ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 4, с. 439-447
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 616.895.8:616-073.756.8:599.323.4
ОТБОР НА КАТАТОНИЧЕСКИЙ ТИП РЕАГИРОВАНИЯ У КРЫС: ИССЛЕДОВАНИЕ МЕЖЛИНЕЙНЫХ РАЗЛИЧИЙ МЕТОДОМ МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНОЙ ТОМОГРАФИИ
© 2014 г. А. Е. Акулов1, Т. А. Алехина1, И. О. Мешков1, Е. Д. Петровский3, О. И. Прокудина1,
И. В. Коптюг2, 3, А. А. Савелов2, М. П. Мошкин1
1 Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, 2Институт "Международный томографический центр" СО РАН, Новосибирск, 3Новосибирский государственный университет, e-mail: alek@bionet.nsc.ru Поступила в редакцию 19.04.2013 г. Принята в печать 16.12.2013 г.
На крысах линий Вистар, ГК ("генетическая" и "кататония") и МД+ ("маятникообразные движения") выполнены исследования головного мозга с использованием метода магнитно-резонансной томографии, ангиографии и спектроскопии. Общими отклонениями в размерах структур мозга оказалась меньшая площадь стриатума правого полушария (коронарный срез) у крыс ГК и МД+ по сравнению с исходной популяцией Вистар. Выявлены меньшие размеры передних рогов боковых желудочков мозга в линии ГК по сравнению с контролем. Показана большая максимальная скорость кровотока в общих сонных артериях у крыс линии МД+. Найдены различия в гиппокампе по уровню мио-инозитола между крысами ГК и МД+. У крыс МД+ снижено содержание таурина в гиппокампе, что может указывать на участие этой аминокислоты в регуляции предрасположенности к аудиогенным судорогам.
Ключевые слова: кататония, селекционная модель, магнитно-резонансная томография, ангиография, спектроскопия, инозитол, таурин, аудиогенные припадки.
Selection for Catatonic Reaction in Rats: a Study of Interstrain Differences
by Magnetic Resonance Imaging
A. E. Akulov1, T. A. Alekhina1, I. O. Meshkov1, E. D. Petrovsky3, O. I. Prokudina1, I. V. Koptyug2, 3, A. A. Savelov2, M. P. Moshkin1
1Institute of Cytology and Genetics, Russian Academy of Sciences, Siberian Division, Novosibirsk, 2Institute "International Tomographic Center, Russian Academy of Sciences, Siberian Division, Novosibirsk,
3Novosibirsk State University, e-mail: alek@bionet.nsc.ru
Brain studies by magnetic resonance imaging, angiography, and spectroscopy have been performed with rat strains Wistar, GC (genetic and catatonia), and PM+ (pendulum movements). Both GC and PM+ rats show similar deviations from the ancestral Wistar population in having smaller areas of the right striatum (coronal slice). The anterior horns of lateral ventricles in GC rats are smaller than in the control strain. The maximum blood flow velocity in the common carotid arteries of PM+ rats is greater. The GC and PM+ strains differ in myo-inositol level in the hippocampus. The PM+ strain is characterized by a lower taurine level in the hippocampus, which may be one of the participants regulated the predisposition to audiogenic seizures.
Keywords: catatonia, selection model, magnetic resonance imaging, angiography, spectroscopy, inositol, taurine, audiogenic seizures.
DOI: 10.7868/S0044467714040030
439 6*
Рис. 1. Крыса ГК в кататоническом ступоре. Fig. 1. GC rat in catatonic stupor.
Кататония (от греч. katatonos — натянутый, напряженный) является психопатологическим синдромом, для которого характерны расстройства в двигательной сфере. Встречаемость кататонии среди психиатрических пациентов достигает более 30%, из которых большая часть пациентов страдает аффективными психозами, далее идут пациенты с шизофренией (кататонический тип) и пациенты с соматическими расстройствами [Daniels, 2009]. Кататонические реакции встречаются и у животных и представляют собой одну из филогенетически древних форм реагирования на пугающие стимулы [Kolpakov et al., 1986; Moskowitz, 2004; Overeem et al., 2002].
К кататоническим типам реагирования относят реакции застывания с элементами каталепсии и избыточные стереотипные движения у грызунов. В Институте цитологии и генетики СО РАН под руководством В.Г. Колпакова были созданы две линии крыс с кататоническими отклонениями. Для них характерны пассивно-оборонительные реакции застывания (линия ГК, от слов "генетическая" и "кататония") [Kolpakov et al., 1986] и стереотипный
гиперкинез (линия МД+, от слов "маятнико-образные движения") [Алехина и др., 2007]. В линию ГК животных отбирали по продолжительному каталептическому застыванию в домашней клетке (рис. 1), а в линию МД+— крысы с наибольшей амплитудой раскачивания головы и плечевого пояса. К настоящему времени после 70 поколений отбора для крыс линии ГК характерно проявление биполярных реакций [Алехина и др., 2005], а для крыс линии МД+ после 40-го поколения отбора свойственна предрасположенность к аудио-генным судорожным припадкам [Алехина и др., 2007]. Для животных обеих линий характерны состояния повышенной общей возбудимости. Выдвинуто предположение, по которому основную регулирующую роль в таких состояниях играет снижение уровня норадре-налина в гипоталамусе [Алехина и др., 2007; Алехина и др., 2005; Колпаков и др., 2001].
Согласно концепции Д.К. Беляева отбор по поведению открывает новые внутренние возможности для наследственной изменчивости [Беляев, 1966]. В настоящее время на большом фактическом материале показано, что селекция по поведенческим признакам приводит к изменению центральных нейро-анатомических показателей у лисиц, норок и крыс: в серотонинергической и норадренер-гической, глюкокортикоидной системах мозга, а также в пропорциях краниологических признаков [Попова, 2000; Трут, 2000; Трут и др., 1991; Харламова и др., 2000].
Целью настоящего исследования была оценка предполагаемых изменений структурного и функционального нейробиологического субстрата мозга и состояния церебральной сосудистой системы, которые произошли в процессе длительной селекции крыс линий ГК и МД+. Для оценки этих общих изменений были использованы современные методы магнитно-резонансной томографии (МРТ), ангиографии (МРА) и протонной магнитно-резонансной спектроскопии (МРС).
МЕТОДИКА Экспериментальные животные
В исследовании использовали крыс линий Вистар (5 самцов), ГК (6 самцов) и МД+ (5 самцов) в возрасте 4 мес. весом 300—330 г. За 3 дня до начала опыта крыс ГК протестировали на реакцию каталептического застывания [3]. В линии МД+ были отобраны жи-
вотные с наибольшей амплитудой латерального раскачивания головой, доходящей до 2 см. Животных содержали в виварии ИЦиГ СО РАН по 5—6 крыс в клетке при свободном доступе к воде и корму. Условия содержания и протоколы работы с животными утверждены Комиссией по биоэтике ИЦиГ СО РАН, все процедуры на крысах проведены в соответствии с рекомендациями международного Совета Европейского Сообщества (директива от 24 ноября 1986, 86/609/ЕЕС).
Магнитно-резонансная томография
Исследования проводили на горизонтальном томографе с напряженностью магнитного поля 11.7 Тесла (Braker, Bio Spec 117/16 USR, Германия). За 15 мин до проведения процедуры сканирования животных наркотизировали внутрибрюшинным введением уретана (1 г/кг массы тела). Информация о морфологии головного мозга получена на основе Т2-взвешенных изображений, зарегистрированных с использованием метода RARE (rapid acquisition with relaxation enhancement). Сканирования выполнены в трех проекциях: аксиальной, сагиттальной и коронарной. Измерение структур головного мозга проводили при помощи программы ParaVision 5, опции ROI (Region of Interest). Площадь среза высчитывали по формуле: S= (Npixel х 0.00013689) х 10 см2, где S — площадь, N pixel — число пикселей.
Магнитно-резонансная ангиография
Сосуды головного мозга исследовали сразу вслед за МРТ с помощью времяпролетной ангиографии Time of Flight (TOF). Были получены изображения общих сонных артерий (левой и правой) в двумерной проекции, которые благодаря опции ParaVision 5.0 MIP (Maximum Intensity Projection) преобразовывались в 3D-изображения. Измерение размеров сосудов проводили с помощью ROI на 2 мм прокси-мальнее бифуркаций сонных артерий.
Скорости кровотока исследовали методом фазоконтрастной ангиографии PCA (Phase Contrast Angiography) в одном поперечно поставленном основному току крови срезе, руководствуясь 3D моделью. Измерение выполняли на 2 мм проксимальнее бифуркаций сонных артерий. Определяли максимальную скорость кровотока в центральной части артерии и среднюю линейную скорость кровотока
для всего сечения артерии. На основании средней скорости кровотока и сечения вычисляли объемный кровоток (мл/мин). Все гемодина-мические характеристики были получены за 2-минутный интервал регистрации.
Магнитно-резонансная спектроскопия
Исследование методом МРС было выполнено вслед за МРА. Для правильного позиционирования спектроскопических вокселей, размер которых составлял 2 х 3 х 2.5 мм, были использованы изображения МРТ этих животных. Все протонные спектры получены с помощью одновоксельной спектроскопии методом SEAM (Stimulated Echo Acquisition Mode Spectroscopy). Перед каждым спектроскопическим измерением проводили настройку однородности магнитного поля в пределах выбранного вокселя с помощью методики FastMap. Для обработки экспериментальных спектров МРС была разработана специализированная компьютерная программа. Принцип работы программы подробно описан в статье П.М. Мошкина с соавторами [Мошкин и др., 2012]. Полученные спектры содержали пики следующих соединений: мио-инозитол, креатин и фосфокреа-тин, глутамат, глутамин, таурин, холиновые компоненты, аспартат, n-ацетил аспартат, гамма-аминомасленая кислота (ГАМК), лак-тат, аланин, фосфорилэтаноламин.
Статистическая обработка
Все значения исследуемых параметров представлены в виде средних и ошибок средних (М ± m). Влияние генотипа на введенные характеристики тестируемых особей определяли с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA). Достоверность различий между группами тестируемых животных оценивали с помощью post Нос-тестов (Fisher LSD). Нормальность распределения параметров проверяли с помощью критерия Колмогорова—Смирнова. Корреляционный анализ проводили по непараметрическому методу Спирмена. Ра
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.