Скачать статью в PDF формате
English version
О НАЛИЧИИ НЕЙРОПЕПТИДОВ У НЕМАТОД
Малютина Т.А.*, Теренина Н.Б.*, Крещенко Н.Д.**
*Центр паразитологии Института проблем экологии
и эволюции им. А.Н.Северцова РАН, Москва
** Институт биофизики клетки РАН, Пущино
Первые сообщения о наличии нейропептидов в нервной системе паразитических червей появились в литературе в конце 80-х годов ХХ века, что послужило мощным толчком к развитию исследований, касающихся выявления и распределения пептидов у свободноживущих и паразитических нематод различных таксономических групп [1]. В результате многочисленных исследований в тканях нематод были выявлены различные FMRFамид-подобные (FLPs или FaRPs) относительно короткие пептиды, аминокислотная последовательность которых на С - терминали заканчивается RFамид мотивом [2].
За последние 30-35 лет FMRFамид - подобные пептиды обнаружены в нервной системе представителей всех типов животных. Общепризнано, что FMRFамид - подобные пептиды - это одно из крупнейших и наиболее разнообразных семейств нейропептидов, которое проявляет структурный консерватизм у животных всех типов [3].
По последним данным у 46 видов свободноживущих и паразитических нематод идентифицировано более 500 FMRFамид - подобных пептидов [2].
В литературе имеются данные, свидетельствующие об участии FMRFамид - подобных пептидов в различных биологических и физиологических процессах у нематод, включая питание, репродукцию, контроль энергетического баланса, локомоции и др. [2].
В настоящей работе мы проанализировали данные литературы о воздействии некоторых FMRFамид - подобных пептидов, выделенных из свободноживущих и паразитических нематод, на локомоторное поведение нематоды Ascaris suum.
Распределение FMRFамид - подобных нейропептидов наиболее подробно описано у паразитической нематоды A. suum [3]. Так, у аскариды иммунореактивность к исследованным нейропептидам выявлена в различных компонентах центральной и периферической нервной системы, включая вентральный, дорзальный, латеральный и сублатеральный продольные нервные стволы, головные папиллярные нейроны, циркумфарингеальное нервное кольцо и связанные с ним ганглии, сенсорные нейроны, хвостовые ганглии, а также вагинальные, ректальные и фарингеальные нейроны. Сходная топография распределения FMRFамид - подобных пептидов в нервной системе отмечена у свободноживущей нематоды Caenorhabditis elegans и некоторых других нематод.
Первоначально было выделено два FMRFамид - подобных нейропептида из головного конца аскариды, которые были секвенированы и обозначены как AF1и AF2 пептиды. Затем появились данные о выделении ряда FMRFамид-подобных пептидов у других видов свободноживущих и паразитических нематод [4, 5, 6].
Установлено, что исследуемые нейропептиды, вызывают разнообразные эффекты на мышечном препарате A. suum, которые включают фазу расслабления, увеличения мышечного тонуса, а также в ряде случаев увеличение ритмической активности мышц.
Сложность ответов мышечных фрагментов аскариды на воздействие ряда FMRFамид - подобных пептидов показана в экспериментах с испытанием АF1-АF4, АF8, а также PF1-PF4 нейропептидов [4, 5, 6]. Авторы предполагают, что две фазы эффекта нейропептидов АF1 и АF2 могут быть вызваны их действием на различные рецепторные структуры.
Известно, что у нематод (на примере нематоды C. elegans), как и у других животных, большинство FMRFамид - подобных пептидов реализуют свои физиологические эффекты через связывание с G- протеин - сопряженными рецепторами (GPCRs) [7].
Факт обнаружения рецепторов для некоторых FMRFамид - подобных пептидов у нематод указывает на возможность фармакологического воздействия на локомоции нематод с помощью веществ, которые могут быть агонистами и антагонистами физиологических эффектов нейропептидов, что представляет особый интерес, связанный с поиском антигельминтных препаратов нового поколения, не вызывающих устойчивости к ним паразитов.
Многими исследователями отмечена сложность определения физиологических функций пептидергической системы у нематод, что очевидно следует из данных исследования эффектов, вызываемых нейропептидами AF1- AF4, AF8, а также PF1 - PF4 пептидов на соматическую мускулатуру нематоды Ascaris suum.
В исследованиях на других животных показано, что сложность определения физиологических функций многих регуляторных пептидов, включая нейропептиды, в организме может быть связана с обнаруженной полифункциональностью этих веществ, которая затрудняет выделение главных функций у каждого отдельного нейропептида из-за взаимного перекрывания функций между различными нейропептидами [8].
Уникальность индивидуальной активности регуляторных пептидов, включая нейропептиды, таким образом, сочетается с их полифункциональностью, т.е. многие физиологические функции оказываются под контролем не одного, а сразу нескольких пептидов.
Важной особенностью нейропептидов является тот факт, что протеолитический распад нейропептидов, высвобождаемых из нервного окончания клетки, часто является не простым способом разрушения нейропептида, как это происходит в большинстве случаев у классических медиаторов, а является реакцией образования нового биологически активного соединения (или соединений), активность которого может не совпадать с активностью исходного нейропептида и имеет ряд качественных отличий.
Можно высказать предположение, что разнообразие эффектов FMRFамид-подобных пептидов, выделенных из нематод и испытанных на мускулатуре A. suum (фаза расслабления мускулатуры, фаза увеличения мышечного сокращения, а также в ряде случаев – увеличение ритмической активности мышечного препарата), является следствием полифункциональности и других уникальных биологических свойств нейропептидов, выявленных ранее у других животных.
Повсеместность распределения нейропептидов в различных нервных структурах нематод свидетельствует о фундаментальной роли, которую играют эти вещества у нематод. При этом полифункциональность нейропептидов существенно осложняет поиск веществ, которые вызывали бы однозначные эффекты в качестве антигельминтиков, по крайней мере, в ряду FMRFамид-подобных пептидов, выделенных из нематод
Известно, что нейропептиды пока не находят широкого применения в качестве лекарственных препаратов у млекопитающих, так как сроки полураспада нейропептидов в организме являются недостаточными для их прямого использования [8]. Вместе с тем отмечается, что ряд ингибиторов протеаз, введенные в организм, будут препятствовать распаду нейропептидов Эти данные, вероятно, следует учитывать и при поиске антигельминтиков воздействующих на пептидергическую систему нематод, влияющую на их локомоторное поведение.
Работа поддержана грантами РНФ № 14-16-00026 (Теренина Н.Б.) и РФФИ № 15-04-05948а (Крещенко Н.Д.).
Литература:
1. Ашмарин И.П., Стукалов П.В. // Нейрохимия. 1996. М.: Изд. Ин-та Биомед. Химии РАМН. 469 с. 2. Day T.A., Maule A.G. // Peptides. 1999. Vol. 20. P. 999-1019. 3. Peymen K., Watteyne J., Frooninckx L., Schoofs L., Beets I. // Frontiers in endocrinology/Neuroendocrine Science. 2014.Vol. 5. Article 90. P. 1-21. 4. Walker R. J., Papaioannou S., Holden-Dye L. // Invertebrate Neuroscience. 2009. Vol. 9. Issue 3-4. P. 111-153. 5. Cowden C., Davis R.E. // Neuron. 1989. Vol. 2. P. 1465 – 1473. 6. Cowden C., Stretton A.O.V. // Society for Neuroscience Abstracts. 1990. Vol. 16. P. 305. 7. Maule A.G., Shaw C., Bowman J. W., Halton D.W., Thompson D.P, Thim L., Kubiak T.M., Martin R.A., Geary T.G. // Peptides. 1995. Vol.16. P. 87- 93. 8. Frooninckx L., Van Rompay L., Temmerman L., Van Sinay E., Beets I., Janssen T., Husson S.J., Schoofs L. // Front. Endocrinol. 2012. Vol. 3. P. 167.