30° приводит к снижению количества белка в мозгу (Рис. 2), Дальнейшее спикзкпе температуры тела сусликов да 20° взывает незначительное по сравпешио о предыдущим этапом гипотермии уменьшение количества белка. При гипотермии 10° у сусликов содержание белка в мозгу стабилизируется.

Таким образом, у геторотергллых ;:снеотиых, в отличие от отро-^ гих гомойотермов, при принудительно;! гипотертаи наблюдается наибольшая лабильность процзееоз дозамидкрования и ампдировашш белков, что, видимо, отражает устойчивость нервных, клеток зимо-ссящих к низким температурам тала. Лвбмьнооть и большая активность в системе освобождения и связывания аммиака в мозгу сус-

1С0

80

30

•:о

2 С

тала

Рис. 2 . Изменение содержания белка в суммарной (I), водорастворимой (2) и водонераство*-р::;.:оЛ (3) фракциях белков больших полушарий головпого мозга в динамике гипотермии крыс (•->), сусликов (о-о), зимней спячке сусликов (д-4), а такгл при

гипотермии крпс на фоне введения путресшша (х-*) и аргинина (о-а),

40

30

20 10

0

-10

-20 -30

-40 -50

-60

САГ

ЛАГ

ПСАГ

САГ

1

** Ш %

'Щ

ЛАГ

ПСАГ САГ

ЛАГ

ПСАГ

1

- гипотермия 30°; гипотермия 20° { [■;-;. (- пшотершя 10°,

Рис. 3. Динамика изменения (в % от контроля) содержания амидаых групп в суммарной (I),водорастворимой (2) и водонерастворимой (3) фракциях белков больших полушарий голо&-

40

30

20 10

0

-10

-20

-30 -40 -50

САГ

ЛАГ

ПСАГ

САГ

ЛАГ -

ПСАГ

САГ

ЛАГ

ПСАГ

Р I

2Г

W

fi

г

IKT

л

м сл

| - недельная спячка ( 11-10° ); ¡- 2-х месячная спячка ( 11-10° );

пробуждение после 2-х месячной спячки ( 11-10° ); ¡щд- недельная спячка ( 17-16° ).

Рис. 4. Дина:.:п;а изменения (в % от контроля) содержания а;.лдн1!Х групп в супларной (I),водорастворимой (2) и водонерастворпмой (3) £ра:щаях белков больших полутарпй головного тзга сусликов при зимней спячке и пробуждении от нее.

ликов по сравнению с крысами при гипотермических состояниях обпарзтаиы в ранних исследованиях (Эмпрбеков, I£6!J; IS80; Змцр-беков, Львова, IS85).

Для раскрытия функционального значения обнаруженных нами изменена" по влиянию искусственно!: гипотермии на гомойотермов и гетеротермоз ваяно исследование состояния природной модели адаптации к низкой температуре тела - зимней спячки..

По налим данным (Рис. 4), при недельной зимней спячке сусликов с температурой тела 1]>10° наблюдается снижение амидаро-ванности белков мозга. Результаты свидетельствуют о том, что снижение амдорозанности белков суммарной фракции мозга спящих сусликов происходит в равной степени как за счет лабильных, так и прочиосвязашшх ашдных груш. 3 водорастворимой и водонераст-воркмой белковых фракпцях мозга при этом происходит дезамидаро-ванис прочносвязанных амндных групп.

Исследование содержания ашдных групп белков мозга сусликов при педальной зимней спячке с температурой тела 17-16° показало, что здесь такие происходит дозамядарование белков мозга, но менее значительное, чем при недельной спячке с температурой тела 11-10°.

Результаты показывают, что при зимней спячке в зависимости от её длительности, аридные группы белков мозга подвергаются различным иачестзешш: и количественным изменениям (Рис. 4). В частности, при 2-х месячной зимней спячке с температурой тела 11-10° происходит увеличение ащдирозанносгя белков мозга сусликов по сравнению с недельной эиынэй спячкой с той ;хе темюра-турой тела. Увеличение амидарованности бежов в иссле,дуемых фракциях мозга происходит в основном за счет прочносвязанных ашдных групп. Анализ данных позволяет заключить, что в содержании прочносвязанных ашдных групп белков мозга при 2-х месячной спячке наблюдаются меньшие отклонения от контроля, чем при недельной. Следовательно, при снияеншг суммарного содеркания амидных групп белков мозга сусликов с увеличением продолжительности и глубины зимней' спячки уровень прочносвязанных ашдных групп более устойчив, чем лабильных.

При пробуждении сусликов от 2-х месячной зимней спячки (с температурой тела 11-10°) происходит ещё большее снижение

количества амидных груш белков мозга по сравпошю с такоым у гиберхшруюидах кивотных, причем, в основном, за счет фракции прочно с вяза шик амидных групп.

Учитывая тот факт, что глутамин бел1;а участвует в дальних взаимодействиях, а аспарагин взаимодействует о карбоксилом близлежащей пептидной связи основной цепи белковой молекулы (Липкинд, Попов, 1971), стабильность прочносвязапиах амидных групп (глутамина) белков мозга при зимне:! спячке свидетельствует о функциональном их участии в поддержании той конфигурации бел1сов, которая характерна дая габорнавди (Штарк, 1965; Горш и др., 1977- Дарий, Штарк, 1983; Демин п др., 1988).

Анализ наших данных показывает, что изменения содержания как-амидных групп белков, так и общего содержания белка в метаболически активной фракции (водорастворимой) и Фракции преимущественно мембранных белков (водонерастворимой) при зимней спячка значительно отличается.

Для белков мозга суслш'соз при зимне" спячке характерно своеобразное физико-химическое состояние, которое изменяется при пробуждении (Дарий, Штарк, 1983; Демин и др., 1988). .Могло утвердительно сказать, что в станошоки;; фнзико-хишческо;! конфигурации бежовых молекул в мозгу при поддорхагли зимней спячки решающую роль играют процессы дэзамидирования и акидированля белков.

Экспериментальны;! материал (Рис. 2) показывает, что при недельной зимней спячке о температурой тела 11-10° у сусликов происходят ешконие количества белка во всех трех исследуемых нами фракциях. Это коррелирует с нашими данными о снижении ами-дированности белков мозга сусликов при том аа состоянии. Ряд авторов утверждает, что при зимней спячко повышается катаболизм белков (Палладан и др., 1972; Шор'танова и др., 1986).

При педальной зимне;; спячке с температурой тала 17-16° происходит менее значительное опшошю количества белка во фракциях, чем при недельной спячке с температурой тело 11-10° (Рис. 2). При 2-х месячной зимней спячке у сусликов не наблюдается достоверных изменений количества бежа в мозгу по сравнению с данными у бодрствующих ¡тавотных. Пробуждение от 2-х месячной зимне!! спячки такие кэ изменяет содержание бежа в мозгу по сравнению о таковым у сусликов при зимней спячке.

Tain;:.: образом, из в1ш:злзлог.еш:ого видно, что паибольше изменения в содор'.апин белков мозга суажов наступают при недельной зимней спячке с температурой тела 11-10°.

Изменения в содержании амидаых групп в белковых фракциях и общего количества в них белка при зкыкей спячке подтверпдашт утверждения ряда авторов (Дернй, fflrapx, I9S3; Головина и др., 19856; Демин и др., 1988) о том, что метаболизм и (£изико-химиче-ские состояния как отдельных белков мозга, так и общего содер-глняя белков в разных отделах к з клетках мозга обеспечивают вхождение организма.в зимнюю спячку, ее поддержание и выход из неё.

Анализ экспериментального материала по изменению амидиро-ванности белков и общего содержания белковых фракций при гипотермии гомойотермов и зимней спячке гетсротермоз позволяет предположить о возможности коррекции исследуемых процессов низкоыо-лекулярвд-ди веществами, которые могут модулировать полифункцао- . налькке свойства белков. Среда продуктов естественного метаболизма, выполняющих роль регуляторов различных сторон деятельности мозга, мы выбрали пугресцин, обладающий противогипотермичес-ким аспектом (Мтоида Шхмуд, 1991) и аришан, обладающий адапто-генным свойством при холоде (Еугалей и др., 1983).

Данные показывают, что предварительное внутрибршшнное введение крысам как путреспина (Рис. 5), так и аргинина (Рис. 6) вызывает определенные изменения в содорзаиии ашдонх групп в исследуемых белковых фракциях мозга при гипотермии. Хотя динамика изменения амидарованности белков мозга при "защите" путресвдном и аргинином у гипермированннх пивотвых по изменяется, однако, уровень содержания суммарных, лабильных и прочносвязайшх амид-. ных групп во всех фракциях белков значительно повышается по сравнению с таковым у крыс при гипотермии без введения "протекторна:" веЕ!еств.

Сглаживание предварительным введением путресцика и аргани-па изменений, шзываомнх гипотермией, наблюдается я по отношению к содержания белка в исследуемых фракциях мозга крыс (Рис.2).

Коррекция изменений содержания амидных групп белков и общего содержания белка в белковых фракциях мозга при гипотермии на фоке введения путресцика и аргинина более flpico проявляется при последующем самосогревании екеотшх (Рис. 5,6): у гипотер-

|!lllllll - гипотермия 30° + путресцин;

¡§Щ- последующее самосогревание; [Fj»1]- гипотермия 20° + путресцин;

рПЛП~ последущео самосогроваше.

Pite. 5. Дикарка изменения (в $2 от контроля)содержания ашдных групп в суммарной (1),водо-pacT3opi;:.:oX (2) и ъодонерастворимой (3) фракциях белков больпих полушарий головного мозга крнс при гкг.отср:гт на фоне вшдегая путресцина и последующем cai.:o corpa ;:ак:ш.

- последующее самосогрование; ^^ - гипотермия 20° + аргинин;

|[|[[[[|- последующее самосогревание.

Рис. 6. Динамика изменения (в %% от контроля) содержания амядных групп в суммарной (I),водорастворимой (2) и водонерастворямои (3) фракциях белков больших полушарий головного мозга крыс при гипотермии на фоне введения аргинина и последующем самосогревании.

Ю I? 20 30 37 Ю 17 20 30 37 10 17 20 30 37

1°тела

Рис. 7 . Изменение содержания суммарных амидных групп в суммарной (I), водорастворимой (2) и водонерастворимой (3) фракциях белков больших полушарий- головного мозга в динамике гипотермии крыс (•-О, сусликов -зимней спячке сусликов (4-а), а

также при гипотермии кркс на фоке введения путрссцпна (*-*) и аргинина -

дарованных крыо при "защите" путресцином и аргинином (в отдельности) после самосогревания происходит почти полное восстановление процесса ашдарованности белков и количества белка во фракциях мозга.

Как видно из Рис. 7, динамика изменений исследуемых биохимических показателей в мозгу сходна и блиае по уровню их абсолютного содержания при гипотермии гетеротермов, цря гипотермии крыс на фоне введения путресвдна и аргинина и пря зимней спячка. Это сходство изменений, отличающееся от таковых при гипотермии строгих гомойотермов (крыс), особенно ярко проявляется в суммарной у. лрочносвязанной фракциях акидпнх групп, что свидетельствует, по-видимому, о том, что модификационные изменения бел-хсов, характерные для переносимого состояния гипотермии, адаптации к низкой температуре тела, осуществляются прочносвязанныш амидшши группами.

Анализируя полученные наш данные и сравнивая их с литературными сведения»,и, мокко представить молекулярные механизмы влияния путресцапа и аргинина на ащдарованкость белков мозга гомойотермных дтизотных при гипотермии.

Путресцан и аргинин в мозгу могут вступать в реакции прямого компдексирозапия с белковыми молекулами через амидоле группы глугакнна белка и аминогруппу биоамика,-Зту реакцию катализирует трансглутаминаза, активность которой изменяется при различных функ'циональных состояниях ( 1970; '1972). Недавно открыта специфическая трансглуташназа у крыс, которая катализирует реакцию ие."ду свободной карбонильной группой остатка глутаминовой кислоты белка и аминогруппой поли-аннна ( И3.111 аал-АаЬтаа еЪ «1. , 1980).

Подобное специфическое взаимодействие между ГАЖ и белками мозга установлено в работе В.И.Ыумской с соавтора!® (Шумская, Гераенович, Хркчевская, 1965).

Моапо предположить, что путресщш и аргинин, комплексиру-ясь с белками мозга, участвуют в температурной рефляции модификации белков. Аргинин и путресщш могут оказать на амидарованность белкоз и опосредованное действие (Кричевокая и др., 1983): они подвергаются в мозгу активному метаболизму, охзаты-вая широкий круг обмена аминокислот - ГАЫК, оринтнн, аргинин, глутамат, гнета дан/ влияющих на физико-химические свойства бел-

ков мозга.

Следовательно, на основании карего исследования можно заключить, что путресцин и аргинин корректируют процессы дезами-дчрования белков при гипотермии и том сагам защищают мозг от биохимического повркэдения холодом. Данные позволяют рекомендовать определение содержания лабильных и прочносвязанных амид-ных групп белков в шзгу дал проявления защитного эдикта химических вещзств цри гипотермии гомойотермного организма..

знво'ды

1. При действии ги потерши у гомойотермов наблюдается дзза-мидированио' и снижение содеряания общего белка з суммарной, водорастворимой и водонерастзоримоц фракциях белкоз головного мозга по мере падания температуры тела. Б ходе последующего самосогревания как акидарованность белков, так п содержание белка

в белковых фракциях мозга возрастает.

2. Принудительная гипотермия (30°, 20° и 10°) готеротерм-ных оргаиизмоз (сусликов) сопровождается разнонаправленными качественными и количественны!.®! изменения?© лабильных и прочно-связанных амидных групп в исследуемых фракциях белков мозга.-Количество общего белка в мозгу сусликов в начале принудительной гипотермии снижается, а затем, при её углублении до 20° а 10° - не изменяется.

3. Зимняя спячка сусликов характеризуется увеличением со-дэряания лабильных и снижением содержания прочносвязанных амидных групп з водорастворимо:'! и водонерастворимо.'* фракциях белков головного мозга. 3 динамике зимне:! спяч!;ц (неделя-и 2 месяца) наблюдается снижение общей амидарозашюстн всех исследуемых фракций белков. Количество бежа в суммарно?!, водорастворимой и водонерастворимой фракциях болюсов мозга сусликов в ги-бернационном цш-ле сшпается. Пробувдэгс!^ от г -мне;: спячки ттрп-, водит к дальнейшему увеличению лезаэд-срокишости белков мозга к незначительному.увеличению соддрлапдя балков нсследус:.;ых фракций.

4. Предварительное знутрибрю-линпое введение крысам нутрео,-цина и аргишша в определенной стопок; предотвращает шзыпноо гипотермией изменение амядировакгосгп б<у?г:оз мозга, что и г.гра-;::ается в восстатпяоина содержания как лабильшх, тм: :: прочно-

связанных анидных групп белков при дальнейшем самосогревании. Содержание обв;его бе.т.;а исследуемых фракций в мозгу гипотерми-рованных крыс на фоле введения путресыикг.1, к аргинина подвергается меньшим изменениям, и оно почти нормализуется после самосогревания.

5. Динамика изменения амидарованности белков и содержания общего белка в различных фракциях при гипотермии гомойотермов на фоне введения дутреещна и аргинина сходна с таковой у ге-теротермов при гипотермии и ¿зимней спячке.

СПИСОК ПЕЧАТНЫХ РАБОТ, ОПУЕШОЗАШЖ ПО TELE ДИССЕРТАЦИИ

1. Ашдпые группы и общий белок в водорастворимой фракции белке в мозга сусликов при гипотермии (Змярбеков 3.3., Шугалей B.C.) - Статья деп. в ВИНИТИ, деп. JS 1566 - В 92 от 13.05.1992, 8 с.

2.Влияние путресцика на амидированность белков мозга при гипотермии окой патологии (Эмирбеков Э.З., Шугалей В.С.)-Статья деп. в ВИНИТИ, депЛ$' 1567 - В 92 от 13.05.1992, 14 с.

3. Влияние гипотермии на амидированность белков разных фракций в мозге.(Шугалей B.C., Эмирбеков Э.З.) // Кн.: Успехи соломенной криобиологии. Тезисы докладов 2-ой международной конференции.-Харьков, 1992. - С. 51.

4. Особенности нейрохимических изменений при гипотермиче-ских состояниях (Львова С.П., Мейланов U.C., Кличханов Н.К., Мусаев Б.С., НурмагомеДова П.'Л., Халилов P.A., Симмалавонг С.) Там же, С. 107-108.

5. Влияние гипотермии на амидированность белков разных фракций мозга при экзогенном введении путресстна ( Эмирбеков Э.З.) // Кн.: "лкро- и макроуровни организации мозга в норме и патологии. Сборник научных трудов НИИ мозга РАМН.-Москва, 1992.-С.50.