ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2004, том 54, № 2, с. 269-276
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 612.821
ВЛИЯНИЕ МЕКСИДОЛА НА ВЫРАБОТКУ ПИЩЕВЫХ УСЛОВНЫХ РЕФЛЕКСОВ И УЛЬТРАСТРУКТУРУ СИНАПСОВ ПОЛЯ СА1 ГИППОКАМПА КРЫС ПОСЛЕ ОДНОКРАТНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С УЛЬТРАЗВУКОВЫМИ
СОСТАВЛЯЮЩИМИ
© 2004 г. Т. Г.Алексеева, Е. В. Лосева, |Т. А. Меринг*
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, * Институт мозга РАМН, Москва, e-mail: tiynaa@mail.ru Поступила в редакцию 29.08.2002 г.
Принята в печать 11.03.2003 г.
Исследовали влияние сложного акустического сигнала с ультразвуковыми составляющими на ультраструктуру синапсов поля СА1 гиппокампа у крыс на фоне курсового (две недели) применения ан-тиоксиданта широкого спектра действия мексидола и без него, а также влияние сложного акустического сигнала на динамику выработки пищевого условного рефлекса на наличный раздражитель (тон) и выработку следового пищевого условного рефлекса на отсчет интервалов времени у тех же групп крыс. Контролем служили нестрессированные крысы на фоне мексидола и без него. Ультраструктурный анализ перераспределения везикул в синаптических терминалях поля СА1 гиппокампа показал, что синаптическая передача через сутки после воздействия сложного акустического сигнала нарушалась. Применение мексидола предотвращало нарушение синаптической передачи. Обнаружено негативное влияние сложного акустического сигнала на условнорефлекторную деятельность крыс, а также нормализующее воздействие мексидола на выработку условных рефлексов у стрессированных крыс. Результаты исследования позволяют сделать вывод о целесообразности применения антиоксиданта мексидола в целях профилактики нарушений когнитивных функций ЦНС, часто возникающих при стрессах.
Ключевые слова: акустический стресс, пищевые условные рефлексы, гиппокамп, ультраструктура синапсов, антиоксидант мексидол.
The Effect of Mexidol on Food Conditioning and Synaptic Fine Structure of Hippocampal Field CA1 in Rats Exposed to a Single Acoustic Stimulation
with Ultrasonic Components
T. G. Alekseeva, E. V. Loseva, |T. A. Mering
Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences; Brain Research Institute, Russian Academy of Medical Sciences, Moscow
The effect of exposure of rats to a complex acoustic signal with ultrasonic components on line structure of synapses of the CA1 field of the hippocampus was studied during a course treatment (two weeks) with borad-spec-trum antioxidant Mexidol. Under the same conditions, the time course of food conditioning by a conditioned tone stimulus and acquisition of trace conditioned reflex (time interval counting) were studied in the same rat group. Rats non-exposed to stress against the background of Mexidol and without Mexidol treatment served as control. Analysis of fine structure of the vesicle redistribution in CA1 synapses revealed a reduction of the efficacy of synaptic transmission a day after the exposure to the complex acoustic stimulus. We found a negative effect of the complex acoustic stimulus on conditioning by tone and acquisition of time-counting trace reflex by rats. This effect was shown to be normalized by the course Mexidol treatment. The results suggest the expediency of Mexidol application for prevention of cognitive disorders, which are frequent under stress-inducing conditions.
Key words: acoustic stress, food conditioning, hippocampus, synaptic ultra structure, antioxidant Mexidol.
Звуки различной частоты и интенсивности играют важную роль в жизни животных и человека. Звук может предупредить об опасности, привлечь внимание либо явиться причиной стрессоподобно-го состояния, приводящего к неадекватному поведению. В жизни многих млекопитающих, в том числе и крыс, особое значение имеют сигналы с ультразвуковыми составляющими. Под влиянием ультразвука с определенным спектром частот среди крыс усиливается тревожность и нарастает паника, они стремятся избежать этого сигнала [23]. Этот феномен используется для изготовления аппаратов, отпугивающих грызунов.
Ранее было показано, что при воздействии кратковременного сложного акустического сигнала (САС) с ультразвуковыми составляющими (звона ключей) примерно у 40-60% крыс линии Вистар возникают аудиогенные судороги [7, 9, 28]. По-видимому, такой сигнал является стрессором и может нарушать как структуру, так и функции ЦНС. На основании ультратонкого анализа состояния синапсов описано нарушение синаптической передачи в гиппокампе при стрессирующих воздействиях [8, 33]. Имеются многочисленные данные о нарушении когнитивных функций при стрессах различной природы [24-26]. Однако работ, описывающих влияние острых акустических стимулов на ультраструктуру гиппокампа, нами не было найдено. Мы предположили, что и воздействие САС может также нарушить синаптическую передачу в гиппокампе и когнитивные функции мозга, в частности выработку пищевых условных рефлексов.
Известно, что общим звеном различных стрес-сорных повреждений является активация перекис-ного окисления липидов [12]. Одновременно с этими процессами в постстрессовом периоде включаются механизмы естественной антирадикальной защиты. Для усиления эффекта естественной антирадикальной защиты функций используют ан-тиоксидантные препараты. Если наше предположение о негативном воздействии САС на структуру и функции ЦНС верно, то предотвратить эти нарушения, по-видимому, возможно с помощью антиоксидантов.
Одним из наиболее эффективных антиоксидантов считается мексидол - отечественный препарат широкого спектра действия, в том числе и антист-рессорного [13, 19]. Исследованию свойств мекси-дола посвящено множество работ, однако его действие на ультраструктурном уровне пока остается малоизученным. Мы предположили, что мексидол можно использовать для профилактики негативных последствий САС на структурном и функциональном уровнях.
Задачи работы состояли в следующем.
1. Исследовать влияние САС на ультраструктуру синапсов поля CA1 гиппокампа у крыс на фоне курсового применения мексидола и без него.
2. Исследовать влияние САС на динамику выработки пищевого условного рефлекса на наличный раздражитель (тон) и выработку следового пищевого условного рефлекса на отсчет интервалов времени у тех же групп крыс.
Изучить те же показатели у нестрессированных крыс на фоне мексидола и без него.
МЕТОДИКА
В работе использовали половозрелых самок крыс линии Вистар массой 180-250 г, поставляемых из питомника "Столбовая". Животных (n = 56) делили на четыре группы. Крысы первой группы ("стресс", n = 15) подвергались в камере в течение 90 с воздействию сложного акустического сигнала с множеством пиков в частотном диапазоне от 13 до 85 кГц с максимумом в пределах 20-40 кГц и со средней интенсивностью 50-60 дБ по стандартизированной методике. Животные второй группы подвергались тому же воздействию, но на фоне предварительного (в течение 7 дней) приема препарата мексидола (группа "мексидол + стресс", n = = 14). Контролем служили или интактные животные (группа "норма", n = 15), или животные на фоне приема мексидола (группа "мексидол", n = 12), которые в течение 90 с находились в той же камере, но воздействию САС не подвергались. Мексидол растворяли в питьевой воде (100 мг/150 мл), которой поили крыс одну неделю до и в течение 6 дней после применения САС.
Электронно-микроскопическое исследование синапсов проводили через сутки после воздействия САС. Для электронно-микроскопического исследования синапсов использовали 19 крыс: группа "норма" (n = 5), группа "стресс" (n = 5), группа "мексидол + стресс" (n = 4), группа "мексидол" (n = = 5). Животных через сутки после воздействия САС и контрольных декапитировали. Быстро вынимали мозг, иссекали фронтальный ломтик мозга на уровне дорзального гиппокампа и на 15 мин помещали его в 2.5%-ный раствор глютарового альдегида на фосфатном буфере. С помощью микроскопа МБС-9 вырезали блок ткани из поля CA1. Затем блок разрезали на мелкие кусочки так, чтобы по продольной оси были расположены все слои гиппокампа. Образцы фиксировали в течение 4 ч в 1%-ном растворе четырехокиси осмия на фосфатном буфере по Палладу [31], обезвоживали в спиртах возрастающей концентрации и контрастировали 3%-ным раствором уранил-ацетата на 100-градусном спирте. После этого образцы помещали в ацетон на 10 мин и заливали в аралдит. Плоскопараллельная заливка позволяла ориентировать образец так, что можно было заточить пирамидку по его длинной оси.
Ультратонкие срезы толщиной 500 мкм изготавливали на ультратоме LKB-3. Площадь срезов
соответствовала площади поверхности образца по его длинной оси. Осмированные срезы доконтрас-тировали цитратом свинца (0.5 ч) [32] и просматривали под электронным микроскопом "Phillips" (Австрия).
При увеличении в 66000 раз смотрели срезы от каждой крысы с двух сеток (по сетке с каждого из двух блоков). Выбирали поперечные сечения синапсов, имеющих активную зону и синаптические везикулы. Исследовали только аксо-дендритные и аксо-шипиковые синапсы.
Каждую терминаль оценивали в баллах (от 1 до 4) по двум признакам: 1) распределение синаптичес-ких везикул (1 балл - все везикулы сконцентрированы у активной зоны, 2 балла - часть везикул расположена у активной зоны, 3 балла - везикулы распределены равномерно по площади сечения терминали, 4 балла - везикулы сконцентрированы в центре терминали); 2) доля площади сечения терминали, заполненной везикулами (1 балл - 25%, 2 балла - 50%, 3 балла - 75%, 4 балла - 100%).
Визуально-ранговая классификация синапсов проведена по морфологическим признакам [10]. Для каждой крысы оценивали в баллах по двум признакам 50 синаптических терминалей. Запись и статистическую обработку данных производили следующим образом. Данные по каждому синапсу заносили в матрицы (5 х 10) для каждого признака. Для удобства работы каждую матрицу разбивали на десятки синапсов и в каждом десятке подсчитывали число синапсов с 1, 2, 3 и 4 баллами. Для каждой крысы число таких десятков составляло 5, а для группы - 25 или 20 (группа "мексидол + стресс"
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.