Журнал неврологии и психиатрии / 2008 / NEV_2008_09_13
.pdfАктивность дофаминергической системы мозга при введении экзогенного ДОФА
Е.Л. ДОВЕДОВА
Brain dopaminergic activity in response to exogenous DOPA
E.L. DOVEDOVA
Российский центр неврологии РАМН, Москва
Фармакологическая индукция стереотипных поведен- |
ную активность выражали в изменении экстинции E335 íà |
||
ческих реакций нашла применение в моделировании пси- |
|
1 мг белка за 60 мин. |
|
хопатологических нарушений [11, 14]. Это относится и к |
Содержание L-ДОФА определяли спектрофотометриче- |
||
применению L-ДОФА (диоксифенилаланина), который яв- |
ским методом по Shiman [22]. Оптическую плотность про- |
||
ляется предшественником дофамина (ДА). |
дукта измеряли при Е510 нм на 1 мг белка фракции. Актив- |
||
Целью настоящей работы было выяснение особенно- |
ность МАО Б определяли спектрофотометрическим мето- |
||
стей обмена нейромедиаторов в мозге по показателям ак- |
дом по Горкину и соавт. [6]. Ферментативную активность |
||
тивности ферментов дофаминергической системы у разных |
|
выражали в изменении экстинции Е450 на 1 мг белка за 60 |
|
генетических линий крыс — Вистар и Август под влиянием |
ìèí. |
||
экзогенного ДОФА (препарата мадопар-125). |
Статистическую обработку данных проводили при по- |
||
Известно, что линии крыс различаются по ряду физио- |
мощи непараметрического критерия U Манна-Уитни. Раз- |
||
логических и поведенческих характеристик. Крысам линии |
|
личия между выборками считались достоверными при р<0,05. |
|
Август в большей мере свойственны реакции страха, и их |
|
||
мозг менее устойчив к стрессорным повреждениям [5, 12]. |
Результаты и обсуждение |
||
На биохимическом уровне эти различия были выявлены при |
|
||
сравнении изменений ряда показателей обмена нейроме- |
Из данных, приведенных в таблице (в условных едини- |
||
диаторов под влиянием амфетамина in vivo [9]. |
|||
цах Е/мг белка), видно, что введение препарата мадопар- |
|||
|
|
||
Материал и методы |
|
125 интактным крысам линии Вистар через 60 мин приво- |
|
|
дит к изменению исследуемых показателей в структурах |
||
|
|
мозга: в коре больших полушарий отмечена тенденция |
|
Эксперименты проводили на 36 половозрелых крысах- |
|
(р>0,05) к снижению активности ТирГД с 1,46 до 1,32 (90,4% |
|
самцах линий Вистар (300—340 г) и Август (200—250 г), |
от контроля) (см. рисунок); в хвостатом ядре — статистиче- |
||
разделенных на 2 группы: 1-ю группу (контрольную) со- |
ски достоверное (р<0,05) подавление активности фермента |
||
ставили интактные крысы указанных линий (по 9 крыс), |
|
с 1,88 до 131 (69,7% от контроля). |
|
которым вводили изотонический NaCl; 2-ю (основную) — |
Снижение активности ТирГД на основе субстратного |
||
животные (по 9 каждой линии), которым однократно вво- |
ингибирования, видимо, может быть связано с повышен- |
||
дили препарат мадопар-125 в дозе, соответствующей 50 мг/ |
ным поступлением в мозг ДОФА при введении мадопара- |
||
1 кг массы тела L-ДОФА. Во всех случаях применяли внут- |
125. |
||
рибрюшинное введение препарата; через 60 мин животных |
Содержание эндогенного ДОФА в мозге крыс линии |
||
использовали в опыте. |
Вистар в коре повышается: 0,56 в контроле, 0,60 при введе- |
||
Крыс декапитировали под легким эфирным наркозом |
нии препарата, это нарастание недостоверно (р>0,05) и |
||
(все процедуры проходили согласно требованиям, предъяв- |
составляет 107% от контроля, принятого за 100%; в хвоста- |
||
ляемым к работе с животными); мозг извлекали на холоде и |
том ядре мозга этот показатель более выражен: 0,33 в кон- |
||
промывали в 0,32 М сахарозы. Ткань мозга из области мо- |
троле, 0,49 в опыте, нарастание содержания ДОФА стати- |
||
торной коры и хвостатого ядра гомогенизировали при 4° С |
стически достоверно (р<0,05) и составляет 126% от контро- |
||
в среде выделения (0,32М сахароза; 0,001М ЭДТА; 0,01М |
ля (см. рисунок). |
||
Трис-HCl буфер рН 7,4). Из 10% гомогената методом диф- |
Активность МАО Б в обоих исследованных образова- |
||
ференциального центрифугирования по Бизольду [2] уда- |
ниях мозга крыс линии Вистар статистически достоверно |
||
ляли фракции ядер при 1000Чg (10 мин) и изолировали суб- |
(р<0,05) нарастает: в коре с 0,36 до 0,41 (113,9% от контро- |
||
клеточные фракции при 10 000Чg (20 мин) для определе- |
ля); в хвостатом ядре с 0,33 до 0,49 (148,5% от контроля). |
||
ния активности моноаминоксидаз (МАО Б) при 20 000Чg |
Эти данные свидетельствуют о повышенной утилизации |
||
(15 мин), определения тирозингидроксилазы (ТирГД) и |
медиатора под влиянием экзогенного ДОФА. |
||
содержания ДОФА. Белок фракций определяли по методу |
У крыс линии Август в тех же условиях эксперимента |
||
Лоури и выражали в мг/г ткани. |
|
все показатели активности исследуемых ферментов в мозге |
|
Активность ТирГД определяли спектрофотометрическим |
менее выражены. Как видно из таблицы, активность ТирГД |
||
методом по Минеевой-Вялых [13]. В качестве субстрата ис- |
практически не меняется в коре: 1,06 — контроль, 1,14 — |
||
пользовали раствор L-тирозина. Об активности судили по |
опыт и хвостатом ядре: 1,93 — контроль, 2,01 — опыт, что |
||
приросту оптической плотности при 335 нм. Ферментатив- |
составляет 107,5 и 104,0% соответственно (см. рисунок). |
||
|
|
Содержание эндогенного ДОФА при введении мадопа- |
|
|
|
ра-125 также сохраняется нормальным: в коре: 0,62 — кон- |
|
|
|
троль, 0,60 — опыт; в хвостатом ядре: 0,48 — контроль, |
|
© Е.Л. Доведова, 2008 |
|
0,51— îïûò. |
|
|
В отношении МАО Б в мозге крыс линии Август на- |
||
|
|
||
Zh Nevrol Psikhiatr Im SS Korsakova 2008;108:9:73—75 |
блюдается тенденция (р>0,05) нарастания активности фер- |
||
|
ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 9, 2008 |
73 |
КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ
Содержание и активность (в |
E335/мг белка/60 мин) изученных |
ферментов в коре |
головного мозга и хвостатом ядре |
у крыс линий Вистар и Август |
|
|
|
|
|
|
|
Структура |
ТирГД |
ÄÎÔÀ |
ÌÀÎ Á |
|
|
|
|
|
Линия Вистар |
|
|
Kîðà |
|
|
|
1-ÿ |
1,46±0,23 |
0,56±0,18 |
0,36±0,05 |
2-ÿ |
1,32±0,19 |
0,60±0,16 |
0,41±0,10 |
Хвостатое ядро |
|
|
|
1-ÿ |
1,88±0,25 |
0,47±0,10 |
0,33±0,07 |
2-ÿ |
1,31±0,16 |
0,60±0,15 |
0,49±0,04 |
|
Линия Август |
|
|
Kîðà |
|
|
|
1-ÿ |
1,06±0,14 |
0,62±0,13 |
0,42±0,07 |
2-ÿ |
1,14±0,13 |
0,60±0,05 |
0,45±0,11 |
Хвостатое ядро |
|
|
|
1-ÿ |
1,93±0,30 |
0,48±0,10 |
0,34±0,06 |
2-ÿ |
2,01±0,26 |
0,51±0,27 |
0,39±0,05 |
|
|
|
|
мента. В коре: 0,42 — контроль, 0,45 — опыт; в хвостатом ядре — 0,34 контроль, 0,39 — опыт. Это увеличение активности МАО Б составляет 107,0 и 114,7% соответственно и статистически недостоверно (см. рисунок).
Как видно из таблицы, сдвиги ферментной активности неодинаковы в исследуемых образованиях мозга линейных крыс. В хвостатых ядрах мозга они более выражены, чем в корковых структурах, для крыс Вистар эти изменения статистически достоверны (р<0,05).
Показана реципрокность ответной реакции ферментов синтеза и утилизации дофамина в ответ на введение экзогенного ДОФА: снижение ТирГД и нарастание МАО Б отмечены в мозге крыс Вистар, однако у крыс Август наблюдается лишь тенденция этих изменений.
Таким образом, можно говорить о влиянии ДОФА на все звенья дофаминергической системы, неодинаково и специфично выраженное для отдельных ферментов метаболизма дофамина. Отмечена неодинаковая ответная реакция на воздействие у крыс функционально различных линий Вистар и Август.
Принято считать, что ДОФА вызывает определенную реципрокность изменений нейромедиаторных систем: усиливает активацию дофаминергической медиации и подавляет серотонинергическую и холинергическую медиацию [3, 7, 9]. Лекарственные вещества, в том числе и L-ДОФА, могут действовать на все звенья дофаминовой передачи: синтез, резервирование, высвобождение медиатора из пузырьков, взаимодействие медиатора и рецептора, обратный захват его пресинаптической мембраной, инактивацию медиатора (активность МАО). Как правило, эффект препарата оказывается сложным и состоит из совокупностей влияния на разные звения синаптической передачи. Одной из таких точек приложения является тирозингидроксилаза.
При сверхчувствительности пресинаптических рецепторов ТирГД инактивируется [16]. Возможно, этот эффект имеет место, как показано в настоящей работе на крысах линии Вистар при введении мадопара.
Интенсивность метаболизма L-ДОФА выражается в отношении ДА/ДОФА, т.е. в скорости синтеза медиатора под влиянием эндогенного (или экзогенного) L-ДОФА. При этом
лимитирующей, по-видимому, является скорость реакции декарбоксилирования L-ДОФА с образованием ДА [17].
Полученная в работе значительная активация МАО Б в субфракциях хвостатого ядра мозга может указывать на гиперактивность дофаминергической системы в целом [18]. Это подтверждается и данными литературы. Помимо активации МАО Б, обратный захват (reuptake) играет роль физиологического механизма, регулирующего функцию передачи нервного импульса [19, 21].
На основании электрофизиологических показателей в экспериментах на собаках было сделано заключение, что вмешательство в дофаминовый обмен затрагивает баланс сенсорного и моторного режима интеграции (психомоторное возбуждение), которые становятся конкурентными при афферентной перегрузке базальных ганглиев мозга с помощью L-ДОФА. Предполагается, что этот механизм лежит в основе расстройств двигательной и психической деятельности [15]. У крыс введение ДОФА, ДА приводит к увеличе- нию чувства страха, эмоционального состояния [5, 20]. По-
Изменение показателей в % активности дофаминергической |
системы под влиянием экзогенного ДОФА у крыс линии |
Вистар (А) и Август (Б). |
По оси абсцисс — группы крыс; по оси ординат — проценты; гори- |
зонтальная линия — 100% (контроль); 1 — кора больших полуша- |
рий головного мозга, 2 — хвостатое ядро. |
74 |
ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 9, 2008 |
|
ВЛИЯНИЕ ДОФА НА МОЗГ |
казано, что краткосрочная нагрузка мадопаром приводит к |
дофаминергической системы индивидуальны и неодинако- |
нарушению поведения интактных животных, выражающе- |
вы в исследуемых образованиях мозга; в хвостатом ядре эти |
муся в угнетении исследовательской и эмоционально-пове- |
изменения более выражены. |
денческой активности [4]. |
В работе показаны различия реакции крыс линий Вис- |
Обнаруженные нами отличия в реакции показателей |
тар и Август на воздействие экзогенным ДОФА. Незначи- |
метаболизма ДА на введение экзогенного ДОФА у крыс раз- |
тельные изменения ферментативных систем в мозге крыс |
ных линий согласуются с имеющимися в литературе сведе- |
линии Август свидетельствуют об их метаболической слабо- |
ниями об индивидуальных особенностях ответа моноами- |
ñòè. |
нергических систем на стресс, выявленных как у живот- |
Таким образом, выявлена определенная корреляция |
ных, так и у людей [8]. |
между интенсивностью метаболизма ДА по активности фер- |
По клиническим данным, гиперактивность дофамино- |
ментов синтеза и утилизации этого медиатора при нагрузке |
вой передачи при введении L-ДОФА в свою очередь спо- |
экзогенным ДОФА и уровнем поведенческих реакций у раз- |
собствует развитию поздней дискинезии, которую можно |
личных линий крыс, что, по-видимому, является отраже- |
устранить веществами (резерпин), истощающими запас пре- |
нием пластических перестроек мозга в ответ на внешние |
синаптического медиатора или приводящими к блокаде син- |
воздействия и обусловлено структурно-функциональными |
теза ДА [1]. Наблюдаемые сдвиги в активности показателей |
особенностями ЦНС. |
ЛИТЕРАТУРА
1.Арушанян Э.Б. О нейролептическом паркинсонизме и поздней дискинезии и методах (фармакологическом паркинсонизме и поздней дискинезии и методах) фармакологической коррекции этих патологических состояний. Журн невропатол и психиатр 1985; 85: 2: 269—277.
2.Бизольд Д. Биохимия и функция нервной системы. Л: Наука 1967; 115—121.
3.Боголепов Н.Н., Доведова Е.Л., Герштейн Л.М. Морфохимическая пластичность мозга: эффект пептида дельта-сна на фоне введения L-ДОФА. Нейрохимия 2004; 21: 2: 147—151.
4.Бондаренко Н.А., Мирошниченко И.И., Кудрин B.C. Влияние диоксифенилаланина на поведение крыс и метаболизм КА мозга крыс с различным уровнем эмоционально-поведенческой реактивности. Бюл экспер биол и мед 1988; 56: 8: 168—170.
5.Горбунова А.В. БА ретикулярной формации среднего мозга крыс и устойчивость к эмоциональному стрессу. Нейрохимия 2005; 22: 2: 107—114.
6.Горкин В.З., Веревкина А.В., Гриднева Л.И. Методы исследования активности и специфического торможения моноаминоксидаз митохондрий. Современные методы в биохимии. М: Медицина 1968; 2: 155—177.
7.Громова Е.А. В кн.: Катехоламинергические нейроны. М 1979; 97—105.
8.Гуревич К.Г. Индивидуальные особенности реакции катехоламинергической системы на стресс. Нейрохимия 2002; 19: 2: 93— 97.
9.Доведова Е.Л., Герштейн Л.М. Нейрохимическая пластичность мозга в условиях экспериментальной патологии. В кн.: Успехи функциональной нейрохимии. Ст-Петербург 2003; 153—161.
10.Доведова Е.Л., Хрусталев Д.А. Сравнительная характеристика ферментных систем обмена биогенных аминов в мозге крыс Вистар и Август при различных сроках воздействия амфетамина in vivo. Нейрохимия 2007; 24: 2: 150—155.
11.Крыжановский Г.Н. Детерминантные структуры в патологии нервной системы. М 1980; 358.
12.Меринг Т.А. Условно-рефлекторная деятельность эмоционально реактивных крыс в процессе старения. Журн высш нервн деят 1988; 38: 3: 550—552.
13.Минеева-Вялых М.Ф. Метод прямого спектрофотометрического определения скорости тирозингидроксилазной реакции. Вопр мед химии 1976; 22: 2: 274—279.
14.Подольский И.Я. Нейромедиаторные механизмы памяти и обу- чения. Пущино 1985; 269—277.
15.Попова Н.С., Качалова Л.М. Функциональное взаимодействие структур мозга: принципы, варианты, моделирование. М 2001; 180.
16.Ñho S., Duchemin A.M., Neff N.H., Hadjiconstantinou M. Tyrosine hydroxylase, aromatic L-amino acid decarboxylase and dopamine metabolism after chronic treatment with dopaminergic drugs. J Brain Res 1999; 5: 830: 237—245.
17.Cumming P., Kuwabara H., Ase A. Regulation of DOÐÀ decarboxylase activity in brain of living rat. J Neurochem 1995; 65: 3: 1381—1390.
18.Di Monte D.A., De Lanney L.E., Irwin I. et al. Monoamine oxidase depedent metabolism of dopamine in the striatum and substancia nigra of L-DOPA-treated monkeys. J Brain Res 1996; 28: 738: 53—59.
19.Gnanalingham K.K., Robertson R.G. The effects of cronic continuous versus intermittent levodopa treatments on striatal and extrasriatal
D1 and D2 dopamine receptors and dopamine uptake sites in the 6- hydroxydopamine lesioed ran an autoradiographic study. J Brain Res 1994; 21: 640: 1—2: 185—194.
20.Nakazato Ò., Akivama A. Behavioral activity and stereotypy in rats induced by L-DOPA metabolites: a possible role in the adverse effects of chronic L-DOPA treatment of Parkinson, s disease. J Brain Res 2002; 15: 930: 1—2: 134—142.
21.Opacka-Juffry J., Ashworth S., Ahier R.G., Hume S.P. Modulatory ef-
fects of L-DOPA on D2 dopamine receptors in rat striatum, measured using in vivo microdialysis and PET. J Neural Transm 1998; 105: 4—5: 349—364.
22.Shiman R., Akino M., Kaufman S. Solubilization and Partial Purification of Tyrozine Hydroxylase from Bovine Adrenal Medulla. J Biol Chem 1971; 246: 1330—1341.
ЖУРНАЛ НЕВРОЛОГИИ И ПСИХИАТРИИ, 9, 2008 |
75 |