ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2011, том 61, № 1, с. 94-101
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПАТОЛОГИЯ ^^^^^^^^^^ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
УДК 612.821.6+612. 822. 3
ПРОТЕКТОРНОЕ ВЛИЯНИЕ АГОНИСТА СВ1-РЕЦЕПТОРОВ WIN 55.212-2 ПРИ РАЗВИТИИ СУДОРОЖНОЙ АКТИВНОСТИ В МОЗГЕ НА МОДЕЛЯХ
ВИСОЧНОЙ ЭПИЛЕПСИИ IN VIVO
© 2011 г. Л. В. Шубина1, В. Ф. Кичигина1, 2
1Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино, 2Пущинский государственный университет, e-mail: vkitchigina@gmail.com Поступила в редакцию 31.01.2010 г.
Принята в печать 18.10.2010 г.
У бодрствующих морских свинок изучали влияние внутримозгового интравентрикулярного введения неселективного агониста каннабиноидных СВ1-рецепторов WIN 55.212-2 (1 мкМ, 2 мкл) на судорожную активность. Изменения локальных полевых потенциалов и судорожных разрядов, вызванных электрической стимуляцией перфорирующего пути, одновременно регистрировали в гиппокам-пе, энторинальной коре, медиальной септальной области и миндалине после предварительного введения WIN 55.212-2 или органического растворителя DMSO. Было обнаружено, что в 80% тестов WIN 55.212-2 блокировал развитие судорожной активности. Повторная инъекция агониста в течение 30 дней вызывала возрастание амплитуды локальных полевых потенциалов и мощности тета-ритма во всех регистрируемых структурах. Введение каиновой кислоты провоцировало эпилептический статус у контрольных животных, в то время как у морских свинок, которым ежедневно инъецировали агонист в течение 25—30 дней, статус не развивался. Обсуждаются возможные механизмы протекторного влияния WIN 55.212-2.
Ключевые слова: эндоканнабиноиды, септум, гиппокамп, энторинальная кора, миндалина, судорожная активность, ЭЭГ, осцилляции, морские свинки.
Protective Effects of СВ1 Receptor Agonist WIN 55.212-2 during Development of Seizure Activity in the Model of Temporal Lobe Epilepsy
L. V. Shubina, V. F. Kitchigina
Institute of Theoretical and Experimental Biophysics, Russian Academy of Sciences, Pushchino State University, Pushchino, e-mail: vkitchigina@gmail.com
The influence of a low dose (1 цМ, 2 ц1) of nonselective agonist of cannabinoid CB1 receptor WIN 55.212-2 on seizure activity in different brain structures was investigated in waking guinea pigs. Changes in spontaneous local field potentials and seizure afterdischarges evoked by the electrical stimulation of the perforant path were recorded simultaneously in the hippocampus, entorhinal cortex, medial septal region, and amygdala after a preliminary intraventricular injection of WIN 55.212-2. It was found that WIN 55.212-2 blocked the stimulation-elicited seizures in 80% of tests. A repeated injection of the agonist within 30 days caused an increase in the amplitude of local field potentials and the power of the theta rhythm in all the structures under study. The infusion of kainic acid provoked the onset of status epilepticus in control animals, whereas guinea pigs injected with the agonist (daily, during 25—30 days) did not develop the status. Possible mechanisms of the protective influence of WIN 55.212-2 are discussed.
Keywords: endocannabinoids, septum, hippocampus, entorhinal cortex, amygdala, seizure activity, EEG, oscillations, guinea pigs.
Эндогенные каннабиноиды (ЭК) — липид-ные молекулы, являющиеся основными регуляторами синаптической нейротрансмиссии в мозге. Возрастание уровня ЭК является частью компенсаторного ответа организма на повреждающие воздействия [8, 15, 21, 25]. К настоящему времени в литературе накоплены данные, показывающие, что эндоканнабино-идная сигнализация может играть защитную роль в ситуациях, приводящих к патологической возбудимости. Так, обнаружено, что активация каннабиноидных СВ1-рецепторов их эндогенными лигандами или селективными агонистами имеет сильный нейропротек-торный эффект [14—16, 20, 21, 26]. Недавние клинические исследования выявили снижение плотности СВ1-рецепторов на термина-лях глутаматергических (но не ГАМКергиче-ских) аксонов в гиппокампе пациентов с височной формой эпилепсии, что указывает на ослабление нейропротекторной функции ЭК и возрастание возбудимости в сети нейронов височных структур [14].
Влияния на сигнальные пути посредством ЭК обеспечивают репарацию и выживание клеток. В настоящее время антисудорожный эффект агонистов каннабиноидных рецепторов хорошо известен, хотя механизм такого влияния изучен недостаточно. Кроме того, слабо изучена роль ЭК в регуляции судорожной активности на экспериментальных моделях височной эпилепсии у бодрствующих животных. В то же время именно при височной эпилепсии известные терапевтические средства в 80% случаев оказываются неэффективными. Целью настоящей работы было изучение модулирующего влияния агониста СВ1-рецепторов WIN 55.212-2 на судорожную активность, регистрируемую параллельно в различных областях мозга морских свинок при использовании модели височной эпилепсии in vivo. Изучалось также влияние агониста на конвульсивное поведение животных во время эпилептического статуса. Другой целью являлось исследование изменений активности в регистрируемых областях мозга под влиянием агониста, что может выявить механизмы действия ЭК. Особенностью работы является ее проведение на морских свинках, отличающихся биохимическим составом своих тканей от других видов традиционно используемых экспериментальных животных (крысы, мыши).
МЕТОДИКА
Эксперименты проведены в соответствии с международными нормами этического обращения с животными (Experientia. 1995. 51: 1— 5). В опытах были использованы две группы бодрствующих морских свинок. За неделю до начала опытов животным вживляли монополярные электроды в поле СА1 гиппокампа, медиальную септальную область (МСО), энто-ринальную кору (ЭНТ) и центральное ядро миндалины для одновременной регистрации полевых потенциалов (ЭЭГ). Для вызова острой судорожной активности в ангулярный пучок имплантировали биполярный электрод для стимуляции перфорирующего пути (ПП, модель острой височной эпилепсии). Над левым боковым желудочком вживляли направляющую канюлю для микроинъекций фармакологических препаратов. Методические детали даны в наших предыдущих работах [1, 10]. У всех животных в течение 3 дней регистрировали исходную ЭЭГ в исследуемых структурах. Затем животным первой группы вводили 2 мкл органического растворителя DMSO ("контроль", n = 3), а животным второй группы — такой же объем агониста СВ1-рецепто-ров WIN 55.212-2, растворенного в DMSO (1.0 мкМ, "WIN", n = 4); в течение 3 дней у животных этих групп регистрировали активность после окончания инъекций. Затем производили электрическую стимуляцию ПП; параметры стимуляции (интенсивность стимула 400—600 мкА, длительность 0.04—0.06 мс, частота стимуляции 10 Гц) были достаточными для возникновения судорожной активности. Стимуляцию проводили ежедневно (однократно) в течение 25—30 дней. При этом животным первой группы за 2 мин до стимуляции в боковой желудочек вводили DMSO, а животным второй группы — WIN 55.212-2. После окончания стимуляции исследовали изменения на ЭЭГ указанных структур. Запись активности и ее обработку производили с помощью программы Datapac 2K2, США, 2005 (частота оцифровки 6 кГц). Выявление частоты и силы ритмических процессов осуществляли посредством спектрального анализа. При статистической обработке использовали данные, полученные во всех тестах со стимуляцией в течение 25—30 дней. Для экспериментов продолжительностью 25 дней у трех контрольных животных количество тестов (N) составляло 75, а у четырех экспериментальных животных — 100. Если эксперименты продолжались 30 дней, число тестов составляло соответствен-
МСО ГПК ЭНТ ЦМ
я н о
 H О
о X
|ю
1 Б т а
МСО
ГПК
ЭНТ
ЦМ
0
20 0.5
0
20 0.5
280
« 240
| 200
я
л
H о
§ о 160
Я «
| S 120 80
40
0
Частота, Гц
МСО 280 240 200
Дельта
Тета
160 120 80 40 0
0
20 0.5
ГПК ** 280
11
Дельта
240 200 Т 160 120 80 40 0
1
H 2 с, 0.4 мЕ
ЭНТ
* 2 il1
Тета
Дельта
Тета
280 240 200 160 120 80 40 0
ЦМ
JL
Шк
Дельта
Тета
Контроль □ WIN □ DMSO
Рис. 1. Локальные полевые потенциалы (ЭЭГ), одновременно регистрируемые в гиппокампе (ГПК), медиальной септальной области (МСО), энторинальной коре (ЭНТ) и центральном ядре миндалины (ЦМ). А — спонтанная активность в контроле; представлены натуральные записи ЭЭГ. Б — активность, вызванная стимуляцией перфорирующего пути (ПП) в контроле (а), после введения DMSO (б) и после инъекции агониста СВ1-рецепторов WIN 55.212-2 (в); видно исчезновение судорожных по-слеразрядов на фоне действия агониста. Стрелкой отмечен момент отключения стимуляции. В — функции спектральных плотностей для каждой структуры до (а) и после (б) ежедневных введений WIN 55.212-2 в течение 30 дней; по оси ординат — мощность, отн. ед. (пропорциональны квадрату амплитуды), по оси абсцисс — частота, Гц; видно возрастание активности в дельта- и тета-диапазонах (кроме МСО). Г — гистограммы спектральных плотностей в дельта- и тета-полосах в контроле и после инъекций WIN 55.212-2 и DMSO; значимые эффекты имеют место при: * — p < 0.05 или ** — p < 0.01 по сравнению с параметрами исходной активности.
Fig. 1. Local field potentials (ЭЭГ) recorded simultaneously in the hippocampus (ГПК), medial septal region (МСО), entorhinal cortex (ЭНТ) and central nucleus of amigdala (ЦМ). A — background activity in the control; natural ЭЭГ activity is shown. Б — activity evoked by perforant path (ПП) stimulation in the control (a), after the administration of DMSO (б) and after injection of CB1 receptor agonist WIN 55.212-2 (в); one can see the disappearance of seizure afterdischarges during the action of the agonist. The arrow indicates the end of stimulation. В—spectral histograms for structures in the control (a) and after multiple infusions of WIN 55.212-2 for 30 days (б); ordinate — power, relative units (proportional to the square of amplitude); abscissa — frequency, Hz; one can see the increase of activity in delta- and theta-bands (except МСО). Г — histograms ofspectral densities in delta- and theta bands in the control and after multiple injections ofWIN 55.
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.