Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ .-. : 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА МОЗГА 11
Локализация дофаминергических нейронов в мозге. 11 *
Метаболизм дофамина. : 13
1.1.3.Ферменты метаболизма дофамина. 21
1.1 АБиологическая роль дофамина. 22
1.2. СЕРОТОНИНЕРГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 1 26
1.2.1. Локализация серотонинергических нейронов в мозге 26
L2.2. Метаболизм серотонина. 30
1.2.3. Биологическая роль серотонина. . л 33
1.2.4.моноаминоксидазы мозга 38
1.3. ХИМИКО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КРЫС ВИСТАР И
АВГУСТ 45-
1.4. СОСТОЯНИЕ НЕЙРОМЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ
ДИСФУНКЦИИ ДОФАМИНЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ 49
1.5. ДЕЛЬТА-СОН ИНДУЦИРУЮЩИЙ ПЕПТИД-СТРУКТУРА, СВОЙСТВА,
ЭФФЕКТЫ ПРИ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЯХ 63
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 80
Постановка эксперимента 80
Выделение ткани .' .'. 80
Определение активности моноаминоксидазы типа А в субфракциях сенсомоторной коры и хвостатого ядра. 82
Определение активности моноаминоксидазы типа Б в субфракциях исследованных структур мозга : 83
Определение активности тнрозингндрокснлазы в субфракциях иследованных структур мозга 84
Определение содержания эндогенного дигндроксифениланнна в субфракциях исследованных структур мозга. 85
Определение активности триптофангндроксилазы в субфракциях исследованных структур мозга. .- :. 86
Определение содержания белка в субфракцнях исследованных структур мозга. 87
2.10. Статистическая обработка данных 87
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 88
3.1. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФУНКЦИОНАЛЬНО-БИОХИМИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ЛИНЕЙНЫХ КРЫС В НОРМЕ 88
3.2. ВЛИЯНИЕ ДЕЛЬТА-СОН ИНДУЦИРУЮЩЕГО ПЕПТИДА (ДСИП) IN VIVO
НА АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ В
СТРУКТУРАХ МОЗГА КРЫС ВИСТАР И АВГУСТ В НОРМЕ 95
Влияние ДСИП на активность ферментов дофаминергнческой системы 95
Влияние ДСИП на активность ферментов серотонннергической системы .'..... 100
3.3. АКТИВНОСТЬ ФЕРМЕНТОВ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ МОЗГА ЛИНЕЙНЫХ КРЫС И ЭФФЕКТЫ ДСИП В УСЛОВИЯХ КРАТКОСРОЧНОГО
ДЕЙСТВИЯ АМФЕТАМИНА (1,0 МГ/КГ) 105'
Активность ферментов дофаминергнческой системы при однократном введении амфетамина 105
Влияние ДСИП на активность ферментов дофаминергической системы до и после однократного введения амфетамина 110
Активность ферментов серотонинергической системы при однократном введении амфетамина : 118
Влияние ДСИП на активность ферментов серотонинергической системы до и после однократного введения амфетамина 119
3.4. активность ферментов обмена биогенных аминов мозга
линейных крыс и эффекты дсип в условиях длительного
влияния амфетамина (1.0 мг/кг) 125
Активность ферментов дофаминергнческой системы при длительном действии' амфетамина 125
Влияние ДСИП на активность ферментов дофаминергнческой системы на фоне длительного действия амфетамина 130'
Активность ферментов серотонинергической системы при длительном действии амфетамина 137
Влияние ДСИП на активность ферментов серотонинергической системы на фоне длительного действия амфетамина 139
3.5. АКТИВНОСТЬ МОНОАМИНОКСИДАЗ МОЗГА КРЫС И ЭФФЕКТЫ ДСИП В УСЛОВИЯХ КРАТКОСРОЧНОГО ДЕЙСТВИЯ АМФЕТАМИНОМ (2,5 МГ/КГ). 144
Активность моноаминоксндазы типа Б при однократном введении амфетамина.'..... 144
Влияние ДСИП на активность моноаминоксндазы типа Б 145
на фоне однократного введения амфетамина 145
Активность моноаминоксндазы типа А при однократном введении амфетамина— 149 -
Влияние ДСИП на активность моноаминоксндазы типа А на фоне однократного введения амфетамина 150
3.6. АКТИВНОСТЬ МОНОАМИНОКСИДАЗ МОЗГА ЛИНЕЙНЫХ КРЫС И
ЭФФЕКТЫ ДСИП В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ВЛИЯНИЯ АМФЕТАМИНА (2,5
МГ/КГ) 153
Активность моноаминоксндазы типа Б на фоне длительного действия амфетамина 153
Влияние ДСИП на активность моноаминоксндазы типа Б на фоне длительного ' действия амфетамина 156
Активность моноаминоксндазы типа А на фоне длительного действия амфетамина 161
Влияние ДСИП на активность моноаминоксндазы типа А на фоне длительного дейсвия
амфетамина 162
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 166
ВЫВОДЫ 175
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ '. 176
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ТирГд - тирозингидроксилаза
ТрпГд - триптофангидроксилаза
МАО А - моноаминоксидаза А
МАО Б - моноаминоксидаза Б
ДОФА - дигидроксифениланин
ДСИП - дельта-сон индуцирующий пептид
ДА - дофамин
5-НТ - серотонин
Введение к работе
Познание механизмов, лежащих в основе морфофункциональной и нейрохимической пластичности мозга, и раскрытие нейрохимических закономерностей, определяющих стабильную работу различных структурно-функциональных образований мозга, являются актуальной задачей современной нейробиологии и медицины.
В последнее время в научных исследованиях приобретает все большее значение использование животных с генетически детерминированными формами поведения. Это позволяет изучать эмоциональные проявления и поведение этих животных в сопоставлении с морфофункциональной и биохимической организацией их ЦНС, а также изучать компенсаторные механизмы реакций этих животных на внешние воздействия (Башкатова В. Г. и соавт., 2003, 2004; Swerdlow N., Kuczenski R. et all., 2005; Corda M, Piras G., et all., 2005; Amini В., Yang P., et all., 2004).
Среди таких генетически выведенных животных заслуживают внимания крысы линии Август, которые характеризуются повышенной эмоциональной реактивностью, склонностью к стрессу и особенностями поведения (Судаков К. В., 1981; Войтенко Н. Н., 1998; Коплик Е. В. и соавт., 2004). По сравнению с крысами Вистар, которым свойственна низкая эмоциональная реактивность и устойчивость к стрессу, крысы Август быстрее стареют и у них медленнее вырабатываются условные рефлексы (Меринг Т. А., 1986), а также крысы Август отличаются от крыс Вистар содержанием белков в различных нейронах (Худоерков Р. М., Герштейн Л. М., 2002), эндогенных пептидов - вещества Р, пептида дельта-сна и р-эндорфина (Юматов Е. А. и соавт., 1987), биогенных аминов (Горбунова А. В., 1998), а также величиной экспрессии c-fos белков в разных образованиях мозга (Судаков К. В., Умрюхин П. Е., 2001).
Имеющиеся данные в силу их фрагментарности, не дают целостного представления о состоянии обмена веществ в мозге крыс линии Август, но явно указывают на имеющее место у этих животных нарушений обменного
характера, что позволяет рассматривать крыс этой линии как удобную модель для изучения нарушенного обмена нейромедиаторов и дают возможность влиять на этот обмен с помощью фармакологических препаратов и биологически активных веществ, в частности, регуляторних пептидов.
Известно, что многие поведенческие реакции животных и высшие психические функции человека определяются уровнем метаболизма биологически активных веществ в отдельных структурах мозга на субклеточном уровне, а также участием нейромедиаторных систем в патогенезе различных психических расстройств (Узбеков М. Т., Герштейн Л. М., 1984; АшмаринИ. П.,2001).
На протяжении последних десятилетий короткие пептиды и, в частности, нейропептиды вызывают повышенный интерес в клинических и экспериментальных исследованиях, поскольку они способны оказывать регулирующее влияние на функциональную активность мозга. (Ашмарин И. П., Каменская М. А., 1988; Гомазков О. А., 1995; Ашмарин И. П., 1999).
В настоящее время одной из основных тенденций в исследовании регулятори ых пептидов является изучение их действия на физиологические и патофизиологические процессы мозга, что способствует раскрытию патогенеза различных заболеваний нервной системы (Гомазков О. А., 1995).
В ряде исследований было показано, что дельта-сон индуцирующий пептид (ДСИП) являющийся эндогенным регуляторным пептидом, оказывает модулирующее влияние на метаболизм мозга при различных функциональных состояниях организма (Kaeser Н., 1984; Stanojlovic О., Zivanovic D., et all., 2000) и участвует в ряде физиологических и патологических процессов:, стресс, иммунные и эндокринные ответы, циркадные ритмы, опиатная и алкогольная зависимость, боль и т.д. (Судаков К. В., 1992; Прудченко И, А., Сташевская л. В. и соавт., 1993; Альперович Д. В. и соавт., 1999). Выявлено, что ДСИП участвует в терморегуляции организма, воздействуя на дофаминергическую и серотонинергическую системы, причем свои эффекты ДСИП реализует в основном через 5-НТ|а рецепторы (Tsunashima К. et all., 1994). Обнаружено
влияние пептида на моноаминергические медиаторные системы мозга животных, что имеет большое значение, учитывая важную роль биогенных аминов в механизмах формирования психопатологических состояний. Действие ДСИП наиболее выражено при функциональных нарушениях, являясь фактором внутреннего подкрепления (Доведова Е. Л., Монаков М. Ю., 1998; Shandra A. A., Godlevskii L. S. et all., 1998; Khvatova E. M., Rubanova N. A. et all." 1995).
Вышеизложенное обуславливает интерес к изучению влияния коротких пептидов и ДСИП в частности на метаболизм биогенных аминов в условиях моделирования дисфункции дофаминергической системы мозга. Однако, несмотря на большое число экспериментальных работ, показывающих регуляторный и антистрессорный эффекты ДСИП, механизмы влияния этого пептида на обмен нейромедиаторов мозга животных, отличающихся склонностью к стрессу, остается мало изученным.
При моделировании функциональных расстройств особое место занимает амфетамин, способный вызывать у животных шизофреноподобные состояния, которые сходны с нарушениями, наблюдаемыми у лиц, злоупотребляющих амфетамином (Machiyama Y., 1992). Использование такой модели становится более актуальной, учитывая тот фактор, что в США употребление амфетамина (экстази), особенно молодыми людьми в качестве стимулирующего препарата, носит стихийный характер (Kokoshka J., Fleckenstein A., et all., 2000).
Основное внимание при исследовании действия амфетамина сосредоточено на его способности вызывать дисфункцию дофаминергической системы (Kokinidis L., 1980; Machiyama Y. 1994). В свете дофаминовой теории шизофрении и соответствующих представлений о роли катехоламинов в ее этиологии большое значение в терапии этого заболевания отводится нейролептикам. Однако длительное использование нейролептиков может сопровождаться осложнениями и побочными действиями. В связи с этим проблема поиска эндогенных, биологически активных веществ, способных
модулировать синаптическую передачу и оказывать нормализующее влияние на метаболизм нейромедиаторов мозга является актуальной.
Настоящая работа направлена на изучение механизмов взаимодействия различных медиаторных систем и их взаимосвязи с морфохиМической организацией головного мозга крыс Вистар и Август, отличающихся поведенческими характеристиками в условиях нормы и экспериментальной патологии.
Целью работы явилось изучить регулирующее влияние дельта-сон индуцирующего пептида на нейромедиаторные системы, участвующие в синтезе и распаде дофамина и серотонина, в сенсомоторной коре и хвостатом ядре мозга крыс Вистар и Август, отличающихся устойчивостью к стрессу, в условиях моделирования дисфункции дофаминергической системы в короткие и длительные сроки путем системного введения амфетамина.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
1.В сенсомоторной коре и хвостатом ядре мозга контрольных крыс Вистар и Август исследовать активность ферментов, участвующих в синтезе (тирозингидроксилаза) и распаде дофамина (моноаминоксидаза Б), и содержание эндогенного дигидроксифениланина - предшественника дофамина.
В сенсомоторной коре и хвостатом ядре мозга интактных крыс Вистар и Август исследовать активность ферментов, участвующих в синтезе (триптофангидроксилаза) и распаде (моноаминоксидаза А) серотонина.
Изучить изменения исследуемых биохимических показателей в исследованных структурах мозга крыс Вистар и Август под влиянием амфетамина in vivo в течение 60 минут и 3-х недель.
Изучить влияние ДСИП in vivo на изменения биохимических показателей, возникающих под влиянием амфетамина.
Проанализировать направленность изменений дофаминергической и серотонинергической систем мозга крыс Вистар и Август в условиях системного введения амфетамина и действии ДСИП.
6. Провести сравнительный анализ ответных реакций исследованных структур мозга на действие ДСИП и амфетамина на метаболизм серотонина и дофамина.
Основные положення, выносимые на защиту:
У крыс Август, склонных к стрессу, активность ферментов, участвующих в синтезе серотонина и дофамина исходно ниже, чем у крыс Вистар, устойчивых к стрессу, что наиболее выражено в хвостатом ядре.
Системы синтеза серотонина и дофамина в сенсомоторной * коре и хвостатом ядре мозга крыс Вистар и Август на воздействие амфетамина реагируют реципрокно, а системы утилизации неиромедиаторов- дают однонаправленную реакцию.
Введение ДСИП контрольным крысам Вистар и Август снижает активность ферментов дофаминергической системы и повышает активность ферментов серотонинергической системы.
ДСИП, вводимый крысам Вистар и Август на фоне действия амфетамина, оказывает регулирующее влияние на показатели обмена серотонина и дофамина. При этом нормализующее действие пептида в значительной мере проявляется в отношении показателей, претерпевающих наибольшие изменения.
5. ДСИП, вводимый до начала действия амфетамина, оказывает
превентивный эффект, предотвращая нарушения обмена исследованных
неиромедиаторов, вызванные амфетамином.
В работе установлено, что животные, отличающиеся устойчивостью к стрессу и поведенческими характеристиками, отличаются и показателями обмена серотонина и дофамина в сенсомоторной коре и хвостатом ядре.
В работе показаны особенности изменения обмена неиромедиаторов в ответ на введение амфетамина у крыс Вистар и Август. У крыс Август, склонных к стрессу, активность триптофангндроксилазы повышалась, а активность тирозингидроксилазы и содержание дигидроксифениланина
снижалось, в то время как у крыс Вистар, устойчивых к стрессу, наблюдалась обратная реакция в изменениях исследуемых показателей.
Выявлено, что однократная инъекция ДСИП интактным животным ведет к активации серотонинергической системы и подавлению компонентов дофаминергической системы в сенсомоторной коре и хвостатом ядре мозга крыс Вистар и Август, что наиболее выражено в системе утилизации биогенных аминов (активность моноаминоксидаз А и Б).
Установлено, что ДСИП на фоне действия амфетамина наиболее заметно регулирует обмен исследуемых нейромедиаторов у крыс Вистар в образованиях кортико-стриатной системы.
Экспериментальные материалы представленной работы свидетельствуют, что ДСИП оказывает превентивный эффект, при однократном его введении до начала действия амфетамина.
Данные, полученные в работе о влиянии ДСИП на нейромедиаторный обмен мозга крыс Вистар и Август, как у контрольных животных, так и получавших амфетамин, значительно расширяют и дополняют имеющиеся представления о механизмах действия ДСИП в качестве регуляторного пептида и адаптогена.
Результаты проведенного исследования не только дают новые сведения 6 закономерностях обмена нейромедиаторов в образованиях мозга, различающихся по структуре и функции (сенсомоторная кора и хвостатое ядро), но и представляют новые данные об особенностях нейрохимической организации мозга животных с генетически детерминированными формами поведения.
Рассматриваемые в целом результаты выполненной работы создают экспериментальную предпосылку для оценки индивидуально-групповых различий животных и использования ДСИП в качестве природного адаптогена.
Научная новизна исследования
Животные с генетически детерминированной физиологической активностью - крысы линии Август (эмоционально реактивные и склонные к стрессу), отличаются от крыс линии Вистар (эмоционально резистентных и устойчивых к стрессу) не только показателями обмена серотонина и дофамина в контроле в сенсомоторной коре и хвостатом ядре, но и обнаруживают различные ответные реакции исследованных нейромедиаторных систем под влиянием амфетамина и ДСИП, что свидетельствует о взаимосвязи генетических факторов и типа нервной деятельности с особенностями обмена нейромедиаторов в структурах мозга, различающихся по структуре и функции.
Научно-практическая значимость.
Полученные в работе материалы о нормализующем действии ДСИП, как биологически активном соединении, могут быть использованы, для регуляции функций ЦНС при дофаминовой патологии, в частности амфетаминовых психозах, что следует учитывать при применении лекарственных средств в клинических условиях.
Представленные данные о закономерностях функционирования ферментных систем, связанных с метаболизмом дофамина и серотонина в структурах мозга крыс Вистар и Август, различающихся устойчивостью к стрессу, в норме и при экспериментальных воздействиях выявляют взаимосвязь между особенностями метаболизма мозга и типом нервной деятельности и поведением. Это может оказаться полезным в научных исследованиях и в клинике при медикаментозных влияниях на организм.
