Избыток оксида азота мешает работе мозга
Биологическая функция оксида азота привлекла внимание исследователей всего мира после цикла работ американских фармакологов Роберта Ф. Ферчготта (Robert F.Furchgott), Луиса Дж. Игнарро (Luis J.Ignarro) и Ферида Мурада (Ferid Murad), за который они получили в 1998 году Нобелевскую премию. Оказалось, что эта простая неорганическая молекула регулирует многие функции: в физиологических концентрациях NO снижает кровяное давление, расширяя сосуды; ослабляет свертывание крови, препятствуя образованию тромбов; стимулирует активность макрофагов, защищающих организм от агрессии чужеродных бактерий.
Главным "сырьем" для производства оксида азота в клетках служит аминокислота L-аргинин, которую человек получает преимущественно с пищей животного происхождения. К настоящему времени удалось обнаружить уже как минимум три фермента (NO-синтазы или NOS), которые превращают L-аргинин в L-цитруллин и NO: один из них работает в клетках мозга, другой в клетках внутренней выстилки сосудов, а третий в клетках-макрофагах крови.
Исследователей из Московского государственного университета заинтересовал вопрос о том, не приводит ли избыток L-аргинина в пище к увеличению концентрации оксида азота в мозге, и если да, то как это влияет на поведение животных.
Оказалось, что у тех крыс, в пищу которых добавляли чрезмерное количество L-аргинина, содержание NO в коре больших полушарий действительно повышалось. При этом подопытные животные более активно, чем контрольные, исследовали новую для себя обстановку экспериментальной камеры и вместе с тем у них усиливались реакции, характерные для страха, (например, они опасались выходить на свет, у них наблюдались спазмы кишечника).
Кроме того, оказалось, что оксид азота, который, как известно, играет существенную роль в процессах запоминания новой информации, в избыточных количествах приводит к прямо противоположному эффекту. Экспериментаторы обучали крыс искать пищу в лабиринте из многих отсеков. Они обнаружили, что если контрольные крысы быстро находили и прочно усваивали кратчайший маршрут к приманке, то экспериментальные животные, которых помещали в лабиринт сразу же после того, как они получали L-аргинин, изо дня в день обследовали лабиринт так, как будто видели его впервые. Они явно не помнили, где находится приманка, и делали много ошибок, многократно заходя в одни и те же отсеки лабиринта.
Болевую чувствительность у крыс изучали, помещая их хвост в воду с температурой 53С. Как только животное испытывало боль, оно имело возможность вытащить хвост из воды, однако крысы, получавшие с пищей избыточные количества L-аргинина, делать этого не спешили, что указывало на снижение у них болевой чувствительности.
Таким образом, крыса с повышенным содержанием оксида азота в мозге -это тревожное, излишне суетливое существо с плохой памятью и слабыми болевыми ощущениями. Шансов выжить в природных условиях у такой крысы будет не много.
Результаты работы имеют прямое отношение к двум проблемам: первая касается действия на мозг сердечных лекарств - доноров NO, в число которых входит нитроглицерин, а вторая связана с патологиями, при которых постоянно повышена активность NO-синтазы мозга. Поскольку концентрация оксида азота в коре больших полушарий у подопытных крыс приходила в норму достаточно быстро (в течение часа) и не приводила к необратимым изменениям в мозге, исследователи полагают, что препараты, применяемые для коррекции сердечно-сосудистых расстройств, не оказывают вредного воздействия на структуры мозга. Что же касается патологий, связанных с повышенной активностью NO-синтазы мозга, то этот вопрос требует дополнительного изучения, хотя есть основания считать, что генетическая предрасположенность в сочетании с некоторыми другими факторами (например, особенностями питания) действительно может приводить к росту концентрации NO в коре больших полушарий. Повышенная тревожность у человека, в отличие от грызуна, может сделать его агрессивной личностью, склонной к противоправным действиям.
"Химия и жизнь"
Биологическая функция оксида азота привлекла внимание исследователей всего мира после цикла работ американских фармакологов Роберта Ф. Ферчготта (Robert F.Furchgott), Луиса Дж. Игнарро (Luis J.Ignarro) и Ферида Мурада (Ferid Murad), за который они получили в 1998 году Нобелевскую премию. Оказалось, что эта простая неорганическая молекула регулирует многие функции: в физиологических концентрациях NO снижает кровяное давление, расширяя сосуды; ослабляет свертывание крови, препятствуя образованию тромбов; стимулирует активность макрофагов, защищающих организм от агрессии чужеродных бактерий.
Главным "сырьем" для производства оксида азота в клетках служит аминокислота L-аргинин, которую человек получает преимущественно с пищей животного происхождения. К настоящему времени удалось обнаружить уже как минимум три фермента (NO-синтазы или NOS), которые превращают L-аргинин в L-цитруллин и NO: один из них работает в клетках мозга, другой в клетках внутренней выстилки сосудов, а третий в клетках-макрофагах крови.
Исследователей из Московского государственного университета заинтересовал вопрос о том, не приводит ли избыток L-аргинина в пище к увеличению концентрации оксида азота в мозге, и если да, то как это влияет на поведение животных.
Оказалось, что у тех крыс, в пищу которых добавляли чрезмерное количество L-аргинина, содержание NO в коре больших полушарий действительно повышалось. При этом подопытные животные более активно, чем контрольные, исследовали новую для себя обстановку экспериментальной камеры и вместе с тем у них усиливались реакции, характерные для страха, (например, они опасались выходить на свет, у них наблюдались спазмы кишечника).
Кроме того, оказалось, что оксид азота, который, как известно, играет существенную роль в процессах запоминания новой информации, в избыточных количествах приводит к прямо противоположному эффекту. Экспериментаторы обучали крыс искать пищу в лабиринте из многих отсеков. Они обнаружили, что если контрольные крысы быстро находили и прочно усваивали кратчайший маршрут к приманке, то экспериментальные животные, которых помещали в лабиринт сразу же после того, как они получали L-аргинин, изо дня в день обследовали лабиринт так, как будто видели его впервые. Они явно не помнили, где находится приманка, и делали много ошибок, многократно заходя в одни и те же отсеки лабиринта.
Болевую чувствительность у крыс изучали, помещая их хвост в воду с температурой 53С. Как только животное испытывало боль, оно имело возможность вытащить хвост из воды, однако крысы, получавшие с пищей избыточные количества L-аргинина, делать этого не спешили, что указывало на снижение у них болевой чувствительности.
Таким образом, крыса с повышенным содержанием оксида азота в мозге -это тревожное, излишне суетливое существо с плохой памятью и слабыми болевыми ощущениями. Шансов выжить в природных условиях у такой крысы будет не много.
Результаты работы имеют прямое отношение к двум проблемам: первая касается действия на мозг сердечных лекарств - доноров NO, в число которых входит нитроглицерин, а вторая связана с патологиями, при которых постоянно повышена активность NO-синтазы мозга. Поскольку концентрация оксида азота в коре больших полушарий у подопытных крыс приходила в норму достаточно быстро (в течение часа) и не приводила к необратимым изменениям в мозге, исследователи полагают, что препараты, применяемые для коррекции сердечно-сосудистых расстройств, не оказывают вредного воздействия на структуры мозга. Что же касается патологий, связанных с повышенной активностью NO-синтазы мозга, то этот вопрос требует дополнительного изучения, хотя есть основания считать, что генетическая предрасположенность в сочетании с некоторыми другими факторами (например, особенностями питания) действительно может приводить к росту концентрации NO в коре больших полушарий. Повышенная тревожность у человека, в отличие от грызуна, может сделать его агрессивной личностью, склонной к противоправным действиям.
"Химия и жизнь"