ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2008, том 58, № 3, с. 359-367
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ
УДК 611.81+612.821:12.273.2+612.65
ВЛИЯНИЕ ДЕФИЦИТА СЕРОТОНИНА В РАЗЛИЧНЫЕ СРОКИ ПРЕНАТАЛЬНОГО ОНТОГЕНЕЗА НА ПОВЕДЕНИЕ ВЗРОСЛЫХ
САМОК И САМЦОВ КРЫС
© 2008 г. Л. А. Ватаева1, В. С. Кудрин2, Е. А. Вершинина1, В. М. Мосин2, Е. И. Тшлькова1, В.А. Отеллин 1,3
1 Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, 2 Государственное учреждение Научно-исследовательский институт фармакологии им. В.В. Закусова
РАМН, Москва, e-mail: vat@kolt.infran.ru
Поступила в редакцию 08.10.2007 г. Принята в печать 12.11.2007 г.
Изучали влияние дефицита серотонина, вызванного введением пара-хлорфенилаланина в дозе 200/100/100/50 мг/кг самкам крыс на 8-11-е или 14-17-е сутки беременности, на последующее поведение их взрослых потомков. Обнаружено, что крысы обоего пола, родившиеся у самок, подвергавшихся воздействию пара-хлорфенилаланина во время беременности, проявляют более высокий уровень двигательной активности в "открытом поле", чем контрольные животные; изменения двигательной активности были более выражены у потомков крыс, получавших инъекции пара-хлорфенилаланина во время третьего триместра беременности. У самцов и самок - потомков крыс, подвергшихся воздействию пара-хлорфенилаланина во время третьего триместра беременности, были также выявлены повышенный уровень "депрессивности" в тесте Порсолта и нарушение способности к обучению в водном лабиринте Морриса. Таким образом, показано, что дефицит серотонина в пренатальном периоде развития влияет на различные аспекты поведения взрослых животных. Полученные данные подтверждают результаты наших более ранних исследований, свидетельствующих о том, что наиболее значительные нарушения процессов развития функций мозга наблюдаются при действии внешних и внутренних неблагоприятных факторов во время поздних стадий пренатального онтогенеза.
Ключевые слова: поведение, ранние воздействия, отдаленные эффекты, серотонин.
Effect of Prenatal Parachlorophenilalanine Treatment on Behavior of Adult Male and Female Rats
L. A. Vataeva, V. S. Kudrin, E. A. Vershinina, V. M. Mosin, E. I. Tyul'kova, V. A. Otellin
Pavlov Institute of Physiology, Russian Academy of Sciences, St. Petersburg; Zakussov Institute of Pharmacology, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow,
e-mail: vat@kolt.infran.ru
Effects of maternal parachlorophenilalanine (PCPA) administration on the offspring behavior were studied in the open field, Porsolt forced swimming, and Morris water maze tests. PCPA was administered in two different gestational periods: on gestational days (GD) 8-11 or GD 14-17, at doses 200/100/100/50 mg/kg. It was found that prenatal exposure to PCPA results in fetal serotonin (5-HT) depletion and changes in both open field activity and depression-related behavior, as well as impairments in spatial learning in the adult offspring. The most pronounced effects on behavior were observed in the male and female offspring whose mothers were depleted of serotonin by PCPA during the third trimester of pregnancy. These results provide further evidence that adverse factors have the most severe effects on the development of rat brain function when exposed during the final trimester of pregnancy than during the second trimester.
Key words: behavior, early treatment, long-term effects, serotonin.
В последние годы возрос интерес к серото-нину как непосредственному участнику процессов, контролирующих формирование центральной нервной системы на ранних стадиях индивидуального развития [6, 15-17, 29, 30].
Показано, что целый ряд веществ, изменяющих уровень серотонина в тканях головного мозга, может быть использован как фактор направленного влияния на его развитие. К числу таких веществ относится пара-хлорфе-нилаланин, ингибирующий триптофангидро-ксилазу, - ключевой фермент синтеза серотонина. Первые же исследования с использованием пара-хлорфенилаланина показали, что введение его крысам во время второго триместра беременности приводит к задержке процесса дифференцировки нейронов в мозге эмбрионов [16]. В дальнейшем было обнаружено, что у новорожденных мышей, подвергавшихся воздействию пара-хлорфенилаланина на 9-е сутки пренатального периода развития, выявляются морфологические изменения в коре, гиппокампе, ядрах шва и черной субстанции [6, 14]. Дефицит серотонина в раннем постнатальном периоде также приводил к существенным нарушениям развития головного мозга животных. Так, введение пара-хлорфе-нилаланина или других вызывающих снижение уровня серотонина нейротоксинов - 5,7-дигидротриптофана или пара-хлорамфетами-на - крысам в возрасте 3 и 4 сут вызывает значительное снижение числа шипиков на денд-ритах гранулярных клеток гиппокампа в более поздние сроки [30].
В целом можно отметить, что к настоящему времени последствия дефицита серотонина в пренатальном и на ранних стадиях постна-тального онтогенеза, проявляющиеся в изменениях морфогенеза головного мозга, изучены достаточно детально [6, 12, 13, 16, 23, 25, 27, 30]. В связи с этими данными существенное значение приобретают результаты физиологических и поведенческих исследований отдаленных влияний дефицита серотонина в раннем онтогенезе. Необходимо, однако, подчеркнуть, что исследования эти немногочисленны и в них преимущественно оценивали значение серотонина в постнатальном периоде развития. Так, при изучении действия инъекции пара-хлорфе-нилаланина детенышам крыс оказалось, что дефицит серотонина в течение первой недели жизни не влияет на поведение взрослых животных. Введение пара-хлорфенилаланина крысятам в течение второй недели жизни вызывает у них впоследствии снижение уровня
тревожности [11]. Напротив, исследования С. Хохмана с соавт. [13] показали, что неона-тальное (1-е сутки жизни) введение 5,7-дигид-ротриптофана в область медиального передне-мозгового пучка приводит к значительному снижению уровня серотонина в коре и гиппокампе и усилению тревожности у взрослых крыс. В этих исследованиях, однако, не было выявлено существенных изменений когнитивных способностей после неонатального введения 5,7- дигид-ротриптофана. Сходные результаты были получены другими авторами, обнаружившими, что после введения 5,7- дигидротриптофана 3-суточ-ным крысам у них во взрослом состоянии наблюдается разрушение серотонинергических нейронов и снижение уровня нейрогенеза в зубчатой извилине, при этом практически не страдает способность к обучению пространственной дифференцировке в водном лабиринте [23, 27].
Недавно установлено, что дефицит серотонина в пренатальном онтогенезе может отражаться на развитии механизмов, контролирующих болевую чувствительность у взрослых животных [9]. Этот эффект был обнаружен у потомков крыс, испытавших действие стресса во время беременности. Было показано, что после иммобилизации крыс в течение последней недели беременности на фоне предшествующего (на 9-е сутки) введения пара-хлорфе-нилаланина значительно изменяется болевая реакция в формалиновом тесте у их потомков по сравнению с таковой у животных, родившихся у самок, подвергавшихся иммобилизации без применения пара-хлорфенилаланина. Инъекция пара-хлорфенилаланина беременным самкам сама по себе приводила к морфологическим нарушениям в дорзальном ядре шва у взрослых потомков этих крыс, не вызывая у них заметных изменений болевой чувствительности.
Приведенные данные указывают на различия в степени эффективности действия дефицита серотонина в раннем онтогенезе на морфологические и поведенческие показатели. Обнаружено также, что у крыс механизмы, определяющие формирование поведения в ходе постнатального онтогенеза, более чувствительны к снижению серотонина в течение второй недели жизни, чем в первой. Что касается пренатального онтогенеза, в настоящее время имеются данные, позволяющие предполагать, что у крыс период наибольшей чувствительности к действию препаратов, вызывающих дефицит серотонина (5-ГТ), приходится на
третий триместр беременности [1-3, 7, 18, 20, 21], хотя некоторые эффекты могут быть выявлены при снижении уровня серотонина в более ранние сроки [4].
В настоящей работе изучался характер изменения поведения в водном лабиринте Морриса, в тесте Порсолта и "открытом поле" у взрослых потомков крыс, получавшихся инъекции пара-хлорфенилаланина во время второй или третьей недели беременности, что позволит более точно охарактеризовать влияние серотонина на развитие поведения в период повышенной чувствительности к внешним воздействиям.
МЕТОДИКА
Экспериментальные животные. Опыты проведены на самцах и самках белых крыс линии Вистар в возрасте 3-3.5 мес. Животные были рождены интактными самками и самками, получившими во время беременности инъекции пара-хлорфенилаланина. В каждом помете на 2-й день после рождения число животных было сокращено до 8 особей. Крысята после рождения содержались вместе с кормившей их самкой в клетке размером 60 х 30 х 20 см, отлучались от нее в возрасте 30 сут. После отлучения самцы и самки находились в клетках раздельно по 6 животных в каждой. В течение всего периода проведения экспериментов крыс содержали при режиме свет/темнота 12:12 ч при температуре 20-23^ и при постоянном доступе к воде и пище. Все эксперименты выполнены в соответствии с требованиями Директивы Совета Европейского сообщества (86/609/EEC) об использовании животных для экспериментальных исследований.
Пренатальные инъекции. Влияние прена-тального дефицита серотонина на поведение взрослых крыс изучали в двух сериях экспериментов. В обеих сериях пара-хлорфенилала-нин вводили беременным самкам в течение 4 дней в дозе 200/100/100/50 мг/кг, растворяя его в 2 мл физиологического раствора. В первой серии инъекции пара-хлорфенилаланина самкам осуществлялись на 8-11-е, во второй -на 14-17-е сутки беременности. Контрольные животные получали инъекции физиологического раствора в том же объеме в те же сроки. Все инъекции проводили в утренние часы между 09:00 и 11:00.
Тест "открытое поле". Экспериментальная установка представляла собой огороженную по периметру деревянной стенкой (высо-
той 40 см) прямоугольную
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.