Введение к работе
Актуальность исследования
Представления о «критических периодах» формирования эмоционально-мотивационного и двигательного поведения у грызунов вошли в нейробиологию в последние годы, главным образом благодаря исследованиям с использованием избирательных нейротоксинов (Шабанов П.Д. и др. Зоосоциальное поведение млекопитающих. СПб.: Элби-СПб, 2006. 160 с.). Так, применение нейротоксинов 6-гидроксидофамина и 5,7-дигидрокситриптамина (вызывают избирательную дегенерацию дофаминергических и серотонинергических нейронов соответственно), вводимых в пренатальный и постнатальный периоды крысам, показало, что структурно-функциональные системы эмоционального реагирования и подкрепления формируются во второй половине беременности и начальном постнатальном периоде. Во времени они совпадают с созреванием моноаминергических проводящих путей мозга (Шабанов П.Д., Бурмистров С.О. Влияние внутриутробного действия этанола на созревание оксидантных и антиоксидантных систем в развивающемся мозге крыс // Наркология. 2010. №4. С.25-33) и процессами завершения синаптогенеза (Угрюмов М.В. Дифференцировка дофаминергических нейронов in situ, in vitro и в трансплантате // Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 1998. Т. 84, № 10. С. 1019-1028). У крыс «критические» периоды в созревании подкрепляющих систем мозга охватывают третий триместр беременности и период до 17-го дня постнатального развития (Мещеров Ш.К. Значение формирования дофаминергических подкрепляющих систем мозга в онтогенезе для реализации эффектов психостимуляторов: Автореф. дис. … канд. мед. наук. СПб.: ВМедА, 2001. 24 с.). На формирование этих систем большое влияние оказывают факторы стресса (внешнего и внутреннего). С точки зрения формирования эмоциогенных систем мозга наиболее уязвим период раннего постнатального развития (у крыс – до 17-го дня жизни). Воздействие разных повреждающих факторов в этот период существенно меняет поведение взрослых (половозрелых) животных. Отмечены выраженные гендерные различия в эффектах веществ, вводимых в ранний постнатальный период (Шабанов П.Д. и др. Влияние ноопепта и кортексина на поведение половозрелых крыс после введения кортиколиберина или белков теплового шока 70 кДа в раннем постнатальном периоде // Эксперим. и клин. фармакол. 2007. Т.70, №1. С.6-10). Эти данные послужили отправной точкой для изучения отсроченных поведенческих эффектов кортиколиберина (кортикотропин-рилизинг гормона – КРГ), активирующего систему стресса (Шаляпина В.Г., Шабанов П.Д. Основы нейроэндокринологии. СПб.: Элби-СПб, 2005. 472 с.), и антистрессорных белков теплового шока 70 кДа, или БТШ-70 (Андреева Л.И. и др. Центральные эффекты белка теплового шока с молекулярной массой 70 кДа // Психофармакол. и биол. наркол. 2005. Т.5, №1. С.794-803), вводимых в ранний постнатальный период крысам.
Степень разработанности темы исследования
Нейробиология формирования центральных механизмов стресса с участием КРГ и БТШ изучена недостаточно. Известно, что КРГ выполняет роль кортикотропинрилизинг фактора (CRF), или гормона (CRH). Он был выделен в 1981 г. и представляет собой 41-членный одноцепочечный пептид с молекулярной массой 4670 Да. Имеет широкую видовую специфичность и входит в состав суперсемейства КРГ-пептидов (Шабанов П.Д., Сапронов Н.С. Психонейроэндокринология. СПб.: Информ-Навигатор, 2010. 984 с.). Экспрессия генов КРГ в мозгу регулируется медиаторами, среди которых активирующую роль выполняют серотонин, ацетилхолин, гистамин и катехоламины, а также пептидные регуляторы (аргинил-вазопрессин, ангиотензин-II, нейропептид Y, холецистокинин, активин, энкефалин, интерлейкины, фактор некроза опухолей-альфа). Сильнейшими ингибиторами экспрессии генов являются глюкокортикоиды, в меньшей степени угнетают экспрессию эстрогены, ГАМК, динорфин, субстанция Р, соматостатин и галанин. Согласно существующим представлениям (Пшенникова М.Г. Феномен стресса, эмоциональный стресс и его роль в патологии // Актуальные проблемы патофизиологии: избранные лекции. М.: Медицина, 2000. С. 220-241), эти факторы входят в состав соответственно стресс-активирующей и стресс-лимитирующей систем, что подтверждает первостепенную роль кортиколиберина в развитии стрессорных реакций.
В мозге рецепторы к КРГ (R1 и R2) локализованы во всех областях, хотя и с разной плотностью (Rybnikova E.A. et al. Localization of corticoliberin receptors in the rat brain // Neurosci. Behav. Physiol. 2003. V.33, №1. P.81-84). С использованием лиганд-связывающей техники, а также метода in situ гибридизации мРНК показано, что экспрессия КРГ–R1 активно осуществляется в неокортексе, особенно в префронтальной и энторинальной коре, а также в структурах обонятельного мозга, миндалевидном комплексе, гиппокампе, мозжечке и сенсорных релейных ядрах. В то же время КРГ–R2 практически отсутствуют в коре, а концентрируются преимущественно в субфорникальных структурах, а именно в вентромедиальном ядре гипоталамуса, латеральном септуме, ядрах конечной полоски и некоторых ядрах амигдалы. Дополнительную информацию о роли КРГ-рецепторов удалось получить с применением фармакологических лигандов, в основном, блокаторов рецепторного связывания КРГ (Holsboer F. The rationale for corticotropin-releasing hormone receptor (CRH-R) antagonist to treat depression and anxiety // J. Psychiatric Res. 1999. V.33, №3. P.181-214). В настоящее время их синтезировано довольно много, однако большинство из них плохо проницаемы для гемато-энцефалического барьера (ahCRF9-14, d-pheCRF12-41, астрессин, СRА-100, СР-154, 526, NB-127914, антолармин). С использованием этих, а также хорошо проникающих через гемато-энцефалический барьер соединений (например, R278995/CRA), были подтверждены основные заключения о том, что с участием КРГ–R1 осуществляются секреция АКТГ и контроль тревожности, в то время как КРГ–R2 участвуют в регуляции пищевого и сексуального поведения, а также деятельности сердечно-сосудистой и репродуктивной систем. Однако данных, касающихся онтогенетических аспектов формирования мозговых систем стресса/антистресса, в литературе чрезвычайно мало. Это и определило цель исследования.
Цель и задачи исследования
Целью настоящего исследования явилось сравнительное изучение поведения и особенностей морфологии лимбических областей мозга половозрелых крыс, подвергнутых воздействию кортиколиберина или белков теплового шока 70 кДа в раннем постнатальном периоде.
В задачи исследования входило:
1. Оценить поведенческие эффекты кортиколиберина, вводимого в раннем постнатальном периоде (4-10-17-й дни постнатального развития) у половозрелых крыс обоего пола.
2. Оценить поведенческие эффекты белков теплового шока 70 кДа, вводимых в раннем постнатальном периоде (4-10-17-й дни постнатального развития) у половозрелых крыс обоего пола.
3. Оценить морфологические изменения в структуре лимбических областей мозга крыс, которым вводили кортиколиберин в раннем постнатальном периоде (4-10-17-й дни постнатального развития).
4. Оценить морфологические изменения в структуре лимбических областей мозга крыс, которым вводили белки теплового шока 70 кДа в раннем постнатальном периоде (4-10-17-й дни постнатального развития).
Научная новизна
В работе получены оригинальные данные, что модуляция систем стресса-антистресса в раннем онтогенезе (4-17 день постнатального развития) у крыс введением КРГ или БТШ-70 меняет двигательное, исследовательское и эмоциональное поведение половозрелых животных. Эти изменения зависят от времени введения стрессогенных агентов, его характеристик и пола животного. У самцов в большей степени страдают двигательные и исследовательские компоненты поведения, у самок – эмоциональные формы поведения. Получены разнонаправленные изменения в эмоциональном состоянии крыс. Так, КРГ снижает депрессивность у самцов, но повышает ее у самок, а БТШ-70 умеренно повышает депрессивность у самцов и снижает ее у самок. В тесте на тревожность КРГ оказывает как анксиолитическое, так и анксиогенное действие, а БТШ-70 независимо от сроков введения в ранний постнатальный период стабильно воспроизводит выраженный анксиолитический (противотревожный) эффект. Эти эффекты во многом зависят от морфологических перестроек в структурах лимбической системы мозга (черная субстанция, вентральная область покрышки, подлимбическое поле, поясные поля). В частности, КРГ, введенный в ранний постнатальный период, увеличивает рельефность (объем) нейронов, не меняя их плотности, а БТШ-70 вызывает умеренную дегенерацию нейронов, снижая их плотность. Полученные данные принципиально важны для оценки индивидуальной чувствительности в действия фармакологических агентов.
Научно-практическая значимость
Теоретическое значение работы состоит в доказательстве научного положения, что даже однократное введение стрессогенных агентов (КРГ или БТШ-70) в раннем онтогенезе (модуляция систем стресса-антистресса) у крыс меняет двигательное, исследовательское и эмоциональное поведение половозрелых животных. Это происходит вследствие морфологических перестроек в структурах лимбической системы мозга (черная субстанция, вентральное область покрышки, подлимбическое поле, поясные поля). Практическое значение работы заключается в обосновании необходимости учета полученных данных при назначении лекарственных веществ, особенно психотропных, для коррекции, прежде всего, эмоциональных расстройств, таких как посттравматические стрессовые расстройства и постстрессовые депрессии. По-видимому, для их развития важно знать индивидуальную чувствительность (предрасположенность организма) к стрессогенным факторам, начиная с периода раннего постнатального развития.
Методология и методы исследования
Методология исследования включала оценку введения ксенобиотиков белкового (полипептидного) происхождения в ранний постнатальный период (4-10-17-й дни жизни) на поведение половозрелых самцов и самок крыс в батарее поведенческих тестов («открытое поле», метод ротации, приподнятый крестообразный лабиринт, «чужак-резидент», тест Порсолта) с последующим изучением морфологии эмоциогенных областей головного мозга. Исследование выполнено с соблюдением всех принципов доказательной медицины (отбор, рандомизация, формирование референтных групп, контроли, статистическая обработка результатов).
Основные положения, выносимые на защиту:
-
КРГ или БТШ-70, введенные в раннем постнатальном периоде крысам, вызывают изменения эмоционального и двигательного поведения половозрелых животных, при этом по направленности отсроченные эффекты КРГ и БТШ-70 отличаются. Отмечены также и гендерные различия в действии КРГ и БТШ-70.
-
В тесте «открытого поля» КРГ и БТШ-70 действуют сходным образом, угнетая горизонтальную двигательную активность, снижая эмоциональность у самцов и увеличивая ее у самок.
-
В тесте «чужак-резидент» оба исследованных препарата (КРГ и БТШ-70) в целом снижают показатели индивидуального поведения и растормаживают общительность (коммуникативность), в большей степени у самок. У самцов, кроме этого, отмечаются умеренные колебания агрессивности (от понижения и блокады до проявления отдельных актов агрессии).
-
В тесте Порсолта на депрессивность регистрируются разнонаправленные изменения в эмоциональном состоянии под влиянием КРГ и БТШ-70 у самцов и самок: КРГ снижает депрессивность у самцов, но повышает ее у самок, БТШ-70 умеренно повышает депрессивность у самцов и снижает ее у самок.
-
В тесте на тревожность КРГ оказывает как анксиолитическое, так и анксиогенное действие, БТШ-70 независимо от сроков введения в ранний постнатальный период стабильно воспроизводит выраженный анксиолитический (противотревожный) эффект.
-
В структурах лимбической системы мозга (черная субстанция, вентральное область покрышки, подлимбическое поле, поясные поля) КРГ, введенный в ранний постнатальный период, увеличивает рельефность (объем) нейронов, не меняя их плотности, а БТШ-70 вызывает умеренную дегенерацию нейронов, снижая их плотность. Полученные данные необходимо учитывать при планировании и проведении экспериментальных исследований с влиянием на поведение различных фармакологических агентов.
Степень достоверности и апробация материалов исследования
Степень достоверности определяется большим количеством экспериментальных животных (346 крыс), рандомизацией и формированием групп сравнения и активного контроля, адекватными методами исследования, длительными сроками наблюдения и корректными методами статистической обработки.
Реализация результатов. Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии и кафедры нормальной физиологии Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова, кафедры наркологии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования, кафедры нервных болезней и психиатрии и кафедры специализированной терапии Института медицинского образования Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого. Работа выполнена в соответствии с плановыми научно-исследовательскими разработками Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова. Материал диссертации вошел в грантовые разработки Российского фонда фундаментальных исследований при РАН (РФФИ №07-04-00549).
Апробация результатов. Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на XX съезде Всероссийского физиологического общества им. И.П.Павлова (Москва, 2007), международной конференции «Новые технологии в медицине и экспериментальной биологии» (Паттайя, Таиланд, 2007), Х научной конференции «Нейроиммунология-2007» (Санкт-Петербург, 2007), Юбилейной Росссийской научной конференции, посвящененой 175-летию С.П.Боткина (Санкт-Петербург, 2007). По теме диссертации опубликованы 6 статей (4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ) и 4 тезисов. Апробация диссертации прошла на совместном заседании кафедр фармакологии и нормальной физиологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова.
Личный вклад автора. Личный вклад автора осуществлялся на всех этапах работы и состоял в планировании экспериментов, их непосредственном выполнении, обработке полученных результатов, обсуждении результатов, написании статей и тезисов, написании диссертации и автореферета. Участие автора в выполнении, сборе и анализе – 95%, статистической обработке – 100%, в написании статей и тезисов – 90%, написании диссертации и автореферата – 95%.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, главы обзора литературы, материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований (включающей 7 разделов), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа изложена на 152 страницах машинописного текста, иллюстрирована 22 рисунками и 5 таблицами. Библиографический указатель содержит 200 наименований, в том числе 60 отечественных и 140 иностранных.
![Нарушения противоинфекционной защиты у детей на ранних этапах онтогенеза [Электронный ресурс]](/i/i/4475/186950.png "Нарушения противоинфекционной защиты у детей на ранних этапах онтогенеза [Электронный ресурс] Власова Елена Викторовна")
