СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2007, том 21, № 3, с. 251-255
ХЕМОРЕЦЕПЦИЯ
УДК 612.86;615.31
ОБОНЯТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА КАК КАНАЛ ДЛЯ ТРАНСПОРТА МЕДИАТОРОВ В СТРУКТУРЫ МОЗГА
© 2007 г. О. С. Гладышева1, А. Л. Краснов, В. Н. Крылов
Нижегородский институт развития образования 603600, г. Нижний Новгород, ул. Ванеева, д. 203 E-mail: gladyshevaos@yandex.ru; secr@niro.nnov.ru Нижегородский государственный университет им. Н И. Лобачевского 603950, г. Нижний Новгород, пр-т Гагарина, д. 23 E-mail: alexkrasnov@yandex.ru Поступила в редакцию 03.04.2007 г.
В работе продемонстрирована способность двух нейромедиаторов - ГАМК и глицина - проникать в ЦНС при интраназальном введении. Растворы ГАМК и глицина, не проникающие через гемато-энцефалический барьер (ГЭБ) при системном введении в организм, в случае интраназального воздействия в низких дозах оказывали быстрое тормозное влияние на внутривидовую межсамцовую агрессию у мышей. Таким образом, обонятельная система может выполнять функцию транспортного канала для доставки в структуры мозга нейромедиаторов.
Ключевые слова: обонятельная система, нейромедиаторы: ГАМК, глицин, интраназальная доставка.
ВВЕДЕНИЕ
Обонятельная система обеспечивает восприятие химических сигналов, связанных с различными аспектами существования животных в окружающей среде. Феромоны и другие биологически значимые запахи запускают различные формы поведения: социального, пищевого, территориального, полового, материнского и другого, оформляясь в химическую коммуникативную систему. Химические сигналы, обеспечивающие в очень низких концентрациях запуск и реализацию этих сложных форм поведения, воспринимаются рецепторами, располагающимися в основной и дополнительной обонятельных системах. Далее информация передается в первичные центры - обонятельные луковицы, а затем в структуры лимбической системы, включающие отделы древней коры. Таким образом, особенностью обонятельной системы, в отличие от других сенсорных образований, является прямое представительство в высших отделах центральной нервной системы (ЦНС).
Особенности структурной организации, а также имеющиеся в литературе сведения о возможности преодоления ГЭБ через структуры обонятельной системы для различных соединений и вирусов при их введении в носовые ходы (De Lorenzо, 1970; Suzuki, 1984; Shirley, 1985; Baker, Spencer, 1986; Itaya, 1987; Morales et al., 1988) побудили нас начать свои собственные экспериментальные исследования этого вопроса (Гладышева и др., 1994; Gladysheva, Troitskaya, 1994; 1995). В
настоящее время интерес к проблеме интрана-зальной доставки различных фармакологических агентов только усиливается, о чем свидетельствуют последние обзорные публикации на эту тему (Макаренко и др., 2006; Гладышева, 2007; Talega-onkar, Mishra, 2004; Illum, 2000).
Среди фармакологических препаратов, для которых интраназальная доставка в структуры ЦНС является наиболее оптимальной, особое место занимают нейромедиаторы, так как хорошо известны многие заболевания, этиология которых связана с нарушениями их метаболизма или синтеза в структурах ЦНС. Однако исследования по возможности их интраназального введения остаются крайне малочисленными по сравнению с другими фармакологическими агентами (Гладышева, Троицкая, 1999; 2000; Gladysheva, Troitskaya, 1992; 1994; 1995; Kao et al., 2000; Dahlin et al., 2000; 2001). В настоящей работе проведено сравнительное исследование интраназального введения двух тормозных медиаторов и их влияние на изменение параметров поведенческой модели - внутривидовой межсамцовой агрессии мышей.
МЕТОДИКА
Исследование действия нейромедиаторов -ГАМК и глицина - при интраназальном введении проводили на экспериментальной модели внутривидовой межсамцовой агрессии мышей. Данная модель показала себя весьма чувствительной к
действию фармакологических агентов, являющихся ГАМК-антагонистами и ГАМК-агониста-ми, что можно предполагать и по отношению к глицину (Пошивалов, 1986).
Опыты выполнены на 355 взрослых самцах белых беспородных мышей (2-3.5 мес), по 2025 животных в каждой серии. Вначале животных предварительно ежедневно тестировали в течение недели и определяли следующие параметры агрессивной реакции: время начала первой атаки и длительность каждой реакции. Животные с близкими показателями подбирались в одну группу, на которой изучалось действие только одной дозы ГАМК или глицина. В дальнейшем в ходе опыта животные не выбраковывались. Тестирование проводили в одно и то же время суток, подсаживая в клетку к самцу-резиденту "чужого" самца или интрудера, в качестве которых обычно использовались самцы того же возраста из той же партии. Подсчитывали время начала первой атаки, количество атак, проводимых самцом-"хозяи-ном" территории против интрудера в течение 5-минутного теста. В качестве атаки фиксировались следующие формы агрессии: укус-толчок, выпад-укус и взаимные укусы в клинче. В качестве контроля использовали результаты тестирования, проведенного за сутки до введения дозы ГАМК или глицина. В качестве растворителя применяли физиологический раствор. В опытах использовали внутрибрюшинное и интраназаль-ное введение. Инъекции каждой дозы ГАМК или глицина проводили только однократно подопытным животным-резидентам, исследуемым в пределах одной серии эксперимента.
Для интраназального введения ГАМК были применены дозы - 0.1; 0.3; 0.5; 1.0 и 10 мг/кг, для внутрибрюшинного - 1; 10 и 100 мг/кг. Для интраназального введения глицина были применены дозы - 0.5; 3.0; 5.0 и 10 мг/кг, для внутрибрюшинного - 5; 50 и 100 мг/кг. Действие растворителя -физиологического раствора для теплокровных -оценивали в специальной серии экспериментов. Объем растворов исследуемого вещества при ин-траназальном введении составлял 25 мкл. Эта величина была определена экспериментальным путем с помощью введения окрашенного метилено-вым синим физиологического раствора таким образом, чтобы весь используемый объем жидкости находился у экспериментального животного в носовой полости. Раствор ГАМК или глицина наносился микрошприцем в виде капли на несма-чиваемую поверхность (восковая пластинка), а экспериментальное животное, фиксированное в специальном устройстве, "снюхивало" эту каплю с поверхности пластинки. После введения вещества тестирование животных проводили через 15 мин, так как этот временной интервал был достаточным, по нашим предшествующим данным, для проникновения фармакологического агента в
структуры ЦНС и, в частности, в обонятельные луковицы при таком способе введения (Гладыше-ва и др., 1994). Повторное тестирование животных проводили через сутки после введения вещества, а в ряде серий опытов также и на 2-, 3- и 10-е сутки. Полученные количественные данные, характеризующие агрессивное поведение самцов мышей после введения фармакологического агента, усреднялись и сравнивались с таковыми у этих же животных до введения вещества. Определяли процент изменения параметров агрессивной реакции и достоверность изменений по 7-крите-рию.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Согласно проведенным экспериментам, физиологический раствор, в котором растворяли ГАМК и глицин, сам по себе не изменял параметров агрессии у самцов мышей ни при интрана-зальном, ни при внутрибрюшинном введении. При этом количественные показатели агрессивной реакции атак самцов-резидентов ни через 15 мин, ни через сутки после инъекции физиологического раствора достоверно не отличались от показателей у тех самцов, которые не подвергались действию раствора.
Внутрибрюшинное введение ГАМК в низких дозах (1, 10 мг/кг) также не оказывало на поведение испытуемых самцов никакого влияния. Только увеличение дозы до 100 мг/кг приводило к кратковременному и незначительному (примерно на треть) снижению частоты атак агрессии у самцов. Однако через сутки наблюдалось полное восстановление параметров агрессивной реакции у этих животных (таблица).
Иная картина воздействия на агрессивное поведение самцов наблюдалась при интраназальном введении ГАМК. Низкие дозы (0.1 и 0.3 мг/кг) через 15 мин после введения не вызывали изменений в поведении тестируемых самцов, хотя через сутки у них наблюдалось некоторое подавление агрессии. Однако эти воздействия не носили достоверного характера. Увеличение дозы ГАМК до 0.5 мг/кг вызывало достоверное снижение числа атак у тестируемых животных на 28% уже через 15 мин после введения, причем это влияние сохранялось и через сутки после введения вещества, а восстановление нормальной агрессивной реакции происходило только на третьи сутки. Увеличение дозы ГАМК приводило как к увеличению эффекта ингибирования реакции агрессии, так и пролонгированию этого эффекта, который в случае использования дозы 10 мг/кг сохранялся до 10 сут. При этом снижение агрессивности было значительным. Количество атак уменьшалось на 35-49% по сравнению с нормой в различные сроки тестирования (рисунок).
Изменение частоты атак агрессии самцов-резидентов против самцов-интрудеров в 5-минутном тесте после ин-траназального и системного введения ГАМК и глицина
ГАМК Глицин
Способ введения доза, мг/кг N атак за сутки до введения N атак через 15 мин после введения доза, мг/кг N атак за сутки до введения N атак через 15 мин после введения
Интраназальное 0.1 27.81 ± 2.36 29.04 ± 2.57 0.5 19.00 ± 3.89 18.75 ± 3.84
0.3 24.76 ± 1.77 25.61 ± 2.22 3.0 19.63 ± 3.29 13.75 ± 2.31
0.5 23.55 ± 1.89 18.75 ± 2.26* 5.0 15.73 ± 5.39 9.60 ± 5.95
1.0 45.43 ± 3.52 29.33 ± 3.53* 10.0 21.25 ± 3.99 12.63 ± 2.26
10.0 30.13 ± 3.72 15.27 ± 2.76* - - -
Внутрибрюшинное 10.0 42.93 ± 1.19 43.75 ± 2.25 50.0 22.00 ± 4.28 21.86 ± 3.48
100.0 38.29 ± 2.01 26.74 ± 2.18* 100.0 20.29 ± 3.95 18.14 ± 3.80
* - Достоверное изменение агрессивного поведения самцовр < 0.01 (г-критерий).
Интраназальное введение другого нейромеди-атора - глицина в дозе 0.5 мг/кг не приводило к достоверному снижению количества атак. Начальной дозой, которая оказывала заметный эффект на изменение параметров агрессивной реакции самцов, была доза 3 мг/кг. При этом количество атак самцов снижалось на 30%. Увеличение вводимой интраназально дозы глицина до 5 и 10 мг/кг приводило к дальнейшему снижению аг
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.