НЕИРОХИМИЯ, 2007, том 24, № 2, с. 150-155
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 612.822:615.214 32
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ ОБМЕНА БИОГЕННЫХ АМИНОВ В МОЗГЕ КРЫС ВИСТАР И АВГУСТ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СРОКАХ ВОЗДЕЙСТВИЯ АМФЕТАМИНА IN VIVO
© 2007 г. Е. Л. Доведова*, Д. А. Хрусталев
ГУ НИИ мозга РАМН, Москва
В работе изучали активность ферментов синтеза дофамина (тирозингидроксилаза) и серотонина (триптофангидроксилаза) и активность ферментов утилизации нейромедиаторов МАО А и МАО Б, в мозге крыс различающихся поведенческими характеристиками в норме, при одноразовом (60 мин) и при хроническом (3 недели) введении амфетамина (1.0 мг/кг). Выявлены межлинейные различия как в норме, так и при действии амфетамина. У крыс Август обнаружено подавление тирозингид-роксилазы и активация триптофангидроксилазы. У крыс Вистар, наоборот, - активация тирозин-гидроксилазы и подавление триптофангидроксилазы. У различных линий крыс под влиянием длительного действия амфетамина in vivo происходит неодинаковое и даже реципрокное нарушение взаимодействия нейромедиаторных систем мозга, однако при длительном стрессорном воздействии включаются механизмы адаптации, ограничивающие эффект психостимулятора. Выявлена взаимосвязь метаболизма нейромедиаторных систем мозга с особенностями поведения и эмоциональной реактивности животных на патологическое воздействие.
Ключевые слова: мозг, амфетамин, тирозингидроксилаза, триптофангидроксилаза, МАО А, МАО Б, крысы Вистар и Август.
В литературе имеются многочисленные сведения о значении обмена биогенных аминов в патогенезе шизофрении у человека. Предполагается, что развитие этого заболевания, по-видимому, обусловлено гиперфункцией дофаминергической системы мозга.
Отклонение от нормы функциональной активности нервной передачи сопровождается появлением специфических симптомов, что может быть расценено как проявление дисфункции медиатор-ных систем, которые в свою очередь приводят к нарушению поведения и двигательным расстройствам [1-4]. Экспериментальные воздействия, в частности введение L-амфетамина, избирательно влияющие на обмен катехоламинов, позволяют моделировать на животных фенаминовую сте-реотепию, выраженность которой непосредственно зависит от дозы и длительности использования препарата [1, 2].
Так, краткосрочное введение амфетамина может вызвать неадекватную стрессорную реакцию, а длительное воздействие этого препарата -привести к возникновению шизофреноподобного состояния, что рассматривается как адекватная медикаментозная модель соответствующих расстройств у человека [2, 5].
* Адресат для корреспонденции: 102105, пер. Обуха, 5; тел: 916-34-72, e-mail: sdovedov@gmail.com
Цель настоящей работы - сравнительное исследование ферментных систем, связанных с метаболизмом биогенных аминов при краткосрочном и хроническом введении амфетамина в мозге крыс линий Вистар и Август, отличающихся в норме рядом поведенческих показателей и особенностями метаболизма мозга.
МЕТОДИКА
Эксперименты проведены на половозрелых крысах-самцах линий Вистар и Август (30 животных), массой 180-240 г., разделенных на три группы. 1-я группа являлась контрольной (п = 10). Крысам Вистар (п = 5) и крысам Август (п = 5) вводили в\бр. изотонический раствор КаС1. Крысам 2-й группы (крысы Вистар (п = 5) и крысам Август (п = 5)) ежедневно в течение 3-х недель вводили ^-/-амфетамин внутрибрюшинно в дозе 1.0 мг на кг массы тела. Крысам 3-й группы (крысы Вистар (п = 5) и крысы Август (п = 5)) вводили препарат амфетамина в дозе 1.0 мг на кг массы тела однократно. В каждом опыте животных (предварительно) до введения амфетамина тестировали в "открытом поле" в течение 5 минут по ряду поведенческих показателей. Через 60 мин после инъекции препарата крыс декапитировали под легким эфирным наркозом (все процедуры выполняли согласно требованиям, предъявлен-
СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТНЫХ СИСТЕМ ОБМЕНА Таблица 1. ВИСТАР КОРА
фермент
группа животных ТирГд АЕ335/60 мин/мг белка МАО Б АЕ450/60 мин/мг белка ТрГд Нмоль/60 мин/мг белка МАО А АЕ250/60 мин/мг белка
1. контроль 2. амфетамин (60 мин) 3. амфетамин (3 нед) 1.20 ± 0.19 1.87 ± 0.26* 1.32 ± 0.14 0.48 ± 0.08 0.61 ± 0.08* 0.56 ± 0.08 1.07 ± 0.22 0.90 ± 0.17 0.73 ± 0.22* 0.25 ± 0.04 0.16 ± 0.04* 0.15 ± 0.03*
ХВОСТАТОЕ ЯДРО
группа животных фермент
ТирГд АЕ335/60 мин/мг белка МАО Б АЕ450/60 мин/мг белка ТрГд Нмоль/60 мин/мг белка МАО А АЕ250/60 мин/мг белка
1. контроль 2. амфетамин (60 мин) 3. амфетамин (3 нед) 2.10 ± 0.26 2.11 ± 0.20 2.50 ± 0.26 0.50 ± 0.07 0.56 ± 0.07 0.52 ± 0.06 4.03 ± 0.59 2.46 ± 0.29* 3.11 ± 0.36* 0.45 ± 0.08 0.36 ± 0.06* 0.28 ± 0.04*
* - достоверные отличия от контрольной группы (р < 0.05).
ным к работе с животными) и выделяли кору больших полушарий и хвостатое ядро мозга.
Из 10%-ного гомогената методом дифференциального центрифугирования по Бизольду [6] после удаления фракции ядер при 1000 g (10 мин) изолировали субклеточные фракции при 10000 g (20 мин) для определения активности монаминок-сидаз А и Б (МАО А и Б), при 20000 g (15 мин) для определения активности тирозингидроксилазы (ТирГД) и при 50000 g (25 мин) для определения активности триптофангидроксилазы (ТрГД).
Белок фракций определяли по методу Лоури и выражали в мг/г ткани.
Активность ТрГД определяли флюорометри-ческим методом по Фридману [7]. В качестве субстрата использовали L-триптофан. Метод основан на способности к флюоресценции 5'-оксит-риптофана, который образуется в процессе реакции гидроксилирования триптофана. Интенсивность флюоресценции измеряли при 290 (ех) и 540 нм (ет). Ферментную активность выражали в нмолях/мг белка за 60 мин.
Активность ТирГД определяли спектрофото-метрическим методом по Минеевой-Вялых М. Ф. [8]. В качестве субстрата использовали L-тиро-зин. Метод основан на окислении кофактора реакции гидроксилирования 6-метилтетрагидро-птерина. Об активности судили по приросту оптической плотности при 335 нм. Ферментную активность измеряли по изменению экстинкции А£335/мг белка за 60 мин.
Активность МАО А определяли спектрофо-тометрическим методом по Попову и соавт. [9]. В качестве субстрата использован серотонин-креа-
тинин-сульфат. Основу метода составляет реакция продукта окислительного дезаминирования субстрата с семикарбазидом, с образованием 5-окси-индолацентальденидсемикарбазона с максимумом оптической плотности при 250 нм. Ферментную активность оценивали по изменению экстинкции АЕ250/мг белка за 60 мин.
Активность МАО Б определяли спектрофото-метрическим методом по Горкину с соавт. [10]. В качестве субстрата использован пара-нитрофени-лэтиламин, образующий при его окислительном дезаминировании окрашенное соединение с максимумом оптической плотности при 450 нм. Ферментную активность выражали в изменении экстинкции АЕ450/мг белка за 60 мин.
Статистическую обработку данных проводили при помощи непараметрического критерия и Манна-Уитни. Различия между выборками считались достоверными при р < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В табл. 1 представлена активность исследуемых ферментов во фракциях коры и хвостатого ядра мозга крыс Вистар в норме и при различных сроках введения амфетамина. У контрольных животных особенности распределения ферментной активности в структурах мозга, а именно - более высокая активность в хвостатом ядре, что заметно более выражено для ферментов синтеза ка-техоламинов - тирозингидроксилазы (ТирГД) и триптофангидроксилазы (ТрГД) - по сравнению с МАО.
Таблица 2. АВГУСТ КОРА
фермент
группа животных ТирГд AE335/60 мин/мг белка МАО Б AE450/60 мин/мг белка ТрГд Нмоль/60 мин/мг белка МАО А AE250/60 мин/мг белка
1.контроль 2. амфетамин (60 мин) 3. амфетамин (3 нед) 1.46 ± 0.24 1.39 ± 0.15 1.17 ± 0.12* 0.38 ± 0.07 0.41 ± 0.05 0.49 ± 0.07* 0.87 ± 0.21 1.41 ± 0.29* 1.19 ± 0.17* 0.19 ± 0.06 0.12 ± 0.05* 0.18 ± 0.07
ХВОСТАТОЕ ЯДРО
группа животных фермент
ТирГд AE335/60 мин/мг белка МАО Б AE450/60 мин/мг белка ТрГд Нмоль/60 мин/мг белка МАО А AE250/60 мин/мг белка
1. контроль 2. амфетамин (60 мин) 3. амфетамин (3 нед) 1.46 ± 0.14 1.06 ± 0.15* 1.38 ± 0.16 0.27 ± 0.06 0.41 ± 0.07* 0.30 ± 0.06 2.55 ± 0.38 3.80 ± 0.3* 2.90 ± 0.41 0.26 ± 0.09 0.17 ± 0.03* 0.17 ± 0.05*
* - достоверные отличия от контрольной группы (p < 0.05).
В табл. 2 представлены результаты определения активности исследуемых ферментов в коре и хвостатом ядре мозга крыс Август в тех же условиях эксперимента. Можно видеть, что в норме все исследуемые показатели имеют сходное распределение по структурам мозга, однако уровень ферментной активности, за исключением ТирГД, несколько ниже, чем у крыс Вистар, что особенно выражено в хвостатых ядрах крыс этой линии.
Под влиянием амфетамина in vivo показано изменение активности исследуемых ферментов, специфичное как при сравнении показателей отдельных нейромедиаторов, так и для этапов их метаболизма. При однократном введении препарата в коре мозга крыс Вистар обнаружено статистически достоверное нарастание активности ТирГД и МАО Б, выраженное в процентах по отношению к контролю, принятому за 100: 155%, 127% и снижение активности ТрГД и МАО А: 84% и 64%(соответственно). В хвостатом ядре эти изменения менее выражены; в первую очередь это относится к ферментам метаболизма дофамина. У крыс Август в тех же условиях эксперимента наблюдаются изменения ферментной активности обмена дофамина и серотонина, однако по сравнению с крысами Вистар в отношении ферментов синтеза нейромедиаторов их направленность противоположна, а именно: активность ТирГД практически не изменяется в коре (95% снижается в хвостатом ядре до 72% от контроля); активность ТрГД, напротив, увеличивается в обеих структурах мозга (162 и 149% соответственно).
Таким образом, отмечено нарастание процессов синтеза и утилизации дофамина и снижение этих процессов для серотонина в структурах моз-
га уже при краткосрочном (60 мин) действии амфетамина. Полученные результаты экспериментов свидетельствуют о повышенном синтезе дофамина и накоплении медиатора и подтверждают представление о гиперактивности всей дофами-нергической системы под влиянием психостимулятора.
При
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.