Результаты и обсуждение

Одним из основных подходов к изучению функций биогенных аминов в организме C. elegans является изучение влияния экзогенного октопамина, серотонина и дофамина на поведение, размножение и физиологическое состояние этой нематоды [5; 6; 8]. Этот подход был использован и нами для решения вопроса о возможной модуляции н-холинорецепторов октопамином.

Для выявления изменений чувствительности н-холинорецепторов C. elegans, вызванных мутациями генов пяти субъединиц этих рецепторов [4; 8; 9] или факторами окружающей среды [1], традиционно используется фармакологический анализ локомоции нематод. При действии агонистов н-холинорецепторов нематод (левамизол, никотин и др.) происходит гиперактивация н-холинорецепторов в нейронах и локомоторных мышцах, следствием которой являются нарушения моторной программы плавания, индуцированного механическим стимулом [1]. Эти нарушения сменяются полным обездвиживанием (параличом) червей, если увеличивается продолжительность экспозиции нематод к агонисту н-холинорецепторов или его концентрация [4]. Мутации генов, снижающие чувствительность н-холинорецепторов, уменьшают чувствительность локомоции к левамизолу и никотину и, напротив, повышение чувствительности н-холинорецепторов мутациями генов, регулирующих функции холинергической системыC. elegans, вызывают сенситизацию локомоции к действию левамизола и никотина [4].

Таблица 1. Влияние октопамина на чувствительность поведения Caenorhabditis elegans к левамизолу и никотину.

Примечание: *** - достоверность разницы между контролем (среда без октопамина) и опытом (среда с 1 или 2 мМ октопамина).

** - p < 0,01; *** - p < 0,001.

Как показано в таблице 1, введение в среду октопамина в концентрации 1−2 мМ вызывает сильное увеличение чувствительности плавания C. elegans, индуцированного механическим стимулом, к действию левамизола. Эти же концентрации октопамина увеличивают чувствительность поведения C. elegans и к действию другого агониста н-холинорецепторов — никотина. При этом влияние октопамина на чувствительность C. elegans к никотину проявляется слабее, чем к действию левамизола (табл.1). Концентрации октопамина, вызывающие увеличение чувствительности поведения C. elegans к левамизолу и никотину, соответствуют его концентрациям, эффективным для изменения пищевого поведения и размножения C. elegans [6]. Высокие концентрации не только октопамина, но и других биогенных аминов (серотонина и дофамина), эффективные для изменения поведения и физиологического состояния C. elegans, объясняются такой известной особенностью нематод, как чрезвычайно низкая проницаемость кутикулы для органических веществ и низкая скорость обмена между окружающей средой и кишечником. Из-за этой особенности концентрации лекарств и токсикантов, изменяющие поведение и выживаемость в экспериментах с C. elegans, на 3−4 порядка выше, чем в экспериментах с кольчатыми червями и высшими беспозвоночными [4; 6; 8].

Результаты наших экспериментов свидетельствуют о том, что октопамин сенситизирует н-холинорецепторы C. elegans к действию их агонистов.

Таблица 2. Влияние октопамина на чувствительность поведения Caenorhabditis elegans к алдикарбу.

Примечание: *** - достоверность разницы между контролем (среда без октопамина) и опытом (среда с 1 или 2 мМ октопамина). *** - p < 0,001

Известно, что не только агонисты н-холинорецепторов, но и частичное ингибирование ацетилхолинэстеразы (АХ-эстеразы) алдикарбом нарушает локомоцию C. elegans в результате гиперактивации н-холинорецепторов аномально высокой концентрацией ацетилхолина [8]. Поэтому, как показано в таблице 2, октопамин увеличивает чувствительность поведения C. elegans к действию алдикарба. Повышение октопамином чувствительности поведения к частичному ингибированию АХ-эстеразы алдикарбом показывает, что октопамин вызывает активацию холинергической синаптической трансмиссии C. elegans, которая происходит на постсинаптическом уровне в результате сенситизации н-холинорецепторов.

Ранее нами было показано, что активация холинергической синаптической трансмиссии в нервной системе C. elegans индуцируется тепловым стрессом и кратковременным голоданием [1]. Ингибирование процессов размножения голоданием индуцируется октопамином [6]. Поэтому возможно, что стимуляция секреции октопамина является причиной активации холинергической системы C. elegans стрессовыми условиями среды. Октопамин рассматривается как катехоламин, осуществляющий у беспозвоночных функции норадреналина у позвоночных [10]. При этом в научной литературе отсутствуют сведения о влиянии норадреналина на н-холинорецепторы позвоночных, в то время как модуляция этих рецепторов октопамином выявлена в наших экспериментах (табл.1,2). Это может объясняться тем, что катехоламины не оказывают модулирующего действия на н-холинорецепторы при действии ацетилхолина на периферические органы человека и грызунов, а исследования возможности модуляции норадреналином н-холинорецепторов в головном мозге не проводились из-за их чрезвычайной сложности. Альтернативным объяснением является наличие модуляции н-холинорецепторов катехоламинами у беспозвоночных, но не у позвоночных.

Вывод этой работы заключается в том, что октопамин регулирует холинергическую синаптическую трансмиссию в организме C. elegans на постсинаптическом уровне.

никотиновый рецептор ацетилхолин нематода.