ОНТОГЕНЕЗ, 2012, том 43, № 6, с. 387-400
ОБЗОР =
УДК 591
НЕОНАТАЛЬНЫЕ ИНЪЕКЦИИ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ И ИХ ГЕНОТИП-ЗАВИСИМЫЕ ОТДАЛЕННЫЕ ЭФФЕКТЫ
У МЫШЕЙ И КРЫС
© 2012 г. И. И. Полетаева*, О. В. Перепелкина*, О. С. Бояршинова*, И. Г. Лильп*, Н. В. Маркина*, Т. В. Тимошенко*, А. В. Ревищин**
*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова 119992 Москва, Воробьевы горы **Институт биологии гена РАН 119334 Москва, ул. Вавилова, 34/5 E-mail: ingapoletaeva@mail.ru Поступила в редакцию 26.10.10 г. Окончательный вариант получен 14.02.11 г.
Представлен обзор экспериментальных данных, свидетельствующих, что введение новорожденным мышам и крысам ряда биологически активных соединений (АКТГ4-10, его синтетический аналог се-макс, пирацетам, кофеин, леветирацетам, бусперон и др.) обнаруживает свой эффект во взрослом возрасте в виде изменений поведения и физиологических реакций, а также некоторых морфологических показателей. Анализировали предрасположенности к аудиогенным судорогам, выраженность реакций страха—тревоги, исследовательской активности, болевой чувствительности. Обнаруженные отдаленные эффекты неонатального введения этих веществ мышам и крысам разных генотипов по своему направлению либо совпадали с таковыми при введении их взрослым животным, так и имели противоположный знак. Подобное фармакологическое вмешательство в процессы развития ЦНС в период раннего постнатального онтогенеза видоизменяют ход нормального развития мозга. Эти модулирующие влияния предположительно можно связать с воздействием на формирование нейротрансмиттерных систем мозга. Они могут сказываться и на морфологических признаках ЦНС (число катехоламинергических нейронов, нейрогенез взрослого мозга).
Ключевые слова: онтогенез, неонатальные воздействия, генотип, аудиогенная эпилепсия, болевая чувствительность, тревожность, иссследовательское поведение, мыши, крысы.
Начало серии работ, обзору которых посвящена статья, было положено сообщением Л.И. Короч-кина о результатах одной из его ранних работ. В ней было обнаружено, что введение дексаметазона крысятам в ранний постнатальный период вызвало у взрослых животных увеличение числа холи-нергических нейронов в шейном симпатическом ганглии. Предложив исследовать этот феномен, Л.И. Корочкин высказал предположение, что если нервные клетки, проходящие дифференцировку, испытывают влияние низкомолекулярных биологически активных веществ, то может произойти изменение числа нейронов той или иной "эргич-ности", и этот эффект можно будет обнаружить и у взрослых животных. Сейчас очевидно, что изучение отдаленных последствий ранних воздействий на развивающийся мозг важно как в теоретическом, так и в практическом отношении (Slotkin, 1998; Viggedal et al., 1993; Vorhees, 1994; Mothes et al., 1996; Maguire, Mody, 2008). Эти феномены интенсивно исследуют, однако они остаются малоизученными в аспекте механизмов их отставленного действия. Согласно предположению О. Краера (Otto Krayer) уровни экспрессии генов
при стимуляции рецепторов в критические периоды развития изменяются по-иному, чем при такой же стимуляции зрелой ЦНС (цитировано по Slot-kin, 1998). Оценка генотипических особенностей в реализации отдаленных эффектов ранних воздействий на мозг практически отсутствует. Один и тот же рецептор при этом может участвовать в сигнальных каскадах, связанных с пролиферацией, с ее остановкой, с ростом клеток и их смертью. В качестве примера Т Слоткин приводит разную роль бета-адренергических рецепторов, стимуляция которых в раннем постнатальном онтогенезе усиливает деление клеток, а более поздняя стимуляция вызывает остановку деления клеток (Slotkin, 1998).
Обнаружены отдаленные изменения различных признаков поведения взрослых мышей и крыс после раннего введения целого ряда препаратов: этанола (Pick et al., 1993; Middaugh et al., 1994), морфина (D'Amato et al., 2001), хлорпирифоса (Venerosi et al., 2008), азид-тимидина (Venerosi et al., 2002), анестетиков (Schroeder et al., 1997, Koch et al., 2008; Loepke et al., 2009; Agrawal, Shapiro, 2005; Wang et al., 2008), никотина (Counotte et al.,
2009), кофеина (Guillet, 1995; Алексеев и др., 2003а; Tchekalarova et al., 2007), анксиолитиков (Shibuya et al.,1986), пептидов ряда групп (Mc-Givern et al., 1987; Полетаева и др., 1996а; Шилова и др., 2000; Дубынин и др., 2000; Алексеев и др., 2003а; Бояршинова и др., 2004а, б), агонистов и антагонистов нейромедиаторов (File, Tucker, 1983; Kaindl, Ikonomidou, 2007; Mehta et al., 2007, Am-massari-Teule et al., 1990; Taira et al.,1992, 1993; Costei et al., 2002; Morford et al., 2002; Шилова и др., 2004; Cohen et al., 2005; Maple et al., 2007; Maguire, Mody, 2008; Vorhees et al., 2009; Williamsa et al., 2003, 2004; Noorlander et al., 2008; Vorhees et al., 2009 и др.), ингибитора NO-синтазы NG-нитро-L-аргинин-метил-эфир — L-NAME (Тимошенко и др., 2009а, б) и других веществ.
Ниже дается краткий обзор результатов анализа изменений поведения, физиологических и морфологических признаков, полученных нашей группой в течение ряда лет. Биологически активные агенты вводили в течение 1-й (реже — в течение 2-й) недели жизни крыс или мышей с последующей оценкой их физиологического статуса в возрасте 1 мес. или в половозрелом возрасте. Были также показаны морфологические изменения в ЦНС.
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГЕНОТИПОВ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ
В разных сериях опытов были использованы крысы линий КМ, Вистар и Wag/Rij, а также мыши линий СВА/Lac/Sto, С3Н/Ш, C57BL/6J, DBA/2J, 101/HY, RLB, RSB.
Линии крыс. Инбредная линия крыс Крушин-ского-Молодкиной (КМ) характеризуется предрасположенностью к аудиогенной эпилепсии с почти 100% пенетрантностью и высокой экспрессивностью этого признака (Семиохина и др., 2006). Аутбредная линия Вистар в конце 40-х годов послужила основой для селекции крыс линии КМ. В настоящее время небольшая и изменчивая доля (12—23%) крыс Вистар обнаруживает аудиогенные судорожные припадки невысокой интенсивности, практически никогда не имеющие тонического компонента. Крысы линии Wag/Rij, использованные в одном из исследований (Алексеев и др., 2002а), характеризуются спонтанными приступами кратковременных "малых припадков" (Kuz-netsova et al., 1996). Примерно у трети животных этой линии обнаруживаются также и аудиогенные судорожные припадки (Midzyanovskaya et al., 2004).
Линии мышей. Инбредные линии СВА, DBA/2J, С3Н и C57BL/6J — коммерческие стандартные линии (Бландова и др., 1983). Мыши линии DBA/2J в высоком проценте случаев предрасположены к аудиогенной эпилепсии и обнаруживают ее с 20 до 42—45-дневного возраста. Мыши линий СВА и С3Н не обнаруживают аудиогенных
судорожных припадков. Линия C57BL/6J — устойчива к действию звука, однако могут стать чувствительными после процедуры прайминга (предварительному воз действию звука в возрасте 14—18 дней (Henry, 1967). Мыши линии 101/HY обладают нестабильностью хромосомного аппарата и имеют дефекты в системе репарации ДНК, которые наследуются рецессивно и обусловлены мутацией одного гена, обозначенного mut-1 (Карагодина, Съяксте, 1981). Для мышей линии 101/HY характерны редко встречающееся нарушение локомо-ции, выражающееся в попятных движениях в новой ситуации (Полетаева и др., 1992) и предрасположенность к аудиогенной эпилепсии, которая, в отличии от мышей DBA/2J, наиболее сильно выражена у них в возрасте 2—3 мес. (Полетаева и др., 19966). Мыши линий RLB и RSB (Russian Large Brain, Russian Small Brain) были получены каждая от одной самки линий БМ и ММ, селектированных, соответственно, на большой и малый вес мозга, и подвергнутых процедуре пересадки эмбрионов (Маркина и др., 2004).
Использованные вещества, их введение. Новорожденным мышам и крысам ряда генотипов (см. ниже) в возрасте со 2-го по 6-й дни жизни вводили АКТГ4-10, семакс (устойчивый к расщеплению пептидазами аналог АКТГ4_10), кетамин (неконкурентный антагонист NMDA-рецепторов), кофеин (антагонист аденозиновых А-1 рецепторов), пира-цетам, мелатонин (данные не представлены), бу-спирон (агонист 5НТ-2А рецепторов), L-NAME (ингибитор NOS), леветирацетам (противосудо-рожное средство). Вещества, растворенные в дистиллированной воде или физиологическом растворе, вводили в течение 5 дней подкожно в область холки детенышам крыс и мышей, начиная с 2-дневного возраста, за исключением нескольких серий, в которых сроки введения были иными (см. ниже). Контрольными во всех экспериментах были две группы — 1) контроль эффекта болевой стимуляции (введение растворителя) и 2) интактные животные. Контрольные и экспериментальные животные принадлежали одному и тому же помету.
В возрасте 4 недель животных индивидуально метили, рассаживали самцов и самок и содержали до достижения ими взрослого возраста (в большинстве серий — 8 нед. и старше). Воду и корм (фирмы МЭСТ и Лабораторкорм, Москва) животные получали ad lib. При выполнении работы авторы придерживались биоэтических правил, изложенных в декларации 86 ЕС.
ТЕСТИРОВАНИЕ НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО СТАТУСА ВЗРОСЛЫХ ЖИВОТНЫХ
Аудиогенная эпилепсия
Методика. Животное помещали в звукоизолирующую камеру, в которую подавали звук (звонок, сила 100 дБ). В случае развития аудиогенного судо-
Таблица 1. Средний балл (± ошибка средней) аудиогенного припадка мышей разных генотипов в возрасте 1 мес. у интактных мышей, а также после неонатального введения семакса и болевой неонатальной стимуляции
Воздействие
семакс бол. стимул. интактные
DBA/2 1.16***# ± 0.23 4.00*** ± 0.30 2.00 ± 0.29
CBA 1.21 ± 0.18 0.08 ± 0.26 0.84 ± 0.24
101/НГ 1.21 ± 0.19 0.96 ± 0.18 0.95 ± 0.19
С3Н 0.85 ± 0.25 0.08 ± 0.26 1.21 ± 0.26
С57ВЬ/6 0.08 ± 0.26 0.00 ± 0.27 0.00 ± 0.38
*** — достоверно отличается от группы интактных мышей прир < 0.001; # — достоверно отличается от группы с неонатальной болевой стимуляцией прир < 0.05.
Таблица 2. Средний балл (± ошибка средней) аудиогенного припадка мышей разных генотипов в возрасте 1 мес. у интактных мышей, а также после неонатальной болевой стимуляции, введения кофеина и пирацетама
Линия Неонатальное воздействие
Интактные Бол. стимуляция Кофеин Пирацетам
DBA
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.