Немедиаторные механизмы действия психотропных препаратов - фармакологическая регуляция психических процессов

Параллельно с исследованием рецепторных, медиаторных механизмов действия психотропных препаратов проводилось изучение и других возможных влияний этих веществ на организм. Особенно много внимания было уделено их мембранотропному действию. Для такого целенаправленного интереса имелись достаточно веские основания. В исследованиях различных авторов, проведенных на мембранах эритроцитов, искусственных фосфолипидных мембранах, а несколько позднее — и на мембранах изолированных нервных волокон, была продемонстрирована способность некоторых препаратов из группы нейролептиков оказывать стабилизирующее действие. Находки исследователей 50—60-х годов можно подытожить следующим образом.

1. Нейролептики—производные фенотиазина в концентрации 10-4М стабилизируют мембрану, защищая, например, эритроциты от гемолиза в гемолитическом растворе. В концентрации 10 3М они вызывают противоположный эффект—«поломку» мембраны и лизис эритроцитов.
2. Эти препараты мало влияют на потенциал покоя возбудимых мембран, но подавляют потенциал действия (ПД) за счет блокады преимущественно натриевого тока и в меньшей степени калиевого.
3. Психотропные препараты (в основном нейролептики-фенотиазины) проявляют поверхностную активность на всех моделях, но особенно четко при использовании липидных монослоев и липидных бислойных мембран. Была выявлена определенная корреляция между психотропным действием нейролептиков в клинике и их способностью повышать давление в липидных монослоях, экстрагированных из нервной ткани.
4. Эти же вещества ингибируют активность транспортных АТФаз и тем самым влияют на активный транспорт ионов в клетках.
5. Во всех экспериментах эффект нейролептиков и отношении мембраны был подобен действию местных анестетиков, вместе с которыми они нередко и изучались [Лаврецкая 1974, 1975- Тарве, 1975- Ходоров, 1975, 1980- Seeman, Bialy, 1962- Spirtes, Guth, 1964- Skou, 1965- Zografi, Auslender, 1965- Seeman, 1966, 1972].

Однако эти исследования оставляли открытыми многие вопросы. Так, оставалось неясным, все ли препараты данной группы обладают описанным эффектом. Это было связано с тем, что изучались лишь отдельные медикаменты (чаще других хлорпромазин) из производных фенотиазина, не проводилось сравнения с другими химическими группами нейролептических средств.
Ввиду того что подобные эффекты описывались не только у нейролептиков, но и у местных анестетиков, снотворных и веществ для наркоза, алкоголей, антигистаминных препаратов и др., важно было выяснить степень их специфичности, наличие каких-либо особенностей в действии разных групп веществ.
Найденные корреляции между влиянием препаратов на мембраны и силой их фармакологического действия в клинике и эксперименте были недостаточно доказательными. Средние эффективные концентрации и константы ингибирования для препаратов в этих экспериментах были сравнительно высокими — 1 10~4—5 10~5М. В то же время известно, что в крови и тканях организма в процессе применения этих препаратов такие концентрации создаются редко, лак правило, они бывают существенно ниже.
Также важно было выяснить, имеется ли связь между отдельными мембранотропными эффектами препаратов.
Иными словами, представленные в литературе сведения носили мозаичный характер, касались отдельных препаратов и отдельных эффектов. Отсутствовала возможность создать цельную картину, характеризующую роль мембранотропных эффектов в механизмах действия и спектре активности разных групп фармакологических препаратов.
Именно поэтому нами предпринято собственное целенаправленное исследование действия психотропных препаратов на мембраны возбудимых клеток [Лаврецкая, 1974- Лаврецкая и др., 1975, 1980, 1981].
Был использован продуктивный метод многопрофильного сравнения, при этом разные группы препаратов подвергались сравнению в различных направлениях.

1. Сравнивалось действие многих групп препаратов: нейролептиков, антидепрессантов, транквилизаторов, снотворных, противосудорожных, психостимуляторов — на одинаковых моделях, в однотипных экспериментах.
2. Изучалось действие каждой группы фармакологических агентов в отдельности на разных моделях, выявлялось их влияние на различные функции мембран, на ферменты.

Опыт свидетельствует о том, что сопоставление полученных в таком многопрофильном исследовании данных позволяет в наиболее полной степени определить значимость каждого эффекта, его роль в оформлении основных и побочных качеств препарата.
В указанном аспекте изучено действие перечисленных групп препаратов на:

1. ионные каналы в перехвате Ранвье седалищного нерва и в мембранах трабекул предсердия лягушки;
2. активность транспортных Na, К- и Са, Mg-АТФАз в различных тканях (мозг, почки, сердце, саркоплазматический ретикулум скелетных мышц);
3. активность аденилатциклазы (адреналинчувствительной сердца, дофаминчувствительной из стриатума мозга).

Первые две группы исследований выполнялись сотрудниками лаборатории психофармакологии Д. А. Саркисяном, Л. М. Шаповаловой. Г. Н. Балденковым совместпо с сотрудниками других лабораторий института — В. И. Поротиковым, А. К. Филипповым, 10. М. Машковским, Л. В. Татьяненко, А. М. Райхманом.
Использованы известные методы фиксации напряжения на мембране, а также методы выделения очистки и определения активпостп ферментов [Лаврецкая и др., 1977, 1980].
Вся полученная в этих исследованиях информация может быть сформулирована в следующих положениях.
Психотропные препараты обладают способностью блокировать ПД возбудимой мембраны, влияя преимущественно на входящий натриевый ток. В этом отношении наиболее активны нейролептики. Свое блокирующее действие они оказывают в концентрациях 1,0—3,0-10-4 М —5-10-5 М. Влияние на ПД, ионные токи в мышце и нерве у этих препаратов идентично. Например, хлорпромазин проявляет наиболее четкое действие на ионные токи в трабекулах предсердия в концентрации 3,0 -10-4 М. При этом он уменьшает амплитуду ИД на 52±3°/о, снижает длительность и крутизну его переднего фронта. Он сильно угнетает входящий пиковый ток, несколько увеличивает установившийся, сдвигает потенциал реверсии пикового тока на 50 мВ влево (рис. 7).

Рис. 7. Влияние хлорпромазина (2-ДО~4 М) на вольт-амперные характеристики входящего пикового (I р) и выходящего установившегося (Iss) тока
пороговые значения тока и напряжения в контроле и при действии препарата
Действие других нейролептических препаратов идентично эффекту хлорпромазина. Имеется лишь некоторая, относительная корреляция между силой антипсихотического, нейролептического действия в клинике и способностью блокировать ПД возбудимой мембраны, Так, нейролептики трифлуперазин, галоперидол, которые в десятки раз эффективнее хлорпромазина в клинике, подавляют ПД мембраны в несколько более низкой концентрации — 1 • 10-4—8 • 10-5 М.
В экспериментах с фиксацией потенциала па мембране перехвата Ранвье нейролептики в тех же концентрациях вызывали 50%-ное подавление ПД за счет потенциалонезависимого снижения максимальной натриевой проницаемости (РКа), что приводит к снижению крутизны парастанин переднего фронта ПД. Помимо этого, развивается потенциалозависимое блокирование — возникновение медленной Компоненты натриевой инактивации (медленная инактивация), следствием которой является значительное затягивание рефрактерного периода.
Такой же эффект хлорпромазина получили Gruener, Narahaslii [1972] на мембранах гигантских аксонов кальмара.
По своему влиянию на электрофизиологические характеристики возбудимой мембраны нейролептики близки к местным анестетикам как по эффективным концентрациям, так и по силе и характеру действия [Ходоров, 1975, 1980- Лаврецкая и др., 1977, 1982]. В опытах на перехватах Ранвье обнаружено, что хлорпромазин в концентрации 5-10~ь М взаимодействует с инактивированным натриевыми каналами и переводит их в состояние медленной инактивации- оп не вызывает тонического блока, в то время как стимулоиндуцированный блок натриевого тока выражен хорошо [Лаврецкая и др., 1981].
Антидепрессанты оказывают двухфазное воздействие на мембрану. В высоких концентрациях (8-10~5—1-10-4 М) их эффект подобен влиянию нейролептиков. В более низких концентрациях (4.10-5 М) имипрамин продавливает ПД на 20%, уменьшает крутизну реполяризации и крутизну переднего фронта ПД, угнетает выходящий (К+) ток несколько сильнее, чем входящий (Na+).
Транквилизаторы безодиазепинового ряда и психостимуляторы влияют на ионные токи в мембране только в высоких концентрациях (1,7-10-3 и 3,7-10~3 М). Диазепам, например, вызывает резкое уменьшение (до полной блокады) пикового тока, он легко поддается отмывке, и ПД быстро восстанавливается до исходного уровня.
Кофеин, напротив, увеличивает амплитуду ПД па 20%, при этом он стимулирует натриевый ток и несколько уменьшает выходящий.
Выявленная нами особенность действия антидепрессантов, двухфазность их влияния на мембрану, способность продлевать ПД, изменять в большей степени его реполяризационную фазу дополняют знания о сложных механизмах действия этой группы препаратов.
Сравнительное изучение действия разных групп препаратов на транспортные АТФазы позволило прийти к следующим обобщающим выводам.

1. Психотропные препараты подавляют активность транспортных Na, К-и Са, Mg-АТФаз. Наиболее активны в этом отношении нейролептики, затем в порядке убывания активности идут трициклические антидепрессанты, снотворные и противосудорожные- мало активны в отношении этих ферментов транквилизаторы и психостимуляторы.

Установлено также, что действие психотропных препаратов на транспортные АТФазы отличается неспецифичностью и неизбирательностью- они оказывают одинаковое ингибирующее влияние на Na, К-АТФазу мозга, сердца, почек, Са, Mg-АТФазу сердца и скелетных мышц (табл. 21).

1. Действие психотропных препаратов на активность транспортных АТФаз обратимо и неконкурентно. После предварительной 3-минутной преинкубации лекарственного препарата с ферментом пробу разводили в 50 раз, при этом ингибирующее влияние медикаментов не обнаруживается.

Таблица 21. Влияние психотропных и противосудорожный препаратов на активность транспортных АТФаз (1С50, м)

1. Определение констант ингибирования (К,) для нейролептиков показало, что их влияние на фермент неконкурентно с субстратом А`ГФ: К, хлорпромазина — 5 • 10-5 М, трифлуперазина — 4.10-5 М, тиопроперазина — 2 • 10-5 М.
2. Тормозящее действие психотропных препаратов на фермент неизменяется за время инкубации 3—5 мин. Так, трифлуперазин в концентрации 5 • 10~5 М ингибирует фермент через 1, 2 и 3 мин соответственно на 48±2, 52±3, 50±1%.
3. При сравнении действия лекарственных средств на активность Са, Mg-АТФазы в саркоплазматическом ретикулуме и в очищенных препаратах фермента выявляется значительно более выраженный эффект в случае воздействия на саркоплазматический ретикулум (табл. 22). Это подтвердило наши предположения о преобладающем

Таблица 22. Влияние изменений концентрации белка на ингибирующее действие нейролептиков в отношении Са, Mg-АТФазы

влиянии психотропных препаратов в сравнительно высоких концентрациях на мембрану, а не на сам фермент. При этом разведение белка в пробе мало изменяет действие лекарственных препаратов. Это дало основания считать, что влияние психотропных препаратов направлено не на белковую, а на липидную часть мембраны. Об этом же свидетельствуют результаты исследования SH-групп. Психотропные препараты не взаимодействуют с сульфгидрильными группами фермента, и концентрация глубоких SH-групп остается неизменной как в контрольных, так и в опытных пробах после обработки психотропными препаратами — 15 на 1 М белка.
— Преимущественное влияние психотропных препаратов на липидную часть мембран подтверждено экспериментами с предварительной обработкой мембран фосфолипазой А. При этом происходит резкое ослабление или полное исчезновение угнетающего эффекта медикамента (табл. 23).
Таблица 23. Влияние психотропных препаратов на активность транспортных АТФ после обработки мембранных препаратов фосфолипазой А ( торможение активности %- К` + т)

Специальные исследования с помощью липидных меток (синтезированных в Институте органической химии АН СССР им. Зелинского под руководством А. В. Камерницкого и в НИИ биологических испытаний химических соединений под руководством Р. И. Жданова) также подтверждают влияние психотропных препаратов на липидные структуры мембраны. При этом происходит резкое угнетение подвижности метки (рис. 8), что свидетельствует об изменении, уплотнении структуры мембраны [Райхман и др., 1975].
Изучение Na+,K+-зависимых копформационных переходов в Na+,K-ATФa3e выявило следующую закономерность: психотропные

Рис. 8. Спектры ЭПР бирадикального зонда в интактном препарате Na, К-АТФазы (Л) и в присутствии 1 • 10-3 М нейролептика флуфеназин-деканоата (Б)
1 — исходное состояние, г — после добавления АТФ и NaCl-
3 — при последующем добавлении КС1 В интактном препарате в условиях Na- зависимого фосфорилирования в присутствии АТФ и NaCl наблюдается значительное увеличение интенсивности промежуточных линий, что свидетельствует об увеличении частоты обмена зонда, уменьшении микровязкости неполярных участков мембран, с которыми связан зонд Последующее добавление КС1 обращает эффект АТФ — NaCl. Нейролептик в исходном состоянии увеличивает частоту обмена зонда, но блокирует действие АТФ и NaCl, а также KC1, что указывает на увеличение микровязкости среды в «активированном» мембранном препарате [Райхман и ДР , 1975]

Таблица 24. Влияние психотропных препаратов ка Na+- и К+-зависимые переходы и транспортной Ка,К-АТФазе

Таблица 25. Влияние нейролептиков на аденилатциклазы стриатной системы мозга и сердца, %

препараты, в особенности нейролептики, в большей степени блокируют К+-зависимые конформационные переходы (табл. 24).
Сопоставление наших данных и результатов исследования других авторов [Тарве, 1975- Карелсон, Тяхелпылд, 1982- Seeman, 1972] показывает, что самые разные эффекты в мембране психотропные препараты вызывают в одной и той же концентрации. Для нейролептиков и некоторых антидепрессантов это 1 • 10-4—5-10-5 М, для противосудорожных и снотворных препаратов — 10_3 М. Именно в этих концентрациях они блокируют ионные токи, активность транспортных АТФаз, стабилизируют мембрану, проявляют поверхностную активность.

В отличие от малодифференцированного действия на транспортные АТФазы влияние нейролептиков на другой мембранный фермент — аденилатциклазу — является более избирательным (табл. 25).
Сопоставлению эффектов нейролептиков в отношении аденилатциклазы из сердца и стриатума показало их довольно высокую избирательность. Нейролептики оказывали блокирующее влияние только на дофаминчувствительную аденилатциклазу мозга и не влияли на адреналин чувствительную аденилатциклазу сердца [Лаврецкая, Балденков, 1978- Балденков, 1979]. Такая высокая эффективность действия препаратов на этот фермент дала основания считать этот механизм основным в опосредовании антипсихотического действия нейролептиков [Palmer, 1982]. Позднее уточняющие исследования показали, что лишь тиоксантены, например флупентиксол, имеют высокое сродство к Д 1-дофаминовому рецептору, остальные нейролептики более эффективно взаимодействуют с Д2-дофаминовым рецептором, о чем уже упоминалось. Однако роль взаимодействия нейролептиков с дофаминчувствительной аденилатцикладой еще ждет своего уточнения.
Эффекты в отношении мембраны, транспортных АТФаз обнаруживаются в той или иной степени у всех групп медикаментов, обладающих седативными свойствами: местных анестетиков, нейролептиков, некоторых антидепрессантов, снотворных и противосудорожный, антигистаминных средств. Приведенные выше данные позволяют считать, что все описанные эффекты этих препаратов зависят, во- первых, от изменения структуры мембраны, а во-вторых, отражают  определенное общеугнетающее действие веществ.
Для одних препаратов такое действие является основным, определяющим спектр фармакологической активности (например, местных анестетиков, некоторых антиаритмических средств), для других — это лишь дополнительный или побочный эффект. Он не всегда может проявляться при введении в организм обычных лечебных доз препаратов. Например, нейролептики оказывают свое основное антипсихотическое и дофаминоблокирующее действие в достаточно низких концентрациях. Последний эффект па уровне рецепторов осуществляется нейролептиками в концентрациях 10-7—10—9 М. В то же время их мембранотропные свойства обнаруживаются в значительно более высоких концентрациях. Поэтому в условиях целостного организма для проявления этих качеств требуется аккумуляция существенного количества медикамента. Указанные обстоятельства делают мембранотронное действие психоактивных препаратов неспецифическим в спектре их эффектов.
Проведенное сравнительное исследование указывает также на неоднозначность, многогранность общеугнетающего действия препаратов. То, что обычно принимается за один седативный эффект, па самом деле оказывается набором нескольких различных эффектов. А вернее, несколько событий на молекулярном уровне могут приводить к одинаковым или близким эффектам на уровне целостного организма. Видимо, и угнетающее, и стимулирующее действие препаратов зависит не от одного, а от нескольких молекулярных механизмов. И это способствует развитию различного по спектру фармакологического действия.

Действительно, если влияние на структуру мембраны, ионные каналы, активный транспорт ионов обеспечивает какую-то сторону обще угнетающе го действия веществ, то требует выяснения различие в эффектах снотворных и нейролептических препаратов. Все мембранотропные эффекты выражены у снотворных слабее, чем у нейролептиков- их активные концентрации различаются в большинстве случаев в 10—100 раз. Тем не менее на уровне целостного организма снотворные препараты оказывают более выраженное седативное действие, чем многие нейролептики (трифлуперазин, тиопроперазин, трифлуперидол и др.). Это указывает на различия в общеугнетающем действии двух групп препаратов. Последние исследования механизмов развития седативного и противосудорожного эффектов барбитуратов, открытие специфических мест их связывания в комплексе с ГАМК-рецептором в мозге частично объясняют эти различия. Можно полагать, что общеугнетающее действие барбитуратов является результатом нескольких эффектов на молекулярном уровне, включая влияние на мембраны и специфическое связывание с рецепторным комплексом.
Седативное действие ряда нейролептических средств также является производным нескольких молекулярных эффектов: влияние на мембрану, ионные токи, блокада альфа1-адренорецепторов, Н1-гистаминовых, С2-серотониновых рецепторов и др.
Это хорошо демонстрирует сложность формирования спектра активности психотропных препаратов, который отражает взаимодействие многих молекулярных эффектов этих веществ, вовлечение целого ряда структур и систем мозга.