ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2008, том 418, № 6, с. 842-846
= ФИЗИОЛОГИЯ =
УДК 612.822.1
УСТОЙЧИВАЯ ГИПЕРТЕНЗИЯ МОДИФИЦИРУЕТ ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКУЮ И ГАМК-ЭРГИЧЕСКУЮ СИНАПТИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ В ОБОНЯТЕЛЬНОЙ КОРЕ МОЗГА КРЫС IN VITRO
© 2008 г. А. X. Хама-Мурад, А. А. Мокрушин
Представлено академиком А.Д. Ноздрачевым 12.01.2006 г. Поступило 07.11.2007 г.
Устойчивая гипертензия, как установлено, вызывает изменения в функционировании многих систем организма, и прежде всего она значительным образом сказывается на функционировании мозговых структур. Из клинических наблюдений известно, что устойчивая гипертензия приводит к нарушению когнитивных функций различной степени от легких ухудшений до выраженных де-менций [11, 12]. Нейрофизиологическими коррелятами расстройств когнитивных функций является снижение активности кортикальных структур, выявленное в экспериментах на спонтанно гипертензивных крысах при анализе электроэнцефалограмм [3]. Длительная устойчивая гипертензия приводит и к морфологическим модификациям в мозге, которые проявляются в изменениях структур астроцитов и уменьшении общего числа нейронов в гиппокампе, что может редуцировать активность этой области мозга [9].
Эти данные дают основание предполагать, что устойчивая гипертензия будет оказывать значительное и, по всей вероятности, негативное влияние на функционирование одной из ключевых ме-диаторных систем - глутаматергическую. Ухудшение функционирования этой системы будет отрицательно влиять на механизмы трансляции сенсорных сигналов, а также на развитие процессов научения, формирования энграмм памяти. Однако сведения об изменениях этой системы, возникающих при гипертензии, фрагментарны. В опытах in vitro обнаружено, что гипертензия модифицирует активность функционирования глута-матных ионотропных рецепторов [6, 8].
Устойчивая гипертензия, вероятно, влияет и на функционирование тормозных систем мозга, опосредуемых ГАМК. Можно полагать, что нарушения нормального функционирования этих механизмов вызовут дисбаланс возбуждающих и тормозных процессов. Данные о влиянии гипер-
тензии на функционирование тормозных систем мозга в литературе отсутствуют.
Используемые в настоящее время в клинике антигипертензивные препараты, вызывающие блокаду кальциевых каналов, обладают выраженными побочными эффектами, что можно объяснить нарушением кальциевого обмена в механизмах синаптической передачи. Очевидно, при создании оптимальных антигипертензивных препаратов необходимо знать, как влияет устойчивая гипертензия на функционирование нейронов и синаптической передачи в мозге.
В настоящей работе исследованы нейротроп-ные эффекты, вызываемые устойчивой гипертен-зией на активность возбуждающей глутаматерги-ческой и тормозной ГАМК-эргической синаптиче-ской трансмиссий в кортикальных структурах in vitro.
Эксперименты проведены на переживающих тангенциальных срезах обонятельной коры мозга крыс-самцов линии SHR (виварий Института физиологии им. И.П. Павлова РАН) с устойчивой гипер-тензией с систолическим давлением 180 ± 7 мм рт. ст. в возрасте четырех месяцев. В качестве контроля исследованы срезы крыс линии Вистар с нормальным артериальным давлением 120 ± 4 мм рт. ст. Артериальное давление у крыс определялось при помощи манжеты с датчиками давления, укрепленной на хвосте. Состав инкубационной среды, параметры электрической стимуляции срезов, регистрация фокальных потенциалов (ФП) в них подробно описаны в работах [1, 2].
В данной работе анализировались амплитуды постсинаптических возбуждающих компонентов ФП, которые генерируются при активации разных рецепторных механизмов: АМПА- и НМДА-рецепторные компоненты возбуждающего пост-синаптического потенциала (ВПСП) (рис. 1). Одни из них активируется при аппликации на срезы а-амино-3-гидрокси-5-метилизоксазол-4-пропио-новой кислотой (АМПА), другие - N-метил-О-ас-партатом (НМДА); применение специфических блокаторов (CNQX, DNQX, AP-5) ингибирует их
Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской Академии наук, Санкт-Петербург
устойчивая гипертензия
843
Рис. 1. Фокальные потенциалы, регистрируемые в срезах обонятельной коры гипертензивных и нормотензивных крыс. Сплошная линия - ФП гипертензивных, штриховая линия - нормотензивных крыс. Горизонтальная пунктирная линия - изолиния. Сокращения - обозначения отдельных компонентов ФП: ПД ЛОТ - суммарный потенциал действия латерального обонятельного тракта. Вертикальные стрелки - способы измерения амплитуд компонентов ФП. Измерение длительности компонентов ФП показано на примере НМДА ВПСП.
возникновение [1, 4, 5]. В дальнейшем для краткости будем обозначать АМПА и НМДА ВПСП (рис. 1).
Количественному анализу были подвергнуты изменения амплитуд медленного тормозного постсинаптического потенциала (ТПСПм), генерируемого ГАМКБ-эргическими механизмами, отражающего активацию системы возвратного торможения [1, 4, 5] (рис. 1). Измерение амплитуд этих компонентов производилось от изолинии до пика (рис. 1). Длительность "жизни" отдельных компонентов ФП определялась между точками пересечения их проекций на изолинии или точкой пересечения компонента потенциала изолинии, как показано на примере измерения длительности НМДА ВПСП на рис. 1. На отдельной группе срезов мозга нормальных и гипертензивных крыс исследовались эффекты экзогенной аппликации L-глутамата ("Sigma") в концентрации 1 мМ. Исследование проведено на 14 срезах мозга гипертензивных крыс и 10 срезах мозга крыс с нормальным артериальным давлением. Статистическую обработку производили с использованием непараметрических критериев (^-критерий Вил-коксона-Манн-Уитни), P < 0.05.
Проведенные эксперименты на срезах мозга гипертензивных и нормотензивных крыс продемонстрировали существенное различие в профилях ФП. Они различались как по активности механизмов глутаматергической передачи, так и по активности ГАМКБ-зависимых тормозных механизмов (рис. 1). В отличие от нормотензивных крыс в срезах мозга крыс линии SHR регистрировался кратковременный АМПА ВПСП, который к тому же был достоверно меньшей амплитуды
по сравнению с линией крыс Вистар (V = 23, БИЯ -п = 14, Вистар - п = 10, Р < 0.05). НМДА ВПСП в срезах мозга крыс БИЯ был в 2 раза меньшей амплитуды и большей длительности, чем НМДА ВПСП в срезах крыс Вистар (V = 32, БИЯ - п = 14, Вистар - п = 10, Р < 0.05). Амплитуда ТПСПм в срезах мозга гипертензивных крыс была больше в 2 раза (V = 27, БИЯ - п = 14, Вистар - п = 10, Р < 0.05).
Существенной отличительной особенностью ФП в срезах мозга гипертензивных крыс было наличие позднего негативного потенциала с амплитудой 50-70 мкВ. Этот потенциал при действии кратковременной аноксии (1-2 мин) исчезал, тогда как АМПА, НМДА ВПСП и ТПСПм сохранялись. По этой характеристике, а также по латентному периоду генерации этого потенциала и амплитудно-временным параметрам его можно рассматривать как проявление активности гли-альных клеток обонятельной коры. Отметим, что в срезах мозга нормотензивных крыс такой потенциал не регистрировался (рис. 1).
В исследуемых структурах мозга - обонятельной коры мозга основным возбуждающим медиатором является Ь-глутамат. Представляло интерес изучить модификации функционирования глутаматергических синаптических механизмов в мозге устойчиво гипертензивных крыс. С этой целью были проанализированы реакции отдельных компонентов глутаматергической синапти-ческой передачи на аппликацию Ь-глутамата в концентрации 1 мМ в срезах мозга крыс БИЯ и нормотензивных крысах.
Эффекты Ь-глутамата, как и в случае тестирования других препаратов, оценивались по измене-
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 418 № 6 2008
844
хама-мурад, мокрушин
Рис. 2. Эффекты аппликации Ь-глутамата (1 мМ) на срезы мозга гипертензивных крыс. ФП в контроле (штриховая линия), при действии глутамата (сплошная жирная линия) и после отмывания (сплошная тонкая линия). Звездочка -ответ глиальных клеток.
ниям отдельных компонентов ФП (АМПА и НМДА ВПСП, ТПСПм, глиальный ответ). Увеличение амплитуд АМПА и НМДА ВПСП свидетельствовало бы о гиперактивации глутаматных рецепторов, тогда как уменьшение их амплитудных значений - о снижении их активности в срезах мозга крыс БИЯ по сравнению с Вистар.
Реакции отдельных компонентов глутаматер-гической передачи в срезах мозга крыс БИЯ на аппликацию Ь-глутамата в концентрации 1 мМ отличались от ФП в срезах мозга нормотензив-ных крыс. Так, аппликация Ь-глутамата на срезы мозга нормотензивных крыс сопровождалась небольшим увеличением амплитуды АМПА ВПСП (без изменения его длительности) и возрастанием как амплитуды, так и длительности НМДА ВПСП. Эти изменения свидетельствуют о нормальной чувствительности АМПА- и НМДА-подтипов глутаматной синаптической передачи к экзогенной аппликации медиатора. В срезах мозга гипертензивных крыс реакции на аппликацию Ь-глутамата менялись на противоположные по сравнению с амплитудно-временньши характеристиками ФП крыс линии Вистар. Происходило снижение амплитуд как АМПА (и = 15, БИЯ - п = 7, Вистар - п = 5, Р > 0.05), так и НМДА ВПСП глу-таматергической передачи (и = 12, БИЯ - п = 7, Вистар - п = 5, Р > 0.05) (рис. 2), причем на графике НМДА ВПСП "отделялся" от АМПА ВПСП глубокой выемкой, что указывает на активацию прямого ГАМКА-эргического торможения [1, 10]. Все эти данные свидетельствуют о том, что чувствительность АМПА- и НМДА-подтипов глутаматных рецепторов в срезах мозга гипертензивных крыс на Ь-глутамат снижена по сравнению с чувствительностью глутаматных рецепторов в срезах мозга нормотензивных крыс.
Тормозные ГАМКБ-эргические процессы (ТПСПм) в срезах обонятельной коры мозга БИЯ-крыс также изменялись под действием экзогенного Ь-глутамата. Амплитуда этих процессов снижалась двоекратно (и = 4, БИЯ - п = 7, Вистар - п = 5, Р < 0.05) и сокращалась их длительность (рис. 2). Эти данные можно интерпретировать как развитие десенситизации глутаматных рецепторов, локализованных на вставочных тормозных интернейронах. Реакции глиальных клеток на аппликацию Ь-глутамата увеличивались в среднем на 105% по сравнению с реакциями этих клеток без действия глутамата (и = 5, БИЯ - п = 7, Вистар -п = 5, Р < 0.05). Это, очевидно,
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.