Павел Забродский: Активация a7n-ацетилхолинорецепторов как фактор снижения летальности в ранней фазе сепсиса при остром отравлении фосфорорганическими соединениямиНазад
Павел Забродский: Активация a7n-ацетилхолинорецепторов как фактор снижения летальности в ранней фазе сепсиса при остром отравлении фосфорорганическими соединениями
Резюме
В экспериментах на неинбредных мышах установлено, что фосфорорганические соединение диметилдихлорвинилфосфат за 2 ч до моделирования сепсиса (внутрибрюшинное введение взвеси микробных тел E. coli) существенно уменьшает летальность мышей в результате активации 7n-ацетилхолинорецепторов (7nAChR) ацетилхолином и снижения в крови провоспалительных цитокинов ФНО-, ИЛ-1 и ИЛ-6.
Ключевые слова: фосфорорганические соединения, анабазин, сепсис, 7n-ацетилхолинорецепторы, провоспалительные цитокины
Введение. В 1987 году было установлено, что острое отравление необратимым ингибитором холинэстеразы армином, вызывающим выраженную холинергическую стимуляцию, существенно снижает летальность белых мышей от сепсиса [1], а в последующем доказана целесообразность применения холиномиметиков для экстренной активации неспецифической антимикробной резистентности организма при различных инфекционных процессах [2,3,4]. Выявленный феномен обеспечивается реализацией холинергического антивоспалительного пути - "cholinergic anti-inflammatory pathway" [2,4,5,6], который включает: активацию м-холинорецепторов (mAChR) головного мозга, модулирующих иммунорегуляторную функцию блуждаюшего нерва; возбуждение эфферентных волокон n. vagus; действие ацетилхолина (АЦХ) на 7n-ацетилхолинорецепторы (?7nAChR) макрофагов, моноцитов, нейтрофилов и лимфоидных дендритных клеток. В этих клетках возникновение антивоспалительного эффекта обеспечивается киназой JAK2; фактором транскрипции STAT3; транскрипционным фактором NF-B. Под влиянием холинергической стимуляции реализация данных биохимических механизмов в макрофагах, моноцитах, нейтрофилах ингибирует продукцию ими фактора некроза опухоли- (ФНО-), протеина B1 - HMGB1, макрофагально-воспалительного протеина-2 - MIP-2, интерлейкинов - ИЛ-1, ИЛ-6 [5,7]. Активация АЦХ холинергических рецепторов клеток фагоцитарно-моноцитарной системы (ФМС) приводит к снижению летальности от сепсиса [2,3,4,8] вследствие уменьшения продукции этими клетками провоспалительных цитокинов (ПВЦ) [4,8]. Доказано, что такой же эффект способен вызвать м-холиномиметик ацеклидин, действующий на mAChR ядра n. vagus продолговатого мозга [4]. Установлено, что при введении фосфорорганических соединений (ФОС) до моделирования сепсиса вызывают снижение летальности мышей от экспериментального инфекционного процесса вследствие эффекта АЦХ [3]. До сих пор не вполне ясна роль активации 7nAChR в уменьшении летальности животных после отравления ФОС и последующем моделировании сепсиса [3]. Изучение возможности снижения летальности при сепсисе путем воздействия на различные участки холинергического антивоспалительного пути (cholinergic anti-inflammatory pathway), в частности, при помощи активаторов 7nAChR, в настоящее время представляют большой интерес [4,9,10]. Целью исследования являлось оценка роли активации 7nAChR анабазином в снижении летальности от сепсиса мышей и уменьшении концентрации в крови провоспалительных цитокинов ФНО, ИЛ-1 и ИЛ-6 при остром отравлении ФОС.
Материал и методы исследования. Эксперименты проводили на беспородных белых мышах обоего пола массой 18-22 г. Активацию 7nAChR осуществляли подкожным введением анабазина [11] (Sigma-Aldrich) в дозе 0,5 DL50 за 2 ч до моделирования сепсиса. Эффект анабазина сравнивали с эквилетальной дозой (0,5 DL50) ФОС (диметилдихлорвинилфосфата - ДДВФ) (Sigma-Aldrich). (DL50 анабазина, ДДВФ составляли для мышей при подкожном введении соответственно 10,6?1,2 и 43,5+4,0 мг/кг. Через 2 ч после применения холинергических препаратов (ХП) у мышей вызывали сепсис внутрибрюшинным введением 2,5·109 суточной культуры микробных тел E. coli [1,4,12]. В контрольную группу 1 входили мыши, которым вводили изотонический раствор хлорида натрия соответственно подкожно (0,5 мл), а через 2 ч - внутрибрюшинно (2,0 мл). Регистрацию летальности мышей после моделирования сепсиса проводили через 4 и 24 ч без применения ХП (контрольная группа 2; мыши за 2 ч до введения взвеси E. coli получали подкожно по 0,5 мл изотонического раствора хлорида натрия), а также с использованием ДДВФ и анабазина (группы 3, 4 соответственно). Концентрацию ПВЦ ФНО-?, ИЛ1? и ИЛ-6 исследовали в плазме крови всех групп мышей методом ферментного иммуносорбентного анализа (ELISA), используя наборы (ELISA Kits). Кровь для исследований забирали из ретроорбитального венозного синуса. Полученные данные обрабатывали статистически с использованием t-критерия достоверности Стьюдента. Результаты и обсуждение. При острой интоксикации ДДВФ (0,5 DL50), сопровождающейся активацией как mAChR, так и nAChR, в том числе, и ?7nAChR (применение ФОС за 2 ч до моделирования сепсиса) после введения взвеси E. coli через 4 ч происходило снижение летальности мышей по сравнению с контрольной группой 2 (сепсис) на 11,7%, в 1,88 раза (p<0,05), а через 24 ч - на 26,7%, в 1,42 раза (p<0,05). Активация ?7nAChR анабазином [11] в эквилетальной дозе (0,5 DL50) при таком же сроке применения препарата до моделирования сепсиса после введения E. coli через 4 ч приводила к уменьшению летальности мышей по сравнению с контрольной группой 2 (сепсис) на 16,7%, в 3,01 раза (p<0,05), а через 24 ч - на 41, 4%, в 1,85 раза (p<0,05) (табл. 1).
Острое отравление ДДВФ за 2 ч до моделирования сепсиса приводило через 4 ч после введения E. coli мышам (группа 3) к снижению концентрации в крови ФНО-?,ИЛ-1? и ИЛ-6 по сравнению показателями при сепсисе (контрольная группа 2) без применения ФОС соответственно в 2,51; 1,77 и 5,88 раза (p<0,05). Активация ?7nAChR анабазином в дозе 0,5 DL50 за 2 ч до введения E. coli мышам (группа 4) вызывала редукцию содержания в крови животных ФНО-?, ИЛ-1? и ИЛ-6 после моделирования сепсиса через 4 ч по сравнению параметрами контрольной группы 2 (сепсис) соответственно в 3,18; 2,21 и 7,76 раза (p<0,05).
Полученные данные свидетельствует о том, что снижение летальности мышей при сепсисе после острого отравления ФОС (ДДВФ) обусловлено активацией ?7nAChR клеток и уменьшением продукции ими ПВЦ. Данные литературы свидетельствуют о том, активируются ?7nAChR моноцитов, макрофагов, нейтрофилов, а также лимфоидных дендритных клеток [4,5,7,8,13]. Активация ?7nAChR ингибиторами ацетилхолинэстеразы и другими н-холиномиметиками клеток не только ФМС, но и других систем и органов, может рассматриваться как перспективный способ одного из направлений лечения септических состояний, а также других патологических состояний (заболеваний) [2,9,14]. Выводы. 1. Острая интоксикация ФОС и активация ?7nAChR анабазином в эквилетальной дозе (0,5 DL50; применение препаратов за 2 ч до моделирования сепсиса) после внутрибрюшинного введения взвеси микробных тел E. coli через 4 и 24 ч существенно увеличивают выживаемость мышей в ранней фазе сепсиса. 2. При острой интоксикация ФОС и активации ?7nAChR анабазином в эквилетальной дозе (применение препаратов за 2 ч до моделирования сепсиса) после внутрибрюшинного введения взвеси микробных тел E. coli через 4 и 24 ч отмечается уменьшение в крови концентрации провоспалительных цитокинов. 3. Снижение летальности мышей при сепсисе при остром отравлении ФОС (ДДВФ) обусловлено активацией ?7nAChR. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (для русскоязычной части статьи) 1. Забродский П.Ф. Влияние армина на факторы неспецифической резистентности организма и первичный гуморальный ответ. Фармакология и токсикология. 1987; 49(2); 57-60. 2. Забродский П.Ф. Изменение антиинфекционной неспецифической резистентности организма под влиянием холинергической стимуляции. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1995; 119 (8): 164 - 167. 3. Забродский П.Ф. Механизм снижения летальности в ранней фазе сепсиса при остром отравлении фосфорорганическими соединениями. Токсикологический вестник. 2011; 1: 2-5. 4. Забродский П.Ф., Лим В.Г., Шехтер М.С., Кузьмин А.В. Роль м- и н-холинорецепторов в реализации холинергического антивоспалительного механизма в ранней фазе сепсиса. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2012; 153 (5): 656-9. 5. Oke S.L., Tracey K.J. From CNI-1493 to the immunological homunculus: physiology of the inflammatory reflex. J. Leukoc. Biol. 2008; 83(3): 512-17. 6. Tracey K.J. Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway. J. Clin. Invest. 2007; 117 (2): 289- 296. 7. Borovikova L.V., Ivanova S., Zhang M., Yang H., Botchkina G.I., Watkins L.R. et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature. 2000; 405 (6785): 458- 462. 8. Pavlov V.A. Cholinergic modulation of inflammation. Int. J. Clin. Med. 2008; 1 (3): 203-12. 9. Newham P., Ross D., Ceuppens P., Das S., Yates J.W., Betts C. et al. Determination of the safety and efficacy of therapeutic neutralization of tumor necrosis factor-? (TNF-?) using AZD9773, an anti-TNF-? immune Fab, in murine CLP sepsis. Inflamm. Res. 2014; 63(2): 149-60. 10. Pohanka M. Alpha7 nicotinic acetylcholine receptor is a target in pharmacology and toxicology. Int. J. Mol. Sci. 2012; 13 (2): 2219-38. 11. Welch K.D., Pfister J.A., Gardner D.R., Green B.T., Panter K.E. The role of the ?7 subunit of the nicotinic acetylcholine receptor on motor coordination in mice treated with methyllycaconitine and anabasine. J. Appl. Toxicol. 2013; 33 (9): 1017-26. 12. Song D.J., Huang X.Y., Ren L.C., Yang X.H., Xiao M.Z., Wang S. Effect of lentiviral vector encoding on triggering receptor expressed on myeloid cells 1 on expression of inflammatory cytokine in septic mice infected by Bacteroides fragilis. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2009; 25 (1): 36-41. 13. Hauber H.P., Zabel P. Pathophysiology and pathogens of sepsis. Internist. (Berl.). 2009; 50 (7): 779-80, 782-4, 786-7.
14. Hoeger S., Fontana J., Jarczyk J., Selhorst J., Waldherr R., Kr?mer B.K., et al. Vagal stimulation in brain dead donor rats decreases chronic allograft nephropathy in recipients. Nephrol . Dial. Transplant. 2014; 29(3): 544-9.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ (для англоязычного блока статьи)
1. Zabrodskii P.F. Effect of armin on nonspecific resistance factors of the body and on the primary humoral immune response. Farmakologija i toksikologija. 1987; 49(2); 57-60 (in Russian). 2. Zabrodskii P.F. Change in the non-specific anti-infection resistance of the body exposed to cholinergic stimulation. Bjulleten` jeksperimental`noj biologii i mediciny. 1995; 119 (8): 164 - 167 (in Russian). 3. Zabrodskii P.F. Mechanism to reduce mortality in the early phase of sepsis in acute organophosphate poisoning. Toksikologicheskij vestnik. 2011; 1: 2-5 (in Russian). 4. Zabrodskii P.F. , Lim V.G., Shekhter M.S., Kuzmin A.V. Role of nicotinic and muscarinic cholinoreceptors in the realization of the cholinergic anti-inflammatory pathway during the early phase of sepsis. Bjulleten` jeksperimental`noj biologii i mediciny). 2012; 153 (5): 656-9 (in Russian). 5. Oke S.L., Tracey K.J. From CNI-1493 to the immunological homunculus: physiology of the inflammatory reflex. J. Leukoc. Biol. 2008; 83(3): 512-17. 6. Tracey K.J. Physiology and immunology of the cholinergic antiinflammatory pathway. J. Clin. Invest. 2007; 117 (2): 289- 296. 7. Borovikova L.V., Ivanova S., Zhang M., Yang H., Botchkina G.I., Watkins L.R. et al. Vagus nerve stimulation attenuates the systemic inflammatory response to endotoxin. Nature. 2000; 405 (6785): 458- 462. 8. Pavlov V.A. Cholinergic modulation of inflammation. Int. J. Clin. Med. 2008; 1 (3): 203-12. 9. Newham P., Ross D., Ceuppens P., Das S., Yates J.W., Betts C. et al. Determination of the safety and efficacy of therapeutic neutralization of tumor necrosis factor-? (TNF-?) using AZD9773, an anti-TNF-? immune Fab, in murine CLP sepsis. Inflamm. Res. 2014; 63(2): 149-60. 10. Pohanka M. Alpha7 nicotinic acetylcholine receptor is a target in pharmacology and toxicology. Int. J. Mol. Sci. 2012; 13 (2): 2219-38. 11. Welch K.D., Pfister J.A., Gardner D.R., Green B.T., Panter K.E. The role of the ?7 subunit of the nicotinic acetylcholine receptor on motor coordination in mice treated with methyllycaconitine and anabasine. J. Appl. Toxicol. 2013; 33 (9): 1017-26. 12. Song D.J., Huang X.Y., Ren L.C., Yang X.H., Xiao M.Z., Wang S. Effect of lentiviral vector encoding on triggering receptor expressed on myeloid cells 1 on expression of inflammatory cytokine in septic mice infected by Bacteroides fragilis. Zhonghua Shao Shang Za Zhi. 2009; 25 (1): 36-41.13. Hauber H.P., Zabel P. Pathophysiology and pathogens of sepsis. Internist. (Berl.). 2009; 50 (7): 779-80, 782-4, 786-7.
14. Hoeger S., Fontana J., Jarczyk J., Selhorst J., Waldherr R., Kr?mer B.K., et al. Vagal stimulation in brain dead donor rats decreases chronic allograft nephropathy in recipients. Nephrol . Dial. Transplant. 2014; 29(3): 544-9.
Toksikologicheskij vestnik. 2014. N 3. С.22-25. P.F. Zabrodskii, M.S. Gromov, V.V. Maslyakov THE ACTIVATION OF ALPHA 7 NICOTINIC ACETYLCHOLINE RECEPTOR AS A FACTOR MORTALITY REDUCTION IN THE EARLY PHASE SEPSIS IN ACUTE POISONING OF ORGANOPHOSPHORUS COMPOUNDS P.F. Zabrodskii, M.S. Gromov, V.V. Maslyakov Branch NOU VPO "Samara Medical Institute" REAVIZ ", Saratov, 410004, Russian Federation. It was established in experiments on noninbred mice that organophosphorous compound (dimethyldichlorvinylphosphate) 2 hours prior to modeling sepsis (intraperitoneal injection of E. coli) significantly reduces the mortality of mice by the activation of alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor (?7nAChR) of phagocytic-monocytic system of acetylcholine and decrease of proinflammatory cytokines (TNF-?, IL-1? and IL-6) in blood. Keywords : organophosphorus compounds , cholinergic anti-inflammatory pathway, sepsis, ?7nAChR, pro inflammatory cytokines
Забродский Павел Францевич (Zabrodskii Pavel Franzevich), pfzabrodsky@gmail.com Громов Михаил Сергеевич (Gromov Mihail Sergeevich); Масляков Владимир Владимирович (Maslyakov Vladimir Vladimirovich).
Токсикологический вестник. 2014. N 3. С. 22-25.
П.Ф. Забродский, М.С. Громов, В.В. Масляков
Филиал НОУ ВПО "Самарский медицинский институт "РЕАВИЗ", Саратов
