научная статья по теме ОТСТАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ЭКЗОРФИНОВ НА ОБУЧЕНИЕ ДЕТЕНЫШЕЙ БЕЛЫХ КРЫС Биология

Текст научной статьи на тему «ОТСТАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ЭКЗОРФИНОВ НА ОБУЧЕНИЕ ДЕТЕНЫШЕЙ БЕЛЫХ КРЫС»

ИЗВЕСТИЯ РАИ. СЕРИЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ, 2008, № 1, с. 53-60

ФИЗИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ И ЧЕЛОВЕКА

УДК 612.821:615.214

ОТСТАВЛЕННОЕ ВЛИЯНИЕ ЭКЗОРФИНОВ НА ОБУЧЕНИЕ

ДЕТЕНЫШЕЙ БЕЛЫХ КРЫС

© 2008 г. В. А. Дубышин*, И. В. Малиновская*, Ю. А. Беляева*, И. С. Стоволосов*, Ж. Д. Беспалова*, Л. А. Андреева**, А. А. Каменский*, Н. Ф. Мясоедов**

*Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический факультет,

119992 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12 **Институт молекулярной генетики РАН, 123182 Москва, пл. Курчатова, 2

E-mail: dva-msu@yandex.ru Поступила в редакцию 06.12.2006 г

Исследовано отставленное действие хронически вводимых на 1-14-е сут жизни опиоидных пептидов экзогенного происхождения (экзорфинов) на обучение детенышей белых крыс. Показано, что геп-тапептид YPFPGPI ф-казоморфин-7), пентапептид YPLDL (рубисколин-5) и пентапептид YPISL (эк-зорфин С) ускоряли выработку пищедобывательного навыка в тесте "сложный лабиринт". Лишенный N-концевого тирозина гексапептид PFPGPI был неэффективен. На формирование условного рефлекса пассивного избегания воздействовал (в сторону ухудшения) только Р-казоморфин-7. Полученные результаты свидетельствуют о способности экзорфинов (в особенности имеющих молочное происхождение Р-казоморфинов) значимо и в течение длительного времени влиять на адаптацию детенышей млекопитающих к условиям окружающей среды.

Обучение входит в круг наиболее сложных процессов, реализуемых высокоорганизованным мозгом, и позволяет резко повысить индивидуальную приспособленность особи к условиям окружающей среды. При этом для эффективного обучения требуется совместная деятельность многих нейромедиаторных систем и нервных структур. Анализируя процессы обучения в центральной нервной системе (ЦНС), мы сталкиваемся с чрезвычайно широким кругом явлений, в результате чего объектами исследований оказываются как ассоциативные (условнорефлектор-ные), так и неассоциативные феномены, связанные с различными по механизмам типами памяти. В представленной работе внимание сконцентрировано лишь на одном из аспектов обучения - выработке навыков с различными типами подкрепления. Основной целью стало определение специфики отставленного действия экзорфинов (опиоидных пептидов экзогенного происхождения), повторно вводимых детенышам белых крыс в первые сутки их жизни.

Наиболее известными представителями семейства экзорфинов являются Р-казоморфины -фрагменты Р-казеинов молока многих видов млекопитающих (в том числе, человека). Благодаря ^концевой последовательности Tyr-Pro-Phe, Р-ка-зоморфины, подобно эндорфинам, эффективно взаимодействуют с опиоидными рецепторами различных типов (Teschemacher вг а1, 1997; Teschemacher, 2003). После их однократного введения (не только центрального, но и системного) наблюда-

ется развитие анальгезии, снижение оборонительной мотивации, улучшение некоторых видов обучения (Дубынин и др., 2004). Это доказывает способность ß-казоморфинов проникать через различные барьеры организма и значимо влиять на функционирование ЦНС. Другие экзорфины (фрагменты гемоглобина, глютена, цитохромов, рибулозобисфосфат карбоксилазы/оксигеназы (РУБИСКО)) изучены меньше, но также способны проявлять нейротропную опиоидоподобную активность (Freeman, Young, 2000; Takahashi et al., 2000; Yang et al., 2001; Lee et al., 2004).

Особый интерес представляет анализ последствий хронического введения экзорфинов в раннем постнатальном периоде, в ходе которого моделируется ситуация получения новорожденными, в первую очередь ß-казоморфинов материнского молока. Проведенные нами ранее исследования показали, что в таком случае наблюдаются отставленные поведенческие изменения, сходные с последствиями однократных инъекций, но сохраняющиеся в течение длительного срока (не менее 1-2 мес.). Так, для гептапептида ß-казоморфина-Т обнаружена способность увеличивать исследовательскую активность животных, снижать их тревожность, ослаблять поведенческие проявления депрессии (тесты "приподнятый крестообразный лабиринт", "принудительное плавание" и др.). Эффекты препарата зависели от сроков введения (1—14, 10-23 либо 21-35-е сут жизни, по 1 мг/кг ежесуточно), что, очевидно, обусловлено динамикой созревания опиоидной системы мозга крыс (Дубынин и др.,

2000). У животных, получавших Р-казоморфин-7, также обнаружено увеличение содержания серо-тонина в коре больших полушарий (Дубынин и др., 1999). Удаление аминокислот с С- и, особенно, N конца приводило к явному ослаблению активности препарата.

Представленная работа посвящена оценке влияния хронического введения Р-казоморфинов, экзорфина С и рубисколина-5 на способность детенышей белых крыс к обучению.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена на неполовозрелых самцах и самках нелинейных белых крыс - потомках производителей, полученных из питомника Института общей патологии и патологической физиологии РАМН (Москва). Общее число использованных животных - 340 (в среднем 85 особей в каждой из четырех серий экспериментов; число самцов и самок примерно одинаково). Детенышей выращивали в виварии кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова. День родов принимали за нулевые сутки их жизни. Животных содержали в стандартных условиях со свободным доступом к воде и корму; каждый выводок размещался в индивидуальной клетке. Использованные в экспериментах Р-казоморфины были синтезированы в Институте молекулярной генетики РАН (ИМГ РАН Москва) под руководством Л.А. Андреевой; в разных сериях были протестированы гептапептид Tyr-Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Ile - Р-казоморфин-7 и его укороченный с Оконца аналог гексапептид Pro-Phe-Pro-Gly-Pro-Иe - Р-казоморфин-6. Исследованные нами ру-бисколин-5 (Tyr-Pro-Leu-Asp-Leu) и экзорфин С (Tyr-Pro-Иe-Ser-Leu) были синтезированы во Всероссийском кардиологическом научно-производственном комплексе МЗ РФ (ВКНПК МЗ РФ Москва) под руководством Ж.Д. Беспаловой. (фрагмент РУБИСКО). Введение Р-казоморфинов осуществлялось в дозе 1 мг/кг; экзорфина С и рубисколина-5 - в более высокой дозе 5 мг/кг, поскольку ранее в экспериментах на взрослых животных была обнаружена их менее выраженная физиологическая активность (Дубынин и др., 1998). Она обусловлена относительно малой устойчивостью фрагментов растительных белков к ферментативной деградации (в сравнении с Р-ка-зоморфинами, пептидные цепи которых содержат значительное количество остатков пролина).

Каждый выводок делили на две равные подгруппы - контрольную и опытную. Опытным животным на 1-14-е сут жизни ежесуточно внутри-брюшинно вводили пептиды в водном растворе из расчета 1 мл/кг веса животного; контрольной группе в те же сроки инъецировали эквивалентные объемы растворителя. Выработку условной пищедобывательной реакции на место проводили

в "сложном лабиринте" в возрасте 35-38 сут. Лабиринт представляет собой квадратную камеру (60 х х 60 х 25 см), разделенную пятью прозрачными перегородками на 6 коридоров. В каждой перегородке имеется прямоугольное отверстие. В первые сутки проводилась адаптация крыс к условиям опыта. Для этого их на 15 мин помещали в лабиринт с целью угашения избыточной исследовательской реакции и снижения тревожности. В последующие трое суток проводили собственно выработку навыка, для чего детеныша помещали в лабиринт по 5 раз подряд ежесуточно; длительность каждой посадки не превышала 180 с. В качестве подкрепления использовали хлебные шарики, находившиеся в самом удаленном от экспериментатора коридоре лабиринта. В процессе обучения животное переносили в стартовый (ближайший к экспериментатору) коридор, после чего визуально регистрировали латентный период (ЛП) выхода из него, время реакции (ЛП взятия подкрепления); число выполненных реакций (случаев, когда животное находило подкрепление в течение 180 с пребывания в лабиринте); количество ошибок (отклонений от оптимальной траектории движения, когда крыса после прохода очередного отверстия в перегородке сворачивала в "неверную" сторону). Также подсчитывали количество стоек и актов груминга. В дни опыта животных кормили один раз в сутки непосредственно после эксперимента.

Условный рефлекс пассивного избегания болевого раздражителя (УРПИ) вырабатывали и тестировали у крыс в возрасте 42 и 46 сут. Использовали экспериментальную камеру (50 х 22 х х 35 см), разделенную перегородкой на два неравных отсека: меньший ярко освещался, второй был затемнен. Камеру устанавливали на решетчатый металлический пол, соединенный с электростимулятором. В первые сутки опыта (обучение) животное помещали в освещенный отсек камеры и отмечали ЛП перехода в темноту. После перехода отверстие в перегородке закрывали и на пол подавали прямоугольные импульсы тока напряжением 90 В (общая длительность стимуляции 3 с, длительность одиночного стимула 10 мс, частота следования стимулов 50 Гц). После отключения тока крысу оставляли в затемненном отсеке на 30 с. На 5-е сут (воспроизведение) ее вновь помещали в светлую часть камеры и регистрировали ЛП перехода в затемненный отсек, а также общее время нахождения в темноте в течение 180 с наблюдений.

При обработке результатов использовали стандартный пакет статистических программ Sta-tistica. Вычисляли средние (AM), стандартные отклонения (SD) и ошибки средних (SEM) массивов данных. Для сравнения опытных и контрольных групп применяли параметрический критерий Стьюдента, а также ряд непараметрических критериев.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

При трехсуточном обучении в сложном лабиринте выявлено, что у животных, которым хронически в дозе 1 мг/кг вводили ß-казоморфин-Т, наблюдалось достоверное ускорение выработки пищедобывательного навыка. Показано, что в первые сутки обучения крысы, получавшие пептид, значимо быстрее (р < 0.05 по критерию Стьюдента), чем контрольные, выходили из стартового коридора и совершали меньшее количество ошибок (рис. 1). Во вторые сутки сократился не только средний (по пяти помещениям в лабиринт) ЛП выхода из стартового коридора, но и уменьшилось время реакции. Снижение количества ошибок по сравнению с контролем достигло наибольшего уровня достоверности (р < 0.01 по критерию Стьюдента). На третьи су

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.

Показать целиком