Заведующий лабораторией

Шабанов Петр Дмитриевич,
доктор медицинских наук, профессор

e-mail: shabanov.pd@iemspb.ru

В отделе фармакологии традиционно занимаются изучением механизмов действия лекарственных препаратов. При С.В. Аничкове (1948-1981) биохимические исследования проводились под руководством члена-корреспондента АМН СССР профессора И.С. Заводской, но лаборатория как самостоятельное научное подразделение не выделялась. Лаборатория биохимической фармакологии появилась только в 1979 году и вошла в состав вновь организованного отдела фармакологии памяти и поведения (существовал в 1979-1984 гг.). Ее возглавила доктор биологических наук Н.И. Разумовская. В 1984 году, после объединения отдела фармакологии и отдела фармакологии памяти и поведения, заведовать лабораторией пригласили доктора медицинских наук Б.И. Клементьева, который ее возглавлял до 2003 года вплоть до его отъезда за рубеж, в Данию. До 2016 года лабораторию возглавлял член-корреспондент РАМН профессор Н.С. Сапронов, одновременно являясь руководителем отдела нейрофармакологии (1992-2011). В 2016 году лаборатория была реорганизована по инициативе заведующего отделом профессора П.Д. Шабанова, который в настоящее время осуществляет ее руководство.

Руководители отдела нейрофармакологии член-корр. АМН СССР профессор И.С. Заводская (1984-1992) и член-корр. РАМН профессор Н.С. Сапронов (1992-2011)

В арсенале лаборатории имеется широкий набор биохимических и молекулярно-биологических методов (хроматография, электрофорез, ферментативные реакции, ИФА, ПЦР, ВЭЖХ, иммуногистохимия, и т.п.) для исследования молекулярных механизмов памяти, стресса, гипоксии, алкоголизма, а также механизмов действия нейропротекторов и антиалкогольных средств.

Новым направлением работы лаборатории является изучение роли пептидных систем головного мозга (грелин, орексин, кортиколиберин, кисспептины) в механизмах стресса и алкогольной зависимости. Хроническая алкоголизация крыс-самок во время беременности стимулирует экспрессию D2-рецепторов дофамина (DA); и снижение уровня DA, и COMT (катехол-О-метилтрансферазы) у плодов. В постнатальный период происходит дальнейшее снижение активности DA-системы – уменьшение содержания DOPAC (3,4-диоксифенилуксусной кислоты) и отношения DOPAC/DA. Алкоголизация приводит к снижению уровня дезацил-грелина (d-Ghr) в крови, и увеличению экспрессии рецептора грелина (GHSR1a). У взрослых животных, хроническая алкоголизация приводит к снижению периферического d-Ghr и увеличению экспрессии GHSR1a. Отмена алкоголя стимулирует подъем уровня d-Ghr в крови и экспрессии GHSR1a в префронтальной коре и вентральной области покрышки (VTA). В механизмы развития тяги к алкоголю вовлечены рецепторы кортиколиберина (CRFR2), регулирующие активность DA/GABA-нейронов. При отмене алкоголя происходит увеличение экспрессии CRFR2 в VTA. Кроме того, в эмоциогенных структурах мозга алкоголизация стимулируют экспрессию фактора роста фибробластов FGF2, контролирующего развитие DA-нейронов.

Изучены спектры распределения d-Ghr и ОХА в структурах мозга крыс на фоне стресса, алкоголизации, и отмены этанола. Сходные данные получены на рыбках Danio rerio, у которых нейрохимический профиль мозга более близок к человеческому, чем у грызунов. Содержание d-Ghr в переднем и среднем мозге Danio rerio увеличивалось после контакта с хищником и устранялось введением феназепама и [D-Lys3]-GHRP6.

Хроническая алкоголизация активирует TLR-сигналинг в клетках микроглии мозга крыс, а отмена этанола приводит к дисрегуляции в системе врожденного иммунитета и провоспалительных цитокинов, что может стимулировать воспаление и гибель нейронов (рис. 1).

Рисунок 1 – Сигнальные каскады, опосредующие провоспалительные эффекты Toll-подобных рецепторов

Активированные TLR2/4-6 формируют сигнальный каскад в подмембранном пространстве, тогда как сигнал TLR3/7-13 передается внутрь клетки в составе сигналосомы. Взаимодействие с лигандом (HMGB1) стимулирует димеризацию TLR4 и ассоциацию с адаптерными белками MYD88 (myeloid differentiation primary response 88), домены смерти (DD) которых рекрутируют протеинкиназы IRAK4 и IRAK1 (IL-1 receptor-associated kinase). Это приводит к димеризации и автофосфорилированию IRAK4, и последующему фосфорилированию IRAK1. Активированная IRAK1 подвергается серии автофосфорилирований, диссоциирует из TLR4-комплекса и связывает белок-скаффолд TRAF6 (TNF receptor-associated factor 6), обладающие активностью Ub-лигазы. В результате происходит олигомеризация TRAF6 и убиквитинизация его самого и его белков-субстратов (IRAK1, TAK1, RIP, TAB2/3, NEMO). Ub-нити служат направляющими и способствуют сборке комплекса TRAF6–TAB2/3-TAB1–TAK1, в котором TAK1 является MAP3K7 – киназой верхних эшелонов каскада MAP-киназ. Активация MAPK способствует фосфорилированию факторов транскрипции семейства AP-1, индуцирующих гены пролиферации и апоптоза. Одновременно, Ub-нити подтягивают к TAK1 (TGFβ1-activated kinase 1) комплекс IKK, включающий белок NEMO (NF-κB essential modulator) и две киназы I-κB (IKKα и IKKβ). При этом происходит активация киназ I-κB, фосфорилирование и деградация I-κB, и высвобождение NF-κB в цитозоль. В дальнейшем NF-κB-димер подвергается фосфорилированию и связывается с ДНК, стимулируя экспрессию генов иммунитета. Таким образом, активация TLRs стимулирует синтез апоптозных белков (оксидаз, протеаз), провоспалительных цитокинов, и их рецепторов (TNFRs, ILRs, INTFRs) стимулирующих воспаление и нейродегенерацию в клетках мозга.

Сокращения: TIR – Toll/IL-1 receptor-domain, RIP – receptor-interacting protein kinase, TNFR – фактор некроза опухоли, ILR – рецептор интерлейкина, INTFR – рецептор интерферона, NF-κB – ядерный фактор каппа В, MAPK – митоген-активируемые протеинкиназы, ROS – активные формы кислорода.

Алкоголизация (1-6 месяцев) приводит к повышению экспрессии TLR3/4 (Toll-подобных рецепторов) и его эндогенного лиганда HMGB1 (high-mobility group protein B1) в коре и гиппокампе, тогда как отмена этанола стимулирует значительный подъем уровней мРНК TLR3/4/7, HMGB1, MCP-1 (хемоаттрактантный белок моноцитов), TNF-α (фактора некроза опухолей), и интерлейкина IL-1β в миндалевидном теле, гиппокампе, стриатуме, префронтальной и медиальной энторинальной коре, с последующим восстановление до нормы в течение двух недель. Иммуногистохимические исследования подтверждают, что пренатальная алкоголизация у крыс вызывает уменьшение размеров и гибель значительной части нейронов в DA и орексиновых (OX) ядрах ствола мозга. Повреждение OX-нейронов сопровождается увеличением синтеза OXA и усилением влияния клеток макроглии на жизнеспособные нейроны.

Продолжаются исследования нейрохимических основ асимметрии мозга. Изучено содержание и динамика моноаминов (NE, DA, 5-HT, DOPAC, HVA, 5-HIAA) в симметричных структурах мозга (обонятельный бугорок, стриатум, гипоталамус, кора, гиппокамп) у мышей и крыс в условиях патологии (социальная изоляция, алкоголизация, гипоксия, гипертиреоз, унилатеральная корковая распространяющаяся депрессия), на фоне окситоцина, антагонистов GHSR1a ([D-Lys3]-GHRP6) и OX1R (SB408124), а также при действии психостимулятора фенамина и электростимуляции латерального гиппоталамуса.

Продолжаются исследования многофункциональной протеинкиназы СК2. Обучение УРПИ стимулирует активность нейрональной СК2 в отношении синаптосомальных и ядерных белков; сходный эффект оказывают стимуляторы СК2 из группы структурных аналогов этимизола (САЭ) in vitro и in vivo. При действии САЭ in vivo, наряду с активацией СК2, наблюдается динамический подъем РКА/РКС/СаМКII-зависимого фосфорилирования белков синаптических мембран. Обучение УРАИ стимулирует СК2 ядер и хроматина; при псевдообучении активность СК2 остается высокой на протяжении тренинга, тогда как у обучающихся крыс происходит динамическое повышение активности СК2 в коре и снижение в гиппокампе. Полученные результаты указывают на активное участие СК2 механизмах нейропластичности и позволяют отнести СК2 к «киназам памяти».

Важнейшие публикации лаборатории за последние пять лет

1. Airapetov M.I., Sekste E.A., Eresko S.O., Bychkov E.R., Lebedev A.A., Shabanov P.D. Chronic alcoholism influences the mRNA level of the orexin receptor type 1 (OXR1) in emotiogenic structures of the rat brain // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2019. V.13, N1. P. 93-96. Doi: 10.18097/PBMC20186405451.
2. Airapetov M.I., Eresko S.O., Bychkov E.R., Lebedev A.A., Shabanov P.D. Expression of Toll-like receptors in emotiogenic structures of rat brain is changed under longterm alcohol consumption and ethanol withdrawal // Medical Immunology (Russia). 2020. 22, N1. P. 77-86. Doi: 10.15789/1563-0625-EOT-1836.
3. Airapetov M.I., Lebedev A.A., Bychkov E.R., Shabanov P.D., Eresko S.O. Alcoholization and ethanol withdrawal leads to activation of the neuroimmune response in the prefrontal rat brain // Biochemistry (Moscow) Suppl. Series B: Biomed. Chemistry. 2020. V.14, N1. P. 15-19. Doi: 10.1134/S1990750820010023.
4. Айрапетов М.И., Ереско С.О., Лебедев А.А., Бычков Е.Р., Шабанов П.Д. Роль Toll-подобных рецепторов в нейроиммунологии алкоголизма // Биомед. химия. 2020. Т.66, №3. С. 208-215. Doi: 10.18097/PBMC20206603208
5. Karpova I.V. Effects of oxytocin on the levels and metabolism of monoamines in the brain of white outbred mice during long-term social isolation // Bull. Exp. Biol. Med. 2017. V.163, N6. P. 714-717. Doi: 10.1007/s10517-017-3887-7.
6. Karpova I.V., Bychkov E.R., Shabanov P.D., Mikheev V.V., Marysheva V.V., Kuritsina N.A., Popkovskii N.A. The effect of acute hypoxia with hypercapnia on the monoamine content in symmetrical brain areas of albino mice // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2018. V.12, N4. P. 303-307. Doi: 10.1134/S1990750818040030.
7. Karpova I.V., Mikheev V.V., Marysheva V.V., Kuritcyna N.A., Bychkov E.R., Shabanov P.D. Long-Term Social Isolation Changes the Sensitivity of Monoaminergic Brain Systems to Acute Hypoxia with Hypercapnia // Biochemistry (Moscow) Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2019. V.13, N2, Р. 140-145. Doi: 10.1134/S1990750819020057.
8. Karpova I.V., Mikheev V.V., Marysheva V.V., Kuritcyna N.A., Bychkov E.R., Shabanov P.D. The time-course of changes in the state of brain monoaminergic systems of mice under the acute hypoxia with hypercapnia // Biochemistry (Moscow). Suppl. Series B: Biomed. Chem. 2020. Vol.14, N2. P. 136-149. Doi: 10.1134/S1990750820020079.
9. Reikhardt B.A., Shabanov P.D. The Effect of Structural Analogues of Etimizole on Protein Kinase CK2, Protein Phosphorylation, and Transcription of Chromatin in Rat Cortical and Hippocampal Neurons // Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry, 2020. V.14, N4. P. 320-328. Doi: 10.1134/S1990750820040101.
10. Reikhardt B.A., Shabanov P.D. Catalytic subunit of PKA as a prototype of the eukaryotic protein kinase family // Biochemistry (Moscow), 2020. V.85, N4. P. 409-424. Doi: 10.1134/S0006297920040021.
11. Воробьева В.В., Шабанов П.Д. Изменение оснащенности митохондрий миокарда кролика эндогенными энергетическими субстратами в зависимости от частоты и длительности вибрации // Биофизика. 2021. Т.66, №4. С.720-723.
12. Хныченко Л.К., Яковлева Е.Е., Гмиро В.Е., Шабанов П.Д. Синтез и анксиолитические свойства 9-окси-9-(4-этилпиперазинокарбонил)флуорена гидрохлорида, структурного аналога М-холиноблокатора амизила // Хим.-фарм.- журнал. 2021. Т.55, №4. С.25-28.

Сотрудники лаборатории

Хныченко Людмила Константиновна

Ведущий научный сотрудник, доктор биологических наук

Сфера научных интересов: мозг, стресс, гормоны, энергетический обмен, висцеральная патология, нейрофармакология

Бобков Павел Сергеевич

к.м.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: печень, алкоголизм, морфология, антиоксиданты, гепатопротекторы

Крылова Ирина Борисовна

к.б.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: сердце, сердечно-сосудистая система, инфаркт миокарда, ишемия, гипоксия, электрокардиология. митоКАТФ каналы, УТФ, кардиопротекторы

Евдокимова Наталья Ремовна

к.б.н., научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, сердце, гормоны, нейропептиды, нейрофармакология

Родионова Ольга Михайловна

к.б.н., научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, гормоны, нейропептиды, нейрофармакология

Сафонова Альбина Федоровна

научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, гормоны, нейропептиды, нейрофармакология

Селина Елена Николаевна

научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, гормоны, нейропептиды, нейрофармакология