ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2013, том 63, № 4, с. 495-501
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 616.8-009.15:591.5:616.8-092
ВЛИЯНИЕ GDNF НА ПОВЕДЕНИЕ МЫШЕЙ ЛИНИИ ASC С ВЫСОКОЙ НАСЛЕДСТВЕННОЙ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬЮ К КАТАЛЕПСИИ
© 2013 г. А. А. Семёнова, Д. В. Базовкина, А. С. Цыбко, В. С. Науменко, Н. К. Попова
Лаборатория нейрогеномики поведения Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск,
e-mail: alina_shamsutdin@mail.ru Поступила в редакцию 01.08.2012 г. Принята в печать 19.10.2012 г.
Мыши линии ASC, селекционированные на высокую предрасположенность к каталепсии, являются удобной генетической моделью для исследования центральных механизмов, связанных с нарушением двигательной регуляции. Целью настоящей работы было изучение влияния гли-ального нейротрофического фактора на каталепсию, двигательную активность, стереотипное поведение в тесте "закапывание шариков" и на уровень дофамина в стриатуме у мышей линии ASC. Показано, что глиальный нейротрофический фактор повысил двигательную активность, снизил выраженность каталепсии и стимулировал стереотипное обсессивно-компульсивное поведение. Выявлено, что эти изменения в поведении сопровождаются повышением уровня дофамина в стриатуме.
Ключевые слова: глиальный нейротрофический фактор, дофамин, каталепсия, обсессивно-ком-пульсивное поведение, двигательная активность, мыши.
Effect of GDNF on the Behavior of ASC Mice with High Hereditary Predisposition to Catalepsy
A. A. Semenova, D. V. Bazovkina, A. S. Tsybko, V. S. Naumenko, N. K. Popova
Institute of Cytology and Genetics, Russian Academy of Sciences, Siberian Branch, Novosibirsk
e-mail: alina_shamsutdin@mail.ru
ASC mice, which were selected for high predisposition to catalepsy, are convenient genetic model for research of central mechanisms related to disorder of motor regulation. The aim of the work was to study the effect of glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) on catalepsy, locomotor activity, stereotyping behavior in the marble burying test and on the dopamine level in striatum of ASC mice. It was shown that GDNF increased the locomotor activity in the open field, reduced catalepsy expression and stimulated the stereotyping obsessive-compulsive behavior. These changes in behavior were accompanied by increasing dopamine level in striatum.
Keywords: GDNF, dopamine, catalepsy, obsessive-compulsive behavior, locomotor activity, mice. DOI: 10.7868/S0044467713040102
Каталепсия в природе — это защитно-оборонительная реакция, характеризующаяся замиранием животного при виде опасности. В гипертрофированном виде каталепсия рассматривается как патологическое состояние и синдром нарушения функционирования мозга [26]. Как известно, регуляция движения и тонуса мышц осуществляется дофами-
новой системой мозга. Поскольку каталепсия характеризуется мышечной ригидностью и неподвижностью позы, то предполагается, что каталепсия — следствие патологических изменений в стриатуме [13]. Линия мышей ASC (Antidepressants Sensitive Catalepsy) была получена путем селекции гибридов между линиями CBA и AKR на предрасположенность
к каталепсии. Мыши ASC демонстрируют стойкую реакцию каталепсии [16]. С другой стороны, данная линия проявляет депрессив-ноподобное поведение, в том числе сниженную двигательную и исследовательскую активность в тесте открытого поля [1].
Еще одна форма патологического поведения, связанная с двигательной активностью, — это обсессивно-компульсивный синдром, или невроз навязчивых состояний. Одной из причин обсессивно-компульсивных расстройств (ОКР) принято считать нарушение функционирования стриатума и дисбаланс нейромедиаторов, особенно серотонина и дофамина [29]. Развитие и пластичность нейронных схем, вовлеченных в такие расстройства, регулируются нейротрофическими факторами мозга [9]. Одним из таких факторов является глиальный нейротрофический фактор (GDNF, Glial cell line-derived neurotrophic factor), он относится к суперсемейству трансформирующих факторов роста р, поскольку имеет семь консервативных остатков цистеи-на, характерных для этого семейства [18]. Нейропротекторные эффекты GDNF были продемонстрированы на моделях болезни Паркинсона, полученных на животных [23], а также на моделях ишемии мозга, где введение GDNF сокращало размеры инфаркта [12] и стимулировало нейрогенез в стриатуме [14]. Известно, что GDNF оказывает наиболее мощное трофическое действие на дофаминовую систему мозга [18], в то же время дофаминовая система мозга участвует в регуляции форм поведения, связанных с нарушением двигательной активности, таких как каталепсия [30] и ОКР-подобное поведение в тесте "закапывание шариков" [8]. Таким образом, можно предположить, что GDNF вовлечен в перечисленные выше виды патологического поведения.
Целью настоящей работы было исследование влияния центрального введения GDNF на выраженность каталепсии, поведения в тесте "открытое поле", обсессивно-компуль-сивного поведения в тесте "закапывание шариков", а также на содержание дофамина в стриатуме у мышей линии ASC с высокой наследственной предрасположенностью к каталепсии.
МЕТОДИКА
Исследования проводили на 37 самцах мышей линии ASC в возрасте 2.5—3 мес., с мас-
сой тела 25—30 г. Животных содержали в группах по 10 особей в клетках размером 40 х х 25 х 12 см. За 2 дня до начала тестирования поведения мышей рассаживали в индивидуальные клетки того же размера для исключения влияния группового эффекта. Исследования на животных проводили с соблюдением правил Совета Европейского Сообщества (Директива 86/309/ЕЕС от 24 ноября 1986 г.).
Человеческий рекомбинантный GDNF ("Prepotech", Англия) разводили в стерильной дистиллированной воде и вводили в дозе 0.8 мкг в объеме 5 мкл в левый боковой желудочек мозга (AP —0.5 мм, L —1.6 мм, DV 2 мм) [27]. Контрольным животным вводили дистиллированную воду в эквивалентном объеме. Тестирование поведения животных начинали через 7 дней после однократного введения GDNF.
Тест на щипковую каталепсию (pinch-induced catalepsy). Каталепсию у мышей вызывали щипком загривка в течение 5 с, после чего мышь помещали на две параллельные перекладины и регистрировали время, проведенное животным в приданном ему положении [2]. Тест считали положительным, если мышь сохраняла неподвижность 20 с и более. Время теста ограничивали 120 с, после чего животное возвращали в клетку и через 1—2 мин повторяли тестирование. Животное, дающее 3 положительных теста из 10, считали каталептиком.
Тест "открытое поле" (open field test). Тест проводили на круглой арене диаметром 40 см с полупрозрачным полом и бортиками высотой 25 см с инвертированным освещением и системой компьютерной регистрации "EthoStu-dio" (Россия) [3]. Животное помещали около стенки и в течение 5 мин регистрировали пройденный путь (в сантиметрах), время пребывания в центре арены, число вертикальных стоек, число и продолжительность актов умывания и количество дефекаций.
Тест "закапывание шариков" (marble burying test). Мыши или крысы спонтанно используют доступный материал подстилки, чтобы закопать нежелательные источники дискомфорта, находящиеся в домашнем окружении. Тест "закапывание шариков" используется как модель обсессивно-компуль-сивного расстройства [28]. В стандартную клетку плотно укладывали опилки слоем 3 см, после чего на поверхность слоя опилок раскладывали 20 шариков диаметром 1 см в случайном порядке. Животное помещали в
100 90 80
« 70 о м
IS
с
(U
ч се н
св
м 40
60 50
30 20 10
0
А
14
и 12
0 м
5
6 10 S3
х
1 8
я
се С
о С
м 6
се т О
4 л о 4
5
Ш
Б
□ Контроль
□ GDNF
n = 8 n = 9
n = 10 n = 10
Рис. 1. Влияние GDNF на выраженность каталепсии (А) и поведение в тесте "закапывание шариков" (Б) мышей линии ASC. n — число животных. * — p < 0.05, *** — p < 0.001.
Fig. 1. Effect of GDNF on the expression of catalepsy (A) and "burying marbles" behavior (Б) of ASC mice. n — number of animals. * — p < 0.05, *** — p < 0.001.
*
2
0
подготовленную клетку и оставляли на 30 мин. После этого животное аккуратно извлекали и проводили подсчет шариков, закопанных более чем на 2/3. Количество закопанных шариков отражало выраженность стереотипного поведения животного. Данный тест проводили на 10-е сутки после введения GDNF.
Определение уровня дофамина. На 25-е сутки после введения GDNF производили быструю декапитацию животных, стриатум выделяли на льду, после чего замораживали в жидком азоте и хранили при —70° С. Впоследствии пробы были гомогенизированы в 200 мкл буфера, содержащего 0.4 M HClO4, 0.27 мМ EDTA. Гомогенаты были центрифугированы в течение 5 мин на 15000 об./мин при температуре 4°С. Полученный супернатант фильтровали через стекловолоконные фильтры GF/C ("Whatman Int. Ltd.", England). Уровни дофамина и его метаболита 3,4-диоксифено-луксусной кислоты (ДОФУК) были определены методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на колонке nu-cleosil С18 (5 мкм, 100 х 2 мм Phenomenex, USA) электрохимическим детектором (500 мВ, "Coulochem III; ESA, Inc.", USA) c электрохимической ячейкой (BASInc, USA), с использованием насоса LC-20AD ("Shimadzu
Corporation", Japan). Элюирующий фосфатный буфер с pH 4.35 содержал 100 мМ КН2РО4, 0.1 мМ Na2EDTA, 1.4 мМ 1-октанс-ульфоновой кислоты ("Sigma", USA) и метанол (8% от объема). Скорость потока составила 0.5 мл/мин. Раствор внешнего стандарта содержал в 20 мкл 26 нг дофамина и ДОФУК. Высота пиков была оценена с помощью программы MultiChrom v. 1.5 ("Ampersand Ltd.", Россия) и калибрована на соответствующий внешний стандарт. Результаты нормировали на массу исследуемой структуры мозга (мкг/г ткани).
Статистика. Поведенческие параметры выражали как среднее ± SEM и анализировали с помощью однофакторного дисперсионного анализа ANOVA. Процент каталептиков сравнивали с помощью точного двустороннего критерия Фишера.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ
Введение GDNF значительно снизило процент мышей, проявляющих каталептическое замирание (p < 0.05, рис. 1, А). У мышей, получа
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.