НЕЙРОХИМИЯ, 2010, том 27, № 3, с. 238-244
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 612.8+612.8.015
КОНЦЕНТРАЦИЯ СЕРОТОНИНА И ЕГО МЕТАБОЛИТА 5-ГИДРОКСИИНДОЛУКСУСНОЙ КИСЛОТЫ В СТРУКТУРАХ МОЗГА КРЫС ЛИНИЙ ВИСТАР И WAG/Rij, ВЛИЯНИЕ ИМИПРАМИНА НА ПИК-ВОЛНОВУЮ АКТИВНОСТЬ © 2010 г. И. С. Мидзяновская, А. А. Фоломкина, О. Х. Коштоянц, Г. Д. Кузнецова, А. С. Базян*
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва
На генетической модели абсансной эпилепсии человека крысах линии ^АО/Яу и контрольных крысах линии Вистар исследовали концентрацию серотонина и его метаболита 5-гидроксииндо-луксусной кислоты в различных структурах мозга и влияние внутримозгового или внутрибрюшин-ного введения имипрамина на пик-волновую активность. Предварительно животных тестировали на аудиогенность и неаудиогенность, выявляли склонность или отсутствие склонности к аудиоген-ным судорогам. Концентрацию серотонина и его метаболита исследовали у трех групп животных: аудиогенных, неаудиогенных и у объединенной аудиогенной и неаудиогенной группы. Влияние имипрамина исследовали у неаудиогенных крыс. Было показано, что абсансная эпилепсия связана с усиленной активность серотонинергической системы в таламусе, где локализован пейсмекер разрядов абсансной эпилепсии и в продолговатом мозге, где локализован источник серотонинергиче-ских терминалей. Целенаправленное усиление активности серотонинергической системы имипра-мином значимо увеличивает общую длительность пик-волновых разрядов. Смешанная форма эпилепсии, аудиогенная и абсансная, сопровождается уменьшением активности серотонинергической системы в миндалине. Аудиогенность у крыс с абсансной эпилепсией связана с усиленной активностью серотонинергической системы в продолговатом мозге и в мозжечке.
Ключевые слова: абсансная эпилепсия, пик-волновые разряды, аудиогенная эпилепсия, крысы Вистар, ЦАО/Яу, концентрация серотонина и 5-гидроксииндолуксусной кислоты в структуры мозга, имипрамин.
Крысы линии ^АО/ЯЦ являются генетической моделью генерализованной абсансной эпилепсии человека [1—4]. Абсенсную эпилептическую активность и у людей и у этих крыс можно охарактеризовать как наличие индуцируемых гиперполяризацией пик-волновых разрядов (ПВР) в ЭЭГ. Ингибиру-ющая или гиперполяризующая фазы разряда проявляются в ЭЭГ как волна, а пик, формирующийся при выходе из волны, — как потенциал действия [5, 6]. У людей причиной заболевания абсансной эпилепсией являются мутации генов кодирующих субъединицы ГАМКА-рецептора [7—10] и мутации генов кодирующих субъединицы низкопорогового Са2+-канала Т-типа [11—13]. У крыс ^АО/ЯЦ также выявлено нарушение активности ГАМКА-рецептора [14] и участие Са2+-канала Т-ти-па в генерации пачечной активности в таламусе [2].
Можно полагать, что мутации и нарушения активности ГАМК-системы приводят к нарушениям процессов интеграции модуляторных и медиатор-ных систем мозга, что приводит к формированию эпилептической активности в виде ПВР. В частности, было выявлено, что галоперидол и апоморфин
* Адресат для корреспонденции: 117485 Москва, ул. Бутлерова, 5а; e-mail: bazyan@mail.ru
соответственно неселективные антагонист и аго-нист D2-рецепторов дофамина (ДА), реципрокно модифицируют эпилептическую активность крыс линии WAG/Rij [15, 16]. Измерение концентрации ДА и его метаболитов, гомованилиновой кислоты и дезоксифенилуксусной кислоты в восьми структурах мозга крыс WAG/Rij методом высокоэффективной жидкостной хроматографии не выявило драматических различий по сравнению с неэпилетиче-скими крысами [17]. Но у крыс линии WAG/Rij была обнаружена более низкая плотность как D1-, так и D2-подобных рецепторов дофамина в головке хвостатого ядра. В ядре nucleus accumbens этих крыс также обнаружена более низкая плотность D1-ro-добных рецепторов [18]. Полученные результаты указывают на дефицит активности мезолимбиче-ской дофаминергической системы мозга у крыс WAG/Rij по сравнению с неэпилептическими крысами, что соответствует ослаблению процессов формирования эмоционально положительных состояний и процессов подкрепления и, вероятно, является причиной ухудшения памяти у крыс WAG/Rij. Было показано [19—22], что после выработки условного рефлекса пассивного и активного избегания след памяти стабильно воспроизводится у крыс линии Вистар и значительно нарушен у крыс
линии ^АО/Яу. Инъекция низкой дозы дисульфи-рама, увеличивающего концентрацию ДА в мозге, или L-ДОФА, предшественника ДА, до или сразу после выработки рефлексов значительно улучшает их воспроизведение.
Серотонинергическая (СТ) система мозга функционирует реципрокно ДА-системе [23—25]. Однократное введение блокатора транспортера СТ ими-прамина, увеличивающего концентрацию СТ в мозге, за 2 часа до обучения ухудшает как обучение, так и воспроизведение рефлексов на следующие сутки [26]. В связи с этим целью данной работы было исследование концентрации СТ и его метаболита 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5-ГОИУК) в различных структурах мозга крыс линии ^АО/Яц и влияния имипрамина, увеличивающего концентрацию СТ в мозге на пик-волновую активность, тем более что эта проблема при абсансной эпилепсии мало изучена.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Опыты проводились на 6-месячных самцах крыс линии ^АО/Яц и Вистар массой 320—390 г. Этот возраст, 6 мес, является оптимальным для развития ПВР у крыс ^АО/ЯЦ. Животные были размещены в виварии по пять в клетку, при естественных условиях освещения (день приблизительно 8 ч), со свободным доступом воды и пищи. Правила работы с животными и протоколы экспериментов утверждены этической комиссией Учреждения Российской академии наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Регистрация пик-волновой активности
Всем крысам линии ^АО/Яу хронически вживляли нихромовые электроды под нембуталовым (40мг/кг) наркозом и с локальной новокаиновой (2%) анестезией. Электроды (от пяти до восьми на животное) фиксировали над префронтальной, фронтальной, окципитальной и париетальной зонами коры мозга. Электрод сравнения фиксировали над мозжечком. Запись ЭЭГ начинали через 7 сут после операции. ЭЭГ записывали с помощью энцефалографа Вю8спр1 BST-200 (константа времени составляла 0.3 с, фильтр низкой частоты — 200 Гц). ЭЭГ вводили в компьютер с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для хранения результатов и конечного частотного анализа пик-волновой активности.
В специальных исследованиях определяли влияние внутримозгового и внутрибрюшинного введения имипрамина на пик-волновую активность крыс линии ^АО/ЯЦ. Одновременно с хронически вживленными электродами нескольким животным над левым желудочком мозга вживляли полую стальную канюлю. Координаты канюли определяли по атласу Паксиноса и Франклина [27]
(АР = 1.5 мм; L = 2 мм; Н = 3.4 мм от поверхности мозга). Нихромовые электроды и полую стальную канюлю крепили на кости черепа с помощью зубо-технической пластмассы. После операции каждое животное содержали в отдельной клетке.
Через 7 сут после операции животных помещали в камеру для регистрации ЭЭГ, где они привыкали к обстановке в течение 30 мин с прикрепленным к электродам кабелем для регистрации. Затем в течение 1 ч вели запись ЭЭГ. Далее животным вводили 10 мкл физиологического раствора в левый желудочек мозга, а другой группе вводили внутрибрюшин-но 250 мкл физиологического раствора. Затем в течение 1 ч вели запись ЭЭГ. Через 7 сут опыт повторяли на тех же крысах, но в первом случае в левый желудочек мозга вводили 10 мкл физиологического раствора, содержащего 10 мкг имипрамина, а во втором случае физиологический раствор, введенный внутрибрюшинно, содержал имипрамин в дозе 15 мг/кг. После введения имипрамина ЭЭГ регистрировали в течение 1 ч. У животных с вживленной канюлей после экспериментов проводили морфо-контроль.
Регистрация аудиогеннъх судорог
Склонность к аудиогенным судорогам определяли за 7 сут перед установкой электродов и вживления канюли. Для этого животных помещали в камеру (60 х 60 х 60 см) и тестировали стандартным комплексом мультипикового звука ("звон ключей", 1.5 мин, [28]) с диапазоном частоты 13—85 кГц (максимум спектра в 20—40 кГц) и со средней интенсивностью 50—60 дБ. Для стандартизации предъявляемых стимулов использовали виброфон (виброустройство). Поскольку чувствительность к ультразвуковым сигналам у крыс выше, чем к звукам из звукового диапазона [29, 30], низкой интенсивности стимулов было достаточно, чтобы вызвать аудиогенные припадки у восприимчивых животных. Тяжесть аудиогенных припадков оценивали по четырехбалльной шкале, предложенной Крушин-ским [31]: 1 балл — безудержный бег; 2 балла — кло-нический припадок, лежа на животе; 3 балла — кло-нический припадок, лежа на боку; 4 балла — тонический припадок. У аудиогенных крыс линии Вистар и ^АО/Яц преимущественно выявляются судороги с тяжестью в 1 и 2 балла. Судороги с тяжестью в 3 балла выявляются крайне редко [32]. Если и попадались такие животные, то их исключали из экспериментов.
Хроматографическое определение моноаминов
Крыс декапитировали и выделяли следующие структуры мозга: фронтальная кора, париетальная кора, таламус, продолговатый мозг и часть среднего мозга с локализацией моноаминергических ядер, стриатум, миндалина, гипоталамус и мозжечок.
Таблица 1. Концентрация (нмоль/мг ткани) серотонина в некоторых структурах мозга крыс линии 'МАО/Яу и Вистар
Фронтал. кора Париет. кора Таламус Продолговатый мозг Стриатум Миндалина Гипоталамус Мозжечок
WAG/Rij (нА + A) 2.039 ± 0.244 0.338 ± 0.126 2.892 ± 0.368 0.628 ± 0.082 0.492 ± 0.073 4.075 ± 0.391 3.905 ± 0.416 0.330 ± 0.123
Вистар (нА + А) 2.108 ± 0.210 0.422 ± 0.177 2.313 ± 0.352 0.486 ± 0.091 0.404 ± 0.044 3.261 ± 0.473 3.376 ± 0.297 0.270 ± 0.037
WAG/Rij (нА) 2.010 ± 0.390 0.385 ± 0.235 2.938 ± 0.495 0.546 ± 0.160 0.478 ± 0.102 4.230 ± 0.539 4.176 ± 0.754 0.142 ± 0.048
Вистар (нА) 1.812 ± 0.211 0.392 ± 0.232 2.167 ± 0.342 0.526 ± 0.253 0.417 ± 0.066 3.132 ± 0.659 3.119 ± 0.179 0.278 ± 0.056
WAG/Rij (A) 2.067 ± 0.339 0.292 ± 0.123 2.847 ± 0.623 0.710 ± 0.031 0.506 ± 0.116 3.920 ± 0.621 3.633 ± 0.415 0.518 ± 0.196
Вистар(А) 2.403 ± 0.333 0.453 ± 0.294 2.458 ± 0.
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.