НЕЙРОХИМИЯ, 2014, том 31, № 1, с. 23-30
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 616.895;577.218;57.052.6
ПРОАДАПТИВНАЯ РОЛЬ НЕЙРОНАЛЬНЫХ ТРАНСКРИПЦИОННЫХ ФАКТОРОВ CREB И ОТ-кБ В МОДЕЛЯХ ПОСТСТРЕССОВЫХ ПСИХОПАТОЛОГИЙ НА КРЫСАХ
© 2014 г. К. А. Баранова*, Е. А. Рыбникова, А. В. Чурилова, О. В. Ветровой, М. О. Самойлов
ФГБУНИнститут физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Изучали динамику активации транскрипционных факторов СЯЕВ и МБ-кВ в образованиях мозга крыс после экспозиции патогенным психоэмоциональным стрессам в модели эндогенной депрессии и модели посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), а также после применения гипоксического прекондиционирования, предотвращающего формирование тревожно-депрессивных патологий в данных моделях. В гиппокампе и неокортексе при развитии постстрессовых психопатологий в обеих моделях наблюдались сниженные (максимально в 10 раз относительно контроля) или базальные уровни содержания активационных транскрипционных факторов СЯЕВ и МБ-кВ, однако в гипоталамусе в модели депрессии отмечалась сверхактивация МБ-кВ (до 18-кратного превышения контрольных показателей). Следовательно, недостаточная активация этих факторов в экстрагипоталамических образованиях мозга может являться общим компонентом патогенеза как депрессии, так и ПТСР, тогда как сверхактивация МБ-кВ в нейросекреторных центрах гипоталамуса, очевидно, вовлекается в механизмы развития депрессивных состояний. Реализация адаптогенного, антидепрессивного и анксиолитического действия гипоксического прекондициони-рования сопровождалась умеренной, 2—6 кратной активацией СЯЕВ и МБ-кВ в нейронах мозга в обеих парадигмах стрессирования. Очевидно, поддержание оптимального уровня активности данных транскрипционных факторов в нейронах мозга играет важную роль в обеспечении неспецифических компенсаторных процессов, повышающих адаптивные возможности мозга в условиях стресса.
Ключевые слова: СЯЕБ, ИГ-кБ, психоэмоциональный стресс, депрессия, посттравматическое стрессовое расстройство, гипоксическое прекондиционирование, адаптация к стрессу, нейропротекция.
Б01: 10.7868/8102781331401004Х
ВВЕДЕНИЕ
Известно, что фосфорилирование белков про-теинкиназами играет важную роль в регуляции всех физиологических процессов. Киназы — конечные звенья путей сигнальной трансдукции, они участвуют в запуске геномного ответа через сигнал-зависимые активационные транскрипционные факторы, фосфорилируя непосредственно транскрипционные факторы или компоненты их ингибиторного комплекса [1, 2]. Классическим примером непосредственной активации фосфо-рилированием может служить механизм активации транскрипционного фактора СЯЕВ: рецепторы, связанные с О-белками, передающие сигнал от нейромедиаторов, через накопление цАМФ стимулируют киназу РКА, которая, в свою очередь, фосфорилирует СЯЕВ, активируя его [3]. Для активации фактора МБ-кВ необходимо фосфорилирование белка-ингибитора, находящегося в комплексе с МБ-кВ, что приводит к дис-
* Адресат для корреспонденции: 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6; тел. 8(911)2345453; e-mail: ksentippa@mail.ru.
социации комплекса, и допускает последующую димеризацию, транслокацию в ядро и связывание МБ-кВ с ДНК, сопровождаемое активацией транскрипции соответствующих генов [4].
Активация СЯЕВ в нервной системе отмечается в ответ на обучение, физическую нагрузку, боль, гипоксию, разнообразные стрессы и др. Соответствующие СЯЕВ-зависимые белки выполняют самые разнообразные сигнальные, транспортные и структурные функции. К ним относятся гены многих нейромедиаторов, рецепторов, нейротрофинов, киназ и факторов роста, ряд мишеней СЯЕВ также представляют собой транскрипционные факторы. СЯЕВ играет важную роль в таких процессах, как развитие нервной системы, нейропротекция, обучение и память, связывая синаптическую активность с долгосрочными изменениями в нейрональной пластичности. Нарушение регуляции СЯЕВ — важное звено в развитии целого комплекса нейропатологиче-ских состояний [5, 6].
Еще одним многофункциональным фактором транскрипции, активируемым протеинкиназами, является МБ-кВ. Это семейство транскрипционных факторов, отвечающее за регуляцию генов-мишеней, вовлеченных в воспалительные, иммунные реакции, пролиферацию и апоптоз клеток, в ответ на такие стимулы, как различные типы стресса, действие цитокинов, факторов роста, бактериальных и вирусных антигенов [4]. Интересен тот факт, что в большинстве клеток организма активация МБ-кБ связана с патологическими состояниями, с повреждением тканей, в то время как в ЦНС он может опосредовать непатологический эндогенный сигнал, участвовать в нормальном функционировании мозга. Кроме того, МБ-кБ активно вовлекается в функционирование ЦНС в условиях экстремальных воздействий, участвует в процессах выживания нервных клеток, а также в процессах синаптической пластичности и памяти [7, 8].
Таким образом, в нервной системе факторы СЯББ и МБ-кБ отвечают за нейрональную пластичность, а также могут вовлекаться в механизмы индукции толерантности мозга к неблагоприятным факторам. Вместе с тем, МБ-кБ может участвовать и в развитии патологических состояний мозга, в частности, при различных неврологических заболеваниях. В связи с этим в настоящей работе был проведен сравнительный анализ активности факторов рСЯББ и МБ-кБ в образованиях мозга крыс при развитии адаптивных и патологических ответов на тяжелые психоэмоциональные стрессы. Была исследована динамика экспрессии их активных форм в гиппокампе, не-окортексе и гипоталамусе крыс в разные периоды формирования стресс-индуцированных патологий в моделях депрессии и посттравматического стрессового расстройства, а также у прекондици-онированных животных, адаптирующихся к тяжелым стрессам в этих парадигмах [9, 10].
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на самцах крыс линии Вистар с массой тела 200—250 г (п = 84), разделенных на 5 групп: 4 экспериментальные группы по 18 животных и контрольную группу (п = 12). Крыс первой группы подвергали неизбегаемому стрессу в классической парадигме "выученной беспомощности" (ВБ) — экспериментальной модели эндогенной депрессии [11]. Для выработки депрессивноподобного состояния ВБ крыс стимулировали асинхронными ударами электрическим током в замкнутом пространстве клетки в течение часа так, чтобы каждая крыса получила по 60 ударов током (1 мА, 50 Гц) каждый длительностью 15 с. [12, 13]. В результате у животных значительно редуцировалась двигательная и исследовательская активность в тесте "открытого
поля", повышался уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте и уровень кортикостерона в крови, уменьшалось предпочтение сахарина (агедония), и происходило нарушение глюкокортикоидного торможения в декса-метазоновом тесте [9, 14, 15]. Для индукции экспериментального аналога посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) у крыс второй группы использовали модель "стресс—рестресс" [16, 17], которая включала тяжелый патогенный травматический стресс (2 ч иммобилизациии, 20 мин вынужденного плавания, и, после 15-минутного перерыва, воздействие эфиром до потери сознания) и напоминающий рестресс (30-минутную иммобилизацию), являющийся триггером для развития тревожного патологического состояния. В результате у животных резко возрастал уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте, и наблюдались характерные для данного расстройства гормональные нарушения (снижение уровня кортикостерона в крови и включение "быстрой" глюкокортикоидной обратной связи) [10, 18]. С целью предотвращения формирования тревожно--депрессивных состояний у крыс третьей и четвертой групп использовали эффективный немедикаментозный способ — гипо-ксическое прекондиционирование (ГП) с применением сеансов умеренной гипобарической гипоксии. ГП осуществляли в декомпрессионной барокамере проточного типа путем воздействия на крыс умеренной гипобарической гипоксией (давление — 360 мм рт. ст., содержание O2 — 10%) трехкратно по 2 ч, с интервалом 24 ч [19]. Через сутки после третьего сеанса гипоксии животные подвергались воздействию психоэмоционального или травматического стресса в моделях депрессии и ПТСР. В этих условиях прекондиционирован-ные крысы успешно адаптировались и тревожно-депрессивные состояния у них не развивались [9, 10]. Пятую группу крыс составляли контрольные животные, их трехкратно помещали в барокамеру при отсутствии гипоксии. Спустя 1, 5 и 10 сут после стресса (ранний, промежуточный и отсроченный постстрессовый период, соответственно) по 6 крыс из каждой группы декапитиро-вали, извлекали мозг, выделяли области гиппокам-па с прилежащим фронтопариетальным неокор-тексом и область гипоталамуса, фиксировали в молекулярном фиксаторе FineFix (Milestone, Italy) в течение 24—48 ч. Далее после стандартных процедур обезвоживания и заливки в парафиновую среду изготавливали срезы во фронтальной плоскости толщиной 7 мкм. Для иммуногистохимической оценки содержания белков-транскрипционных факторов в нейронах различных областей мозга стрессированных (ВБ, ПТСР) и прекондициони-рованных перед стрессированием (ГПВБ, ГП ПТСР) крыс депарафинизированные срезы подвергали демаскировке в цитратном буфере, после
Рис. 1. Микрофотографии (40х), иллюстрирующие (а, б, в) рСЯЕВ-иммунореактивность в области СА1 гиппокампа и (г, д, е) МБ-кВ-иммунореактивность в зубчатой извилине гиппокампа на 10 сутки после стрессирующего воздействи-ия в парадигме ВБ. а, г —контроль; б, д — непрекондиционированные ВБ крысы; в, е — прекондиционированные ГПВБ животные. Маркер, 100 мкм.
чего инкубировали с первичными поликлональ-ными антителами к pCREB (Santa Cruz, USA) или к ядерному NF-KB(p65) (Santa Cruz, USA; Calbio-chem, Germany), в разведении 1 : 100 при +4°С в течение ночи. Далее срезы обрабатывали с использованием наборов для детекции фирмы Vector Labs, USA (авидин-биотиновой системы, включающей вторичные антитела, и диамино-бензидинового набора). Затем проводили количественную оценку содержания искомого белка на основании анализа иммунореактивности нейронов в гипоталамусе (крупноклеточное и мелкоклеточное паравентрикулярное ядро — кПВЯ, мПВЯ),
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.