Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,074

ПЕПТИДНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ И МЕДИАТОРНОГО БАЛАНСА У СТАРЫХ КРЫС В УСЛОВИЯХ ОККЛЮЗИИ СОННЫХ АРТЕРИЙ

Карантыш Г.В. 1 Абрамчук В.А. 1 Рыжак Г.А. 1 Менджерицкий А.М. 1
1 ФАГОУ ВПО «Южный федеральный университет»
В статье представлены результаты сравнительного анализа эффектов кортексина и пинеалона на поведение и нейромедиаторный баланс старых крыс в условиях окклюзии сонных артерий (ОСА). При введении кортексина ложнооперированным старым крысам происходит снижение представленности груминга, а в условиях введения пинеалона – повышение релаксированного бодрствования, снижение груминга и мотивационного поведения. У старых животных при введении кортексина перед окклюзией сонных артерий повышается время поведенческого сна, при введении пинеалона перед окклюзией сонных артерий на фоне повышения поведенческого сна снижается ориентировочное, мотивационное поведение и двигательная активность. У старых крыс, перенесших окклюзию сонных артерий, введение кортексина и пинеалона способствует возрастанию содержания адренергических медиаторов: в коре больших полушарий – ДОФА и дофамина, в стволовых структурах – адреналина, а также норадреналина у животных, которым перед ОСА вводят кортексин.
старые крысы
поведение
нейромедиаторный баланс
1. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. – СПб.: Наука, 2003. – 247 с.
2. Сопоставление центральных эффектов Кортексина и церебролизина при их введении в желудочки мозга и системно (внутрибрюшинно) / А.А. Лебедев, В.П. Ганапольский, В.П. Павленко и др. // Психофармакол. биол. наркол. – 2006. – Т. 6. – № 3. – С. 1275–1283.
3. Особенности эпифизарно-тимических взаимоотношений при старении / Н.С. Линькова, В.О. Полякова, И.М. Кветной и др. // Успехи геронтологии. – 2011. – Т. 24. – № 1. – С. 38–42.
4. Менджерицкий А.М., Лысенко А.В. Нейропептиды и управление поведением организма в экстремальных условиях // Успехи функциональной нейрохимии. – СПб.: Изд-во СПб. ун-та., 2003. – С. 115–127.
5. Менджерицкий А.М., Карантыш Г.В. Пептидная регуляция функций нервной системы. Онтогенетический аспект. – Ростов-на-Дону: ИПО ПИ ЮФУ, 2011. – 187 с.
6. Один В.И. Кризис геронтологии: к вопросу о первичном здоровье в XX веке. // Успехи геронтологии. – 2011. – Т. 24. – № 1. – С. 11–23.
7. Рыжак Г.А., Малинин В.В., Платонова Т.Н. Кортексин и регуляция функций головного мозга. – СПб.: Фолиант, 2003. – 208 с.
8. Lipton P. Ischemic cell death in brain neurons.// Physiol. Rev. – 1999. – Vol. 79. – P. 1431–1568.
9. Mishra O.P., Delivoria-Papadopoulos M. Cellular mechanisms of hypoxic injury in the developing brain // Brain Res. Bull. – 1999. – Vol. 48. – P. 233–238.
10. Nyakas C., Buwalda В., Luiten P.G.M. Hypoxia and brain development // Progress in Neurobiology. – 1996. – Vol. 49. – P. 1–51.

Нейродегенеративные заболевания – одно из активно развивающихся направлений в медицине настоящего времени [1, 6]. Главным фактором, приводящим к развитию нейродегенерации, является гипоксия мозга, механизмы действия которой на уровне клеток мозга изучены достаточно хорошо: изменяется баланс нейромедиаторов и продуктов их обмена в структурах мозга [8, 10], нарушаются структурно-функциональные свойства клеточных мембран, что может приводить к гибели клеток [9].

Одним из возможных путей коррекции негативных последствий гипоксии является использование регуляторных пептидов. Это обусловлено, прежде всего, их полифункциональностью и способностью к запуску каскадных реакций. Геропротекторные свойства ряда пептидных препаратов продемонстрированы на экспериментальных моделях, а также в клинической практике [3–5, 7 и др.].

Целью данного исследования явилось изучение регуляции кортексином и пинеалоном поведения и нейромедиаторного баланса у старых крыс, перенесших окклюзию сонных артерий.

Материалы и методы исследования

Исследование проводили на 120 белых беспородных крысах-самцах в возрасте 18-ти месяцев. Все подопытные животные были разделены на группы: 1 – ложнооперированные (л/о) животные (n = 20), которым в течение 5-и дней вводили в равном объеме 0,9 % раствор натрия хлорида (контроль); 2 – животные (n = 20), которым в течение пяти дней вводили в равном объеме 0,9 % раствор натрия хлорида, затем обездвиживали введением тиопенталового наркоза и проводили перевязку правой сонной артерии на 24 часа и левой сонной артерии на 3 минуты с последующей 24-часовой реоксигенацией (ОСА); 3 – л/о животные (n = 20), которым внутрибрюшинно вводили кортексин в дозе 10 мкг/кг массы тела в течение пяти дней перед операцией (кортексин); 4 – л/о животные (n = 20), которым внутрибрюшинно вводили пинеалон в дозе 10 мкг/кг массы тела в течение 5-и дней перед ОСА (пинеалон); 5 – животные (n = 20), которым внутрибрюшинно вводили кортексин в дозе 1 мг/кг массы тела в течение 5-и дней, затем проводили ОСА (кортексин + ОСА); 6 – животные (n = 20), которым внутрибрюшинно вводили пинеалон в дозе 10 мг/кг массы тела в течение 5-и дней, затем проводили ОСА (пинеалон + ОСА). Через 23 часа после ОСА животных тестировали в «открытом поле».

Ишемизация мозга достигалась перевязкой левой сонной артерии и через минуту – временной окклюзией (на 3 минуты) правой сонной артерии с последующей 24-часовой реоксигенацией. Для количественной оценки меры представленности контролируемых поведенческих функций весь поведенческий континуум в естественном цикле “активность-покой” был разбит на 8 форм поведения: R1 – поведенческий сон, R2 – горизонтальная локомоторная активность, R3 – вертикальная локомоторная активность, R4 – питье воды, R5 – потребление пищи, R6 – разные виды мелкой двигательной активности, R7 – груминг, R8 – релаксированное бодрствование. Формы поведения фиксировали по 10 минут 3 раза в течение первой половины дня. После определения структуры поведения крыс декапитировали и выделяли на холоде структуры мозга: кору больших полушарий (КБП) и стволовые структуры (СС), где определяли содержание нейромедиаторов. Содержание норадреналина (НА), адреналина, дофамина (ДА) и ДОФА определяли с помощью обращенно-фазного варианта высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ детектированием на установке Gold Nouveau 125/166 Basic Gradient HPLC System Beckman Coulter. Статистическую обработку результатов исследования осуществляли с использованием пакета программ Statistica for Windows 6.5.

Результаты исследования и их обсуждение

В качестве теста, отражающего степень нейродегенеративных процессов при окклюзии сонных артерий, проводили подсчет процента выживших старых животных, получавших пептидные препараты, и животных, которым до операции вводили физиологический раствор (табл. 1).

Таблица 1

Процент выживаемости старых крыс, находящихся в условиях курсового профилактического введения пептидов перед моделированием окклюзии сонных артерий

Группа

Процент выживших животных после ОСА через:

3 часа

12 часов

24 часа

ОСА (n = 20)

70 %

60 %

40 %

Кортексин + ОСА (n = 20)

80 %

80 %

80 %

Пинеалон + ОСА (n = 20)

90 %

90 %

90 %*

Примечание. * – достоверные отличия (по критерию Фишера) по отношению к группе крыс, подвергнутых ОСА (р ≤ 0,05).

На фоне введения пинеалона процент выживших животных спустя 3, 12 и 24 часа после ОСА составил 90 %. В условиях премедикации кортексином данный показатель в исследуемые временные периоды после ОСА составил 80 %. Согласно данным литературы, применение кортексина в постишемическом периоде уменьшает число погибших крыс на 3 и 7 сутки после окклюзии сонных артерий [2]. Можно предположить, что пинеалон также способен повысить процент выживаемости в отдаленные сроки после ОСА.

Характер поведенческих реакций у л/о животных был сходным с интактными животными. У выживших после ОСА старых крыс оценивали влияние операции и предварительного введения препаратов на поведение. В группе животных, подвергнутых ОСА, наблюдали значительное снижение времени R5 (на 86 %) и R6 (на 30 %) относительно л/о крыс. При подсчете количества горизонтальных и вертикальных локомоций установлено, что у животных, подвергнутых ОСА, происходило снижение количества вертикальных стоек (на 70 %; р < 0,05) по сравнению с контролем.

Для оценки влияния пептидов, введенных перед ОСА, на поведение крыс исследовали их эффекты на поведение л/о животных. Введение кортексина л/о крысам способствовало снижению времени R7 (на 55 %) относительно контроля. Менее выраженное изменение времени на R7 выявлено при введении пинеалона л/о животным. Понижение времени R7 при введении пептидных препаратов можно объяснить повышением стрессоустойчивости животных. Известно, что именно у грызунов груминг специфически активируется при действии стресса, и поэтому считается одним из его поведенческих маркеров [8]. При введении пинеалона выявлено увеличение времени R8 (+ 108 %) животных по сравнению с контролем, а также снижение R4-R5 (0,1 < р < 0,05). У животных, которым вводили пинеалон, время R4 было меньше, а R7 и R8 – выше относительно животных, которым вводили кортексин. На другие формы поведения введение препаратов повлияло сходным образом. При введении кортексина перед ОСА у животных происходило увеличение R1 и снижение R2-3, R5 и R7 относительно контроля. У крыс, которым вводили пинеалон перед ОСА, время на R1 и R8 возросло на 61 и 123 % по сравнению с л/о животными. Время остальных форм поведения (за исключением мелкой двигательной активности) снизилось относительно 1-й группы. У крыс 6-й группы (пинеалон + ОСА) относительно животных 5-й группы (кортексин + ОСА) было угнетено пищевое и питьевое поведение.

При анализе эффектов ОСА на медиаторный баланс показано, что в КБП старых крыс происходит понижение уровня НА (на 42 %), также, как и в СС (на 22 %) относительно контроля. Уровень А вырос в КБП (на 65 %) и СС (на 154 %). Для исследования эффектов пептидных препаратов, введенных крысам перед ОСА, была проведена серия экспериментов по изучению влияния кортексина и пинеалона на баланс нейромедиаторов в структурах мозга л/о животных. Под влиянием введения кортексина наблюдали повышение содержания ДОФА (на 13 %) и ДА (на 43 %) в КБП. В СС отмечено снижение содержания ДА на 20 % относительно контроля. Предположительно под влиянием кортексина усиливается стимуляция КБП подкорковыми структурами, медиатором нервных термилалей которых является ДА. Это, в свою очередь, может способствовать активации ГАМКергической системы в КБП, чем можно объяснить повышение времени R1 на фоне снижения R4-5, R6, R7 у животных относительно контроля. При введении пинеалона выявлено увеличение уровня А в КБП (на 27 %) и в СС (на 43 %). Также в КБП установлено возрастание содержания ДА на 40 % относительно контроля. Поскольку с возрастом происходит снижение энергетического метаболизма во всем организме и в мозге, в частности, то возрастание содержания А в мозге старых крыс может косвенно свидетельствовать о повышении его энергообеспечения под влиянием пинеалона. На этом фоне повышение энергетического метаболизма в мозге может приводить к наблюдаемому в поведенческом эксперименте снижению пищевого и питьевого поведения под влиянием пинеалона. Кроме того, вероятно, кортексин и пинеалон оказывают седативный эффект через активацию таламокортикальной системы, что способствует повышению R8 и снижению двигательной активности (в основном R7) относительно контроля.

Так, в КБП старых крыс под влиянием введения пинеалона выявлено снижение индекса ДОФА/ДА на 29 % по сравнению с контролем. Вероятно, кортексин и пинеалон способствуют активации дофаминергической системы в КБП мозга старых л/о крыс. Однако кортексин реализует свои эффекты и через повышение активности этой системы в СС мозга, а пинеалон – через увеличение А и, вероятно, увеличение энергетического метаболизма в мозге крыс (табл. 2).

Таблица 2

Влияние окклюзии сонных артерий и коротких пептидов на представленность основных форм поведения старых крыс (в с, M±m)

Формы поведения

Серии

R1

R2-R3

R4

R5

R6

R7

R8

Л/О, % от общего времени

1181,3 ± 294,4

190,0 ± 60,9

108,8 ± 35,9

252,5 ± 97,1

838,0 ± 39,5

654,0 ± 3,6

375,0 ± 57,5

ОСА, % от общего времени

1518 ± 180

252,0 ± 87,8

54,0 ± 32,4

36,0 ± 22,1

р < 0,05

591,0 ± 75,7

р < 0,05

438,0 ± 105,0

711,0 ± 288,6

Кортексин + л/о, % от общего времени

2017,5 ± 499,5

р < 0,05

112,5 ± 37,5

48,8 ± 38,9

р < 0,05

45,0 ± 28,7

727,5 ± 269,8

292,5 ± 140,8

р < 0,05

356,3 ± 141,3

Пинеалон + л/о, % от общего времени

1522,5 ± 289,1

146,3 ± 68,8

22,5 ± 17,9

р < 0,05

37,5 ± 37,5

690,0 ± 162,6

401,3 ± 58,5

р < 0,05

780,0 ± 192,4

р < 0,05

Кортексин + ОСА, % от общего времени

2412,0 ± 109,5

р < 0,05

66,0 ± 18,7

р < 0,05

51,0 ± 29,9

75,0 ± 75,0

р < 0,05

330,0 ± 99,6

90,0 ± 28,5

р < 0,05

576,0 ± 192,4

Пинеалон + ОСА, % от общего времени

1902 ± 200,4

р < 0,05

67,5 ± 17,6

р < 0,05

5,0 ± 5,0

р < 0,05

7,5 ± 7,5

р < 0,05

495,0 ± 99,7

287,5 ± 82,6

р < 0,05

835,0 ± 160,2

р < 0,05

Примечание. р < 0,05 – достоверные изменения показателей относительно контрольной группы.

В КБП крыс 5-й группы (кортексин + ОСА) происходило изменение содержания ДОФА и ДА в сторону их накопления относительно контроля; в СС мозга выявлено увеличение уровня НА (на 15 %) и А (на 57 %) по сравнению с 1-й группой. Анализ результатов сравнения соотношений медиаторов показал, что в КБП животных 5-й группы происходило снижение индекса НА/ДА на 22 %, а в СС выявлено возрастание данного соотношения на 21 % относительно л/о крыс. Следовательно, в мозге крыс, которым вводили кортексин перед ОСА, происходило изменение функциональной активности медиаторных систем в сторону активации НАергической в КБП, а ДАергической – в СС. Предположительно, наблюдаемое достоверное (но не чрезмерное) повышение содержания НА в КБП крыс, которым вводили кортексин перед ОСА, может быть критерием эффективности действия препарата при стрессе, направленное на снижение интенсивности свободнорадикальных процессов. Нужно отметить, что у животных 5-й группы по сравнению с л/о крысами, которым вводили данный препарат, выявлено возрастание уровня А в СС на 57 %. При сравнении со 2-й группой крыс (ОСА) в 5-й группе животных происходило накопление НА (на 87 %) и снижение содержания А (на 36 %) в КБП. В СС крыс 5-й группы выявлены сходные изменения НА и А, а также отмечали накопление ДА (на 36 %) относительно животных 2-й группы. Вероятно, при введении кортексина перед ОСА действие пептида направлено на сохранение энергетических ресурсов, что реализуется через эффекты на функциональное состояние медиаторных систем и поведенческие реакции. Это подтверждают данные литературы, согласно которым кортексин регулирует процессы перекисного окисления липидов в клетках головного мозга, снижает образование свободных радикалов, блокирует процессы свободнорадикального окисления. Данный препарат устраняет дисбаланс тормозных и возбуждающих аминокислот, обладает умеренным ГАМКергическим действием [7].

У животных 6-й группы (пинеалон + ОСА) выявлено накопление ДОФА и ДА в КБП соответственно на 22 и 37 % относительно контроля. Тогда как в СС крыс 6-й группы установлено увеличение содержания А на 55 % по сравнению с контролем. При этом изменение соотношений медиаторов обнаружено только в КБП, где произошло снижение индекса НА/ДА на 27 %. Относительно крыс 2-й группы (ОСА) у животных 6-й группы наблюдали накопление НА на 71 % и снижение уровня А на 37 % в КБП. У животных 6-й группы (пинеалон + ОСА) относительно л/о крыс, которым вводили пинеалон, установлены изменения только в КБП: содержание А было ниже на 18 %, а ДОФА – выше на 24 %. Но при этом содержание А у крыс 6-й группы в мозге соответствовало, а содержание ДОФА превышало контроль. Предположительно в основе этих изменений лежит активация процесса гидроксилирования тирозина при участии тирозингидроксилазы, продуктом реакции которой является дигидроксифенилаланин (ДОФА).

Это происходит после того, как выделение катехоламинов сменяется уменьшением их концентрации в нервных терминалях, следовательно, уменьшения аллостерического ингибирования тирозингидроксилазы продуктом синтеза. Так, у крыс 6-й группы установлено возрастание индекса ДОФА/ДА на 26 % (р = 0,01) в КБП относительно животных 4-й группы (л/о + пинеалон). Относительно 5-й группы животных (кортексин + ОСА) у крыс 6-й группы (пинеалон + ОСА) выявлено накопление ДА в СС. Поэтому значения индексов НА/ДА и ДОФА/ДА у животных 5-й группы были достоверно выше, чем у крыс 6-й группы. Вероятно, с этим связано то, что общий уровень двигательной активности животных 6-й группы был выше относительно крыс 5-й группы.

Выводы

1. У старых крыс введение кортексина и пинеалона перед окклюзией сонных артерий способствует изменению структуры поведения в сторону снижения общей активности и возрастания представленности релаксированного бодрствования.

2. При окклюзии сонных артерий введение кортексина и пинеалона способствует возрастанию содержания адренергических медиаторов: в коре больших полушарий – ДОФА и дофамина, в стволовых структурах – адреналина, а также норадреналина у животных, которым перед ОСА вводят кортексин.

Рецензенты:

Буриков А.А., д.б.н., профессор, заведующий кафедрой общей биологии, ФГАОУ ВПО «Южный федеральный университет», г. Ростов-на-Дону;

Черноситов А.В., д.б.н., ведущий научный сотрудник, профессор, ФГУ «Ростовский НИИ акушерства и педиатрии МЗ РФ», г. Ростов-на-Дону.

Работа поступила в редакцию 22.05.2013.


Библиографическая ссылка

Карантыш Г.В., Абрамчук В.А., Рыжак Г.А., Менджерицкий А.М. ПЕПТИДНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ И МЕДИАТОРНОГО БАЛАНСА У СТАРЫХ КРЫС В УСЛОВИЯХ ОККЛЮЗИИ СОННЫХ АРТЕРИЙ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 6-6. – С. 1406-1410;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31750 (дата обращения: 14.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074