НЕЙРОХИМИЯ, 2012, том 29, № 2, с. 128-133
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 591.3:591.481.1:616.895.84:599.323.4
ПОСТУРАЛЬНО-МОТОРНЫЕ РЕАКЦИИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МОНОАМИНОВ МОЗГА У КРЫС КАТАТОНИЧЕСКОЙ ЛИНИИ
В РАННЕМ ОНТОГЕНЕЗЕ © 2012 г. Т. Н. Уколова*, Т. А. Алехина, И. О. Мешков
Учреждение Российской академии наук Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН, Новосибирск
Проведено исследование моторных реакций у крыс с наследственной кататонией (линия ГК) в нео-натальный период онтогенеза. Крысята линии ГК отличались от контрольных крысят Вистар большей долей дискинетических движений и поз в 1—2 дни неонатального периода и меньшим числом двигательных актов в последующие дни развития. Обнаружен повышенный по сравнению с контролем уровень норадреналина на 7-й, 10-й, 14-й дни в полушариях и на 10-й день в стволе мозга. Количество серотонина у крыс линии ГК было снижено в полушариях мозга на 1-й и 14-й дни и в стволе мозга на 14-й день. Также показан более низкий уровень 5-ГИУК в стволе мозга на 1-й и 7-й дни у крыс кататонической линии по сравнению с контрольной группой Вистар. Обсуждены сравнительные характеристики медиаторных механизмов на селекционной модели крыс линии ГК, фармакологических моделях in vivo и спинно-мозговых препаратах in vitro в раннем онтогенезе.
Ключевые слова: модель кататонии, неонатальные крысы, норадреналин, серотонин, 5-гидроксииндо-луксусная кислота.
ВВЕДЕНИЕ
Изучение потомства от больных наследственно обусловленными психическими заболеваниями имеет большое значение для выявления предикторов этих расстройств. Кататонический синдром является симптомокомплексом психических нарушений, в котором преобладают двигательные реакции в форме акинеза (кататонический ступор), или в форме гиперкинеза (кататоническое возбуждение). Традиционно кататонию связывают с шизофренией, однако данный синдром чаще встречается при аффективных расстройствах [1, 2]. Наблюдения за наследуемостью кататонии в семьях и у близнецов убедительно показывают вовлечение, как генетических, так и средовых факторов [3, 4]. На основании клинических данных был выделен ряд признаков, обнаруживаемых уже с первых месяцев жизни детей из группы с высокой наследственной отягощенностью эндогенными психическими заболеваниями [5—7]. К таким признакам были отнесены, в частности, данные о дезорганизации постурально-моторных реакций, нарушении пространственной координации, отставание в весе и росте у детей раннего возраста. Поскольку на ранних стадиях постнатального онтогенеза влияния среды минимальны, в этот период, вероятно, выявление генетически обусловленных предпосылок к возможному развитию кататонии, что может
*Адресат для корреспонденции: 630090, Новосибирск, ул. Лаврентьева, 10, тел. 363-49-34; e-mail: tatyana.ukolo-va@mail.ru.
помочь разрешению многих неясных вопросов патогенеза этого синдрома.
Становление постурально-моторных реакций и их нейронный контроль — весьма гибкий процесс. Для расшифровки механизмов локомоторных реакций у животных в неонатальный период онтогенеза использовали частичное перерезание спинного мозга [8, 9], спинно-мозговые препараты [10—12], введение нейротоксинов [13—15] и психофармакологических веществ [16—19]. Существует значительный объем информации об иннервации спинного мозга норадренергическими и серотони-нергическими волокнами [20—24], а также данные о способности норадреналина и серотонина к модулированию двигательных реакций в неонатальный период онтогенеза [25—32]. Последние исследования показали существенное увеличение внеклеточного уровня серотонина и норадреналина в спинном мозге после стимуляции ядер шва и голубого пятна [33, 34] и двигательной области среднего мозга [35—37].
Постнатальный период — критический, поскольку в это время созревают нисходящие волокна из вышележащих отделов мозга и модулируют участки спинного мозга, которые генерируют ло-комоции [38]. Ф. Клараком с соавторами в работе "The maturation of locomotor networks" [39] были выделены 1-й, 7-й, 10-й и 14-й дни раннего постнатального онтогенеза как периоды, которые соответствуют развитию локомоторной нейронной
сети крысы, обеспечивающей качественно новый тип адаптации.
Использование животных в качестве модели кататонии может способствовать раскрытию механизмов патологических процессов в раннем онтогенезе. Линия ГК (от инициалов слов "генетическая" и "кататония") обладает всем спектром кататонических реакций [40]. Исходя из вышеизложенного, представлялось интересным изучить моторные реакции с 1-го по 14-й дни жизни крысят ГК и контрольных крысят Вистар, а также определить уровень моноаминов мозга в чувствительные периоды онтогенеза.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Экспериментальные животные. Одна часть животных линии ГК 75 поколения (97 крыс из 11 пометов) и Вистар (65 крыс из 8 пометов) использовалась для изучения двигательной активности в возрасте с 1-го по 14-й день; другая часть — для биохимического анализа (80 самцов обеих линий). Всего было взято в опыт 242 животных. Самки с потомством содержались в отдельных клетках в свободном доступе к воде и корму. Все эксперименты на животных были проведены в соответствии с порядком проведения процедур на животных согласно приказу № 755 от 12 августа 1977 г. "О мерах по дальнейшему совершенствованию организационных форм работы с использованием экспериментальных животных" и международным рекомендациям (этический кодекс от 1985 г.).
Тест по моторным подсистемам. Крысенка помещали в центр площадки (20 х 30 см) хвостом к экспериментатору и в течение 1 мин снимали на видеокамеру Panasonic; регистрировали горизонтальные и вертикальные движения в соответствии с 3 сегментами тела: головой, корпусом и тазом, а также дискинетические движения и позы во время неподвижности, нарушения координации и перевороты на спину. Таким образом, двигательное поведение крысят складывалось из движений головы, движений корпуса и локомоций (шагание). Температура в районе поля поддерживалась на уровне температуры гнезда с детенышами, равная 30—35°С.
Определение содержания моноаминов мозга. Для измерения содержания моноаминов мозга животных быстро декапитировали; выделяли полушария (переднюю часть) и ствол (средний мозг, Варолиев мост и продолговатый мозг). Выделенные структуры замораживали в жидком азоте и хранили при —80°С до определения содержания в них норадре-налина (НА), серотонина (5-НТ) и 5-гидроксиин-долуксусной кислоты (5-ГИУК). Перед определением замороженные образцы ткани взвешивали и гомогенезировали в охлажденном HCl-бутаноле. Гомогенаты центрифугировали 10 мин при
Таблица 1. Позы и движения в 1-2-е дни постнаталь-ного онтогенеза
Вистар (45)1 ГК (61)
Асимметричные позы 14% 29%
Перевороты 2% 11%
Ретропульсии 1% 11%
Тремор корпуса 3% 14%
"Плавательные" движения 1% 6%
Всего 21% 71%***
1 — в скобках указано количество протестированных животных; *** — достоверность (р < 0.001) различий между линиями по ф-критерию Фишера.
2000 об/мин (ротор — eppendorfA-4-81) и температуре 4°С. Отбирали 2.5 мл супернатанта в пробирку с 0.1 мл 0.01 N HCl и проводили дальнейшую экстракцию веществ согласно методике [41, 42]. В качестве нулевой пробы брали 0.1 мл 0.01 N HCl, а в качестве стандартов — 0.1 мл рабочего раствора НА, 5-НТ, 5-ГИУК и добавляли к 2.5 мл HCl-бута-нола. Измерения флуоресценции моноаминов проводили на приборе марки "Perkin Elmer Victor 1420" (США) на волнах 355/460.
Статистическую обработку материала проводили с помощью пакета программ Statistica 6.0. Достоверность различий между средними значениями оценивали по t-критерию Стьюдента, достоверность различий между долями оценивали при помощи ф-критерия Фишера.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Постурально-моторныереакции. В 1-й и 2-й дни жизни крысята характеризуются невысокой двигательной активностью, однако некоторые движения были выявлены только для этого возраста, так, мы часто наблюдали дискинетические движения, характеризующиеся нарушением координации, равновесия и тремором корпуса (табл. 1). Найдены межлинейные различия по количеству асимметричных поз с вытянутыми и поджатыми лапками, а также с застывшими позами на спине. В результате настоящего исследования была показана большая доля дискинетических поз у крыс линии ГК, указывающих на нарушения реакций равновесия и координации в первые дни жизни у животных этой линии. Подвижность крысят линии ГК в последующие 7-й, 10-й и 14-й дни была ниже, чем в контроле, по изучаемым параметрам двигательного поведения: движения головы, движения корпуса, а время неподвижности в тесте соответственно больше (табл. 2).
Согласно имеющимся в настоящее время данным развитие локомоторной нейронной сети свя-
Таблица 2. Двигательная активность крысят линии ГК и Вистар
Возраст
7 дней 10 дней 14 дней
Линия Вистар(17)1 ГК(26) Вистар(19) ГК(34) Вистар(26) ГК(23)
Движения головы (кол-во движений) Движения корпуса (кол-во движений) Локомоции (шаги) Время неподвижности в тесте (с) 18.76 ± 1.24 17.94 ± 1.35 0.82 ± 0.31 2.33 ± 0.66 8.65 ± 0.87*** 11.03 ± 1.42*** 0.54 ± 0.30 22.0 ± 4.79** 16.94 ± 1.60 20.53+1.58 2.21 + 0.54 0.81 + 0.34 9.85 + 1.08*** 10.41 + 1.27*** 1.20 + 0.32 12.81 + 2.92*** 27.31 + 1.36 23.19+1.27 5.23 + 0.91 0.0 + 0.0 20.95 + 1.91** 16.39 + 1.48*** 5.34 + 1.24 3.83 + 2.56
1 — в скобках указано количество протестированных животных, **, *** — достоверные (р < 0.01; р < 0.001) различия между линиями по /-критерию Стьюдента.
зано с развитием двигательного поведения в раннем онтогенезе [43]. По-видимому, большая доля дискинетических движений у крыс кататониче-ской линии в самый ранний неонатальный период и сниженная подвижность в последующие дни указывают на задержку становления позно-тони-ческих рефлексов, что может отражать запаздывание созревания нервных структур по сравнению с контрольной линией.
Норадренергическая система. Результаты по содержанию норадреналина в полушариях и стволе мозга в разных точках неонатального периода
крыс двух линий представлены на рис. 1. У крысят линии ГК обнаружен повышенный уровень норадреналина на 7-й, 10-й и 14-й дни в полушариях мозга и
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.