Федеральное агентство по образованию
Пензенский государственный педагогический университет
им. В.Г. Белинского
Факультет
Естественно-географический
Биохимии
Дипломная работа
УРОВЕНЬ ВЕЩЕСТВА Р И активность ФЕРМЕНТОВ ОБМЕНА РЕГУЛЯТОРНЫХ ПЕПТИДОВ В СЫВОРОТКЕ крови спортсменов ПРИ ФИЗИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Студент
________________________ Дашкевич Д.В.
Руководитель
_________________________ Соловьев В.Б.
К защите допустить.
Протокол № от «____» ___________200_г.
Зав. кафедрой
__________________________ Генгин М.Т.
Пенза, 2009г.
СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Вещество Р
1.2 Ферменты обмена регуляторных пептидов
1.2.1 Карбоксипептидаза N
1.2.2 Пептидил-дипептидаза А
1.2.3 Лейцинаминопептидаза
1.3 Механизм адаптации к физической работе. Роль регуляторных пептидов
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1 Материалы исследования
2.2 Методы исследования
2.2.1 Моделирование физической работы
2.2.2 Метод определения концентрации вещества P
2.2.3 Метод определения активности КПN
2.2.4. Метод определения активности ангиотензинпревращающего фермента
2.2.5 Метод определения активности лейцинаминопептидазы
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Список сокращений
АД – артериальное давление
АКТГ – адренокортикотропный гормон
АПФ – ангиотензинпревращающий фермент
БСА – бычий сывороточный альбумин
ГЭМЯК – гуанидиноэтилмеркаптоянтарная кислота
кбз- – карбобензокси-
КПN – карбоксипептидаза N
мРНК – матричная рибонуклеиновая кислота
ПВДС (ДСИП) - пептид, вызывающий дельта сон (дельта-сон индуцирующий пептид
ТХУ – трихлоруксусная кислота
ФМСФ – фенилметилсульфонилфторид
ЭБС – эмоционально-болевой стресс
ЭДТА – этилендиаминтетрауксусная кислота
ВВЕДЕНИЕ
В последнее время в биохимии спорта огромное внимание уделяется поиску тех ключевых факторов регуляции метаболизма, воздействие на которые позволит значительно улучшить спортивный результат. Наиболее перспективной мишенью для воздействия является пептидергическая система. Нейропептиды играют важную роль в адаптационных процессах, участвуют в формировании пищедобывательного и полового поведения, регулируют состояние иммунной системы [2]. Многие из этих веществ вовлекаются в регуляцию полового созревания, влияют на половую дифференциацию организма, на процессы внимания и памяти, на эмоциональное поведение, обладают анальгезирующим действием. Данные исследований последних лет свидетельствуют об участии некоторых регуляторных пептидов в реакциях адаптации при физической работе. Однако, ограничения, связанные с трудностью введения регуляторных пептидов в организм животных, снижают возможности их использования для регуляции функционального состояния организма и улучшения спортивного результата. Кроме того, изучение содержания уровня того или иного нейропептида в тканях и сыворотке крови не дает достаточно точных представлений о динамических процессах, происходящих в пептидергической системе при физической работе. Более информативным является изучение процессов синтеза и трансформации нейропептидов, поскольку концентрация биологически активных пептидов зависит от активности ферментов, участвующих в их обмене.
Еще одним существенным недостатком имеющихся работ по изучению содержания регуляторных пептидов при физической работе является отсутствие дифференциации объектов исследования по уровню тренированности. Высокий спортивный результат могут показать небольшое количество специализированных людей-спортсменов высокой квалификации, а обычные люди повторить его не в состоянии. Биохимические изменения, которые его сопровождают, являются очень значительными и превосходят изменения, которые наблюдаются у обычных людей, не занимающихся спортом, как в количественном, так и в качественном отношениях.
Знание путей образования и инактивации регуляторных пептидов, участвующих в ответе организма на физическую нагрузку, позволит, избирательно воздействуя на ферменты их метаболизма, регулировать уровень биологических форм тех нейропептидов, от которых зависит спортивный результат.
Таким образом, целью нашей работы являлось выяснение роли пептидергической системы в адаптации к физической работе у спортсменов высокой квалификации.
При этом ставились следующие задачи:
1. Изучить уровень вещества Р, регуляторного пептида контролирующего многие адаптационные перестройки и обладающего широким спектром физиологического действия, в сыворотке крови спортсменов и не спортсменов в норме и при физической работе.
2. Изучить активность ферментов обмена регуляторных пептидов - пептидил-дипептидазы А, карбоксипептидазы N и лейцинаминопептидазы в сыворотке крови спортсменов и не спортсменов в норме и при физической работе.
Научная новизна и практическая ценность работы. Впервые исследован уровень вещества Р и активность ферментов его обмена при физической работе. Полученные данные позволят приступить к разработке методов направленного влияния на активность ферментов обмена пептидов, участвующих в адаптации к физической работе с целью улучшения спортивного результата.
Вещество P (Substance P) - один из наиболее известных пептидов, открытый в 1931 году [42].
Вещество Р - биологически активный пептид из 11 аминокислотных остатков. Вещество Р обладает широким спектром биологической активности: оказывает сосудорасширяющее действие, способствует дегрануляции тучных клеток, является хемоаттрактантом для лейкоцитов, активирует синтез и высвобождение медиаторов воспаления. Показано, что снижение концентрации вещества Р в синовиальной жидкости уменьшает тяжесть экспериментального артрита.
Обладает широким спектром физиологической активности: изменяет артериальное давление крови, капиллярную проницаемость, сокращение гладкой мускулатуры, обладает секретогенным действием, высвобождает пролактин и пищеварительные гормоны. В последнее время интенсивно изучается роль вещества Р и его аналогов в регуляции центральных процессов - порога болевого воздействия, обучения, сна, устойчивости к стрессу. В головном мозге вещество Р участвует в процессах, связанных с функцией другого нейрорегулятора – допамина. При повреждении допаминэргических волокон выявлено снижение экспресии мРНК, кодирующих образование вещества Р, энкефалинов, динорфина. На базе основной структуры вещества Р получено большое число химических производных, которые обладают свойствами сионистов или антагонистов тахикининовых рецепторов [57].
Вещество Р присутствует во многих специфических нейронных путях в головном мозгу, а также в первичных сенсорных волокнах периферических нервов. Некоторые из этих сенсорных нейронов, тела которых лежат в сенсорных ганглиях по обе стороны спинного мозга, содержат вещество Р и выделяют его из своих аксонных окончаний в синапсах со спинальными нейронами. Поскольку вещество Р возбуждает те спинальные нейроны, которые легче всего реагируют на болевые стимулы, было высказано предположение, что оно служит сенсорным медиатором, специфически связанным с передачей информации о боли от периферических болевых рецепторов в центральную нервную систему.
Морфиноподобный пептид энкефалин тоже в изобилии содержится в мелких нейронах в той части спинного мозга, куда приходят волокна, содержащие вещество Р. Энкефалин и препараты опия способны подавлять выделение вещества Р из сенсорных волокон. Поэтому нейроны, содержащие энкефалин, могут регулировать поступление болевых сигналов в головной мозг, модулируя выделение вещества Р на уровне первого переключения в центральной нервной системе. Подобные же тормозные взаимодействия возможны и на более высоких уровнях мозга. Вещество Р - не единственный предполагаемый медиатор, локализующийся, как показано, в сенсорных нейронах; к таким же идентифицированным к настоящему времени веществам относятся ангиотензин, холецистокинин, соматостатин и глутаминовая кислота. Таким образом, по мере того как все больше становится известно о сенсорных медиаторах и их модуляционных механизмах в спинном мозгу, начинает возникать картина поразительной химической сложности.
Гипотетический воротный механизм в первом синаптическом переключении, возможно, регулирует передачу информации о боли от периферических болевых рецепторов к головному мозгу. В задних рогах спинного мозга вставочные нейроны, содержащие пептидный медиатор энкефалин, образуют синапсы на аксонных окончаниях болевых нейронов, которые в качестве медиатора используют вещество Р. Выделяемый вставочными нейронами энкефалин тормозит выход этого вещества, из-за чего воспринимающий нейрон в спинном мозгу получает меньше возбуждающей стимуляции и поэтому посылает в головной мозг меньше связанных с болью импульсов. Такие опийные препараты, как морфий, по-видимому, связываются с незанятыми рецепторами энкефалина, имитируя подавление боли, производимое энкефалиновой системой.[62]
По многим функциональным признакам вещество Р следует отнести к группе тахикининов: сходный спектр физиологических функций, общая система рецепторов, родственные признаки структуры предшественников. Однако тщательное исследование функционального профиля вещества Р и успехи в множественном синтезе его аналогов позволяют условно определить его как отдельную группу [59,44,68].