Биохимические механизмы действия ганглиозидов как эндогенных адаптогенов в головном мозге крыс

Захарова, Ирина Олеговна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биохимические механизмы действия ганглиозидов как эндогенных адаптогенов в головном мозге крыс
ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Автореферат диссертации по теме "Биохимические механизмы действия ганглиозидов как эндогенных адаптогенов в головном мозге крыс"

• . *

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ЭВОЛЮЦИОННОЙ ФИЗИОЛОГИИ И БИОХИМИИ им. И.М.СЕЧЕНОВА

на правах рукописи УДК: 612.8.015.541.51

ОД

ЗАХАРОВА Ирина Олеговна АВГ 2000

БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ДЕЙСТВИЯ ГАНГЛИОЗИДОВ КАК ЭНДОГЕННЫХ АДАПТОГЕНОВ В ГОЛОВНОМ МОЗГЕ КРЫС

Специальность (03.00.04) биохимия

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

г. Санкт-Петербург 2000

Работа выполнена в лаборатории сравнительной нейрохимии Института эволюционной физиологии и биохимии им.И.М.Сеченова РАН.

Научный руководитель -

доктор биологических паук завлаб. Н.Ф.Аврова

Официальные оппоненты -

доктор химических наук профессор Э, И.Дятловицкая

доктор биологических наук вед.н.сотр. Р.Г.Парнова

Ведущая организация -

кафедра биохимии Санкт-Петербургского государственного университета

Защита состоится " 16 " мая 2000 г. в 1300 часов на заседании Диссертационного совета К.002.89.01 в Институте эволюционной физиологии и биохимии им.И.М.Сеченова РАН (194223, Санкт-Петербург, пр.М.Тореза, 44)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИЭФиБ, им.И.М.Сеченова РАН

Автореферат разослан " 14 " апреля 2000 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета кандидат биологических наук

Л.В.Зуева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Ганглиозиды представляют собой биологически активные гликосфинголнпиды, являющиеся характерными компонентами плазматических мембран нервных клеток позвоночных. В этих структурах содержание ганглиозидов на один-два порядка выше, чем в мембранах экстраневральных тканей и клеток. Ганглиозиды трагот существенную роль в процессах межклеточного взаимодействия (Schengnmd, 1995; Iwabuchi et al., 1998 и др.), формирования аксонов и дендритов, генерации нервного импульса и синаптической передачи (Wieraszko and Seifert, 1984; Doherty et al, 1985), в процессах обучения и памяти (Журавин и др, 1993; Fong et al., 1997; Silva et al, 1997), в рецепции токсинов и вирусов. Наиболее пристальное внимание они стали привлекать после того как выяснилось, что экзогенные ганглиозиды при их системном введении животным, подвергнутым действию ишемии, гипоксии или с различными видами травм мозга предохраняют от гибели практически все типы нейронов (Hadjiconstantinou, Neff, 1998). Эти соединения способны также повышать жизнеспособность различных типов нервных клеток в культуре при действии на них рада нейрогоксинов, в той числе высоких концентраций глутамата (Favaron et al, 1988; Skaper et al, 1991). Как и в случае широко используемых адаптогенов, эффект ганглиозидов при их введении животным выражается в улучшении функционального состояния организма, нормализации различных биохимических показателей и работы центральной нервной системы, нарушенных при действии неблагоприятных или экстремальных факторов окружающей среды. Однако преимущество ганглиозидов состоит в том, что они являются эндогенными соединениями. Это позволяет рассматривать их в качестве эндогенных адаптогенов. Именно эндогенные соединения считаются наиболее перспективными для их использования в клинике в качестве лекарственных веществ. Очевидно, этим объясняется тот факт, что ганглиозиды, несмотря на высокую стоимость этих препаратов, используются в ряде стран для лечения неврологических заболеваний.

Несмотря на многолетний интерес исследователей, биохимические механизмы повышения жизнеспособности нервных клеток при действии на них ганглиозидов далеки от окончательного выяснения. Результаты изучения механизма нейротрофического действия ганглиозидов, особенно их способности нормализовать обмен ионов, могут также расширить возможности их клинического использования при болезнях, связанных с поражением ЦНС.

Одной из важнейших проблем является необходимость объяснения лечебного эффекта относительно небольших количеств ганглиозидов (5-10 мг/кг веса),

повышающих жизнеспособность нервных клеток и улучшающих функциональное состояние организма у животных с повреждением или нарушениями функций ЦНС, несмотря на слабую проницаемость гемато-энцефалического барьера для этих полярных гликолипидов (Orlando et al., 1979; Ghidoni et al-, 1989a). Хотя в литературе есть многочисленные свидетельства того, что наномолярные концентрации танглиозидов способны модулировать активность различных ферментов и метаболизм нервных клеток (Tsuji et al., 1988; Nalivaeva et al., 1997), повышение жизнеспособности нейронов в культуре было показано лишь при действии микромолярных концентраций танглиозидов.

Функции танглиозидов в качестве эндогенных адаптогенов нельзя свести только к их нейротрофическому эффекту. У поймшотермних позвоночных изменения состава жирных кислот танглиозидов (увеличения степени их ненасыщенности при адаптации к холоду) вносят существенный вклад в поддержание оптимальной для жизнедеятельности организма степени жндкостности мембран клеток нервной ткани, что показано при изучении природных адаптации рыб (Крепе, 1981; Avrova, 1984). Однако, сведений об изменении состава жирных кислот танглиозидов мозга млекопитающих при акклимации или при природных адаптациях к холоду в литературе нам не встретилось.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение биохимических механизмов нейропротскторного действия танглиозидов в мозге млекопитающих.

В работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать способность микро- и паномолярных концентраций индивидуальных танглиозидов защищать клетки зерна мозжечка от гибели, вызванной действием токсических доз глутамата и системой Fe24 - аскорбат, индуцирующей перскисное окисление липидов;

2. Изучить влияние различных концентраций гацглиозида GM1 на вход 4!Са2' и активность Na'.K^-АТФазы и синантосомах коры мозга крыс, подвергнутых действию глутамата;

3. Оценить способность антиоксидантов, ингибиторов различных путей образования свободных радикалов и антагонистов глутаматных рецепторов предотвращать инактивацию Ка+,К*-АТФаэы и увеличение входа 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс вызванные действием токсических концентраций глутамата;

4. Исследовать in vivo изменение концентрации танглиозидов, а также состав их жирных кислот в субклеточных фракциях мозга крыс при воздействии неблагоприятных условий среды на примере холодовой акклимации;

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Ганглиозиды (ОМ1, СО 1а, вШЬ и СГ1Ь) обладают нейропротекторным эффектом не только в микромолярных, но и в наномолярных концентрациях, повышают жизнеспособность нейронов мозжечка в культуре, значительно сниженную при действии нейротоксических концентраций глутамата;

2. Ганглиозиды, как и антиоксиданты, нормализуют показатели обмена ионов в синаптосомах коры мозга крыс, нарушенные при действии нейротоксических концентраций глутамата, что, очевидно, определяет их нейротрофический эффект;

3. Концентрация эндогенных ганглиозидов в синаптосомах и гомогенате мозга крыс увеличивается акклимации животных к холоду, что, по-видимому, способствует повышению жизнеспособности нервных клеток мозга крыс при воздействии этого неблагоприятного фактора окружающей среды. При этом у крыс изменения степени ненасыщенности жирных кислот ганглиозидов мозга при акклимации к холоду не выявлено;

Научная новизна. Впервые показано, что наномолярные концентрации индивидуальных ганглиозидов (наряду с микромолярными концентрациями) способны защищать культивируемые нейроны мозга млекопитающих от гибели, вызванной действием токсических концентраций глутамата.

Изучение биохимического механизма нейропрогекторного действия ганглиозидов показало, что оно может быть обусловлено их способностью предотвращать инактивацию Ка+,К+-АТФазы и увеличение входа 4!Са2+ в нервные клетки, вызванные глутаматом, причем наномолярные концентрации ганглиозидов обладают высокой эффективностью. Впервые показано, что совместное действие наномолярных концентраций ганглшзида вМ! и глутамата на синаптосомы мозга способно активировать №7Са2*-обмснник, отвечающий за удаление Са2+ из клетки, что также, очевидно, вносит вклад в поддержание ионного гомеостаза и обеспечивает пормальную жизнедеятельность нервных клеткок.

Впервые было показано достоверное увеличение содержания эндогенных ганглиозидов в синаптосомах и миелине мозга млекопитающих при холодовой акклимации. При этом обнаружено, что, чем ниже температура окружающей среды, тем выше концентрация ганглиозидов в нервных окончаниях, что может быть связано с участием этих липидов в пластической перестройке нервной системы при воздействии экстремальных факторов среды.

Научно-практическое значение работы. Повышение жизнеспособности нервных клеток в культуре при действии на них наномолярных концентраций

ганглиозидов, выявленное в настоящей работе, объясняет почему даже небольшие количества этих веществ при их системном введении млекопитающим, подвергнутым действию экстремальных факторов, оказывают нейротрофический эффект, улучшая функциональное состояние мозга. Полученные данные уточняют представления о зависимости защитного эффекта эндогенных ганглиозидов, высвобождающихся в межклеточное пространство при разрушении нервных клеток, от их концентраций.

Проведенные исследования вносят вклад в понимание механизма стабилизации кальциевого гомеостаза ганглиозидами. Показано, что они, как и антиоксиданты, способны предотвращать увеличение входа 45Са2~ и инактивацию Иа'.К^-АТФазы в нервных клетках и синаптосомах мозга, вызванные глутаматом, ишемией или потоксией. Результаты исследования, в сопоставлении с ранее полученными в лаборатории данными, свидетельствуют о том, что ингибирование образования активных форм кислорода лежит в основе этих метаболических эффектов ганглиозидов и в значительной мере определяет их нейротрофический эффект. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизма защитного действия, оказываемого ганглиозидами при их введении животным и людям с поврежденной ЦНС.

Увеличение концентрации эндогенных ганглиозидов в синаптосомах и гомогенате мозга крыс при их акклимации к холоду, обнаруженное в опытах in vivo, по-видимому, способствует увеличению жизнеспособности нервных клеток при воздействии этого неблагоприятного фактора среды. Найдено, что в отличие от пойкилотермяых позвоночных, дня гомеотермных млекопитающих не характерно увеличение содержания ненасыщенных жирных кислот ганглиозидов при акклимации к холоду.

Апробация работы. Материалы и основные положения работы были представлены на 1-ой конференции молодых физиологов и биохимиков (Санкт-Петербург, 1995), 1(ХГ) международном совещании и школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1996), 8-ом международном конгрессе нейрохимического общества Чехии и Словакии (Словакия, Мартин, 1996), 11-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Нидерланды, Гренинген, 1996), конференции по нейромодуляции Физиологического общества Великобритании (Великобритания, Плимут, 1997), ХХХШ международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997), 12-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Санкт-Петербург, 1998), 13-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Германия, Берлин, 1999).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 страницах, содержит 7 рисунков, 9 таблиц и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов

исследования, результатов исследования в совокупности с обсуждением, выводов и списка литературы, который включает в себя 267 иностранных и 25 отечественных источников.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе использовали 2-4 месячных крыс-самцов линии Вистар. Акхлимация крыс к температурам +3 и +10 °С проводилась в течение 14 дней в боксе с соблюдением нормального суточного режима освещенности, контрольные животные содержались в термонейтральных условиях при 23 °С. Исследования проводились на субклеточных фракциях мозга крыс (синапгосомы, микросомы, миелин и плазматические мембраны синаптосом). Опыты по изучению влияния различных концентраций индивидуальных ганглиозидов (GM1, GDla, GDIb и GTlb) на жизнеспособность нейронов выполнялись на культуре клеток-зерен мозжечка 6-8 дневных крыс линии Вистар. Суспензию клеток получали модифицированным методом ферментной диссоциации (Wilkin et al., 1976; Andreeva et al., 1991)'. Клетки, использовались после 7-8 дней культивирования, когда они приобретали свойства зрелых клеток-зерен. Число погибших клеток подсчитывалось после окрашивания ванадиевым гематоксилином по методу (Викторов, 1990).

Субклеточные фракции из мозга крыс выделяли методом дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы по модифицированной методике (Lapetina et al., 1967). В тех опытах, в которых использовалась только синаптосомальная фракция, её выделяли по модифицированной методике (Hajos, 1975) путем последовательного центрифугирования грубой митохондриальной фракции в растворах сахарозы различной плотности.

Экстракция суммарных ганглиозидов из субклеточных фракций проводилась по методу (Folch-Pi et al., 1957) с дополнительной экстракцией по Сузуки (Suzuki, 1965). Количественное определение содержания ганглиозидов осуществлялось с помощью резорцинового реагента по методу (Svennerholm, 1957). Выделение индивидуальных ганглиозидов из суммарного препарата выполнялось методом адсорбционной колоночной хроматографии с помощью ступенчатого градиента по методу (Svennerholm, 1963). Чистоту полученных фракций контролировали методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии, пластины проявляли реактивом Эрлиха. Жирнокислотный состав ганглиозидов мозга анализировали методом газо-жидкостной

- работа проводилась совместно с сотрудниками лаборатории И.В.Викторова Института мозга РАМН, г.Москва

хроматографии на хроматографе "Хром" (Чехословакия) с пламенно-ионизационным детектором. Для перевода жирных кислот в летучую форму проводили их метилирование в кислой среде по методу (Gaver, Sweeley, 1965).

Для определения активности »а\К+-АТФазы в синаптосомах коры мозга крыс использовали пируваткиназную регенерирующую систему и НАДН2 (Leon et al, 1981). Мониторинг окисления НАДНг проводили на спектрофотометре Specord 40 (Германия). Исследование влияния глутамата и ганглиозидов на вход кальция в синаптосомы коры мозга крыс проводилось с помощью изотопного методов в среде, содержащей 45Са2+ (54 мкКю/моль). Активность №7Са2+-обмешшка рассчитывалась по разнице поглощения 4!Ca2f синаптосомами в холин- и натрийсодержащих средах по методу (Coutinho et al, 1984) с модификациями (Wu et al, 1994).

Определение количества восстановленного аскорбата проводилось методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на колонках Separon CGX С18 с привитыми октадецильными группами (Tessek Ltd, Praha, Czechia). Восстановленный аскорбат детектировали с помощью электрохимического детектора EMD-10 (Laboratomi pristroje, Praha) с платиновым электродом при потенциале окисления E=+l V. Количество сульфгидрильных групп в синаптосомах коры мозга крыс определяли по методу (Ellmann, 1959) с дитионитробензойной кислотой. Белок определяли модифицированным методом Лоури (Markwell et al, 1978).

При анализе полученных данных вычислялась средняя квадратичная ошибка среднего арифметического, для нахождения достоверности результатов использовали t-тест Стъюдента и метод попарных сравнений.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Влияние различных концентраций ганглиозидов на жизнеспособность нейронов мозжечка крыс в культуре. При изучении защитного действия ганглиозидов на культуры нейронов, как правило, используют микромолярные концентрации (Favaron et al, 1988; Costa et al, 1993). Однако in vivo животным обычно вводят препарат в количестве 10-50 мг/кг веса. Даже самые приблизительные расчеты показывают, что при достаточно низкой способности проникать через гемато-эицефалический барьер концентрация экзогенных ганглиозидов, проникающих в мозг и оказывающих защитный эффект не превышает нескольких десятков наномолей (Ghidoni et al, 1989а). Поэтому мы изучили влияние на жизнеспособность нейронов не только микромолярных, но и наномолярных концентраций ганглиозидов. В качестве нейротоксического агента была выбрана аминокислота - глутамат, являющийся основным медиатором возбуждения в

50 40 30 20 10

Глутамат Гянглиознд СМ1 Смесь вШЬ и вПЬ Конд. ганглиозидов

10 мкИ

10 нМ

+ +•

10 мкМ 10 нМ

Рис.1. Влияние глутамата и различных концентраций ганглиозидов СМ1, СП1Ь и СГ1Ь на относительное количество погибших клеток-зерен мозжечка в культуре.

Данные представляют М ± т, п — 8-16. Концентрация глутамата составляла 100 мкМ. Различия были статистически достоверны: * - по сравнению с контрольным значением, р<0,001 по критерию Стъюдента. **, ***, '***. - по сравнению с эффектом одного глутамата, ** - р<0,001, *** - р<0,02, ***« - р<0,05.

ЦНС. По современным представлениям токсический эффект избыточных концентраций глутамата в наибольшей мере является причиной гибели нейронов при повреждающих воздействиях, вызванных ишемией, гипоксией или другими неблагоприятными факторами окружающей среды. Найдено, что при действии на первичную культуру нейронов мозжечка 100 мкМ глутамата число погибших клеток резко возрастает с 1015% в контроле до 45-50% в опыте. Если нервные клетки преинкубировали в течение 2-х часов с ганглиозидом СМ1, либо с эквимолярной смесью (001Ь и ОТ1Ь) до воздействия глутамата, то число погибших клеток значительно снижалось (рис.1). Как ваномолярные концентрации, так и микромолярные концентрации ганглиозида ОМ1 достоверно повышали жизнеспособность нейронов при действии глутамата. Процент погибших клеток, составлял при этом лишь 20-24 % от их общего числа, а не 40-45 % как при действии одного глутамата. Аналогичным достоверным эффектом обладали ганглиознды 001Ь и СГ1Ь. В случае воздействия на нейроны этих препаратов

80 70 60 50 40 30 20 10

Глутамат Гаигл.мозга быка Гавглиознд СП1а Коиц.ганглнозидов

+ + + +

0 ЮмкМ 10 иМ 0 0 10 мкМ 10 иМ

Рис.2. Влияние глутамата и различных концентраций ганглиозида и

суммарных ганглиозидов мозга быка на относительное количество погибших клеток-зерен мозжечка в культуре.

Данные представляют М ± ш, п = 5-6. В опытах использовали глутамат в концентрации 100 мкМ. Различия были статистически достоверны: * - по сравнению с контролем, р< 0,001 по ^критерию Стьюдента. *, ** - по сравнению с эффектом одного глутамата, * -р<0,05, ** - р<0,0].

наблюдалась лишь тенденция к более выраженному эффекту микромолярных концентраций ганглиозидов, при этом различия между эффектом нано- и микромолярных концентраций ганглиозидов СТкП, в01Ь и СПЬ не бьии достоверными.

Ганглиозцд СБ 1а и суммарные ганглиознды мозга быка (рис.2) также предотвращали гибель клеток, вызванную глутаматом, хотя и не до контрольных величин. При действии этих препаратов эффект более высоких концентраций был выше (р<0,05), чем более низких, но при этом и 10 нМ этих ганглиозидов достоверно повышали жизнеспособность нейронов мозжечка в культуре. Таким образом, нами впервые показано, что наномолярные конценграции ганглиозидов способны повышать жизнеспособность нервных клеток, подвергнутых действию нейротоксина. Интересно отметить, что в микромолярных концентрациях ганглиознды присутствуют в водно-

солевых растворах в виде мицелл, а в наномолярных - в виде мономеров. Более выраженный нейропротехторный эффект микромолярных концентраций некоторых гантлиозидов, выявленный в наших опытах, связан, возможно, с их воздействием на ядра нервных клеток.

Цепь реакций, запускаемая глутаматом, достаточно сложна и многообразна. Однако, в настоящее время уже не вызывает сомнений, что свободные радикалы и окислительный стресс играют при этом одну из ключевых ролей в гибели клетки. Поэтому представляло интерес выяснить, способны ли ганглиозиды защищать клетки от гибели, вызванной индукцией свободнорадикальных реакций. Их инициировали 3 мкМ Fe2t и 30 мкМ восстановленного аскорбата. Система Рс2*~-аскорбат - достаточно сильный индуктор ПОЛ. Преинкубация с ганглиозидом GM1 частично предотвращала гибель клеток, вызванную этим воздействием. Как микро-, так и наномолярные концентрации ганглиозида GM1 оказывали достоверный эффект и обладали примерно одинаковой эффективностью. Таким образом, защитный эффект ганглиозидов от токсических доз глутамата может быть частично обусловлен их способностью ингибировать свободиораднкальные реакции.

2. Биохимический механизм ненротрофнческого действия ганглиозидов. В то время как для изучения эффекта ганглиозидов на жизнеспособность нейронов наиболее пригодны первичные культуры нервных клеток, для изучения биохимического механизма не менее информативными являются исследования на синаптосомах мозга.

Воздействие токсических доз глутамата на нервные клетки или на синаптосомы мозга, как известно, приводит к увеличению внутриклеточной концентрации ионов кальция [Са2+]„ который, как полагают, служит триггером, инициирующим метаболические процессы, приводящие к гибели нервных клеток. Ранее было показано, что ганглиозиды способны в значительной мере предотвращать вызванное глутаматом увеличение [Ca2+]j в нейронах (De Erausquin et al., 1990; Costa eta al., 1993) и в синаптосомах (Аврова и др., 1999). Однако не было выяснено, на какие процессы, приводящие в конечном счете к снижению [Са2+]„ влияют ганглиозиды. Увеличение [Са2+], при действии возбуждающих аминокислот может быть результатом как увеличения входа этого катиона в клетки, так и результатом нарушения в работе систем его откачивающих. Соответственно, нормализующее действие ганглиозидов на [Са2+], может определяться их эффектом как на вход, так и на "откачку" ионов кальция из нервных клеток. Для исследования способности глутамата и ганглиозидов влиять на вход Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс использовался изотопный метод. Глутамат увеличивал вход 4SCa2+ в синаптосомы коры мозга крыс примерно в 3 раза, тогда как преинкубация с GM1 достоверно снижала вход меченого кальция (рис.3). В диапазоне

Глутакат

Гаиглвшид

Конц.ОМ!

0 0

+ + + + + + + + + + + + + •+ + +

1 пМ 10 пМ 0.1 вМ 1 нМ 10 вМ 0.1 икМ 1 мкМ 10 икМ

Рис.3. Влияние глутамата и различных концентраций ганглиознда вМ1 на вход 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс.

Данные представляют собой М ± ш, п = 4. Различия статистически достоверны: * - по сравнению с контрольным значением, р<0,01 по ^критерию Стьюдента. **, *** - по сравнению с эффектом одного глутамата, ** - р<0,01, *** -р<0,05.

концентраций СМ1 1 пМ - 10 нМ наблюдался дозозависимый эффект. Влияние вМ1 в концентрации 10 нМ было наиболее выраженным по сравнению с влиянием других концентраций ганглиозида. При одновременном действии ганглиозидов в этой концентрации и глутамата вход Са2* достоверно не отличался от контрольных величин. В то же время при более высоких концентрациях СМ1 (0,1 мкМ, 1 мкМ и 10 мкМ) его эффект хотя и был достоверным, но был менее выражен, чем при воздействии 10 нМ. Таким образом, ганглиозиды способны снижать, либо даже предотвращать увеличение входа <3Са2-+ в синаптосомы мозга, вызванное воздействием глутамата.

Интересно отметить, что не только в опытах по изучению входа 45Са2+ (рис.3), но и в других сериях экспериментов наномолярные концентрации ганглиозидов при действии на синаптосомы обладают более выраженным эффектом, чем более высокие концентрации этих соединений. При действие же на нейроны в культуре эффект ыикромолярных концентраций некоторых ганглиозидов, напротив, был более выраженным (рис.2). Возможно, эти отличия объясняются тем, что эффект ганглиозидов может быть как результатом их действия на места связывания (или, возможно,

Таблица 1. Влияние глутамата и различных концентраций ганглиозида GM1 на активность №*,К*-АТФазы в синаптосомах коры мозга крыс.

Проба

Ыа+,К*-АТФазная активность (% от контроля)

Контроль Глутамат

Глутамат + 10 нМ GM1 Глутамат + 40 нМ GM1 Глутамат + 100 нМ GM1 Глутамат + 1 мкМ GM1 Глутамат + 10 мкМ GM1 IOhMGMI 40 нМ GM1 IOOhMGMI 1 мкМ GM1

100% 70,9 ± 3,2°

95.8 ± 6,6Ь 102,3±б,4ь

98.1 ± 7,1Ь 81,6 ±3,6С 76,4 ± 2,6

97.2 ± 2,3

95.9 ± 6,1 103,0 ±6,0 89,0 ± 14,0

Примечания. M ± m, п = 10. Активность №+,К+-АТФазы выражали в мкмолях Pj/мг белка/ч, активность фермента в контроле составляла в этих единицах 14,8 ± 0,8 (п=10), ее принимали за 100%. Концентрация глутамата - 1мМ. Преинкубация о ганглиозидами проводилась в течение 1 часа, а последующая инкубация с глутаматом в течение 15 минут. Различия достоверны: * - по сравнению с контролем (р<0,01 по Меритерию Стьюдента),Ь'с - по сравнению с эффектом одного лишь глутамата (k - р<0,01;с - р<0,05 по i-критерию Стьюдента).

рецепторы) на наружной мембране нервных клеток, так и результатом их взаимодействия с ядрами (при наличии в среде высоких концентраций ганглиозвдов). При действии на нейроны в культуре возможны оба механизма реализации действия ганглиозидов, а в случае синаптосом, имеющих в своем составе практически все клеточные органеллы, кроме ядер, ганглиозиды воздействуют лишь на процессы, протекающие в безъядерной часта клетки.

Увеличение входа при действии глутамата может происходить вследствие увеличения неспецифической проницаемости мембран (например, в случае накопления в них продуктов перекисного окисления липидов), так и вследствие деполяризации мембран и увеличения входа Са2* через потенциал-зависимые каналы. К деполяризации нейрональных мембран может приводить ингибирование №+Д+-АТФазы. Этот фермент чувствителен к окислительному стрессу. Инкубация с 1 иМ Glu приводила к падению активности Na+JK+-ATG>a3bi в синаптосомах коры мозга крыс на 30 % по сравнению с

Таблица 2. Влияние глутамата на вход 45Са2+ и активность Ка+,К+-АТФазы в синаптосомах коры мозга крыс в присутствии а-токоферола и супероксиддисмутазы.

Условия Относительные значения входа Активность 1Ча+,К+-АТФазы,

эксперимента 45Са2+ в синаптосомы, % мкмолей Р,/мг белка/ч

Контроль (п=10) 100 18,7 ± 1,5

Глутамат (п=10) 185,0 ±5,8* 12,4 ± 1,7*

Глугамат + а-токоферол (п=3) 112,0 ±6,0** 16,3 ±1,5"

Глутамат + СОД (п=3) 97,0 ±5,9** 17,2 ±1,3"

Примечание. Концентрация глутамата в пробах - I мМ, а-токоферола - ОД 33 мМ, СОД - 10 U/мл. Степень достоверности различий: * - р<0,01 по сравнению с контролем; ** -р<0,01 по сравнению с эффектом одного глутамата; * - р<0,02 по сравнению с контролем; ** - р<0,05 методом попарных сранений по сравнению с эффектом одного глутамата.

контролем. Преинкубация с 10 нМ, 40 нМ, 100 нМ и 1 мкМ GM1 предотвращала эту инактивацию с различной степенью достоверности (табл.1). При этом преинкубация с этими же концентрациями GM1 контрольных синаптосом не вызывала какой-либо дополнительной активации Ка'.К'-АТФазы. При исследовании способности различных концентраций ганглиозида GM1 в диапазоне 10 пМ - 100 нМ предотвращать инактивацию №+,К+-АТФазы эффект был дозозависимым, тогда как максимальный эффект наблюдался при концентрации GM1 40 - 100 нМ. Таким образом, ганглиозиды способны предотвращать инактивацию №+,1С-АТФазы, вызванную глутаматом.

Глутамат, как показано рядом авторов (Coyle, Puttfarcken, 1993; Dugan, Choi, 1994; Mattson et al., 1995), вызывает интенсификацию свободнорадикальных реакций. Однако, причинно-следственные отношения между увеличением [Са2+], и активацией свободнорадикальных реакций ещё далеки от понимания. В условиях наших опытов увеличение входа 45Са2* в синаптосомы коры мозга крыс и инактивация 1Ча+,Ю-АТФазы под действием глутамата, очевидно, вызваны именно активацией свободнорадикальных реакций. Так а-токоферол и фермент антиоксидантной защиты СОД практически предотвращают эти эффекты глутамата (табл.2). Эти результаты согласуются и с данными, полученными некоторыми другими авторами. Показано, например, что

Ка+,К+-АТФаза инактивируется при действии активных форм кислорода (Zhou et al., 1996). Ганглиозиды, по нашим данным, также способны ингибировать активацию свободнорадикальных реакций, вызванную различными агентами, в том числе и глутаматом или Ре2+-аскорбат. Именно этим, по-видимому, определяется их способность предотвращать увеличение входа 45Са2* и инактивацию №+,К+-АТФазы, вызванную глутаматом.

В отличие от сс-токоферола эффект ганглиозидов на свободнорадикальные реакции не связан с их способностью непосредственно реагировать с активными формами кислорода (Tyurin et al., 1992). Он опосредуется их модулирующим эффектом на метаболические процессы.

В генерации свободных радикалов могут принимать участие такие ферменты как фосфолипаза Аг (ФЛА2), N0 синтаза и другие ферменты. Ганглиозиды могут ингибировать ФЛА2 (Blanko et al., 1990; Yang et al., 1996) и, следовательно, данный путь образования свободных радикалов из ненасыщенных жирных кислот. Это предположение подтверждается и исследованием влияния ингибитора ФЛАг квинакрина на вход 45Са2+ и активность Ка\К+-АТФазы при воздействии глутамата. Эффект глутамата не наблюдался в присутствии МК-801, блокатора ионных каналов NMDA рецептора, и квинакрина, ингибитора ФЛА2. Метиловый эфир № -нитроаргинина, ингибитор N0 синтазы, и неомицин, ингибитор фосфолипазы С, опосредующей эффект глутамата через метаботропные рецепторы, не обладали способностью предотвращать увеличение входа 45Са2т и инактивацию Ыа\К'-АТФазы в синаптосомах коры мозга крыс, вызванную глутаматом. Эти данные позволяют предполагать, что способность ганглиозидов предотвращать интенсификацию свободнорадикальных реакций и, как следствие, нарушения ионного гомеостаза может быть опосредована, в частности, их способностью ингибировать активность ФЛАг.

Увеличение внутриклеточной концентрации Ca2t в нервных клетках под действием глутамата может быть вызвано не только увеличением входа Ca2t, но и изменением эффективности систем его откачки. Наиболее эффективной системой откачки ионов кальция из нервных клеток является №*/Са2*-обмешшк, активность которого почти на порядок превышает активность других систем, например Са2+-АТФазы плазматической мембраны (Sanchez-Armass, Blaustein, 1987). Аппликация глутамата или инкубация синаптосом с 40 нМ GM1 без глутамата не меняла достоверно активность Na+/Ca2 -обменника, при этом в обоих случаях имела место тенденция к повышению активности обменника. В то же время при совместном действии глутамата и GM1 выявлено достоверное повышение активности обменника. Эти данные позволяют сделать вывод, что инактивации обменника вследствие окислительной деструкции при

действии глугамата не происходит. В связи с тем, что выключение Ыа+/Са2+-обмешшка приводит к увеличению числа погибших клеток в культуре (Aiidreeva et al, 1991), его активация под действием глугамата и ганглиозидов, по-видимому, носит защитный характер. При индукции ПОЛ в различных типах клеток наблюдалась как активация обменника (Shi et al, 1989; Goldhaber, 1996), так и его инактивация (Dixon et al, 1990; Coetzee et al, 1994) в зависимости от типа генерируемых свободных радикалов. Это связывается прежде всего с изменением сродства обменника к ионам Са2+. В нейронах коры глутамат может приводить к активации Ыа+/Са2*-обменника (Yu, Choi, 1997).

3. Изменения содержания и состава ганглиозидов различных субклеточных фракций мозга крыс при действии экстремальных факторов окружающей среды (на примере холодовой адаптации). Эндогенные ганглиозиды могут, очевидно, оказывать те же эффекты на метаболизм и жизнеспособность нервных клеток, которые были выявлены при изучении действия экзогенных ганглиозидов. Эндогенные ганглиозиды могут высвобождаться в межклеточное пространство при разрушении нервных клеток под действием неблагоприятных условий окружающей среды, ишемии или повреждении мозга (Karpova et al, 1992) шш в результате шеддинга плазматических мембран (Li, Ladisch, 1991). Ганглиозиды затем могут оказывать свой эффект благодаря их взаимодействию с сайтами связывания на плазматической мембране (Tiemeyer et al, 1990).

Представляло бы большой интерес определить изменение концентрации ганглиозидов в межклеточном пространстве мозга при воздействии на организм млекопитающих неблагоприятных факторов окружающей среды, ишемии или повреждении мозга. Однако эта задача очень трудна методически и пока такие данные в литературе отсутствуют. В своей работе мы поставили себе более реальную задачу -проследить имеет ли место увеличение или иное изменение содержания эндогенных ганглиозидов в ткани мозга, в нервных окончаниях и других субклеточных органеллах при воздействии на организм холода. При акклимации крыс к 10 °С повышение концентрации ганглиозидов мозга наблюдалось лишь в синаптосомах. Но при их акклимации к 3 °С концентрация ганглиозидов была достоверно выше в синаптосомах, миелине и гомогенате мозга крыс, чем их концентрация в этих структурах контрольных животных, содержащихся при 23 °С (рис.4). Во фракции микросом, представляющей собой фрагменты эндоплазматического ретикулума и мембран аппарата Гольджи, основного места синтеза ганглиозидов, напротив, наблюдалась тенденция к снижению концентрации ганглиозидов при акклимации к холоду.

Таким образом, при акклимации крыс к холоду в ткани мозга, очевидно, наблюдается увеличение синтеза ганглиозидов de novo, так как концентрация этих соединений увеличивается в синаптосомах, миелине и гомогенате мозга. Кроме того,

Рис.4. Влияние акклимации к холоду (10 и 3 °С) на концентрацию ганглиозидов в субклеточных фракциях и гомогенате мозга крыс.

Данные представляют М ± т, п = 3. А - гомогенат, В - синаптосомы, С - микросомы, Е - миелин. Степень достоверности различий: * -. различия достоверны по сравнению с контролем, р<0,05 (по /-критерию Стьюдента).

возможно, имеет место и перераспределение ганглиозидов из мест их синтеза в наружные мембраны клеток.

При природных адаптациях рыб к холоду изменения в составе ганглиозидов мозга, заключающиеся в увеличении доли ненасыщенных жирных кислот в их составе, были более выражены, чем в составе фосфолипидов (Крепе, 1981; А\тоуа, 1984). В некоторых работах были получены данные, показывающие увеличение степени ненасыщенности жирных кислот фосфолипидов млекопитающих (крыс) при акклимации к холоду (Терновой, 1992). Однако по данным других авторов степень ненасыщенности фосфолипидов мозга млекопитающих при акклимации животных к холоду достоверно не меняется (ОетесНик, Мо$са1еШ, 1983).

Данные по влиянию акклимации млекопитающих на состав жирных кислот ганглиозидов мозга в литературе нам не встретились. Поэтому представляло интерес

выяснить, наблюдаются ли достоверные изменения в составе жирных кислот ганглиозидов мозга крыс при акхлимации к низкой температуре обитания.

У животных при акклимации к 3 °С нами выявлены небольшие, но достовернйе изменения состава жирных кислот ганглиозидов гомогената мозга, синаптосом и синаптосомальных плазматических мембран. В этих фракциях происходило достоверное уменьшение относительного содержания пальмитиновой кислоты и увеличение относительного содержания стеариновой кислоты. Эти данные позволяют полагать, что у млекопитающих при акклимации к холоду в мозгу, возможно, имеет место активация элонгаз, ферментов метаболизма жирных кислот, удлиняющих их углеводородную цепь. В гомогенате мозга крыс, кроме такого рода изменений, наблюдалось достоверное снижение содержания олеиновой кислоты.

Полученные данные свидетельствуют о том, что в ганглиозидах мозга крыс при акклимации к холоду не происходит увеличения содержания ненасыщенных жирных кислот, подобного тому, которое было выявлено в ганглиозидах мозга рыб при их природных адаптациях к низким температурам обитания (Avrova, 1984). Эти данные согласуются с данными тех авторов (Demediuk, Moscatelli, 1983), которые не нашли изменений в степени ненасыщенности фосфолипидов мозга млекопитающих при акклимации к холоду.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Впервые показано, что наномолярные концентрации ганглиозидов GM1, GDla, GDlb и GTlb способны повышать жизнеспособность культивируемых нейронов, подвергнутых действию нейротоксических концентраций глугамата. Высвобождение высоких концентраций этой возбуждающей аминокислоты в межклеточное пространство мозга, как считают, вызывает повышение [Са2<], в нервных клетках, нарушение их метаболизма и гибель при гипоксии, ишемии и других неблагоприятных воздействиях на организм. Данные о повышении жизнеспособности нервных клеток при действии наномолярных концентраций ганглиозидов объясняют, почему низкие концентрации экзогенных ганглиозидов способны оказывать нейропротекторный эффект в опытах in vivo (несмотря на плохую проницаемость гемато-энцефалического барьера для этих соединений). Полученные данные существенны и для понимания адаптационных функций эндогенных ганглиозидов.

В работе показано, что ганглиозиды предотвращают увеличение входа ионов кальция в синалгосомы коры мозга, вызванное действием глугамата. По-видимому, этот эффект ганглиозидов вносит существенный вклад в их способность предотвращать

повышение внутриклеточной концентрации свободного кальция в цитозоле нервных клеток или синаптосом при гипоксии, ишемии или повреждении головного мозга. Он связан, очевидно, с предотвращением этими гликолнпидами накопления продуктов ПОЛ и деполяризации наружной мембраны синаптосом вследствие частичной инактивации №+,К+-АТФазы, инициированных глутаматом. Это приводит, очевидно, к уменьшению поступления ионов кальция внутрь клетки через нсспсцифические ионные каналы, образуемые продуктами ПОЛ, и через потенциал-зависимые кальциевые каналы. В то же время нарушения активности Ка'/Сл2*- обменника вследствие его окислительной деструкции при действии глутамата на синаптосомы коры мозга не выявлено, при совместном действии глугамата и ганглиозидов наблюдалась даже активация этой системы откачки ионов кальция из нервных клеток.

Увеличение содержания ганглиозидов в нервных окончаниях и в гомогенате мозга крыс при акклимации крыс к холоду можно, по-видимому, рассматривать как адаптивные изменения состава мембран нервных клеток. Эти изменения могут способствовать как увеличению концентрации ганглиозидов, обладающих нейропротекторными свойствами, в межклеточном пространстве при воздействии неблагоприятных условий среды в случае разрушения нервных клеток или шеддинга мембран, так и изменению свойств наружных мембран нейронов, направленному на поддержание их оптимальной жизнедеятельности.

При изучении влияния акклимации крыс к холоду на состав ганглиозидов показаны небольшие, но достоверные изменения состава жирных кислот во фракции наружных мембран нервных окончаний, синаптосом и миелина, которые, возможно, являются следствием активации элонгаз в мозгу млекопитающих при акклимации к холоду, столь характерной для метаболизма низших позвоночных при действии низких температур окружающей среды. Изменений степени ненасыщенности ганглиозидов субклеточных органелл мозга крыс при акклимации к холоду не выявлено.

Таким образом, показана способность ганглиозидов в низких концентрациях нормализовать метаболизм нервных клеток и повышать их жизнеспособность. Увеличение концентрации ганглиозидов в нервных окончаниях и гомогенате мозга крыс при акклимации к холоду, по-видимому, способствует повышению жизнеспособности нервных клеток при этом неблагоприятном воздействии окружающей среды.

ВЫВОДЫ

1. Обнаружено, что как микро-, так и наномолярные концентрации индивидуальных ганглиозидов обладают нейропротекторным действием, эффективно защищают культивируемые клетки-зерна мозжечка от гибели, вызванной действием токсических доз глутамата. Они повышают и жизнеспособность этих нервных клеток в условиях индукции процессов перекиспого окисления липвдов системой Ке2+ -аскорбат.

2. Ганглиозиды и антиоксиданты способны предотвращать инактивацию На+,К'-АТФазы и увеличение входа 45Са2* в синаптосомы коры мозга крыс, вызванные глугаматом. Эти эффекты ганглиозидов, очевидно, в значительной мере обуславливают их нейропротекторый эффект и, по-видимому, связаны со способностью ганглиозидов ингибировать свободнорадикальные реакции. При этом

' наномолярные концентрации этих сфинголипидов не менее эффективны, чем микромолярные.

3. Показано, что способность глутамата ингибировать Ыа+,К+-АТФазу и увеличивать вход Са2+ не проявляется в присутствии блокатора ионных каналов ММТ)А рецепторов и квинакрина, ингибитора фосфолипазы Аг, тогда как нитроаргинин, ингибитор N0 сингазы, и неомицин, ингибитор фосфолипазы С, существенно не влияли на эффект этой возбуждающей аминокислоты. Это позволяет полагать, что на данной модели нарушение ионного гомеостаза при действии глутамата связано, главным образом, с его эффектом па ЫМОА рецепторы и последующей активацией фосфолипазы Аз.

4. При акклимации к холоду (+3 °С) наблюдалось достоверное увеличение концентрации ганглиозидов в нервных окончаниях, миелине и гомогенате мозга крыс, что может являться защитной реакцией на экстремальное воздействие, учитывая нейротрофический эффект этих гликолипидов.

5. В составе жирных кислот ганглиозидов нервных окончаний мозга крыс и гомогената наблюдалось небольшое, но достоверное увеличение содержания стеариновой кислоты и снижение содержания пальмитиновой при воздействии низких температур (+3 °С). Не выявлено увеличение ненасыщенности жирных кислот ганглиозидов гомогената и субклеточных фракций мозга крыс при акклимации к холоду, характерного дай липидов мозга пойкилотермных животных.

6. Полученные данные позволяют рассматривать ганглиозиды как эндогенные адаптогены, способные нормализовать метаболизм и повышать жизнеспособность нервных клеток мозга млекопитающих при воздействии экстремальных факторов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Zakharova I.O, Ivancva V.I'., Andrccva N.A. The ganglioside protective effect against the glutamate neurotoxic action, a role of modulation of Na\lC-ATPase activity// 8-th international congress of the Oecli and Slovak neurochemical society, Martin, Slovakia. - 19%. - P.123

2. Л про л л Н.Ф., Викторов И.В, Тюрин В.А, Андреева Н.А, Гончар B.C., Захарова И.О., Иванова В.II., Тюрина Ю.Ю, Соколова Т.В. Защитное действие ганглиозидов против нейротоксического эффекта глутамага. Роль свободнорадикальных процессов/' Нейрохимия. - 1996. - Т.13. - С.103-109

3. Avrova N.F, Tyurin V.A, Zakharova I.O, Sokolova T.V, Tyurina Y.Y. The effect of glutamate, antioxidants, and gangliosides on Na\K+-ATPase activity in rat Brain cortex synaptosomes//In: Neurochemistry: Cellular, Molecular, and Clinical Aspects (eds. Albert Teelken and Jaap Korf), Plenum Press, 1997. -- Section 35: Free Radicals, NO, and Brain Pathology. - P.973-976

4. Zakharova I.O., Stelmaschuk Ii„ Tyurina Y. Protective and modulatory effect of gangliosides in rat cerebellar grannie cells and brain synaptosomes exposed to toxic glutamate concentrations// J.Physiol. - 1997. - V.504.P. - P.25

5. Захарова И.О., Стельмащук E, Викторов И.В, Тюрин В.А, Аврова Н.Ф. Защитный модуляторный эффект разных концентраций ганглиозидов в клетках-зернах мозжечка и снпапгосо.мах мозга крыс// Нейрохимия. - 1998. - Т. 15. -С.117-125

6. Zakharova I.O. Ganglioside GM1 inhibits the elevation of 45Ca2+ entry in rat brain cortex synaptosomes elicited by glutamate but does not diminish Na~/Ca24 exchanger activation// J.Neurochem. - 1998. - V.71.-Suppl.l. - S88D

7. Захарова И.О., Лврова Н.Ф. Влияние адаптации к холоду на содержание ганглиозидов в субклеточных фракциях мозга крыс и состав их жирных кислот// Ж..Эвол.Биохим.Физиол. - 1998. - Т.34. - С.555-562

8. Avrova N.F., Victorov l.V, Tyurin V.A, Zakharova I.O, Sokolova T.V, Andreeva N.A, Stelmaschuk F..V.. Tyurina Y.Y, Gonchar V.S. Inhibition of glutamate-induced intensification of free radical reactions by gangliosides: possible role in their protective effect in rat cerebellar grannie cells and brain synaptosomes// Neurochem.Res. - 1998. - V.23. — P.94 5-952

9. Аврова Н.Ф, Шестак K.1I, Захарова И.О., Соколова Т.В, Тюрина Ю.Ю, Тюрин В.А. Предотвращение антиоксидантами нарушений обмена ионов кальция при действии глутамата на синаптосомы коры мозга крыс// Российский Физиол.Ж. им.И.М.Сеченова. - 1999. - Т.85. - С.488-496

Ю.Захарова И.О., Шестак К.И., Леонтьев В.Г., Аврова Н.Ф. Стабилизация ионного гомеостаза ганглиозидами при действии токсических концентраций глутамата на синаптосомы коры мозга крыс// Бголл.Экспер.Биол.Мед. — 2000. - Т.129. - С.45-47

ПЛД № 69-378 от 09. 06 99

Ротапринт. Подписано в печать 12.04.2000. Формат б>м. 60x84 '/,„. Обьем 1 уч.-изд. л. Бумага офсетная. Тираж 80 >кз. Заказ 127.

АООТ ..НПО ЦКТИ". 194021. Саша-Петербург. Политехническая \л . д. 24

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Захарова, Ирина Олеговна

Список сокращений.

Раздел 1. Введение.

Раздел 2. Обзор литературы.

2.1. Общие представления о строении, физико-химических свойствах и распространении ганглиозидов.

2.2. Функциональная роль ганглиозидов.

2.3. Нейротрофический эффект ганглиозидов.

2.3.1. Способность индивидуальных ганглиозидов при их системном введении нормализовать обмен и улучшать функциональное состояние животных при поражении центральной нервной системы.

2.3.2. Типы глутаматных рецепторов, способы передачи сигнала в клетку.

2.3.3. Индивидуальные ганглиозиды повышают жизнеспособность нервных клеток в культуре.

2.4. Механизм защитного эффекта ганглиозидов при ишемии и действии неблагоприятных факторов среды.

2.4.1. Активные формы кислорода и нейротоксичность. Механизмы регуляции свободнорадикальных реакций.

2.4.2. Механизм защитного действия ганглиозидов против нейротоксического эффекта глутамата.

2.4.3. Действие ганглиозидов на сайты связывания на плазматической мембране и на ядра нервных клеток.

2.4.4. Высвобождение ганглиозидов в межклеточное пространство в результате шедцинга или разрушения мембран.

2.5. Изменение содержания и молекулярной организации ганглиозидов мозга при адаптации позвоночных к температуре обитания.

2.5.1. Изменение содержания и состава углеводной компоненты ганглиозидов позвоночных при адаптации к холоду.

2.5.2. Изменение содержания и состава гидрофобной компоненты ганглиозидов мозга позвоночных при адаптации к температуре обитания.

Раздел 3. Материалы и методы исследования.

3.1. Выделение индивидуальных ганглиозидов из мозга млекопитающих.

3.1.1. Выделение суммарных ганглиозидов.

3.1.2. Очистка суммарных ганглиозидов мозга млекопитающих.

3.1.3. Выделение индивидуальных ганглиозидов на силикагеле методом колоночной хроматографии.

3.1.3.1. Приготовление силикагеля для колоночной и тонкослойной хроматографии.

3.1.3.2. Выделение индивидуальных ганглиозидов методом адсорбционной колоночной хроматографии.

3.1.4. Определение чистоты выделенных препаратов индивидуальных ганглиозидов методом высокоэффективной тонкослойной хроматографии.

3.2. Количественное определение содержания ганглиозидов с помощью резорцинового реагента.

3.3. Анализ состава жирных кислот ганглиозидов методом газо-жидкостной хроматограф ии.

3.4. Выделение субклеточных фракций.

3.4.1. Выделение субклеточных фракций методом дифференциального центрифугирования в градиенте плотности сахарозы.

3.4.2. Выделение синаптосомальной фракции из коры головного мозга крыс.

3.5. Определение активности Ыа ,К+-АТФазы в синаптосомах коры мозга крыс.

3.6. Определение входа 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс.

3.7. Определение активности Ма+/Са2+-обменника.

3.8. Определение количества восстановленного аскорбата методом высокоэффективной жидкостной хроматографии.

3.9. Определение количества сульфгидрильных групп (-БН групп).

3.10. Оценка выживаемости клеток-зерен мозжечка.

3.11. Определение количества белка.

3.12. Экспериментальная адаптация крыс к холоду.

Раздел 4. Результаты и обсуждение.

4.1. Влияние ганглиозидов на жизнеспособность нервных клеток в культуре.

4.1.1. Результаты исследований.

4.1.1.1.Влияние различных концентраций ганглиозидов на жизнеспособность нейронов мозжечка крыс в культуре.

4.1.1.2. Влияние различных концентраций ганглиозида ОМ1 на жизнеспособность нейронов мозжечка крыс в культуре после индукции перекисного окисления липидов.

4.1.2. Обсуждение результатов.

4.2. Молекулярные механизмы нейротрофического действия ганглиозидов.

4.2.1. Результаты исследований.

4.2.1.1. Эффект глутамата на содержание восстановленного аскорбата в гомогенате коры мозга крыс.

4.2.1.2. Влияние глутамата и ганглиозида GM1 на содержание цитозольных и суммарных -SH групп синаптосом коры мозга крыс.

4.2.1.3. Влияние глутамата и различных концентраций ганглиозида GM1 на активность Ыа+,К+-АТФазы синаптосом коры мозга крыс.

4.2.1.4. Влияние глутамата на активность Ыа+,К+-АТФазы синаптосом коры мозга крыс в присутствии а-токоферола, супероксиддисмутазы и различных ингибиторов.

4.2.1.5. Влияние различных концентраций ганглиозида GM1, а-токоферола, супероксиддисмутазы и ингибиторов на вход 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс в присутствии глутамата.

4.2.1.6. Влияние ганглиозида GM1 и глутамата на активность Ыа+/Са2+-обменника.

4.2.2. Обсуждение результатов.

4.3. Изменения содержания и состава ганглиозидов различных субклеточных фракций мозга крыс при действии экстремальных факторов окружающей среды на примере холодовой адаптации).

4.3.1. Результаты исследований.

4.3.1.1. Локализация ганглиозидов в субклеточных фракциях мозга крыс.

4.3.1.2. Влияние холода на распределение ганглиозидов в субклеточных фракциях

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ТЕКСТЕ

АТФ - аденозин-5'-трифосфат.

АДФ - аденозин-5'-дифосфат.

АФК - активные формы кислорода.

БСА - бычий сывороточный альбумин.

ВЭЖХ - высокоэффективная жидкостная хроматография.

ВЭТСХ - высокоэффективная тонкослойная хроматография.

ДТНБ - 5,5'-дитиобис-(2-нитробензойная кислота).

ЖК - жирные кислоты.

ЛДГ - лактатдегидрогеназа.

МДА - малоновый диальдегид.

МК-801 - (5S,10R)-5-MeTHn-10,l 1-дигидро-5Н-дибензо[а,<1]циклогептен-5,10-имин малеат.

НАДН2 - никотинамидадениндинуклеотид восстановленный.

НАД' - никотинамидадениндинуклеотид окисленный.

НейАц - N-ацетилнейраминовая кислота.

ПК - пируваткиназа.

ПКС - протеинкиназа С.

ПОЛ - перекисное окисление липидов.

ТСХ - тонкослойная хроматография.

ТК - тирозинкиназа.

ТХУ - трихлоруксусная кислота.

Фн - фосфор неорганический.

ФЛА2 - фосфолипаза Кг

ФХ - фосфатидилхолин.

ФЭА - фосфатидилэтаноламин.

ЭГТА - (этилендиокси)диэтилендинитрилотетрауксусная кислота.

ЭДТА - этилендиаминтетрауксусная кислота.

Ca2+]i - внутриклеточная концентрация ионов кальция.

Са2+]0 - внеклеточная концентрация ионов кальция.

GM1 - моносиалоганглиозид.

GDla - дисиалоганглиозид.

GTlb - трисиалоганглиозид.

GQlb - тетрасиалоганглиозид.

ED50 - концентрация препарата, снижающая на 50% количество погибших клеток в культуре.

1 19 ^ ЦТШ-GMl - 3-(трифлуорометил)-3-(м-[ 1]-иодфенил)-диазерин GM1. LD50 - концентрация препарата, при которой наблюдается гибель 50% клеток в культуре.

МРТР - 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин.

NADPH - никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный.

NGF - фактор роста нервов.

NMDA - ТЧ-метил-О-аспартат.

PCP - фенциклидин.

6-OHDA - 6-гидроксидофамин.

SDS - додецилсульфат натрия.

TNF - фактор некроза опухоли.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биохимические механизмы действия ганглиозидов как эндогенных адаптогенов в головном мозге крыс"

несмотря на высокую стоимость этих препаратов, используются в ряде стран для лечения неврологических заболеваний.

Одной из важнейших проблем является необходимость объяснения лечебного эффекта относительно небольших количеств ганглиозидов (5-10 мг/кг веса), повышающих жизнеспособность нервных клеток и улучшающих функциональное состояние организма у животных с повреждением или нарушениями функций ЦНС, несмотря на слабую проницаемость гемато-энцефалического барьера для этих полярных соединений (Orlando et al., 1979; Ghidoni et al., 1989a). Хотя в литературе есть многочисленные свидетельства того, что наномолярные концентрации ганглиозидов способны модулировать активность различных ферментов и метаболизм нервных клеток (Tsuji et al., 1988; Nalivaeva et al., 1997), повышение жизнеспособности нейронов в культуре было показано лишь при действии микромолярных концентраций ганглиозидов.

Функции ганглиозидов в качестве эндогенных адаптогенов нельзя свести только к их нейротрофическому эффекту. У пойкилотермных позвоночных изменения состава жирных кислот ганглиозидов (увеличения степени их ненасыщенности при адаптации к холоду) вносят существенный вклад в поддержание оптимальной для жизнедеятельности организма степени жидкостности мембран клеток нервной ткани, что показано при изучении природных адаптаций рыб (Крепе, 1981; Avrova, 1984). Однако, сведений об изменении состава жирных кислот ганглиозидов мозга млекопитающих при акклимации или при природных адаптациях к холоду в литературе нам не встретилось.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось изучение биохимических механизмов нейропротекторного действия ганглиозидов в мозге млекопитающих.

В работе были поставлены следующие задачи:

1. Исследовать способность микро- и наномолярных концентраций индивидуальных ганглиозидов защищать клетки зерна мозжечка от гибели, вызванной действием токсических доз глутамата и системой Fe2+ - аскорбат, индуцирующей перекисное окисление липидов;

2. Изучить влияние различных концентраций ганглиозида GM1 на вход 45Са2+ и активность Ыа+,К+-АТФазы и синаптосомах коры мозга крыс, подвергнутых действию глутамата;

3. Оценить способность антиоксидантов, ингибиторов различных путей образования свободных радикалов и антагонистов глутаматных рецепторов предотвращать инактивацию №+,К+-АТФазы и увеличение входа 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс вызванные действием токсических концентраций глутамата;

4. Исследовать in vivo изменение концентрации ганглиозидов, а также состав их жирных кислот в субклеточных фракциях мозга крыс при воздействии неблагоприятных условий среды на примере холодовой акклимации;

Изучение биохимического механизма нейропротекторного действия ганглиозидов показало, что оно может быть обусловлено их способностью предотвращать инактивацию Ш+,К+-АТФазы и увеличение входа 45Са2+ в нервные клетки, вызванные глутаматом, причем наномолярные концентрации ганглиозидов обладают высокой эффективностью. Впервые показано, что совместное действие наномолярных концентраций ганглиозида йМ1 и глутамата на синаптосомы мозга способно активировать Ма+/Са2+-обменник, отвечающий за удаление Са2+ из клетки, что также, очевидно, вносит вклад в поддержание ионного гомеостаза и обеспечивает нормальную жизнедеятельность нервных клеткок.

Научно-практическое значение работы. Повышение жизнеспособности нервных клеток в культуре при действии на них наномолярных концентраций ганглиозидов, выявленное в настоящей работе, объясняет почему даже небольшие количества этих веществ при их системном введении млекопитающим, подвергнутым действию экстремальных факторов, оказывают нейротрофический эффект, улучшая функциональное состояние мозга. Полученные данные уточняют представления о зависимости защитного эффекта эндогенных ганглиозидов, высвобождающихся в межклеточное пространство при разрушении нервных клеток, от их концентраций.

Проведенные исследования вносят вклад в понимание механизма стабилизации кальциевого гомеостаза ганглиозидами. Показано, что они, как и антиоксиданты, способны предотвращать увеличение входа 45Са2+ и инактивацию Ка+,К+-АТФазы в нервных клетках и синаптосомах мозга, вызванные глутаматом, ишемией или гипоксией. Результаты исследования, в сопоставлении с ранее полученными в лаборатории данными, свидетельствуют о том, что ингибирование образования активных форм кислорода лежит в основе этих метаболических эффектов ганглиозидов и в значительной мере определяет их нейротрофический эффект. Полученные результаты вносят вклад в понимание механизма защитного действия, оказываемого ганглиозидами при их введении животным и людям с поврежденной ЦНС.

Увеличение концентрации эндогенных ганглиозидов в синаптосомах и гомогенате мозга крыс при их акклимации к холоду, обнаруженное в опытах in vivo, по-видимому, способствует увеличению жизнеспособности нервных клеток при воздействии этого неблагоприятного фактора среды. Найдено, что в отличие от пойкилотермных позвоночных, для гомеотермных млекопитающих не характерно увеличение содержания ненасыщенных жирных кислот ганглиозидов при акклимации к холоду.

Апробация работы. Материалы и основные положения работы были представлены на 1-ой конференции молодых физиологов и биохимиков (Санкт-Петербург, 1995), 1(Х1) международном совещании и школе по эволюционной физиологии (Санкт-Петербург, 1996), 8-ом международном конгрессе нейрохимического общества Чехии и Словакии (Словакия, Мартин, 1996), 11-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Нидерланды, Гренинген, 1996), конференции по нейромодуляции Физиологического общества Великобритании (Великобритания, Плимут, 1997), ХХХШ международном конгрессе по физиологическим наукам (Санкт-Петербург, 1997), 12-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Санкт-Петербург, 1998), 13-ом съезде Европейского нейрохимического общества (Германия, Берлин, 1999).

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 141 страницах, содержит 7 рисунков, 9 таблиц и состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов исследования в совокупности с обсуждением, выводов и списка литературы, который включает в себя 267 иностранных и 25 отечественных источников.

Заключение Диссертация по теме "Биохимия", Захарова, Ирина Олеговна

ВЫВОДЫ

1. Обнаружено, что как микро-, так и наномолярные концентрации индивидуальных ганглиозидов обладают нейропротекторным действием, эффективно защищают клетки-зерна мозжечка от гибели, вызванной действием токсических доз глутамата. Они повышают и жизнеспособность этих нервных клеток в условиях индукции процессов перекисного окисления липидов системой Бе2+ - аскорбат.

2. Ганглиозиды и антиоксиданты способны предотвращать инактивацию №+,К+-АТФазы и увеличение входа 45Са2+ в синаптосомы коры мозга крыс, вызванные глутаматом. Эти эффекты ганглиозидов, очевидно, в значительной мере обуславливают их нейропротекторый эффект и, по-видимому, связаны со способностью ганглиозидов ингибировать свободнорадикальные реакции. При этом наномолярные концентрации этих сфинголипидов не менее эффективны, чем микромолярные.

3. Показано, что способность глутамата ингибировать №+,К+-АТФазу и увеличивать вход Са не проявляется в присутствии блокатора ионных каналов ЫМБА рецепторов и квинакрина, ингибитора фосфолипазы Аг, тогда как нитроаргинин, ингибитор N0 синтазы, и неомицин, ингибитор фосфолипазы С, существенно не влияли на эффект этой возбуждающей аминокислоты. Это позволяет полагать, что на данной модели нарушение ионного гомеостаза при действии глутамата связано, главным образом, с его эффектом на ЫМБА рецепторы и последующей активацией фосфолипазы Аг.

5. В составе жирных кислот ганглиозидов нервных окончаний мозга крыс и гомогената наблюдалось небольшое, но достоверное увеличение содержания стеариновой кислоты и снижение содержания пальмитиновой при воздействии низких температур (+3 °С). Не выявлено увеличение ненасыщенности жирных кислот ганглиозидов гомогената и субклеточных фракций мозга крыс при акклимации к холоду, характерного для липидов мозга пойкилотермных животных.

Заключение

Впервые показано, что наномолярные концентрации ганглиозидов GM1, GDI a, GDlb и GTlb способны повышать жизнеспособность культивируемых нейронов, подвергнутых действию нейротоксических концентраций глутамата. Высвобождение высоких концентраций этой возбуждающей аминокислоты в межклеточное пространство мозга, как считают, вызывает повышение [Са2 >], в нервных клетках, нарушение их метаболизма и гибель при гипоксии, ишемии и других неблагоприятных воздействиях на организм. Данные о повышении жизнеспособности нервных клеток при действии наномолярных концентраций ганглиозидов объясняют, почему низкие концентрации экзогенных ганглиозидов способны оказывать нейропротекторный эффект в опытах in vivo (несмотря на плохую проницаемость гемато-энцефалического барьера для этих соединений). Полученные данные существенны и для понимания адаптационных функций эндогенных ганглиозидов.

В работе показано, что ганглиозиды предотвращают увеличение входа ионов кальция в синаптосомы коры мозга, вызванное действием глутамата. По-видимому, этот эффект ганглиозидов вносит существенный вклад в их способность предотвращать повышение внутриклеточной концентрации свободного кальция в цитозоле нервных клеток или синаптосом при гипоксии, ишемии или повреждении головного мозга. Он связан, очевидно, с предотвращением этими гликолипидами накопления продуктов ПОЛ и деполяризации наружной мембраны синаптосом вследствие частичной инактивации Na+-АТФазы, инициированных глутаматом. Это приводит, очевидно, к уменьшению поступления ионов кальция внутрь клетки через неспецифические ионные каналы, образуемые продуктами ПОЛ, и через потенциал-зависимые кальциевые каналы. В то же время нарушения активности Na+/Ca2+- обменника вследствие его окислительной деструкции при действии глутамата на синаптосомы коры мозга не выявлено, при совместном действии глутамата и ганглиозидов наблюдалась даже активация этой системы откачки ионов кальция из нервных клеток.

128

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Захарова, Ирина Олеговна, Санкт-Петербург

1. Аврова Н.Ф., Обухова E.JL, Крепе Е.М. Ганглиозиды в мозгу рыб и представителей других классов позвоночных// В кн.: Физиология и биохимия морских и пресноводных животных; под ред. Е.М.Крепса. JL: Наука, 1979. - С. 130-155.

2. Алимова Е.К., Максименко В.А., Шепелев А.П. Изменение обмена липидов на разных стадиях острой экспериментальной гипотермии// Физиол. ж. СССР. 1973. -Т.59. - С.814-818

3. Букринская А.Г., Проказова Н.В., Шапошникова Г.И., Кочаров C.JL, Шевченко В.П., Фомина-Агеева Е.В., Бергельсон Л.Д. Роль ганглиозидов в рецепции ипроникновении в клетку вируса гриппа// Докл. АН СССР. 1982. - Т.263. - С.1481-1484

4. Викторов И.В. Методика тотальной окраски монослойных культур ванадиевым гематоксилином// Бюлл.Эксп.Биол.Мед. 1990. - Т.109. - С.612-613

5. Гурин В.Н. Обмен липидов при гипотермии, гипертермии и лихорадке. Минск, 1986

6. Дятловицкая Э.В., Синицына Е.В., Юнг К., Азизов Ю.М., Бергельсон Л.Д. "Сбрасывание" ганглиозидов тимоцитами теленка// Докл. АН СССР. 1982. - Т.267. -С.218-220

7. Журавин И.А., Наливаева H.H., Дубровская Н.М. Влияние экзогенных ганглиозидов на формирование у крыс инструментальных движений с тактильным контролем// Ж. ВНД. 1993. - Т.43. - С. 1129-1135

8. Зубарева Е.В., Сеферова Р.И., Денисова H.A. Изменение липидного состава митохондриальных мембран внутренних органов крыс при адаптации к теплу// Вопр.Мед.Химии. 1991. - Т.37. - С.28-31

9. Крепе Е.М. Липиды клеточных мембран. Л.: Мысль, 1981.

10. Пастухов Ю.В. Физиология адаптации к холоду. Сравнительные и методологические аспекты// В сб.: Проблемы терморегуляции и температурной адаптации. -Новосибирск, 1992.-С.158-172

11. Плеснева С.А., Наливаева H.H., Журавин И.А. Аденилатциклазная система стриатума крыс: регуляторные свойства и влияние ганглиозидов// Российск.Физиол.ж. им.И.М.Сеченова. 1997. - Т.83. - С.90-95

12. Серебренникова Э.Г., Векслер Я.И. Жирнокислотный состав липидов легких печени белых крыс, адаптированных к холоду// Научн.Докл.Высш.Школы. Биол.науки. -1977. -№3.-С.34-37

13. Серебренникова Э.Г., Векслер Я.И., Гусейнов И.Г. Изменение жирнокислотного состава липидов головного и спинного мозга белых крыс при однократном переохлаждении и адаптации к нему// Вопр.Мед.Химии. 1981. - № 5. - С.640-643

14. Серебренникова Э.Г., Мамаев А.Т., Ахмедов И.Г. Особенности процессов перекисного окисления и антиоксидантной активности липидов белых крыс при глубоком многократном переохлаждении// Вопр.Мед.Химии. 1992. - Т.38. - С .2830

15. Терновой В.А. Изменение состава и структуры липидов в разных тканях и мембранах при адаптации к физическим факторам высокогорья: Автореф. дис.канд.биол.наук. Новосибирск, 1992.

16. Терновой В.А., Яковлев В.М. Изменение содержания фосфолипидов и холестерина в тканях крыс в условиях адаптации к высокогорью при различных температурах внешней среды// Ж. Эвол.Биохим.Физиолог. 1993. - Т.29. - С.22-26

17. Тюрин В.А., Ерин А.Н., Тюрина Ю.Ю., Аврова Н.Ф., Каган В.Е. Участие ганглиозидов в регуляции свободнорадикальных реакций в мембранах мозга// Бюлл.Эксп.Биол.Мед. 1992а. - Т.114. - С.592-594

18. Тюрин В.А., Багров А.Я., Федорова О.В., Жабко Е.П., Тюрина Ю.Ю., Аврова Н.Ф., Дас Д.К., Каган В.Е. Защита ганглиозидами мембран эритроцитов при ишемии мозга// Бюлл.Эксп.Биол.Мед. 1992в. - Т. 114. - С.366-368

19. Шепелев А.П. Влияние острой гипотермии на состав липидов митохондрий миокарда теплокровных животных// Физиол.ж. СССР. 1977а. - Т.63. - С.442-447

20. Шепелев А.П. Перекисное окисление липидов в головном мозгу теплокровных животных при остром физическом перегревании// Изв. АН СССР, биол.серия. -1977в. № 4. - С.628-632

21. Abdel-Latiff А.А., Abood L.G. Incorporation of ortho 32P phosphate into the subcellular fractions of developing rat brain// J.Neurochem. 1965. - V.12. - P.157-166

22. Agnati L.F., Zoli M., Biagini G., Benfenati F., Toffano G., Fuxe K. Involvement of gangliosides in neuroplasticity of the central nervous system in physiological and pathological conditions// Current Aspect of the Neurosci. 1992. - V.4. - P.33-86

23. Andreeva N., Khodorov В., Stelmashook E., Cragoe E., Victorov I. Inhibition of Na+/Ca2+ exchange enhances delayed neuronal death elicited by glutamate in cerebellar granule cells// Brain Res. 1991. - V.548. - P.322-325

24. Avrova N.F. Brain ganglioside patterns of vertebrates// J.Neurochem. 1971. - V.18. -P.667-674

25. Avrova N.F., Zabelinskii S.A. Fatty acid and long chain basis vertebrate brain gangliosides// J.Neurochem. 1971. - V.18. - P.675-681

26. Avrova N.F., Chenykaeva E.Yu., Obukhova E.L. Ganglioside composition and content of rat brain subcellular fractions// J.Neurochem. 1973. - V.20. - P.997-1004

27. Avrova N.F. The effect of natural adaptations of fishes to environmental temperature on brain ganglioside fatty acid and long chain base composition// Comp.Biochem.Physiol. -1984. V.78B. - P.903-909

28. Barletta E., Mugnai G., Ruggieri S. Complex gangliosides modulate the integrin-mediated adhesion in rat hepatoma cell line// Biochem.Biophys.Res.Commun. 1993. - V.192. -P.214-222

29. Becker K., Rahmann H. Influence of ambient temperature on content and composition of brain gangliosides in vertebrates// Comp.Biochem.Physiol. 1995. - V.l 1 IB. - P.299-310

30. Beitinger H., Probst W., Hilbig r., Pahmann H. Seasonal variability of sialoglycoconjugates in the brain of Djungarin hamster (Phodopus sungorus)// Comp.Biochem.Physiol. 1987. - V.86B. - P.377-384

31. Benveniste H., Jorgensen M.B., Sandberg M., Christensen T., Hagberg H., Diemer N.H. Ischemic damage in hippocampal CA1 is dependent on glutamate release and intact innervation from CA3// J.Cereb.Blood Flow Metab. 1989. - V.9. - P.629-639

32. Bertorello A.M., Aperia A., Walaas S.I., Nairn A.C., Greengard P. Phosphorylation of the catalytic subunit Na+,K+-ATPase inhibits the activity of the enzyme// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1991. -V.88. - P.l 1359-11362

33. Bianco J.D., Fidelio C.D., Maggio B. Effect of sulfatide and gangliosides on phospholipase C and phospholipase A2 activity a monolayer study// Biochim.Biophys.Acta. 1990. -V.1026. - P.179-185

34. Bouhours D., Bouhours J.-F. Genetic polymorphism of rat liver gangliosides// J.Biol.Chem. 1991. - V.266. - P.12944-12946

35. Bretscher M.S. Membrane structure: some general principles// Science. 1973. - V.181. -P.622-629

36. Butcher S.P., Sandberg M., Hagberg H., Hamberger A. Cellular origins of endogenous amino acids released into the extracellular fluid of the rat striatum during severe insulin-induced hypoglycemia// J.Neurochem. 1987. - V.48. - P.722-728

37. Cantu L., Corti M., Sonnino S., Tettamanti G. Light scattering measurement on gangliosides: dependence of micellar properties on molecular structure and temperature// Chem.Phy s .Lipids. 1986. -V.41. -P.315-328

38. Caputto R., Maccioni A.H.R., Caputto B.I. Activation of deoxycholate solubilized adenosine triphosphatase by ganglioside and asialoganglioside preparations// Biochem.Biophys.Res.Comm. 1977. - V.74. - P. 1046-1052

39. Cardell M., Wieloch T. Time course of the translocation and inhibition of protein kinase C during complete cerebral ischemia// J.Neurochem. 1993. - V.61. - P. 1308-1314

40. Carlson R.O., Masco D., Brooker G., Spiegel S. Endogenous ganglioside GM1 modulates L-type calcium channel activity in N18 neuroblastoma cells// J.Neurosci. 1994. - V.14. -P.2272-2281

41. Chan K.-F.J. Ganglioside-modulated protein phosphorylation in myelin// J.Biol.Chem. -1987a. V.262. - P.2415-2422

42. Chan K.-F.J. Ganglioside-modulated protein phosphorylation. Partial purification and characterization of a ganglioside-stimulated protein kinase in brain// J.Biol.Chem. 1987b. - V.262.-P.5248-5255

43. Chan K.-F.J. Ganglioside-modulated protein phosphorylation. Partial purification and characterization of a ganglioside-inhibited protein kinase in brain// J.Biol.Chem. 1988. -V.263. -P.568-574

44. Chang F., Li R., Ladisch S. Shedding of gangliosides by human medulloblastoma cells// Exp.Cell Res. 1997. - V.234. - P.341-346

45. Chapell S., Meister R., Brichon G., Zwengelstein G. Influence of temperature on the phospholipid metabolism of various tissues from crab Carcinus maenasll Comp.Biochem.Physiol. 1977. - V.58B. - P.413-417

46. Cheng B., Christakos S., Mattson M.P. Tumor necrosis factors protect neuron against excitotoxic/metabolic insults and promote maintenance of calcium homeostasis// Neuron. -1994. -V.12. P.139-153

47. Chigorno V., Sonnino S., Ghodoni R., Tettamanti G. Isolation and characterization of a tetrasialoganglioside from mouse brain, containing 9-O-acetylneuraminic acids// Neurochem.Int. 1982. - V.4. - P.531.539

48. Choi D.W. Excitotoxic cell death// J.Neurobiol. 1992. - V.23. - P.1261-1276

49. Coetzee W.A., Ichikawa H., hearse DJ. Oxidant stress inhibits Na-Ca-exchange current in cardiac myocytes: mediation by sylfhydryl groups?// Am.J.Physiol. 1994. - V.266. -P.H909-H919

50. Collins B.E., Yang L.I., Mukhopadhyay G., Filbin M.T., Kiso M., Hasegawa A., Schnaar R.L. Sialic acid specificity of myelin-associated glycoprotein binding // J.Biol.Chem. -1997a. V.272. - P.1248-1255

51. Collins R.S., Olney J.W. Focal cortical seizures cause distant thalamic lesions// Science. -1987. V.218. -P.177-179

52. Costa T., Armstrong D., Guidotti A., Kharlamov A., Kiedrowski I., Wroblewski J.T. Ganglioside GM1 and its semisynthetic lysoganglioside analogues reduce glutamate neurotoxicity by a novel mechanism// Adv.Exp.Biol.Med. 1993. - V.341. - P. 129-141

53. Coutinho O.P., Carvalho C.A.M., Carvalho A.P. Calcium uptake related to K+4*depolarization and Na /Ca exchange in sheep brain synaptosomes// Brain Res. 1984. -V.290. -P.261-271

54. Coyle J.T., Puttfarcken P. Oxidative stress, glutamate, and neurodegenerative disorders// Science. 1993. - V.262. - P.689-695

55. Culcasi M., Lafon-Cazal M., Pietri S., Bockaer J. Glutamate receptors induce a burst of superoxide via activation of nitric oxide synthase in arginine- depleted neurons// J.Biol.Chem. 1994. - V.269. - P. 12589-12593

56. Cumar F.A., Maggio B., Caputto R. Dopamine release from nerve ending induced by polysialogangliosides// Biochem.Biophys.Res.Commun. 1978. - V.84. - P.65-69

57. Cumar F.A., Maggio B., Caputto R. Neurotransmitter movements in nerve endings. Influence of substances that modify the interfacial potential// Biochim.Biophys.Acta. -1980. V.597. -P.174-182

58. Daniotti J.L., Landra C.A., Rosner H., Maccioni H.J.F. GD3 prevalence in adult rat retina correlates with the maintenance of a high GD3 -/ GM2 synthase activity ratio throughout development// J.Neurochem. - 1991. - V.57. - P.2054-2058

59. Davidsson P., Fredman P., Svennerholm L. Gangliosides and sulphatide in human fluid: quantitation with immunoaffinity techniques// J.Chromatogr. 1989. - V.496. - P.279-289

60. Davis C.W., Daly J.W. Activation of rat cerebral cortical 3',5'-cyclic nucleotide phosphodiesterase activity by gangliosides// Mol. Pharmacol. 1980. - V.17. - P.206-211

61. Dawson V.L., Dawson T.M., London E.D., Bredt D.S., Snyder S.H. Nitric oxide mediates glutamate neurotoxicity in primary cortical cultures// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1991. -V.88. - P.6368-6371

62. Dawson T.M., Hung K., Dawson V.L., Steiner J.P., Snyder S.H. Neuroprotective effects of gangliosides may involve inhibition of nitric oxide synthase// Annl.Neurol. 1995. - V.37. -P.115-118

63. De Erausquin G., Manev H., Guidotti A., Costa E., Brooker G. Gangliosides normalize distorted single cell intracellular free Ca dynamics after toxic doses of glutamate in cerebellar granule cells// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1990. - V.87. - P.8017-8021

64. Demediuk P., Moscatelli E.A. Synaptosomal and brain mitochondrial lipids in hibernating and cold acclimated golden hamsters// J.Neurochem. 1983. - V.40. - P. 1100-1105

65. Dixon I.M., Kaneko C.M., Hata T., Panagia V., Dhalla N.S. Alterations in cardiac9+membrane Ca transport during oxidative stress// Mol.Cell Biochem. 1990. - V.90. -P.125-133

66. Doherty P., Dickson J.G., Flanigan T.P., Walsh F.S. Ganglioside GM1 does not initiate, but enhances neurite regeneration of nerve factor-dependent sensory neurons// J.Neurochem. 1985. - V.44. - P.1259-1265

67. Dreyfus H., Louis J.C., Harth S., Mandel P. Gangliosides in cultured neurons// Neurosciense. 1980. - V.5. - P.1647-1655

68. Dugan L.L., Choi D.W. Excitotoxicity, free radicals, and cell membrane changes// Ann.Neurol. 1994. - V.35. - P. S17-S21

69. Feigner P.L., Thompson T.E., Barenholz Y., Lichtenberg D. Kinetics of transfer of gangliosides from their micelles to dipalmitoylphosphatidylcholine vesicles// Biochem. -1983. V.22. -P.1670-1674

70. Ferrari G., Fabris M., Gorio A. Gangliosides enhance neurite outgrowth in PC12 cells// Dev.Brain Res. 1983. - V.8. - P.215-221

71. Ferrari G., Anderson B.L., Stephens R.M., Kaplan D.R., Greene L.A. Prevention of apoptotic neuronal death by GM1 ganglioside. Involvement of Trk neurotrophin receptors// J.Biol.Chem. 1995. - V.270. - P.3074-3080

72. Feschenko M.S., Sweadner K. Conformation-dependent phosphorylation of Na,K-ATPase by protein kinase A and protein kinase CII J.Biol.Chem. 1994. - V.269. - P.30436-30444

73. Folch-Pi J., Lees M., Sloan-Stanley G.H. A simple method for isolation and purification of total lipids from animal tissue// J.Biol.Chem. 1957. - V.226. - P.497-509

74. Fürst W., Sandhoff K. Activator proteins and topology of lysosomal sphingolipid catabolism// Biochem.Biophys.Acta. 1992. - V.l 126. - P. 1-16

75. Gahmberg C.G., Hakomori S. Surface carbohydrates of hamster fibroblasts. I. Chemical characterization of surface-labeled glycosphingolipids and a specific ceramide tetrasaccharide for transformants// J.Biol.Chem. 1975. - V.250. - P.2438-2446

76. Gasa S., Makita A., Kinoshita Y. Further study of the chemical structure of the equine erythrocyte hematoside containing O-acetylester// J.Biol.Chem. 1983. - V.258. - P.876-881.

77. Gaver R.C., Sweeley C.C. Methods for methanolysis of sphingolipids and direct determination of long chain bases by gas-liquid chromatography// J.Am.Oil Chem.Soc. -1965. V.42. - P.294-298

78. Geiser E., Hilbig R., Rahmann H. Hibernation induced changes in the ganglioside composition of dormice (Glis glis)// J.Therm.Biol. 1981. - V.6. - P.145-151

79. Ghidoni R., Trinchera M., Sonnino S., Chigorno V., Tettamanti G. The sialic acid residue of exogenous GM1 ganglioside is recycled for biosynthesis of sialoglycoconjugates in rat liver// BiochemJ. 1987. - V.247. - P.157-164

80. Ghidoni R., Fiorilli A., Frinchera M., Venerando B., Chigorno V., Tettamanti G. Uptake, cell penetration and metabolic processing of exogenously administered GM1 ganglioside in rat brain// Neurochem.Int. 1989a. - V.15. - P.455-465

81. Ghidoni R., Riboni L., Tettamanti G. Metabolism of exogenous gangliosides in cerebellar cells, differentiated in culture// J.Neurochem. 1989b. - V.53. - P.1567-1574

82. Goldenring J.R., Otis L.S., Yu R.K., De Lorenzo R.J. Calcium/ ganglioside-dependent protein kinase activity in rat brain membrane// J.Neurochem. 1985. - V.44. - P. 12291234

83. Goldhaber J.I. Free radicals enhance Na/Ca exchange in ventricular myocytes// Am.J.Physiol. 1996. - V.271. - P.H823-H833

84. Hadjiconstantinou M., Neff N.H. GM1 and the aged brain// Ann.NY Acad.Aci. 1998a. - V.845. - P.225-231

85. Hadjiconstantinou M., Neff N.H. GM1 ganglioside: in vivo and in vitro trophic actions on central neurotransmitter systems// J.Neurochem. 1998b. - V.70. - P.1335-1345

86. Hajos F. An improved method for the preparation of synaptosomal fractions in high purity// Brain Res. 1975. - V.93. - P.485-489

87. Hakomori S., Igarashi Y. Functional role of glycosphingolipids in cell recognition and signaling// J.Biochem. 1995. - V. 118. - P. 1091 -1103

88. Halliwell B., Gutteridge J.M.C. Oxygen radicals and the nervous system// Trends Neurosci. 1985. - V.8. - P.22-26

89. Halliwell B. Reactive oxygen species and the central nervous system// J.Neurochem. -1992.-V.59.-P. 1609-1623

90. Hannun Y.A., Bell R.M. Functions of sphingolipids and sphingolipid breakdown products in cellular regulation// Science. 1989. - V.243. - P.500-507

91. Hansson H.A., Holmgren J., Svennerholm L. Ultrastructural localization of cell membrane GM1 ganglioside by cholera toxin// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1977. - V.74. -P.3782-3786

92. Hauser H., Pascher I., Pearson R.H., Sundell S. Preferred conformation and molecular packing of phosphatidylethanolamine and phosphatidylcholine// Biochem.Biophys.Acta. -1981. V.650. -P.21-51

93. Hayashi K., Muhleisen M., Probst W., Rahmann H. Binding of Ca2+ to phosphoinositols, phosphatidylserines and gangliosides// Chem.Phys.Lipids. 1984. -V.34. -P.317-322

94. Hazel J.R. Cold adaptation in ectotherms: regulation of membrane function and cellular metabolism// Adv.Comp.Environmentl.Physiol. 1989. - V.4. - P.l-50

95. Higashi H., Omori A., Yamagata T. Calmodulin, a ganglioside-binding protein. Binding of gangliosides to calmodulin in the presence of calcium// J.Biol.Chem. 1992. - V.267. -P.9831-9838

96. Higashi H., Yamagata T. Mechanism for ganglioside-mediated modulation of a calmodulin-dependent enzyme// J.Biol.Chem. 1992. - V.267. - P.9839-9843

97. Higashi H., Yoshida S., Sato K., Yamagata T. Interaction of ganglioside with specific peptide sequences as a mechanism for the modulation of calmodulin-dependent enzymes// J.Biochem. 1996. - V.120. - P.66-73

98. Hilbig R., Rahmann H. Changes in brain ganglioside composition of normothermic and hibernating golden hamster Mesocricetus auratusll Comp.Biochem.Physiol. 1979. -V.62B. - P.527-531

99. Hilbig R., Rahmann H., Rosner H. Brain gangliosides and temperature adaptation in eyry-and stenothermic teleost fish// J.Therm.Biol. 1979. - V.4. - P.29-34

100. Hilbig R., Rahmann H. Variability in brain gangliosides of fishes// J.Neurochem. 1980. - V.34. - P.236-240

101. Hilbush B.S., Levine J.M. Modulation of a Ca2+ signaling pathway by GM1 ganglioside in PC 12 cells// J.Biol.Chem. 1992. - V.267. - P.24789-24795

102. Holler T., Cappel E., Klein J., Loffelholz K. Glutamate activates phospholipase D in Hippocampal slices of newborn and adult rats// J.Neurochem. 1993. - V.61. - P.1569-1572

103. Hollman M., Seifert W. Gangliosides modulate receptor binding in rat brain synaptic plasma membranes// Neurosci.Lett. 1986. - V.65. - P.133-138

104. Hollmann M., Heinemann S. Cloned glutamate receptors// Annu.Rev.Neurosci. 1994. -V.17. -P.31-108

105. Holmgren J., Elwing H., Fredman P., Strannegard O., Svennerholm L. Gangliosides as receptors for bacterial toxins and Sendai virus// Adv.Exp.Biol.Med. 1980. - V.125. -P.453-470

106. Holmgren J. Receptors for cholera toxin and Escherichia coli heat-labile enterotoxin revisited// Progr.Brain Res. 1994. - V. 101. - PI63-177

107. Hynds D.L., Burry R.W., Yates A.J. Gangliosides inhibit growth factor-stimulated neurite outgrowth in SH-SY5Y human neuroblastoma cells// J.Neurosci.Res. 1997. - V.47. -P.617-625

108. Iber H., van Echten G., Sandhoff K. Fractionation of primary cultured neurons. Distribution of sialyltransferases involved in ganglioside biosynthesis// J.Neurochem. -1992. V.58. - P.1533-1537

109. Isasi S.C., Bianco I.D., Fidelio G.D. Gangliosides raise the intracellular Ca2+ level in different cell types// Life Sci. 1995. - V.57. - P.449-456

110. Iwabuchi K., Yamamura S., Prinetti A., Handa K., Hakomori S. GM3-enriched microdomain involved in cell adhesion and signal transduction though carbohydrate-carbohydrate interaction in mouse melanoma B16 cells// J.Biol.Chem. 1998. - V.273. -P.9130-9138

111. Jeserich G., Breer H., Diivel M. Effect of exogenous gangliosides on synaptosomal membrane ATPase activity// Neurochem.Res. 1981. - V.6. - P.465-472

112. Karpova O.B., Zinserling V.A., Avrova N.F. Study of brain vascular plexus gangliosides in meningoencephalophaties of various etiology// Neurochem.Int. 1992. - V.20. - P.365-370

113. Karpiak S.E., Mahadik S.P. Ganglioside reduction of CNS ischemic injury// CRS Crit.Rev.Neurobiol. 1990. - V.5. - P.221-237

114. Kastner A., Herrero M.T., Hirsch E.C., Guillen J., Luquin M.R., Javoy-Agid F., Obeso J.A., Agid Y. Decreased tyrosine hydroxylase content in the dopaminergic neurons of

115. MPTP-intoxicated monkeys: effect of levodopa and GM1 ganglioside therapy// Ann.Neurol. 1994. - V.36. - P.206-214

116. Kim D.K., Rordorf G., Nemenoff R.A., Koroshetz W.J., Bonventre J.V. Glutamate stably enhances the activity of two cytosolic forms of phospholipase A2 in brain cortical cultures// Biochem J. 1995. - V.310. - P.83-90

117. Kleckner N., Dingledine R. Requirement for glycine in activation of NMD A receptors expressed in Xenopus oocytes// Science. 1988. - V.241. - P.835-837

118. Komatsumoto S., Greenberg J.H., Hickey W.F., Reivich M. Effect of the ganglioside GM1 on neurologic function, electroencephalogram amplidude, and histology in chronic middle cerebral artery occlusion in cats// Stroke. 1988. - V.19. - P.1027-1035

119. Kong Y., Li R., Ladisch S. Natural forms of shed tumor gangliosides// Biochim.Biophys.Acta. 1998. - V. 1394. -P.43-56

120. Kourie J. Interaction of reactive oxygen species with ion transport mechanisms// Am.J.Physiol. 1998. - V.275. - P. C1-C24

121. Kracun I., Rosner H., Cosovic C., Stavljenic A. Topographical atlas of the gangliosides of the adult human brain// J.Neurochem. 1984. - V.43. - P.979-989

122. Kreutter D., Kim J.J.H., Goldenring J.R., Rasmussen H., Ukomadu C., De Lorenzo R.J., YuR.K. Regulation of protein kinase C activity by gangliosides// J.Biol.Chem. 1987. -V.262. - P.1633-1637

123. Ladisch S., Li R., Olson E. Ceramide structure predicts tumor ganglioside immunosuppressive activity// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1994. - V.91. - P.1974-1978

124. Lafon-Cazal M., Pietri S., Culcasi M., Bockaert J. NMDA-dependent superoxide production and neurotoxicity// Nature. 1993. - V.364. - P.535-537

125. Lapetina E.G., Soto E.F., De Robertis E. Gangliosides and acetylcholine esterase in isolated membranes of the rat brain cortex// Biochim.Biophys.Acta. 1967. - V.135. -P.33-43

126. LazarewiczJ.W., Selinska E., Matyja. Ganglioside GM1 prevents M-methyl-D-aspartate neurotoxicity in rabbit hippocampus in vivo. Effects on calcium homeostasis// Mol.Chem.Neuropathol. 1995. - V.24. - P. 165-177

127. Leon A., Facci L., Toffano G., Sonnino S., Tettamanti G. Activation of Na+,K+-ATPase by nanomolar concentrations of GM1 ganglioside// J.Neurochem. 1981. - V.37. - P.350-357

128. Ledeen R.W. Ganglioside structures and distribution. Are they localized on the nerve ending?// J.Supramol.Struct. 1978. - V.8. - P.l-17

129. Ledeen R.W., Yu R.K. Gangliosides: structure, isolation, and analysis// Methods Enzymol. 1982. - V.83. - P.139-191

130. Li R., Ladisch S. Shedding of human neuroblastoma gangliosides// Biochim.Biophys.Acta. 1991. - V. 1083. - P.57-64

131. Magal E., Louis J.C., Aguilera J., Yavin E. Gangliosides prevent ischemia-induced down-regulation of protein kinase C in fetal rat brain// J.Neurochem. 1990. - V.55. - P.2126-2131

132. Maggio B., Cumar F.A., Caputto R. Configuration and interactions of the polar head groups in gangliosides// Biochem.J. 1980. - V.189. - P.435-440

133. Maggio B., Arida T., YuR.K. Ganglioside GD3-lactones: polar head group mediated control of the intermolecular organization// Biochem. 1990. - V.29. - P.8729-8734

134. Mahoney J.A., Schnaar R.L. Multivalent ganglioside and sphingosine conjugates modulate myelin protein kinases// Biochim.Biophys.Acta. 1997. - V.1328. - P.30-40

135. Manev H., Favaron M., Vicini S., Guidotti A. Ganglioside-mediated protection from glutamate-induced neuronal deathII Acta Neurobiol.Exp. 1990a. - V.50. - P.475-488

136. Mandon E.C., van Echten G., Birk R., Schmidt R.R., Sandhoff K. Sphingolipid biosynthesis in cultured neurons. Down-regulation of serine palmitoyltransferase by sphingoid bases// Eur.J.Biochem. 1991. - V. 198. - P.667-674

137. Manzoni O., Bockaert J. Nitric oxide synthase activity andogenously modulates NMDA receptors// J.Neurochem. 1993. - V.61. - P.368-370

138. Mark R.J., Hensley K., Butterfield D.A., Mattson M.P. Amyloid (3-peptide impairs ionmotive ATPase activities, evidence for a role in loss of neuronal homeostasis// J.Neurosci. 1995. - V.15. - P.6239-6249

139. Markwell M.A.H., Haos S.M., Bielber L.L., Tolbert N.E. A modification of Lowry procedure to simplify protein determination in membrane and lipoprotein samples// Analyt.Biochem. 1978. - V.87. - P.206-210

140. Masserini M., Pitto M., Ferraretto A., Brunne J., Palestini P. Glicolipid-protein interaction in the mechanism of signal transduction: studies with a photoactivable ganglioside analogue// Acta Biochim.Polonica. 1998. - V.45. - P.393-401

141. McCord J. Oxygen-derived free radicals in postischemic tissue injury// N.Engl.J.Med. -1985.-V.312. -P.159-163

142. McDaniel R., McLaughlin S. The interaction of calcium with gangliosides in bilayer membranes// Biochim.Biophys.Acta. 1985. - V.819. - P.153-160

143. McIlwain H. Chemical exploration of the brain: study of cerebral excitability and ion movement. Amsterdam, 1963. - Elsevier.

144. Merril A.H.Jr. Cell regulation by sphingosine and more complex sphingolipids// J.Bioenerg.Biomembr. 1991. -V.23. -P.83-105

145. Merzak A., Koochekpour S., Pilkington G.J. Adhesion of human glioma cell lines to fibronectin, laminin, vitronectin and collagen I is modulated by gangliosides in vitro!I Cell Adhes.Commun. 1995. - V.3. -P.27-43

146. Milani G., Guidolin D., Facci L., Pozzan T., Buso M., Leon A., Skaper S.D. Excitatory amino acid-induced alterations of cytoplasmic free Ca2+ in individual cerebellar granule neurons, role in neurotoxicity// J.Neurosci.Res. 1991. - V.28. - P.434-441

147. Miller B., Sarantis M., Traynelis S.F., Attwell D. Potentiation ofNMDA receptor currents by arachidinic acid// Nature. 1992. - V.355 (N 6362). - P. 722-725

148. Miyamoto M., Murphy T.H., Schnaar R.L., Coyle J.T. Antioxidants protect against glutamate-induced cytotoxicity in a neuronal cell line// J.Pharmacol.Exp.Therapeutics. -1989.-V.250.-P.1132-1140

149. Moller A., Christophersen P., Drejer J., Aleksson O., Peters D., Jensen L.H., Nielsen E.O. Pharmacological profile and anti-ischemic properties of Ca2+ channel blocker NS-638// Neurol.Res. 1995. -V. 17. - P.353-360

150. Mutoh T., Tokuda A., Miyadai T., Hamaguchi M., Fujiki N. Ganglioside GM1 binds to the Trk protein and regulates receptor function// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1995. - V.92. - P.5087-5091

151. Miihleisen M., Hilbig R., Rahmann H. Brain gangliosides in hibernating dormice {Glis glis) and cold exposed laboratory mice// Comp.Biochem.Physiol. 1984. - V.78B. -P.335-341

152. Miihleisen M., Geiser F., Hilbig R., Rahmann H. Brain gangliosides in hibernators// J.Therm.Biol. 1983. - V.8. - P.449-451

153. Nagata Y., Ando M., Iwata M., Hara A., Taketomi T. Effect of exogenous gangliosides on amino acid uptake and Na+,K+-ATPase activities in superior cervical and nodose ganglia of rats// J.Neurochem. 1987. - V.49. - P.201-207

154. Nalivaeva N.N., Rybakina E.G., Shanin S.N., Kozinets I., Pivanovich I.Yu. Ganglioside GM1 potentiates the effect of IL-1 on neutral sphingomyelinase activity in rat brain synaptosomes// Biochem.Soc.Transactions. 1997. - V.25. - P.214S

155. Nichols R.A., Haycock J.W., Wang J.-K.T., Greengard P. Phorbol ester enhancement of neurotransmitter release from rat brain synaptosomes// J.Neurochem. 1987. - V.48. -P.615-621

156. Obeid L.M., Hannun Y.A. Ceramide: a stress signal and mediator of growth suppression and apoptosis// J.Cell.Biochem. 1995. - V.58. - P.191-198

157. Olshefski R., Ladisch S. Intercellular transfer of shed tumor cell gangliosides// FEBS Lettr.- 1996,-V.386.-P.11-14

158. Olshefski R., Ladisch S. Synthesis, shedding, and intercellular transfer of human medulloblastoma gangliosides: abrogation by a new inhibitor of glucosylceramide synthase// J.Neurochem. 1998. - V.70. - P.467-472

159. Orlando P., Cocciante G., Ippolito G., Massari P., Roberti S., Tettamanti G. The fate of tritium labeled GM1 ganglioside injected in mice// Pharmacol.Res.Commun. 1979. -V.ll.-P.759-773

160. Pacuszka T., Duffard R.O., Brady R.O., Fishman P.H. Biosynthesis of bovine thyroid gangliosides// J.Biol.Chem. 1978. - V.253. - P.5829-5846

161. Partington C.R., Daily J.W. Effect of gangliosides on adenylate cyclase activity in rat cerebral cortical membranes// Mol.Pharmacol. 1979. - V.15. - P.484-491

162. Pellegrini-Giampietro D.E., Cherici G., Alesiani M., Carla V., Moroni F. Excitatory amino acid release and free radical formation may cooperate in the genesis of ischemia-induced neuronal damage// J.Neurosci. 1990. - V.10. - P.1035-1041

163. Pettmann B., Manthorpe M., Varon S. Ganglioside GM1 actions on cell-substratum adhesion and DNA synthesis by cultured astroglial cells// J.Neurosci.Res. 1988. - V.20. - P.442-450

164. Phillis J.W., O'Regan M.H. GM1 ganglioside inhibits ischemic release of amino acid neurotransmitters from rat cortex// Neuroreport. 1995. - V.6. - P.2010-2013

165. Phillis J.W., O'Regan M.H. Mechanisms of glutamate and aspartate release in the ischemic rat cerebral cortex// Brain Res. 1996. - V.730. - P. 150-164

166. Pohlentz G., Klein D., Schwarzmann G., Schmitz D., Sandhoff K. Both GA2, GM2, and GD2 synthases and GMlb, GDI a, and GTlb synthases are single enzymes in Golgi vesicles from rat liver// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1988. - V.85. - P.7044-7048

167. Polo A., Kirschner G., Guidotti A., Costa E. Brain content of glycosphingolipids after oral administration of monosialogangliosides GM1 and LIGA 20 to rats// Mol.Chem.Neuropathol. 1994. - V.21. - P.41-53

168. Prinetti A., Iwabuchi K., Hakomori S. Glycosphingolipid-enriched domain in mouse neuroblastoma Neuro2a cells. Mechanism of ganglioside-dependent neuritogenesis// J.Biol.Chem. 1999. - V.274. - P.20916-20924

169. Puro K., Maury P., Huttunen J.K. Qualitative and quantitative patterns of gangliosides in extraneural tissues// Biochim.Biophys.Acta. 1969. - V.187. - P.230-235

170. Puro K. Isolation of bovine kidney gangliosides// Acta Chem.Scand. 1970. - V.24. -P. 13-22

171. Rahmann H. Gangliosides and thermal adaptation in vertebrates// Jap.J.Exp.Med. 1978. - V.48. - P.85-96

172. Rahmann H., Hilbig R. The possible functional role of neuronal gangliosides in temperature adaptation of vertebrates// J.Therm.Biol. 1981. - V.6. - P.315-319

173. Rahmann H., Hilbig R. Phylogenetical aspects of brain gangliosides in vertebrates// J.Comp.Physiol. -1983.-V.151.-P.215-224

174. Rahmann H. Functional meaning of neuronal gangliosides for the process of thermal adaptation in vertebrates// J.Therm.Biol. 1983. - V.8. - P.404-407

175. Rahmann H. Calcium-ganglioside interactions and modulation of neuronal functions// Curr.Asp.Neurosci. 1992. - V.4. - P.87-125

176. Rahmann H. Brain gangliosides and memory formation// Behav.Brain Res. 1995. -V.66. -P.105-116

177. Rauvala H. Monomer-micelle transition of the ganglioside GM1 and the hydrolysis by Clostridium perfingens neuraminidase// Eur.J.Biochem. 1979. - V.97. - P.555-564

178. Ravichandra B., Joshi P.G. Regulation of transmembrane signaling by ganglioside GM1: interaction of anti-GMl with Neuro2a cells// J.Neurochem. 1999. - V.73. - P.557-567

179. Reynolds I.J., Hastings T.G. Glutamate induces the production of reactive oxygen species in cultured forebrain neurons following NMDA receptor activation// J.Neurosci. 1995. -V.15. -P.3318-3327

180. Riboni L., Malesci A., Gaini S.M., Sonnino S., Ghidoni R., Tettamanti G. Ganglioside pattern of human brain from samples obtained at surgery. A study especially referred to alkali labile species// J.Biochem. 1984. - V.96. - P.1943-1946

181. Riboni L., Viani P., Bassi R., Prinetti A., Tettamanti G. The role of sphingolipids in the process of signal transduction// Prog.Lipid Res. 1997. - V.36. - P. 153-195

182. Robert J., Montandon D., Dabourg L., Rebel G., Miro J.L., Cauguilham. Changes in lipid composition of brain cellular membranes of hibernating mammals during its circannual rhythm// Comp.Biochem.Physiol. 1982. - V.71B. -P.409-416

183. Römer H., Rahmann H. Effects of exogenous neuraminidase on unit activity in frog spinal cord and fish optic tectuns// Exp.Brain Res. 1979. - V.34. - P.49-58

184. Rösner H. Gangliosides, sialoglycoproteins and acetylcholinesterase of the developing mouse brain// Roux's Arch.Dev.Biol. 1977. - V.183. - P.325-335

185. Rother J., van Echten G., Schwarzmann K. Biosynthesis of sphingolipids: dehydroceramide and not sphinganine is desaturated by cultured cells// Biochem.Biophys.Res.Commun. 1992. - V.189. - P. 14-20

186. Rybak S., Ginzburg I., Yavin E. Ganglioside stimulate neurite outgrowth and induce tubulin mRNA accumulation in neural cells// Biochem.Biophys.Res.Commun. 1983. -V.116. -P.974-980

187. Sachez-Armass S., Blaustein M.P. Role of sodium-calcium exchange in regulation of intracellular calcium in nerve terminals// Am.J.Physiol. 1987. - V.252 (part 1). - P.595-603

188. Sandhoff K., van Echten G. Ganglioside metabolism: enzymology, topology and regulation// Progr.Brain Res. 1994. - V. 101. - P. 17-31

189. Saqr H.E., Pearl D.K., Yates A.J. A review and predictive models of ganglioside uptake by biological membranes// J.Neurochem. 1993. - V.61. - P.395-411

190. Saqr H.E., Lee M.-C., Burkman A.M., Yates A.J. Gangliosides have a bimodal effect on DNA synthesis in U-1242 MG human glioma cells// J.Neurosci.Res. 1995. - V.41. -P.491-500

191. Schengrund C.L. Evidence that molecules on the surface of the cell can adhere to the oligosaccharide portion of gangliosides on the surface of another cell// Biol. Signals. -1995. -V.4. — P. 1-13

192. Schnaar R.L., Mahoney J.A., Swank-Hill P., Tiemeyer M., Needham L.K. Receptors for gangliosides and related glycosphingolipids on central and peripheral nervous cell membranes// Progr.Brain Res. 1994. - V. 101. - P. 185-197

193. Schwarz A., Futerman A.H. The localization of gangliosides in neurons of the central nervous system: the use of anti-ganglioside antibodies// Biochim.Biophys.Acta. 1996. -V.1286 - P.247-267

194. Shi Z.Q., Davison A.J., Tibbits G.F. Effects of active oxygen generated by DTT/Fe2+ on• • • 9+cardiac exchange and membrane permeability to Ca // J.Mol.Cell.Cardiol. 1989. -V.29. -P.1009-1016

195. Siegel D.A., Suzuki K. A GMl-ganglioside-binding protein in rat brain// Progr.Brain Res. 1994. - V. 101. - P. 149-162

196. Silva R.H., Bel lot R.G., Vital M.A., Frussa-Filho R. Effects of long-term ganglioside GM1 administfffidti on a new discriminative avoidance test in normal adult mice// Psychopharm, 1997. - V.129. - P.322-328

197. Simon R.P., Swan J.H., Griffiths T., Meldrum B.S. Blokade of N-methyl-D-aspartate receptors may protect against ischemic damage in the brain// Science. 1984. - V.226. -P.850-852

198. Skaper S.D., Leon A., Toffano G. Gangliosides function in the development and repair of the nervous system. From basic science to clinical application// Mol.Neurobiol. 1989. -V.3. - P.173-199

199. Skaper S.D., Facci L., Leon A. Ganglioside attenuate the delayed neurotoxicity of aspartic acid in vitro//Neurosci.Lettr. 1990. - V.l 17. - P.154-159

200. Skaper S.D., Leon A., Facci L. Death of cultured hippocampal pyramidal neurons induced by pathological activation of N-methyl-D-aspartate receptors is reduced by monosialogangliosides// J.Pharmacol.Exp.Therapeutics. 1991. - V.259. - P.452-457

201. Smith M.W., Kemp P. Parallel temperature induced changes in membrane fatty acids and in the transport of amino acids by the intestine of gold fish (Carassius curatus L.)H Comp.Biochem.Physiol. 1971. - V.39B. -P.357-366

202. Sonnino S., Ghidoni R., Malesci A., Tettamanti G., Marx J., Hilbig R., Rahmann H. Nervous system ganglioside composition of normothermic and hibernating dormice (Glis glis)// Neurochem.Int. 1984. - V.6. - P.677-684

203. Spector R. Micronutrient homeostasis in mammalian brain and cerebrospinal fluid// J.Neurochem. 1989. - V.53. - P.1667-1674

204. Stoffel W., Le Kim D., Sticht G. Metabolism of sphingosine bases: biosynthesis of dihydrosphingosine in vitro// Hoppe-Seyler's Z.Physiol.Chem. 1968. - V.349. - P.664-670

205. Stubbs C.D., Smith A.D. The modification of mammalian membrane polyunsaturated fatty acid composition in relation to membrane fluidity and function// Biochim.Biophys.Acta. 1984. - V.779. - P.89-137

206. Stults C.L.M., Sweeley C.C., Macher B.A. Glycosphingolipids: structure, biological source, and properties// Methods Enzymol. 1989. - V.179 - - P.167-214

207. Sung C.C., O'Toole E.A., Lannutti B.J., Hunt J., O'Gorman M., Woodley D.T., Paller A.S. Integrin alpha 5 beta 1 expression is required for inhibition of keratinocyte migration by ganglioside GTlb// Exp.Cell Res. 1998. - V.239. - P.311-319

208. Suzuki K. The pattern of mammalian brain gangliosides. III. Regional and developmental differences// J.Neurochem. 1965. - V.12. - P.969-979

209. Suzuki Y., Hirabayashi Y., Sagami F., Matsumoto M. Ganglioside in the blood plasma: levels of ganglio-series gangliosides in the plasma after administration of brain gangliosides// Biochim.Biophys.Acta. 1988. - Y.962. - P.277-281

210. Svennerholm L. Quantitative estimation of sialic acids// Biochim.Biophys.Acta. 1957. -V.24. - P.604-611

211. Svennerholm L. Chromatographic separation of human brain gangliosides// J.Neurochem. 1963. - V.10. - P.613-624

212. Svennerholm L. Ganglioside designation// Adv.Exp.Med.Biol. 1980. - V.125. - P.ll-19

213. Taki T., Matsuo K.-i., Yamamoto K., Matsubara T., Hayashi A., Abe T., Matsumoto M. Human placenta gangliosides// Lipids. 1988. - V.23. - P.192-198

214. Tanabe Y., Masu M., Ishii T., Shigemoto R., Nakanishi S. A family of metabotropic glutamate receptors// Neuron. 1992. - V.8. - P.169-179

215. Tiemeyer M., Yasuda Y., Schnaar R.L. Ganglioside-specific binding protein on rat brain membranes// J.Biol.Chem. 1989. - V.264. -P.1671-1681

216. Tiemeyer M., Swank-Hill P., Schnaar R.L. A membrane receptor for gangliosides is associated with central nervous system myelin// J.Biol.Chem. 1990. - V.265. - P.l 199011999

217. Thomas P.D., Brewer G.J. Ganglioside and synaptic transmission// Biochim.Biophys.Acta. 1990. - V. 1031. - P.277-289

218. Tsuji S., Arita M., Nagai Y. GQlb, a bioactive ganglioside that exhibits novel nerve growth factor (NGF)-like activities in the two neuroblastoma cell lines// J.Biochem. -1983. V.94. - P.303-306

219. Tsuji S., Nakajima J., Sasaki T., Nagai Y. Bioactive gangliosides. IV. Ganglioside GQlb/Ca2+ dependent protein kinase activity exists in the plasma membrane fraction of neuroblastoma cell line, GOTO// J.Biochem. 1985. - V.97. - P.969-972

220. Tyurin V.A., Tyurina Yu.Yu., Avrova N.F. Ganglioside-dependent factor, inhibiting lipid peroxidation in rat brain synaptosomes// Neurochem.Int. 1992. - V.20. - P.401-407

221. Tyurina Y.Y., Tyurin V.A., Avrova N.F. Ganglioside GM1 protects cAMP 3',5': phosphodiesterase from inactivation caused by lipid peroxidation in brain synaptosomes of rats// Mol.Chem.Neuropathol. 1993. - V.19. - P.205-217

222. Ulrich-Bott B., Wiegant H. Micellar properties of glycosphingolipids in aqueous media// J.Lipid Res. 1984. - V.25. -P.1233-1240

223. Vaccarino F., Guidotti A., Costa E. Ganglioside inhibition of glutamate-mediated protein kinase C translocation in primary cultures of cerebellar neurons// Proc.NatI.Acad.Sci.USA. 1987. - V.84. - P.8707-8711

224. Valentino L.A., Ladisch S. Tumor gangliosides enhance alpha 2 beta 1 integrin-dependent platelet activation// Biochim.Biophys.Acta. 1996. - V. 1316. - P. 19-28

225. Vatassery G.T. In vitro oxidation of vitamins C and E, cholesterol, and thiols in rat brain synaptosomes//Lipids. 1995. - V.30. -P.1007-1013

226. Verity M.A. Mechanisms of phospholipase A2 activation and neuronal injury// Ann.NY Acad.Sci. 1993. - V.679. - P.l 10-120

227. Wells J.M., Ventura R.F., Eisenhauer P.B., McKenna D.C., Fine R.E., Ullman M.D. Transport of GM1 and GM1 inner ester across an in vitro model of the blood-brain barrier//Neurosci.Lettr. 1996. - V.217. -P.121-124

228. Wells M.A., Dittmer J.C. A comprehensive study of the post-natal changes in the concentration of the lipids of developing rat brain// Biochem. 1967. - V.2. - P. 1259

229. Wen R., Oakley B. Ion-selective microelectrodes suitable for recording rapid changes in extracellular concentration// J.Neurosci. Methods 1990. - V.23. - P.207-213

230. Westbrook G., Mayer M. Micromolar concentrations of Zn2+ antagonize NMDA and GABA responses of hippocampal neurons// Nature. 1987. - V.328. - P.640-643

231. Wherrett J.R. Characterization of the major ganglioside in human red cells and of a related tetrahexosyl ceramide in white cells// Biochim.Biophys.Acta. 1973. - V.326. -P.63-73

232. Wiegandt H. Glycosphingolipids// Adv. Lipid Res. 1971. - V.9. - P.249-289

233. Wieloch T. Hypoglycemia-induced neuronal damage prevented by an N-methyl-D-aspartate antagonist// Science. 1983. - V.230. - P.681-683

234. Wieraszko A., Seifert W. Evidence for a functional role of gangliosides in synaptic transmission: studies on rat brain striatal slices// Neurosci.Lett. 1984. - V.52. - P.123-128

235. Wieraszko A., Seifert W. Evidence for the functional role of monosialogangliosides GM1 in synaptic transmission in the rat hippocampus// Brain Res. 1986. - V.371. - P.305-313

236. Wilkin G.P., Balazs R., Wilson G.E., Cohen J., Dutton G.R. preparation of cell bodies from developing cerebellum: Structural and metabolic integrity of the isolated cells// Brain Res. 1976. - V.l 15. - P. 181-199

237. Wodtke E. Lipid adaptation in liver mitochondrial membranes of carp acclimated to different environmental temperatures// Biochim.Biophys.Acta. 1978. - V.529. - P.280-291

238. Wu A., Colvin R.A. Characterization of exchange inhibitory peptide effects on Na+/Ca2+ exchange in rat and human brain plasma membrane vesicles// J.Neurochem. 1994. -V.63. — P.2136-2143

239. Wu G., Lu Z.H., Ledeen R.W. Induced and spontaneous neuritogenesis are associated with enhanced expression of ganglioside GM1 in the nuclear membrane// J.Neurosci. -1995a.-V.15.-P.3739-3746

240. Wu G., Lu Z.H., Ledeen R.W. GM1 ganglioside in the nuclear membrane modulates nuclear calcium homeostasis during neurite outgrowth// J.Neurochem. 1995b. - V.65. -P.1419-1422

241. Yang L.J.-S., Zeller C.B., Shaper N.L., Kiso M., Hasegawa A., Shapiro R.E., Schnaar R.L. Gangliosides are neuronal ligands for myelin-associated glycoprotein// Proc.Natl.Acad.Sci.USA. 1996. - V.93. -P.814-818

242. Yang H.C., Farooqui A.A., Horrocks L.A. Characterization of plasmalogen-selective phospholipase A2 from bovine brain// Adv.Exp.Med.Biol. 1996. - V.416. - P.309-313

243. Yates A.J., Walters J.P., Wood C.L., Johnson D. Ganglioside modulation of cyclic AMP-dependent protein kinase and cyclic nucleotide phosphodiesterase in vitro!I J.Neurochem. 1989. - V.53. - P. 162-167

244. Yu S.P., Choi D.W. Na+-Ca2+ exchange currents in cortical neurons: concomitant forward and reverse operation and effect of glutamate// Eur.J.Neurosci. 1997. - V.9. - P. 12731281

245. Zeller C.B., Marchase R.B. Gangliosides as modulators of cell function// Am. J.Physiol. -1992.-V.262.-P. C1341-C1355158

246. Zheng M., Fang H., Tsuruoka T., Tsuji T., Sasaki T., Hakomori S. Regulatory role of GM3 ganglioside in alpha 5 beta 1 integrin receptor for fibronectin-mediated adhesion of FUA 169 cells// J.Biol.Chem. 1993. - V.268. - P.2217-2222

247. Zhou Y., Gopalakrishnan V., Richardson J.S. Actions of neurotoxic |3-amyloid on calcium homeostasis and viability of PC 12 cells blocked by antioxidants but not by calcium channel antagonists// J.Neurochem. 1996. - V.67. - P.1419-1425

Информация о работе

Захарова, Ирина Олеговна
кандидата биологических наук
Санкт-Петербург, 2000
ВАК 03.00.04

Диссертация

Биохимические механизмы действия ганглиозидов как эндогенных адаптогенов в головном мозге крыс - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы