АКТИВНОСТЬ КАТАЛАЗЫ ПРИ РОТЕНОН-ИНДУЦИРОВАННОЙ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У КРЫС В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ 2,2,4-ТРИМЕТИЛ-1,2-ДИГИДРОХИНОЛИН-8-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ

CATALASE ACTIVITY IN ROTENONE-INDUCED DISEASE PARKINSON'S DISEASE IN RATS EXPOSED TO 2,2,4-TRIMETHYL-1,2-DIHYDROQUINOLINE-8-CARBOXYLIC ACID

Anna Myalik

Student, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Elizaveta Dronova

Student, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Yulia Fedotova

Student, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Grigory Razuvaev

Postgraduate student, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Evgeny Krylyskiy

Candidate of Biological Sciences, Associate Professor, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Tatiana Popova

Candidate of Biological Sciences, Professor, Voronezh State University, Russia, Voronezh

Аннотация. Болезнь Паркинсона (БП) — это нейродегенеративное заболевание хронического характера, которое сопровождается гибелью нигростриарных нейронов, а также других отделов головного мозга. Одним из факторов, способствующих прогрессии данной патологии, является развитие окислительного стресса и интенсификация свободнорадикальных процессов. Целью настоящей работы стала оценка воздействия 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин-8-карбоновой кислоты на активность каталазы в сыворотке крови и мозге крыс с экспериментальным паркинсонизмом. Было показано, что развитие патологии вызывает снижение активности каталазы, представленной в удельной активности ферментов. Введение исследуемого соединения, способствовало изменению активности фермента в направлении контрольных значений, что, по-видимому, сопряжено с наличием у 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин-8-карбоновой кислоты антиоксидантных свойств.

Abstract. Parkinson's disease (PD) is a chronic neurodegenerative disease that is accompanied by the death of nigrostriatal neurons, as well as other parts of the brain. One of the factors contributing to the progression of this pathology is the development of oxidative stress and the intensification of free radical processes. The aim of this work was to evaluate the effect of 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline-8-carboxylic acid on catalase activity in the blood serum and brain of rats with experimental Parkinsonism. It has been shown that the development of pathology causes a decrease in catalase activity, which is represented in the specific activity of enzymes. The introduction of the studied compound contributed to a change in the enzyme activity in the direction of the control values, which, apparently, is associated with the presence of antioxidant properties in 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline-8-carboxylic acid.

Ключевые слова: болезнь Паркинсона, каталаза, окислительный стресс, 2,2,4-триметил-1,2-дигидрохинолин-8-карбоновая кислота, экспериментальный паркинсонизм.

Keywords: Parkinson's disease, catalase, oxidative stress, 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline-8-carboxylic acid, experimental parkinsonism.

Болезнь Паркинсона (БП) — медленно прогрессирующее нейродегенеративное заболевание с накоплением альфа-синуклеина и формированием интранейрональных телец Леви. Заболевание проявляется, главным образом, двигательными расстройствами в виде гипокинезии, ригидности мышц, тремора покоя и постуральных нарушений, вызванных преимущественным поражением дофаминергических нейронов черной субстанции, а также широким спектром немоторных расстройств, включающим вегетативные, когнитивные, аффективные, сенсорные и другие нарушения [7, с. 45].

Ключевым фактором, инициирующим и ускоряющим нейродегенерацию, является окислительный стресс [6, c. 683]. В экспериментах продемонстрировано развитие окислительного стресса в различных структурах мозга, что свидетельствует о значительном усилении процессов образования свободных радикалов [9, с. 24]. Защиту нейронов от повреждения свободными радикалами обеспечивает антиоксидантная система, включающая, помимо прочего, каталазу, распространенную практически во всех тканях. Данный фермент катализирует превращение перекиси водорода в воду и молекулярный кислород [5, с. 80]. Исходя из известных патогенетических механизмов формирования БП, очевидно ведущее место нейропротективной терапии, направленной на приостановление болезненного процесса и уменьшение нейродегенерации. К сожалению, большая часть медикаментов, широко используемых в клинической практике с целью коррекции симптомов паркинсонизма (ДОФА- препараты, амантадины, некоторые дофаминовые агонисты), не обладает значимым нейропротективным эффектом.

В связи с этим перспективным и научно обоснованным направлением в лечении БП может считаться применение фармакологических препаратов, избирательно предотвращающих свободнорадикальные процессы, снижающие потребность головного мозга в кислороде, увеличивающих его толерантность к ишемической гипоксии и оказывающих антиоксидантное действие [8, с. 60]. Для снижения в тканях головного мозга интенсивности свободнорадикального окисления перспективно использование соединений, синтезированных на базе хинолина [1, c. 18].

Целью работы являлось исследование воздействия 2,2,4- триметил-1,2-дигидрохинолин-8-карбоновой кислоты (КДГХ) на активность каталазы в сыворотке крови и мозге крыс с экспериментальной болезнью Паркинсона.

В качестве объекта исследования использовали белых лабораторных крыс – самцов Wistar возрастом 4-6 месяцев и массой 200-250 г, содержащихся в стандартном режиме вивария. Болезнь Паркинсона моделировали путём подкожного введения ротенона в течение 10 дней в количестве 2,5 мг/кг, растворённого в 2% диметилсульфоксида и 98% оливкового масла. Экспериментальные животные были разделены на 4 группы: 1-ой группе (контроль) вводили подкожно смесь 2% диметилсульфоксида и 98% оливкового масла; 2-ю группу составили животные с болезнью Паркинсона; 3-ю группу составили животные с болезнью Паркинсона, которым помимо ротенона вводили КДГХ в течение 10 дней в дозе 50 мг/кг, растворённого в 2% диметилсульфоксиде и 0,9% растворе NaCl; животным 4-ой группы вводили КДГХ по указанной схеме выше, но в дозе 25 мг/кг. Через 24 часа после последней инъекции КДГХ животных выводили из эксперимента. Активность каталазы определяли спектрофотометрически при длине волны 410 нм. В основе метода лежит способность H2O2 и молибдата аммония образовывать стойкий окрашенный комплекс, имеющий максимум поглощения при 410 нм. Данные анализировали с использованием t-критерия Стьюдента. Нормальность распределения значений в группах оценивалось с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Достоверными считали различия при p <0,05 [3, c. 283].

Результаты исследования показали, что после введения ротенона активность каталазы в сыворотке крови повысилась в 1,4 раза, а в мозге снизилась в 1,3 раза по сравнению с контрольной группой. Удельная активность каталазы в сыворотке крови возросла в 1,1 раза, тогда как в ткани мозга уменьшилась в 2,1 раза. Эти данные позволяют предположить, что у животных с моделированной болезнью Паркинсона наблюдается дисбаланс в работе антиоксидантной системы на фоне окислительных процессов. Увеличение активности каталазы в сыворотке крови крыс указывает на частичный цитолиз и выход фермента через цитоплазматическую мембрану в системный кровоток, однако снижение активности фермента в головном мозге может свидетельствовать о локальном истощении антиоксидантной системы.

При введении КДГХ в дозе 50 мг/кг на фоне патологии было отмечено снижение активности каталазы в сыворотке крови в 1,6 раза, в то время как в мозге наблюдалось увеличение активности этого фермента в 1,4 раза. При введении КДГХ в дозе 25 мг/кг на фоне патологии наблюдалось уменьшение активности каталазы в сыворотке крови в 1,3 раза, в мозге отмечено увеличение данного фермента в 1,2 раза. Удельная активность фермента при применении КДГХ в дозе 50 мг/кг на фоне патологии в сыворотке крови также снизилась в 1,3 раза, а в мозге крыс повысилась в 1,5 раза. Аналогично при использовании КДГХ в дозе 25 мг/кг удельная активность каталазы в сыворотке крови снизилась в 1,1 раза, в мозге крыс увеличилась в 1,2 раза. Полученные результаты свидетельствуют о том, что введение КДГХ изменяет активность фермента в сторону значений контрольной группы. Вероятно, наблюдаемые сдвиги были связаны с улучшением редокс-статуса тканей экспериментальных животных, что может быть обусловлено проявлением антиоксидантного эффекта КДГХ.

В современных представлениях о механизмах окислительного стресса при болезни Паркинсона выделяют несколько ключевых «мишеней» для терапевтического воздействия. Это свободные радикалы, металлы переменной валентности, энерготранспортная цепь митохондрий, ферменты, участвующие в окислении дофамина, каспазы и кальпаины. Каждый из этих компонентов играет важную роль в патогенезе заболевания, и их модуляция может значительно повлиять на течение болезни. В связи с этим препараты с антиоксидантными свойствами могут играть важную роль в облегчении симптомов и улучшении качества жизни пациентов. Рассмотрим несколько таких препаратов.

Разагилин является сильнодействующим, селективным и необратимым ингибитором моноаминоксидазы типа B (МАО-B). Его основное действие направлено на повышение уровня дофамина в мозге, что помогает уменьшить симптомы болезни Паркинсона. Хотя разагилин не является прямым антиоксидантом, его способность усиливать дофаминергическую передачу способствует снижению окислительного стресса, связанного с дефицитом дофамина [2, c. 40].

Гимантан — новое противопаркинсоническое средство, производное 2-аминоадамантана. Он оказывает нейропротекторное действие благодаря своим свойствам блокатора ионных каналов глутаматных рецепторов NMDA-подтипа, ингибитора МАО-В и антирадикальной активности. Эти механизмы способствуют защите нейронов от повреждений, вызванных окислительным стрессом. Гимантан помогает уменьшить симптомы болезни Паркинсона и замедлить прогрессирование заболевания благодаря своим многогранным нейропротекторным свойствам.

Мексидол — это препарат, усиливающий антиоксидантную защиту организма, повышая активность супероксиддисмутазы (СОД), глутатионпероксидазы и других антиоксидантных ферментов. Мексидол снижает окислительный стресс, защищая клетки от повреждений, вызванных свободными радикалами. Это способствует сохранению функций нейронов и замедляет прогрессирование болезни Паркинсона [4, c. 144].

Аллостерические фармакологические шапероны — это вещества, способные восстанавливать функцию глюкоцереброзидазы (GCase), фермента, участвующего в метаболизме глюкоцереброзидов. Эти шапероны стабилизируют и восстанавливают активность мутантных форм GCase, что способствует нормализации лизосомального метаболизма и снижает накопление токсичных субстратов в нейронах. Это может замедлить прогрессирование болезни Паркинсона и других нейродегенеративных заболеваний.

Таким образом, введение КДГХ в дозе 50 мг/кг крысам с паркинсонизмом способствовало изменению активности каталазы, приближающемуся к значениям контрольной группы как в сыворотке крови, так и в тканях головного мозга. В то же время, применение КДГХ в дозе 25 мг/кг оказывало менее выраженное воздействие на активность этого фермента.