Анотація до роботи:

Шиманський І.О. Молекулярні механізми реалізації нейротропної дії вітаміну РР та його біологічно активних похідних. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.04 – біохімія. – Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України, Київ, 2008.

Дисертацію присвячено дослідженню біологічної дії вітаміну РР та його похідних за різних функціональних станів ЦНС. У роботі експериментально обґрунтовано концепцію можливості реалізації нейротропних ефектів вітаміну РР безпосередньо на рівні модуляції процесів зворотного поглинання та вивільнення нейромедіаторів синаптичними закінченнями та з’ясовано конкретні механізми такої дії. Показано, що механізм NAD-індукованого вивільнення серотоніну синаптосомами мозку опосередковується активацією сигнальних шляхів протеїнкінази С/А і включає інгібування Na⁺,К⁺-АТРази та активацію потенціал- керованих Na-каналів. На експериментальній моделі цукрового діабету 1 типу встановлено, що зростання специфічного зв’язування NAD⁺ синаптичними мембранами корелює з підвищенням як спонтанного, так і індукованого деполяризуючими агентами вивільнення серотоніну синаптосомами, але супроводжується зниженням вивільнення медіатору у відповідь на дію екзогенного NAD⁺. Відмічено роль активації сигнального шляху G_s-білки/cAMP/протеїнкіназа A, внаслідок підвищення рівня моно-ADP-рибозилювання синаптосомальних білків, у посиленні вивільнення серотоніну за діабету. Встановлено також підвищення активності полі-АDP-рибозополімерази клітинних ядер, що викликано інтенсифікацією вільнорадикального пошкодження ДНК. Введення нікотинаміду та нікотиноїл-ГАМК за умов ЦД1 сприяло зниженню процесів моно- та полі-АDP-рибозилювання нейронних білків, інтенсивності ліпопероксидації, а також нормалізувало функціонування NAD-модуляторної системи та сигнальних шляхів протеїнкінази А/C, що призводило до зниження спонтанного та індукованого вивільнення серотоніну синаптичними закінченнями. Результати дослідження дозволяють зробити висновок про доцільність використання вітаміну РР з метою попередження розвитку та комплексного лікування діабетичної невропатії та на його основі вести пошук терапевтичних засобів, скерованих на нормалізацію функціональної активності ЦНС.

1. Приймаючи до уваги недостатню з’ясованість молекулярних механізмів біологічної, переважно некоферментної, дії вітаміну РР та його похідних у нервовій системі, проведені дослідження дозволили встановити важливу роль NAD-залежної модуляторної системи нервових закінчень та факторів, що визначають її функціонування, у контролюванні синаптичної активності за різних функціональних станів ЦНС.

2. Показано, що механізм нейромодуляторної дії NAD⁺ in vitro на процеси зворотного поглинання та вивільнення серотоніну синаптосомами головного мозку щурів пов’язаний з інгібуванням активності Na⁺,К⁺-АТРази та активацією потенціалкерованих натрієвих каналів. Продемонстровано можливість залучення сигнального шляху протеїнкінази C та аденілатциклазної системи до механізму реалізації нейромодуляторної дії NAD⁺.

3. Виявлено, що за за умов експериментальної діабетичної невропатії у відповідь на дію екзогенного NAD⁺ вивільнення серотоніну синаптосомами головного мозку знижується. Зростання специфічного зв’язування NAD⁺ синаптичними мембранами за цукрового діабету 1 типу корелює з направленістю порушень у зворотному поглинанні та вивільненні серотоніну нервовими закінченнями головного мозку, що підтверджує важливість NAD-опосередкованих мембранних процесів для нормального функціонування даної медіаторної системи. При цьому не було встановлено прямої залежності між рівнем NAD⁺ у головному мозку та його рецепцією синаптичними мембранами.

4. Вперше встановлено, що підвищення рівня моно-ADP-рибозилювання синаптосомальних білків та активація сигнального шляху G_s-білки/cAMP/протеїнкіназа A, принаймні частково, може бути ендогенним сигналом, здатним активізувати вивільнення нейромедіаторів за цукрового діабету.

5. Встановлено інтенсифікацію процесів пероксидного окислення ліпідів та істотне зниження активності основних ферментів антиоксидантного захисту клітин головного мозку за умов хронічної гіперглікемії, що спричинює порушення структурно-функціональної цілісності біологічних мембран та функціонування NAD-зв’язувальних ділянок синаптичних мембран головного мозку за діабету.

6. Вперше показано значне підвищення за діабету активності Parp та інтенсивності процесів полі-АDP-рибозилювання білків в клітинних ядрах головного мозку, пов’язане зі зростанням ступеню вільнорадикального пошкодження ДНК, що може призводити до часткового виснаження внутрішньоклітинних пулів NAD⁺ та АTP та відігравати роль у механізмі розвитку енергодефіциту в нервових клітинах.

7. Підтверджено важливість як коферментних, так і некоферментних функцій вітаміну РР та його похідних у нервовій системі за її різних функціональних станів. Показано, що нейротропна дія нікотинаміду та нікотиноїл-ГАМК за ЦД1 реалізується через нормалізацію функціонування NAD-модуляторної системи синаптичних мембран головного мозку, процесів моно- та полі-АDP-рибозилювання синаптосомальних та ядерних білків, сигнальних шляхів протеїнкінази А/C та системи антиоксидантного захисту.

Публікації автора:

1. Т.М. Кучмеровская, З.Е. Столяров, Г.В. Донченко, И.А Шиманский, А.П. Клименко. Захват и высвобождение [2-¹⁴C]серотонина синаптосомами головного мозга крыс с экспериментальным диабетом: эффект ингибитора протеинкиназы С и экстракта из пищевого растения // Доп. НАН України. - 1999. - № 5. - С. 173-177.

2. Кучмеровская Т.М., Донченко Г.В., Шиманський И.А., Клименко А.П. Влияние никотинамидадениндинуклеотида на ионные каналы нервных окончаний головного мозга крыс // Доп. НАН України. – 2000. - № 3. - С. 188-192.

3. Т.М. Кучмеровська, І.О Шиманский, Л.В. Пакірбаєва, С.О. Михалюк Реалізація нейротропної дії вітаміну РР та його похідних за умов діабетичної нейропатії // Збірник наукових праць «Хімічні Науки (хімія та біохімія)». -2000. - Вип. 1.- С. 62-66.

4. І.О. Шиманський, Т.М. Кучмеровська, Г.В. Донченко, М.М. Великий, А.П. Клименко, О.М. Паливода, М.О. Кучмеровський. Корекція нікотинамідом та нікотиноїл-ГАМК оксидативного стресу за діабетичної нейропатії // Укр. біохім. журн. – 2002. – Т. 74, № 5. – С. 89-95.

5. T. Kuchmerovska, I. Shymanskyy, G. Donchenko, L. Pakirbaieva, M. Kuchmerovskyy A. Klimenko. Poly -ADP- ribosylation enhancement in brain cells nuclei is associated with diabetic neuropathy // Journal of Diabetes and Its Complications. – 2004. - V. 18, N 4. - Р. 198-204.

6. І.О. Шиманський, Г.В. Донченко, А.П. Клименко Т.М. Кучмеровська. Механізми індукованих цукровим діабетом порушень процесу вивільнення серотоніну синаптосомами головного мозку щурів: ефект нікотинаміду // Укр. біохім. журн. – 2006. - Т. 78, № 4. - С. 130-136.

7. Kuchmerovskaya T., Donchenko G., Shimansky I., Pakirbaeva L. Effect of the inhibitors of PKC on serotoninergic transmission in streptozotocin-induced diabetes // 35^th An. Meeting of EASD. – Diabetologia, V.42, Suppl.1. – Brussels, Belgium, 1999. – P. A 12, 6.

8. Shymanskyy I., Kuchmerovska T., Donchenko G., Klimenko A. NAD-Receptor System in the mechanisms of nicotinamide action in diabetic encephalopathy // First (Inaugural) Ukrainian Congress for Cell Biology. - Lviv, Ukraine, 2004. - P. 386.

9. I. Shymanskyy, T. Kuchmerovska, A. Klimenko. The relation of diabetes-associated mono-ADP-ribosylation to impaired brain serotonin transmission: effect of nicotinamide // 40^th An. Meeting of the EASD. – Diabetologia, V.47, Suppl. 1. – Munich, Germany, 2004. – P. A 99, О. 256.

10. I. Shymanskyy, T. Kuchmerovska, G. Donchenko, A. Klimenko. Diabetes-associated cAMP/PKA-dependent facilitation of 5-HT release from rat brain synaptosomes: effect of nicotinamide // 41st EASD An. Meeting. – Diabetologia, V.48, Suppl. 1. - Athens, Greece, 2005. – A 426, 1181.

11. Kuchmerovska T, Shymanskyy I., Donchenko G., Klimenko A. Possible involvement of cyclic AMP system in nicotinamide adenine dinucleotide-induced serotonin release from rat brain synaptosomes // Укр. біохім. журн. – 2005. – Т. 77, № 2 (спец. випуск). - С. 64.

12. I. Shymanskyy, T. Kuchmerovska, G. Donchenko, A. Klimenko. Possible mechanisms of nicotinamide and nicotinoyl-GABA action in central nervous system of STZ-diabetic rats // 19^th World Diabetes Congress. – Diabetic Medicine, V.23. – Cape Town, South Africa, 2006. – P. 107-108.