Журнал неврологии и психиатрии / 2007 / NEV_2007_05_08

В механизмах патогенеза нервных и психических расстройств немалое значение в настоящее время придается дисбалансу нейромедиаторных систем [5, 15, 16]. В раскрытии биохимических закономерностей столь сложных патогенетических процессов важная роль отводится выбору адекватной экспериментальной модели, которой могут служить лабораторные животные, выявляющие различную устойчивость к стрессу. Крысы линии Август, генетически детерминированные к стрессу, отличаются от крыс линии Вистар, устойчивых к стрессу, не только своеобразием поведения, рядом физиологических характеристик [7, 10, 11], но и особенностями метаболизма мозга, в частности обменом медиаторов и содержанием биогенных аминов [2, 3, 6]. Направленное воздействие

© Коллектив авторов, 2007

Zh Nevrol Psikhiatr Im SS Korsakova 2007;107:5:49—54

на обмен нейромедиаторов позволяет воспроизводить ряд патологических состояний. Так, препарат амфетамин, длительно вводимый подопытным животным, вызывает гиперфункцию дофаминовой системы и приводит к «фенаминовой стереотипии», а однократное введение амфетамина рассматривается как стрессэффект. При этом считается, что малые однократные дозы амфетамина действуют психостимулирующе, а большие — оказывают нейротоксическое действие [9, 18]. В то же время влияние разных доз амфетамина на обмен нейромедиаторов в образованиях мозга, различающихся по структуре и функции, изучено явно недостаточно.

Цель настоящего исследования состояла в изуче- нии влияния разных доз амфетамина при его однократном введении на показатели обмена дофамина и серотонина в сенсомоторной коре и стриатуме мозга животных, отличающихся разной устойчивостью к стрессу.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ

Материал и методы

Использовали крыс линии Август, склонных к стрессу, и крыс линии Вистар, устойчивых к стрессу. Однократно внутрибрюшинно вводили d,l-амфетамин в дозах 1,0 и 2,5 мг/кг. В субклеточных фракциях сенсомоторной коры и стриатума (хвостатое ядро) мозга этих животных определяли активность триптофангидроксилазы (ТРИПГД), тирозингидроксилазы (ТИРГД) и моноаминоксидаз — тип А (МАО А) и тип Б (МАО Б), а также измеряли в ткани мозга содержание предшественника дофамина — l-диоксифе- нилаланина (L-ДОФА).

Эксперименты выполняли на половозрелых кры- сах-самцах с массой тела 200±20 г. Животных каждой линии делили на 3 группы: первой (контрольной) группе (n=10) однократно вводили изотонический раствор NaCl, 2-й (n=10) и 3-й (n=10) — однократно вводили раствор d,l-амфетамина («Sigma», CША) соответственно в дозах 1,0 и 2,5 мг/кг массы тела (малая и большая дозы).

Через 60 мин после выполнения инъекций крыс декапитировали под легким эфирным наркозом (все процедуры выполняли согласно требованиям, предъявляемым к работе с животными). Головной мозг подопытных крыс извлекали в условиях холода и промывали в 0,32 М растворе сахарозы. Исследуемую ткань мозга (сенсомоторную кору и стриатум) гомогенизировали при 4°С в среде выделения (0,32 М сахароза, 0,001 М ЭДТА, 0,01М Трис-HCl буфер, рН 7,4). Из 10% гомогената, используя метод дифференциального центрифугирования [1], последовательно изолировали субклеточные фракции для определения активности ферментов и содержания L-ДОФА. Белок фракции измеряли по Лоури.

Активность ТРИПГД определяли флюорометрически [17] при длине волны возбуждения, равной 290 нм, и поглощения — 540 нм (субстрат — L-триптофан). Удельную ферментную активность выражали в нмолях на 1 мг белка за 60 мин. Активность ТИРГД определяли спектрофотометри- ческим методом [8]. Об активности судили по приросту опти- ческой плотности при λ=335 нм (субстрат L-тирозин). Удельную ферментную активность выражали в изменении экстинкции ∆Е335/мг белка за 60 мин. Содержание L-ДОФА измеряли спектрофотометрическим методом [20] при λ=510 нм. Активность МАО А определяли спектрофотометрически [19] при λ=250 нм (субстрат — серотонин креатинин-сульфат). Удельную ферментную активность выражали в изменении экстинкции ∆Е250/мг белка за 60 мин. Активность МАО Б определяли спектрофотометрически [4] при λ=450 нм (субстрат — паранитрофенилэтиламин). Удельную ферментную активность выражали в изменении экстинкции ∆Е450/мг белка за 60 мин.

Полученные величины удельной активности ферментов ТИРГД, ТРИПГД, МАО А и МАО Б выражали согласно формуле a:b=c как отношение между нейронными системами головного мозга, где a — сенсомоторная кора, b — стриатум, а величину с рассматривали как индекс нейрохимических корково-подкорковых отношений для исследованных биохимических показателей.

Полученные данные обрабатывали статистически с помощью пакета программ Microsoft Excel и непараметриче- ского критерия U Манна—Уитни. Различия между выборками считались достоверными при ð≤0,05.

Результаты и обсуждение

Полученные данные приведены в таблице. Из нее видно, что в мозге крыс линии Вистар малая и боль-

шая дозы амфетамина (1,0 и 2,5 мг/кг) по-разному влияли на активность ферментов, участвующих в обмене серотонина и дофамина, и на содержание L-ДОФА. При сопоставлении с контролем малая доза амфетамина увеличивала в сенсомоторной коре этих животных активность ТИРГД на 56%, а большая доза препарата на активность ТИРГД не влияла. В стриатуме не действовала малая доза, а большая, наоборот, повышала активность ТИРГД, но незначительно — на 15%. Малая и большая дозы амфетамина увеличивали в сенсомоторной коре активность МАО Б на 27 и 15% соответственно, а в стриатуме действовала только большая доза препарата, повышая активность фермента на 30%. Содержание L-ДОФА в коре и стриатуме малая доза амфетамина повышала в равной степени — на 21—22%, а большая доза препарата в этих структурах мозга на содержание L-ДОФА не влияла. Ни малая, ни большая дозы амфетамина не оказывали действия на активность ТРИПГД в сенсомоторной коре крыс линии Вистар, а в стриатуме активность этого фермента возрастала на 39% только при введении животным малой дозы препарата. Малая и большая дозы амфетамина уменьшали в сенсомоторной коре активность МАО А на 36 и 20% соответственно, но в стриатуме о снижении активности МАО А можно было говорить только как о тенденции.

В мозге крыс линии Август действие малой и большой доз амфетамина по сравнению с соответствующим контролем имело свои особенности. В сенсомоторной коре этих животных большая доза препарата уменьшала активность ТИРГД на 27%, а малая доза на нее не влияла. В стриатуме и малая и большая дозы амфетамина уменьшали активность ТИРГД на 27 и 34% соответственно. При этом содержание L-ДОФА снижалось: в сенсомоторной коре — почти наполовину, в стриатуме — на 1/3. Примерно наполовину по сравнению с контролем увеличивалась активность ТРИПГД в коре и стриатуме под влиянием как малой, так и большой доз амфетамина. Малая доза амфетамина уменьшала активность МАО А на 37 и 35% соответственно в коре и стриатуме, а большая доза увеличивала ее на 50 и 72% соответственно.

При определении значений нейрохимического индекса, характеризующего отношения биохимиче- ских показателей между разными нейронными системами, в частности между сенсомоторной корой и стриатумом, обнаружили (см. рисунок), что для ТИРГД, МАО Б, ТРИПГД и МАО А значения указанного индекса у крыс линии Август были выше, чем у крыс линии Вистар соответственно на 75, 20, 8 и 35%.

Влияние амфетамина на нейрохимический баланс корково-подкорковых отношений у исследуемых животных проявлялось по-разному. У крыс линии Вистар (см. рисунок) нейрохимический индекс по сравнению с контролем под влиянием малой дозы амфетамина увеличивался на 55 и 37% соответственно для ТИРГД и ТРИПГД. Эта же доза препарата повышала нейрохимический индекс для МАО Б на 13% по сравнению с контролем, а для МАО А она снижала его значения на 20% по сравнению с контролем. Большая доза амфетамина оказывала прямо противоположное

2007 5, ПСИХИАТРИИ, И НЕВРОЛОГИИ ЖУРНАЛ

51

Влияние однократного действия амфетамина (дозы 1,0 и 2,5 мг/кг) на активность ферментов обмена серотонина и дофамина и на содержание L-дигидроксифенилаланина в структурах мозга крыс линий Вистар и Август (M±m)

Примечание. ТИРГД — тирозингидроксилаза, ТРИПГД — триптофангидроксилаза, МАО А — моноаминоксидаза А, МАО Б — моноаминоксидаза Б, L-ДОФА — L-дигидроксифенилаланин; * – достоверные отличия от контрольной группы (p≤0,05).

МОЗГА НЕЙРОХИМИЯ

для ТИРГД, ТРИПГД и МАО А, что указывает на изменения отношений изучаемых ферментов между сенсомоторной корой и стриатумом у животных, склонных к стрессу. При этом создается ситуация, когда, с одной стороны, в мозге крыс линии Август удельная активность исследованных ферментов ниже, чем у крыс линии Вистар (за исключением небольшого увеличения ТИРГД в коре), и это можно расценить как ослабление обмена дофамина и серотонина в мозге животных, склонных к стрессу, а с другой стороны — у крыс линии Август относительно выше, чем у крыс линии Вистар, активность указанных ферментов в сенсомоторной коре по сравнению со стриатумом (за счет чего у них и увеличен нейрохимический индекс), а это позволяет говорить не только о дисбалансе нейромедиаторных систем в мозге крыс линии Август, но и о большей активности у этих животных нейромедиаторных процессов в коре, чем в подкорковых образованиях мозга.

Косвенным подтверждением наших результатов могут служить данные литературы. Было показано, что у крыс линии Август по сравнению с крысами линии Вистар содержалось больше биогенных аминов и их метаболитов в сенсомоторной коре, чем в ретикулярной формации среднего мозга [2, 3]. На дисбаланс белков между корой и подкорковыми образованиями в мозге крыс линии Август указывают и цитохимиче- ские исследования, выявившие инверсию содержания белков между нейронами сенсомоторной коры и стриатума [12]. В то же время у животных, склонных к стрессу, несмотря на столь значительные изменения в соотношении белков между корой и подкорковыми образованиями, механизм выработки условного рефлекса не был нарушен [7], и это можно связать с тем, что у крыс линии Август практически не нарушен баланс белков между основными клеточными системами сенсомоторной коры — ассоциативными нейронами слоя III и проекционно-эфферентными нейронами слоя V [13, 14].

Анализ собственных данных и данных литературы позволяет заключить, что у крыс линии Август существует дисбаланс обмена нейромедиаторов между корой и подкорковыми структурами, что, может быть, и обусловливает склонность этих животных к стрессу и проявлениям невротических реакций. В то же время, как показало проведенное исследование, у крыс линии Август активность нейромедиаторных процессов в коре выше, чем в подкорке (при том, что механизм выработки условного рефлекса у этих животных не нарушен, и у них практически отсутствует дисбаланс белков между основными нейронными системами коры), а это дает основание предположить, что, несмотря на дисбаланс обмена нейромедиаторов между корой и подкорковыми образованиями, управляющая и координирующая функция коры

больших полушарий у крыс линии Август остается сохранной.

С помощью нейрохимического индекса было показано и разнонаправленное действие разных доз амфетамина на обмен исследованных нейромедиаторов. У крыс линии Вистар малая доза амфетамина по сравнению с контролем увеличивала значения нейрохимического индекса для ТИРГД, МАО Б и ТРИПГД, а большая доза для этих же ферментов уменьшала его значения по сравнению с контролем. Следовательно, малая доза амфетамина активировала у крыс линии Вистар обмен дофамина (ТИРГД и МАО Б) и отчасти серотонина (ТРИПГД) в коре больших полушарий, а большая — стимулировала эти обменные процессы в подкорковых структурах мозга. МАО А была исключением: малая доза амфетамина равновесие для МАО А сдвигала в сторону подкорковых структур, а большая — в направлении коры.

У крыс линии Август разные дозы амфетамина действовали по-другому, чем у крыс линии Вистар, на баланс корково-подкорковых отношений. У крыс линии Август малая доза амфетамина увеличивала значения нейрохимического индекса для ТИРГД и ТРИПГД по сравнению с контролем (что наблюдали и у крыс линии Вистар, хотя и в меньшей степени), но показатели нейрохимического индекса у крыс линии Август для этих ферментов продолжали оставаться выше контрольного уровня и под влиянием большой дозы. Следовательно, у крыс линии Август в отличие от крыс линии Вистар не только малая, но и большая дозы амфетамина стимулировали активность ферментов, участвующих в синтезе дофамина и серотонина, в структурах коры, а не стриатума. Что касается ферментов утилизации (МАО А и МАО Б), то у крыс линии Август и малая, и большая дозы амфетамина уменьшали значения нейрохимического индекса по сравнению с контролем — последовательно сдвигая баланс активности этих ферментов в направлении подкорковых структур.

Таким образом, крысы линии Август, генетиче- ски детерминированные к развитию стресса, отлича- ются от крыс линии Вистар, устойчивых к стрессу, не только величинами удельной активности ферментов — ТИРГД, МАО Б, ТРИПГД и МАО А в сенсомоторной коре и стриатуме, но и величинами нейрохимического индекса, выражающего отношение удельной активности указанных ферментов между исследуемыми структурами мозга. Нейрохимический индекс позволил выявить характерный дисбаланс в обмене дофамина и серотонина между корой и подкорковыми структурами в мозге крыс линии Август (что, может быть, и является причиной невроза и склонности к стрессу у этих животных), а также от- четливо показать особенности действия разных доз амфетамина у крыс линий Вистар и Август.

ЛИТЕРАТУРА

Горбунова А.В. Биогенные амины ретикулярной формации среднего мозга крыс и устойчивость к эмоциональному стрессу. Нейрохимия 2005; 22: 2: 107—114.

вания активности и специфического торможения моноаминоксидаз митохондрий. В кн.: Современные методы в биохимии. М: Медицина 1968; 155—177.

5.Доведова Е.Л. К механизму действия амфетамина на нeйромедиаторные системы мозга. Вопр мед химии 1994; 40: 2: 7—9.

6.Коплик Е.В., Быкова Е.В., Волкова К.А. Развитие исследований центральных механизмов эмоционального стресса в НИИ физиологии им. П.К. Анохина РАМН. В сб.: Системный подход в физиологии (труды научного совета no экспериментальной и прикладной физиологии). М 2004; 12: 356—368.

между нейронами мозга животных, устойчивых и склонных к стрессу. В сб.: Нейрохимия: фундаментальные и прикладные аспекты. М 2005.

14.Худоерков P.M., Герштейн A.M., Доведова E.A. и др. Нейрохими- ческие закономерности межнейронных отношений как показатели устойчивости работы головного мозга. В сб.: Структур- но-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга. М 2005; 297—302.

15.Carlsson À., Carlsson Ì., Svesson À. Schizophrenia viewed as à neurotransmitter imbalance syndrome, involving deregulations of sensory input and arousal. Biol Psychiat 1991; LSI 567—568.