Аденилатциклазный сигнальный механизм

В культуре клеток 4-х суточных куриных миобластов тирфостин 47 (Рис. 12) и генистеин (данные представлены в диссертации) ингибировали АЦ активирующий эффект инсулина до 43% и 38%, соответственно. Однако, активирующее действие изопротеренола на АЦ в присутствии ингибиторов тирозинкиназ (тирфостина 47 и генистеина) не изменялось (р < 0.05). Это свидетельствует о том, что классические рецепторы серпантинного типа не участвуют в механизме действия пептидов инсулиновой природы.

Рис. 10. По оси ординат - снижение стимулирующего эффекта пептидов и изопротеренола на АЦ (принятого за 100%) в присутствии тирфостина 47

Рис. 11. По оси ординат - снижение стимулирующего эффекта пептидов и изопротеренола на АЦ (принятого за 100%) в присутствии генистеина

Рис. 12. По оси ординат - снижение стимулирующего эффекта инсулина и изопротеренола на АЦ (принятого за 100%) в присутствии тирфостина 47

Рис. 13. По оси ординат - снижение стимулирующего эффекта пептидов и серотонина на АЦ (принятого за 100%)

Рис. 14. По оси абсцисс - концентрация генистеина в мкМ; по оси ординат - снижение АЦ стимулирующего эффекта пептидов и серотонина (принятого за 100%) в присутствии генистеина

У моллюсков наиболее выраженное снижение АЦ стимулирующего эффекта пептидов наблюдалось в присутствии тирфостина 47 (2.5 мкМ). Эффект инсулина уменьшался до 20%, эффект ЭФР до 30-35%. (Рис. 13). В присутствии генистеина АЦ стимулирующий эффект пептидов снижался до 25% в случае инсулина (1.25 мкМ генистеин), и до 50-75% в случае ЭФР (5 мкМ генистеин) (рис. 14).

Необходимо подчеркнуть, что у моллюсков A.cygnea активность АЦ увеличивается не в присутствии изопротеренола, а в присутствии серотонина, реализующего свое действие также через рецепторы серпантинного типа (Pertseva et al., 1992). Исследование действия ингибиторов тирозинкиназ - тирфостина 47 и генистеина (0.5-20.0 мкМ) на стимулирующий АЦ эффект серотонина в мембранной фракции мышечных тканей моллюсков не выявило изменений в действии этого биогенного амина на активность АЦ.

Таким образом, в мембранной фракции крыс, моллюсков и культуры клеток куриных миобластов стимулирующее влияние исследуемых пептидов на АЦ снижалось в присутствии тирфостина 47 и генистеина в диапазоне концентраций - 1.25, 2.5, 5.0, 10, 20 мкМ во всех исследуемых объектах (Рис. 10-14).

Стимулирующее действие изопротеренола (крысы, куры) или серотонина (моллюски) на АЦ, реализуемое через рецепторы серпантинного типа не изменялись в присутствии тирфостина 47 или генистеина в исследуемых объектах (см. Рис. 10-14).

Можно заключить, что в мышечной ткани млекопитающих (крысы), птиц (куры), культуре клеток куриных миобластов и в мышцах моллюсков активирующее действие инсулина, ИФР-1, ЭФР на АЦ осуществляется с участием рецепторов тирозинкиназного типа, специфичных для действия этих пептидов. (Pertseva et al., 1996; Plesneva et al., 2003).

Участие G-белков в реализации АЦ стимулирующего эффекта инсулина

Для доказательства участия G-белков в действии инсулина на активность АЦ был применен широко распространенный подход, в котором используется набор гуаниновых нуклеотидов, способных в разной степени либо стимулировать ГТФ-азную активность G-белков в присутствии ГТФ и его аналогов - ГТФ?S, ГИДФ и тем самым активировать АЦ, либо ингибировать ГТФ-азную активность G-белка в присутствии ГДФ?S.

Было исследовано влияние ГТФ и ряда его негидролизуемых аналогов на активность АЦ в присутствии и отсутствии гормона (Табл. 6).

Таблица 6. Влияние гуаниновых нуклеотидов в отсутствии и присутствии инсулина на активность АЦ во фракции мышечных мембран крысы и моллюска

Воздействия	Животные
	Крыса	Моллюск
	Активность АЦ (%)
Контроль	100±1.01%	100±1.3%
Инсулин (10-8М)	222±1.3% (+122%)	186±1.8% (+86%)
ГТФ?S (10-5М)	242±1.4% (+142%)	470±9.4% (+370%)
ГИДФ (10-5М)	236±1.8% (+136%)	269±4.9% (+169%)
ГТФ (10-5М)	135±1.05% (+35%)	163±5.1% (+63%)
ГДФ?S (10-5М)	95±1.2% (-5%)	92±2.4% (-8%)
Инсулин + ГТФ?S	473±2.5% (+373%) [109%]	726±20.3% (+626%) [170%]
Инсулин + ГИДФ	399±8.2% (+299%) [41%]	441±12.3% (+341%) [86%]
Инсулин + ГТФ	277±10.1% (+177%) [20%]	279±8.4% (+179%) [30%]
Инсулин + ГДФ?S	102±5.4% (+2%) [-17%]	105±4.3% (+5%) [-86%]

Примечание: в круглых скобках - активирующий АЦ эффект используемых агентов в% по отношению к базальной активности, принятой за 100%. В квадратных скобках - потенцирование эффекта гормона в присутствии гуаниновых нуклеотидов в %.

Согласно представленным данным, ГТФ?S, ГИДФ, ГТФ стимулируют активность АЦ в мышечных мембранах крыс и моллюсков. При совместном действии инсулина и гуаниновых нуклеотидов происходит усиление (потенцирование) эффекта гормона по сравнению с аддитивным эффектом гормона и гуаниновых нуклеотидов, действующих раздельно - в присутствии ГТФ?S, ГИДФ и ГТФ на +109%, +41% и +20% у крыс и на +170%, 86% и 30% у моллюсков (табл. 6). ГДФ?S же напротив снижает АЦ стимулирующий эффект инсулина как в мышцах крыс, так и моллюсков.

Потенцирование эффекта инсулина в присутствии ГТФ?S, ГИДФ, ГТФ и отсутствие потенцирующего эффекта в присутствии ГДФ?S свидетельствует о вовлеченности Gs-белков в АЦ сигнальный механизм действия пептидов инсулинового суперсемейства.

Таблица 7. Влияние коклюшного и холерного токсинов на базальную, инсулин- и ИФР1-стимулируемую активность АЦ в скелетных мышцах крысы и моллюска A.cygnea

	Активность АЦ (пкмоль цАМФ/мин/мг белка)
Воздействия	Скелетные мышцы крысы	Гладкие мышцы моллюска
	Без КТ	+КТ	Без КТ	+КТ
Без пептидов	39.7±3.4	48.5±2.0	63.2±4.1	69.1±9,6
	(100%)	(100%)	(100%)	(100%)
Инсулин	67.9±3.6	48.2±2.7	200.5±14.4	74.2±7.6
10-9М	(171%)	(99%)	(317%)	(108%)
ИФР-1	57.4±2.1	43.1±1.6	139.2±12.4	76.8±7.3
10-9М	(145%)	(89%)	(220%)	(111%)
	Без ХТ	+ХТ	Без ХТ	+ХТ
Без пептидов	39.6±2.6	79.7±2.7	47.4±3.0	94.3±5.6
	(100%)	(100%)	(100%)	(100%)
Инсулин	69.3±2.8	105.8±7.4	151.7±9.8	134.0±7.5
10-9М	(175%)	(133%)	(320%)	(142%)
ИФР-1	56.7±4.2	106.2±6.5	100.0±5.4	122.6±8.8
10-9М	(143%)	(133%)	(210%)	(130%)

Примечание: В скобках - активность АЦ в%. Активность АЦ без пептидов принята за 100%.

Для выяснения типов G белков, вовлеченных в АЦ сигнальный механизм действия инсулина и ИФР-1 были использованы бактериальные токсины (коклюшный и холерный), которые модифицируют ?-субъединицы Gi и Gs белков.

Коклюшный токсин вызывает АДФ-рибозилирование ?i-субъединицы Gi белка, что ведет к потере его функциональной активности (Milligan, 1988; Reisine, 1990). Известно, что ??-димер Gi белка обладает собственной регуляторной способностью и может стимулировать активность ФИ-3-К. Обработка мышечных мембран крысы и моллюска коклюшным токсином приводила к блокированию АЦ стимулирующего эффекта, как инсулина, так и ИФР-1 (таблица 7), что можно объяснить нарушением диссоциации гетеротримерного Gi белка на ?i-субъединицу и ?? димер в условиях действия коклюшного токсина.

Таким образом, коклюшный токсин, предотвращая индуцируемую инсулином или ИФР-l стимуляцию активности ФИ-3-К, реализуемую через ??-зависимый механизм, тормозит активацию АЦ.

Влияние холерного токсина на мембраны приводит к блокаде ГТФ-азной активности ?s-субъединицы и тем самым переводит её в перманентно активированное состояние. В связи с этим обработка мембран холерным токсином может повлечь за собой стимулирование каталитической активности АЦ и наряду с этим ослабление регуляторных эффектов гормонов, действие которых на АЦ осуществляется через Gs белок (Milligan, 1988; Reisine, 1990). Обработка фракции мышечных мембран крысы и моллюска холерным токсином приводит к 2х-кратному увеличению базальной активности АЦ и снижению стимулирующего эффекта инсулина и ИФР-1 на активность фермента (таблица 7), что полностью согласуются со сведениями литературы и указывает на вовлеченность Gs белка в активацию АЦ с участием инсулина или ИФР-1.

Таким образом, совокупность данных, полученных с использованием коклюшного и холерного токсинов, указывает на участие как Gi, так и Gs белков в АЦ сигнальном механизме действия инсулина и ИФР-l.

Участие фосфатидилинозитол-3 киназы в реализации АЦ стимулирующего эффекта инсулина и ИФР-1

Для выяснения участия ФИ-3-К в АЦ сигнальном механизме действия пептидов инсулинового суперсемейства (инсулина и ИФР-1) был использован специфический ингибитор этого фермента - вортманнин. Инкубация мышечных мембран крысы и моллюска с вортманнином (10-9-10-7М) несколько снижает базальную активность АЦ (таблица 8). В отсутствии ингибитора инсулин и ИФР-1 отчетливо стимулируют активность АЦ. Между тем, АЦ стимулирующий эффект инсулина и ИФР-1 снижается в зависимости от концентрации ингибитора (10-9-10-7М). Ингибирующее действие вортманнина было наиболее выражено при концентрации 10-7М (таблица 8). Установленные факты свидетельствуют об участии ФИ-3-К в АЦ сигнальном механизме действия инсулина и ИФР-1 в мышечных тканях изучаемых объектов.

Таблица 8. Влияние вортманнина (10-9М-10-7М) на стимуляцию ИФР-1 (10-8М) и инсулином (10-8 М) активности АЦ в мембранной фракции скелетных мышцах крыс и гладких мышц моллюска Anodonta cygnea

Активность АЦ (пкмоль цАМФ/мин/мг белка)
объекты		Крысы			Моллюски
воздействия	без пептида	ИФР-l	инсулин	без пептида	ИФР-l	инсулин
без ворманнина	21±1.6	38.2±1.0*	41.4±2.3*	17.8±1.0	41.1±2.6*	24.5±1.0*
+вортманнин 10-9М	17.9±2.0	9.4±1.3	9.7±1.4	15.8±2.0	14.6±1.3	14.2±0.4
+вортманнин 10-8М	16.5±2.3	8.6±1.3	8.4±1.3	14.6±2.3	13.9±0.8	11.6±1.0
+вортманнин 10-7М	13.2±1.9	6.3±0.9	6.8±0.8	14.3±0.9	13.8±1.8	7.4±0.5

Примечание: значения активности АЦ в присутствии пептидов, достоверно отличающиеся от активности фермента в отсутствии пептидов (р<0.05), отмечены звездочкой.

Для проверки гормоноспецифичности ингибирующего действия вортманнина на АЦ стимулирующие эффекты инсулина и ИФР-1 были использованы изопротеренол и серотонин, гормоны неродственные пептидам инсулиновой природы и реализующие действие через рецептор серпантинного типа, не связанный с ФИ-3-К сигнальной системой. Результаты этих опытов показали отсутствие влияния вортманнина на катехоламинчувствительную АЦ сигнальную систему (данные приведены в диссертации). Этот факт указывает на участие ФИ-3-К в, обнаруженным нами, АЦ сигнальном механизме действия инсулина и ИФР-1.

Участие протеинкиназы С в АЦ сигнальном механизме действия пептидов инсулинового суперсемейства

Для доказательства участия ПКС в АЦ сигнальном механизме действия пептидов инсулиновой природы использовали селективный блокатор ПКС - кальфостин (Yoing et al., 2005). В отсутствии кальфостина АЦ активирующий эффект инсулина и ИФР-1 составлял +101% и +73% у крыс, и +78% и +86% у моллюсков соответственно, по отношению к базальной АЦ, принятой за 100%. Как обнаружено нами, кальфостин (10-10-10-8М) блокировал АЦ стимулирующие эффекты инсулина и ИФР-1 в мембранных фракциях мышц крысы и моллюска. Наиболее выраженный ингибирующий эффект кальфостина обнаруживается при концентрации 10-8М. В присутствии кальфостина (10-8М) АЦ стимулирующий эффект инсулина и ИФР-1 снижался на 46% и 32% у крыс, и на 47% и 50% у моллюсков, соответственно, по отношению к максимальному АЦ стимулирующему эффекту пептидов, принятому за 100% (данные в диссертации).

Для идентификации изоформы ПКС, участвующей в АЦ сигнальном механизме действия пептидов инсулиновой природы использовали моноклональные антитела к ПКС?, которая по данным литературы является одним из участников реализации сигналов инсулиновой природы.

Таблица 9. Влияние антител к ПКС? на АЦ активирующий эффект ИФР-1 (10-8М) и инсулина (10-8М) в мышечных мембранах крысы и моллюска A.cygnea

	Активность АЦ (
Объекты		Крысы			Моллюски
Воздейтсвия	Без пептида	ИФР-1	Инсулин	Без пептида	ИФР-1	инсулин
без антител	100±4.4	253±17	247±24	100±12	307±24	255±18
АТ 1:1000	104±9.5	102±14	108±16	166±25	251±21	254±12
АТ 1:100	98±8.2	95±12	103±5	163±18	327±27	237±20
АТ 1:10	94±6.8	68±3.6	88±8	145±5	403±33	238±25

Активность АЦ выражена в % к контрольным величинам, принятым за 100%.

Антитела к ПКС? почти полностью блокировали АЦ стимулирующий эффект инсулина и ИФР-1 в мышечных мембранах крыс (таблица 9). Таким образом, использование моноклональных антител к ПКС? показало, что эта изоформа фермента вовлечена в стимулирующее действие инсулина и ИФР-1 на АЦ в скелетных мышцах крыс. Между тем, в гладких мышцах моллюска эти антитела не оказывали блокирующего действия на АЦ стимулирующий эффект инсулина и ИФР-1. Мышцы моллюска обладают иным набором ПКС (Sossin et а1., 1996) и в АЦ стимулирующем действии этих пептидов инсулинового суперсемейства, по-видимому, участвует другая изоформа ПКС, близкая по своим свойствам к ПКС? из мозга позвоночных.

Страницы: 1, 2, 3, 4