ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 616.895;577.25;57.017.32
НЕЙРОТРОФИН ВБОТ ВОВЛЕКАЕТСЯ В ФОРМИРОВАНИЕ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПОСТСТРЕССОВЫХ ПСИХОПАТОЛОГИЙ
© 2015 г. К. А. Баранова*, Е. А. Рыбникова, М. О. Самойлов
ФГБУНИнститут физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
Нейротрофин ВБМР играет важную роль в процессах синаптической пластичности, выживания нейронов и, очевидно, организации стрессорного ответа организма. Изучали динамику его экспрессии в областях гиппокампа и неокортекса крыс после предъявления патогенного стресса в модели эндогенной депрессии и модели посттравматического стрессового расстройства (ПТСР), а также после применения гипоксического прекондиционирования, предотвращающего формирование тревожно-депрессивных патологий. Иммуногистохимическим методом установлено, что развитие экспериментальных тревожно-депрессивных состояний сопровождалось значительным и устойчивым снижением содержания фактора ВБМР в нейронах гиппокампа и неокортекса. При применении гипоксического прекондиционирования в модели депрессивной патологии количество ВБМР-экспрессирующих нейронов нормализовалось на ранних сроках после стрессирования. В модели тревожной патологии ПТСР прекондиционирование оказывало существенный и длительный стимулирующий эффект на экспрессию ВБМР в исследованных образованиях мозга. Таким образом, очевидно, что недостаточная экспрессия этого фактора в высших отделах мозга отражает дезадап-тивную реакцию на тяжелый стресс и может являться общим компонентом патогенеза как депрессии, так и ПТСР, в то время как значительная и устойчивая ап-регуляция экспрессии ВБМР, очевидно, вовлекается в механизмы анксиолитического действия прекондиционирования и необходима для предотвращения индукции ПТСР.
Ключевые слова: ББИГ, депрессия, посттравматическое стрессовое расстройство, гипоксическое прекондиционирование, адаптация к стрессу.
DOI: 10.7868/S102781331502003X
ВВЕДЕНИЕ
Полипептид BDNF (brain derived neurotrophic factor) является членом небольшой группы ней-ротрофинов, входящей в надсемейство факторов роста. BDNF связывается с TrkB-рецепторами [1], что влечет за собой димеризацию, активацию и транспортировку к ядру данного рецептора, запускающего в свою очередь ERK- и Р13К-киназ-ные каскады, стимулирующие синтез вторичных мессенджеров инозиттрифосфата и диацилглице-рола, выход кальция из депо и активацию проте-инкиназы C [2].
Различия эффектов BDNF на нейрон регулируются на клеточном и молекулярном уровнях, включая транскрипцию, трансляцию, внутриклеточную локализацию, транспортировку и секрецию. К регуляторам уровня транскрипции гена bdnf относятся, прежде всего, сигнал-зависимые транскрипционные факторы CREB и NF-kB, связывающие синаптическую активность с
* Адресат для корреспонденции: 199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6; тел. 8(911)2345453; e-mail: ksentippa@mail.ru.
долгосрочными изменениями в нейрональной пластичности, и являющиеся важнейшим компонентом нейропротекторной транскрипционной сети. Обнаружены промотеры гена bdnf, которые избирательно активируются конкретными стимулами. Наряду с этим показана регуляция транскрипции ВЭМР кальциевыми ионными каналами, а также глутаматными рецепторами [3—6]. Тонкое, зависящее от интенсивности и модальности стимула, молекулярно-клеточное регулирование синтеза и функций ВЭМР обеспечивает многоуровневую систему модуляции пластичности и активности нейронов.
Активация внутриклеточных каскадов фактором ВЭМР завершается индукцией экспрессии генов, в частности, Вс1-2 и антиоксидантов [7], активацией СЯБВ [8], с образованием положительной обратной связи. Кроме того, ВЭМР может стимулировать транскрипцию собственного гена bdnf [9]. ВЭМР-опосредованные сигнальные механизмы имеют важное значение для процессов синаптической передачи и пластичности, нейро- и синаптогенеза, гибели/выживания ней-
3
131
ронов мозга и организации стрессорного ответа организма при действии экстремальных факторов [10—14]. Несмотря на то, что этот полипетид широко представлен в мозге, большинство исследований БОМБ сфокусированы на гиппокампе и некоторых областях новой коры — отделах мозга, играющих ведущую роль в обучении, памяти, а также аффективном поведении. Использование различных экспериментальных подходов продемонстрировало участие БОМБ в регуляции передачи и пластичности, как возбуждающих, так и тормозных синапсов в коре и гиппокампе [10—12 и др.]. Показано также значительное влияние изменений БЭМБ-сигнализации в этих структурах на когнитивные процессы [10, 13], дефицит которых при нейродегенеративных заболеваниях связывают с синаптическими нарушениями и снижением содержания БОМБ [14]. Следует отметить, что механизм БОМБ-опосредованного формирования таких нарушений и сопутствующих аффективных симптомов пока не изучен.
Таким образом, регулируя нейрональную пластичность, нейротрофин БОМБ может принимать участие, как в формировании патологий нервной системы, так и в индукции толерантности мозга к неблагоприятным факторам. Очевидно, что синтез и функции БОМБ регион- и стимул-специфичны, т.е. зависят от типа клеток, области мозга и факторов окружающей среды. В этой связи одной из наиболее актуальных проблем для исследований представляется прояснение участия БОМБ в дифференциальном регулировании ответа нейронов областей мозга на различные виды патогенного стресса и адаптивные воздействия. С этой целью в настоящей работе была исследована динамика экспрессии БОМБ в гиппокампе и неокортексе крыс в разные периоды формирования стресс-индуцированных патологий в моделях депрессии и посттравматического стрессового расстройства, а также у преконди-ционированных животных, адаптирующихся к тяжелым стрессам в этих парадигмах [15, 16].
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Эксперименты выполнены на 84 взрослых самцах крыс Вистар, разделенных на 5 групп: 4 экспериментальные группы по 18 животных и контрольную группу (п = 12). Крыс первой группы подвергали неизбегаемому стрессу в парадигме "выученной беспомощности" (ВБ) — классической экспериментальной модели эндогенной депрессии [17]. Для выработки депрессивнопо-добного 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 [18, 19]. В результате у животных значительно снижалась активность в тесте "открытого поля", уменьшалось предпочтение сахарина (агедония), повышался уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте и уровень кортикостерона в крови, и происходило нарушение глюкокортико-идного торможения в дексаметазоновом тесте [15,20, 21]. Для индукции экспериментального аналога посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) у крыс второй группы использовали модель "стресс—рестресс" [22, 23], которая включала тяжелый патогенный травматический стресс (2 ч иммобилизации, 20 мин вынужденного плавания, и, после 15-минутного перерыва, воздействие эфиром до обездвиживания) и через 7 сут 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) [16, 24]. Крыс третьей и четвертой групп подвергали гипоксическому прекондицио-нированию (ГП) умеренной гипобарической гипоксией с целью предотвращения у них в дальнейшем формирования тревожно-депрессивных состояний. ГП осуществляли в декомпрессион-ной барокамере проточного типа при давлении 360 мм рт. ст. (10% O2), предъявляя животным три сеанса по 2 ч с интервалом 24 часа [25]. Через сутки после последнего сеанса гипоксии животные третьей группы подвергались воздействию психоэмоционального стресса в модели депрессии, а четвертой группы травматического стресса в модели ПТСР. В этих условиях прекондициони-рованные крысы успешно адаптировались и тревожно-депрессивные состояния у них не развивались [15, 16]. Пятую группу крыс составляли контрольные животные, их трехкратно помещали в барокамеру при отсутствии гипоксии. Спустя 1, 5 и 10 сут после стрессирования (ранний, промежуточный и отсроченный постстрессовый период соответственно) по 6 крыс из каждой группы де-капитировали, извлекали мозг, выделяли области гиппокампа с прилежащим фронтопариетальным неокортексом, 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 нейротрофина BDNF в нейронах различных областей мозга стрессированных (ВБ,
ПТСР) и прекондиционированных перед стрес-сированием (ГПВБ, ГП ПТСР) крыс депарафи-низированные срезы подвергали демаскировке в цитратном буфере, после чего инкубировали с первичными поликлональными антителами к BDNF (Santa Cruz, USA), 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 оптического анализа иммунореак-тивности нейронов в неокортексе (II и V слои), дорзальном (область СА1) и вентральном (зубчатая извилина) гиппокампе крыс — в областях мозга, играющих ключевую роль в регуляции стрес-сорных реакций и обеспечении адаптивного ответа. Используя программу ВидеоТест Мастер Морфология (ООО "Видео Тест", Санкт-Петербург), производили подсчет числа иммунопози-тивных клеток. На основании оценки оптической плотности разделяли иммунопозитивные клетки на слабо- и интенсивно-иммунопозитивные с учетом величины изменений оптической плотности в условных единицах по сравнению с фоном. Для каждого животного анализировали три гистологических препарата, подсчитывая на них количество BDNF-иммуно
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.