C-пептид: действие на различные типы клеток
Классический способ исследования биологической роли пептидов - изучение связывания пептида с каким-либо рецептором. Проще всего это осуществить, используя радиоактивно меченный пептид. Результаты первого исследования взаимодействия С-пептида с клеточными мембранами были опубликованы в 1986. Авторы изучали связывание меченного 125I тирозилированного С-пептида с островковыми опухолевыми клетками крысы. Демонстрация специфического связывания С-пептида подтверждала высказываемые ранее предположения о влиянии С-пептида на функционирование островковых клеток. Интерпретация результатов была осложнена секрецией С-пептида в процессе изучения клеток и существованием двух различных С-пептидов крысы (у крыс проинсулин существует в виде двух изоформ, различия между которыми минимальны). Это является недостатком ряда других проведенных исследований связывания С-пептида с мембранами различных типов клеток, с использованием технологии лигандов, содержащих радиоактивную метку. Кроме того, наличие нескольких предположительных сайтов связывания на единицу клеточной поверхности может вносить дополнительные трудности при демонстрации связывания С-пептида. Данные показывают, что С-пептид в наномолярных концентрациях специфически связывается с поверхностью некоторых типов клеток, возможно с помощью рецептора белка G , с последующей активацией Са2+-зависимых внутриклеточных сигнальных путей.
Внутриклеточные эффекты С-пептида исследовались в свежеприготовленных проксимальных сегментах нейронов крысы - удобной в работе экспериментальной модели. Добавление С-пептида к трубчатым сегментам приводило к дозозависимому возрастанию базальной активности Na+К+зависимой АТФазы , причем, предварительная инкубация с токсином коклюша полностью подавляла этот эффект. Все это указывает на то, что G-белок , взаимодействующий с рецептором, активированным С-пептидом, может быть вовлечен в пути сигнальной трансдукции С-пептида. Как известно, токсин коклюша действует на a-субъединицу Gi-белков , приводя к нарушению взаимодействия между G-белком и петлей мембраносвязанного рецептора, что вызывает нивелирование эффекта С-пептида.
В ряде работ предпринимались попытки проанализировать причины улучшения функций некоторых типов клеток, вызываемых С-пептидом. Для этого авторы изучали методами флюоресцентной корреляционной спектроскопии связывание С-пептида с мембранами различных клеток. Высокочувствительное измерение взаимодействия лиганд-мембрана показало высокоселективное связывание флюоресцентно меченного С-пептида с некоторыми типами клеток человека. Связывание С-пептида с мембранами клеток не наблюдалось в случае предварительной обработки клеток токсином коклюша, который, как уже говорилось выше, модифицирует G-белок, ассоциированный с рецептором. Константа связывания С-пептида эндотелиальными клетками , фибробластами и клетками каналец почек (renal tubular cells) составляет 2.0*109 М-1, 2.5*109 М-1 и 3.3*109 М-1 соответственно. Связывание стереоспецифично, кроме того, не наблюдается перекрестного связывания с инсулином, проинсулином, инсулин подобными факторами роста I и II или нейропептидом Y. С-пептид стимулирует активность Na+К+ АТФазы и эндотелиальной NO-синтазы . Также показано, что секреция С-пептида сопровождается увеличением кровяного давления в скелетных мышцах и коже, снижением фильтрации гломерулоцитов, пониженной экскрецией альбумина и улучшением нервных функций у пациентов с инсулин зависимым сахарным диабетом, у которых наблюдалась нехватка С-пептида. У здоровых - такие явления (в ответ на прием С-пептида) не наблюдались.
Существует возможность, что совместное перемещение инсулина и С-пептида в кровотоке может предотвращать развитие или замедлять прогрессирование некоторых осложнений при инсулин зависимом сахарном диабете (ИЗСД).
С-пептид проявляет физиологические эффекты в почках и нервных клетках , но механизмы этого воздействия пока до конца не изучены.
Методами корреляционной флюоресцентной спектроскопии изучалось связывание С-пептида, меченного родамином, с фибробластами кожи человека , как с нативными, так и растворенными в детергенте. Специфичность связывания измерялась путем замещения меченного С-пептида нативным С-пептидом. В первом случае константа ассоциации была 3*109 М-1, полное насыщение наступало при концентрации С-пептида 0,9 нМ, которая является близкой к физиологической (концентрации С-пептида в кровотоке). При инкубации фибробластов, растворенных в детергенте Chaps (цвитер-ионный детергент) были обнаружены макромолекулы, селективно связывающие С-пептид. При растворении фибробластов в других детергентах (лизофосфатидилхолин, Triton X-100, b-октилглюкопиранозид, SDS и др.) связывание было слабым или не специфичным.
Кроме этого проводились исследования влияние С- пептида на транспорт глюкозы в различных типах клеток. Так, например, было показано, что в клетках четырехглавой мышцы бедра добавление С- пептида в концентрациях 0,5; 1,0 и 2,5 нМ/л повышало транспорт 3-О- метилглюкозы на 38, 64 и 64 процента соответственно. Надо отметить, что в том же исследовании было установлено, что транспорт глюкозы при добавлении инсулина в концентрации 0,3 нМ/л транспорт 3-О-метилглюкозы увеличивался в 1,8 раза.
Также было показано, что С-пептид проявляет антагонизм по отношению к гликогену . В модельных экспериментах С-пептид ингибировал стимулированный аргинином гликогеновый ответ в изолированной перфузионной системе печени крысы, а также, стимулируемую жирами, секрецию ингибирующего полипептида клетками кишечника. Учитывая, что С- пептид стимулирует транспорт глюкозы в скелетных мышцах дозозависимым путем, вполне возможно, что С-пептид играет регуляторную роль в метаболизме углеводородов. Кроме этого было показано, что иммунореактивность по отношению к С-пептиду проявляется в цитоплазме сомы и в апикальной части дендритов некоторых пирамидальных клеток неокортекса (Gyrus precentralis) и гиппокампа (аммонова рога) человека.
Так как С-пептид, является сопутствующим продуктом при синтезе инсулина, по мнению ряда авторов, его присутствие в нейронах является подтверждением гипотезы о возможности синтеза инсулина вне поджелудочной железы. Также приводятся данные о более высокой концентрации инсулина в клетках мозга по сравнению с плазмой крови.
