ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2008, том 58, № 4, с. 458-466
ФИЗИОЛОГИЯ ПОВЕДЕНИЯ; ОБУЧЕНИЕ И ПАМЯТЬ
УДК 612.821+616.8-092
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПАМЯТИ У КРЫС С ИШЕМИЧЕСКИМ ПОВРЕЖДЕНИЕМ ПРЕФРОНТАЛЬНОЙ КОРЫ МОЗГА; ЭФФЕКТЫ СИНТЕТИЧЕСКОГО АНАЛОГА АКТГ (4-7)
© 2008 г. Д. Н. Силачев, С. И. Шрам, Ф. М. Шакова*, Г. А. Романова*, Н. Ф. Мясоедов
Институт молекулярной генетики РАН * Государственное учреждение Научно-исследовательский институт общей патологии и
патофизиологии РАМН, Москва, e-mail: proteins@mail.ru; romanovaga@mail.ru Поступила в редакцию 10.07.2007 г. Принята в печать 27.02.2008 г.
Показано, что фотохимически индуцируемый тромбоз кровеносных сосудов в префронталь-ной области коры мозга крыс приводит к формированию ишемического инфаркта в области повреждения. Двустороннее ишемическое повреждение префронтальной области мозга вызывает ухудшение показателей пространственной памяти при тестировании животных в водном лабиринте Морриса с невидимой платформой через 20-24 сут после операции. Хроническое интраназальное введение пептида Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro (семакс), синтетического аналога АКТГ(4-7), в дозе 250 мкг/кг/сут в течение первых шести дней после фототромбоза приводило к восстановлению способности животных к обучению. Наблюдаемое в экспериментах отдаленное антиамнестическое действие пептида семакса может быть обусловлено его нейро-протективной активностью и способностью стимулировать синтез нейротрофических факторов.
Ключевые слова: ишемия мозга, префронтальная область коры мозга, обучение, пространственная память, водный лабиринт Морриса, меланокортины, семакс.
Formation of Spatial Memory in Rats with Ischemic Injury of Prefrontal Areas of the Cortex; Effects of a Sinthetic Analogue of ACTH(4-7)
D. N. Silachev, S. I. Schramm, F. M. Shakova*, G. A. Romanova, N. F. Myasoedov
Institute of Molecular Genetics, Russian Academy of Sciences, *Institute of General Pathology and Pathophysiology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow,
e-mai: proteins@mail.ru; romanovaga@mail.ru
It was shown, that photochemically induced thrombosis of blood vessels in prefrontal areas of the cortex lead to the formation of well-defined infarct zone. Bilateral prefrontal cortex injury impair acquisition of the Morris water-maze on postoperative days 20-24. Chronic treatment of brain-injuried rats with peptide semax, a synthetic analogue of ACTH(4-7), at a dose of 250 ^g/kg (intranasal, once a day) during six days after photothrombosis resulted in restoration of spatial learning ability. The observed long-lasting antiam-nesic effects of the semax are probably caused by its strong neuroprotective action, and ability to induce synthesis of nerotrophic factors.
Key words: brain ischemia, prefrontal areas of the cortex, learning, spatial memory, Morris water-maze, melanocortins, semax.
Передние префронтальные отделы неокор-текса у крыс наряду с гиппокампом играют важную роль в интегративной деятельности мозга, связанной с обучением и памятью [15, 16]. Повреждение этих областей коры приводит к значительным нарушениям когнитив-
ных функций и, в частности, к нарушениям пространственной памяти [21, 22]. Исследованию механизмов нарушения и восстановления когнитивных функций мозга, связанных с неокорте ксом посвящен ряд исследований [14, 15]. В то же время участие некоторых нейро-
трансмиттерных и регуляторных систем мозга в защитных и регенеративных процессах, способствующих восстановлению способности к обучению, еще недостаточно изучено. Одна из таких регуляторных систем может быть связана с меланокортинами - семейством пептидов, образующихся из проопиомеланокортина.
Известно что меланокортины играют важную роль в развитии, регенерации и функционировании головного мозга [27]. Помимо а-ме-ланоцит-стимулирующего гормона (а-МСГ) и АКТГ сильными поведенческими эффектами обладают также их более короткие фрагменты, наиболее изученными из которых являются АКТГ(1-24), АКТГ(4-10), АКТГ(4-9) и АКТГ(4-7) [29]. Эти пептиды влияют на память, мотивацию и концентрацию внимания [28].
Для экспериментальных исследований ме-ланокортинов in vivo часто используют их синтетические аналоги, обладающие более высокой устойчивостью к действию протеолитиче-ских ферментов. Одним из таких аналогов является пептид семакс - Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro [1, 10]. Его N-концевая последовательность идентична фрагменту АКТГ(4-7). Семакс в отличие от а-МСГ и АКТГ, не проявляет меланоцит-стимулирующей активности, но вместе с тем обладает когнитивным действием, причем более пролонгированным по сравнению с природными фрагментами АКТГ [4]. Результаты ряда экспериментальных исследований показали также, что семакс обладает также выраженным нейропротективным действием при гипоксии, ишемии головного мозга и нейротоксическом действии 1-метил-4-фе-нил-1,2,3,6-тетрагидропиридина [3, 6, 17].
В наших предыдущих исследованиях было показано, что экспериментальное двустороннее ишемическое повреждение префронталь-ной области коры головного мозга у крыс приводило к потере выработанного условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) [5]. Курсовое интраназальное введение семакса в дозе 250 мкг/кг вызывало уменьшение объема коркового ишемического повреждения и способствовало сохранению предварительно выработанного УРПИ через 8 сут после повреждения мозга [6]. Однако нами не было выяснено, сохраняется ли антиамнестическое действие семакса на более отдаленных сроках после окончания курса хронического введения семакса.
Целью настоящей работы было исследовать нарушения пространственной памяти у крыс с двусторонним ишемическим поврежде-
нием префронтальной коры мозга и оценить влияние на эти процессы синтетического аналога АКТГ(4-7).
МЕТОДИКА
Работа выполнена на 48 самцах беспородных крыс массой 200-250 г, выращенных в виварии Института общей патологии и патофизиологии РАМН. Животные содержались в виварии при свободном доступе к пище и воде и 12-часовом световом режиме (освещение - с 7:00 до 19:00). При работе с крысами соблюдались требования, сформулированные в Директивах Совета Европейского сообщества 86/609/ЕЕС об использовании животных для экспериментальных исследований.
Все взятые в эксперимент особи были разделены на три группы: ЛО (n = 13) - ложно-оперированные; Иш + Н2О (n = 23) - крысы с двусторонним ишемическим инфарктом префронтальной коры головного мозга, которым в первый день - через 15 мин и 1 ч, а далее - через 1, 2, 3, 4 и 5, 6 сут после операции вводили интраназально по 7 мкл дистиллированной воды; Иш + Сем (n = 12) - животные, которым по той же схеме вводили интраназально водный раствор семакса в дозе 250 мкг/кг.
Фокальная ишемия коры головного мозга. Двусторонний фокальный ишемический инфаркт префронтальной коры головного мозга крыс - поля Fr1 и Fr2 [20] создавали методом фотохимически индуцируемого тромбоза [25] (рис. 1). Операцию проводили под общим наркозом, который вызывали внутрибрюшинной инъекцией хлоралгидрата в дозе 300 мг/кг. После введения фотосенсибилизируемого красителя бенгальского розового ("Sigma", USA; 40 мг/кг, внутривенно) крысу фиксировали в стереотаксисе, делали продольный разрез кожи и удаляли надкостницу. Для облучения использовали специальную установку, состоящую из источника холодного света с галогено-вой лампой мощностью 250 Вт, и световода с диаметром внутреннего сечения 3 мм. Световод устанавливали на расстоянии 1 мм от поверхности черепа на 2 мм ростральнее брегмы и на 2 мм латеральнее сагиттального шва и облучали холодным светом каждое из полушарий мозга в течение 15 мин. Ложноопериро-ванных животных подвергали тем же процедурам, за исключением введения красителя бенгальского розового.
Морфологический анализ. Для визуального контроля размеров ишемического инфаркта,
Рис. 1. Двусторонний ишемический инфаркт префронтальной области коры мозга крысы, вызванный фотоиндуцированным тромбозом. А - мозг крысы через 8 сут после операции; окрашивание трифенил-тетразолий хлоридом. Пунктирной линией обозначено место расположения поперечного среза, приведенного на рис. 1, Б. Б - пример коронарного среза мозга (толщина - 100 мкм) через 8 сут после операции; окрашивание крезил-фиолетовым. Очаги ишемического повреждения указаны стрелками. В -расположение префронтальной области мозга (поля Fr1 и Fr2) на стереотаксической схеме коронарного среза (2.12 мм ростральнее брегмы) [20].
Fig. 1. Bilateral ischemic infarct in prefrontal cortex induced by focal photothrombosis. A - Rat brain on post-operative day 8 stained with triphenyltetrazolium chloride. The dashed line show the location of the coronal section given on fig. 1, Б. Б - Example of 100 ^m coronal sections on postoperative day 8 stained with cresyl-violet. Arrows show the location of ischemic infarct. В - Prefrontal cortex (areas Fr1 and Fr2) on stereotaxic drawing scheme of coronal section (2.12 mm anterior to Bregma) [20].
вызываемого фототромбозом, было взято несколько контрольных животных, которым через 8 сут после операции вводили сверхдозу хлоралгидрата. Мозг извлекали из черепной коробки и инкубировали 15 мин при 37°С в 1%-ном растворе трифенилтетразолий хлорида ("Sigma", USA).
Для определения области повреждения мозга проводили транскардиальную перфузию 10%-ным раствором формалина. Серийные срезы толщиной 100 мкм готовили на вибротоме и монтировали на предметных стеклах с помощью водно-спиртового раствора желатина (1 часть 1%-ного желатина и 1 часть 80%-ного спирта), окрашивали 1%-ным кре-зил фиолетовым, обезвоживали в спиртах с восходящей концентрацией и заключали в бальзам. Затем стекла сканировали и определяли область повреждения с помощью программы "Image-Pro".
Водный лабиринт Морриса. Для проведения экспериментов использовали белый пластиковый бассейн диаметром 180 см и высотой 40 см. Бассейн заполняли водой (22 ± 1°С) до уровня 25 см от дна бассейна. Вся площадь бассейна была условно разделена на четыре равных сектора - квадранта. В центре одного из
секторов помещали цилиндр с платформой диаметром 15 см. Этот сектор бассейна обозначали как "целевой
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.