НЕЙРОХИМИЯ, 2011, том 28, № 4, с. 300-306
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
УДК 612.8.015
ВЗАИМОСВЯЗЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКА И АНТИОКСИДАНТНОЙ СИСТЕМЫ С ИНДИВИДУАЛЬНО-ТИПОЛОГИЧЕСКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ ПОВЕДЕНИЯ У КРЫС В НОРМЕ И ПРИ ПОСТСТРЕССОРНОЙ ПСИХОПАТОЛОГИИ © 2011 г. А. В. Вьюшина, А. В. Притворова, О. Г. Семенова, В. Г. Шаляпина, М. А. Флеров*
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Исследовали окислительную модификацию белков и активность компонентов антиоксидантной системы в сыворотке крови у крыс с разным типом поведенческой активности в норме и при пост-стрессорной психопатологии. По результатам тестирования поведения животные были разделены на четыре группы. Показано, что исследованные группы в норме различаются по уровню окислительной модификации белков и активности супероксиддисмутазы. Модель водно-иммерсионного стресса с иммобилизацией использовали для создания постстрессорной психопатологии. После развития постстрессорной психопатологии в исследованных показателях наблюдаются разнонаправленные изменения. Можно заключить, что при развитии постстрессорной психопатологии у крыс с разными индивидуально-типологическими особенностями поведения наблюдаются различия в окислительной модификации белков и активности антиоксидантной системы.
Ключевые слова: окислительная модификация белка, постстрессорная психопатология, индивидуально-типологические особенности поведения.
ВВЕДЕНИЕ
В последние годы широкое распространение постстрессорных психопатологий усилило интерес исследователей к этой проблеме. Несмотря на то, что физиология и механизмы реализации стресса исследуются на протяжении нескольких десятков лет, индивидуальная детерминированность развития психопатологий остается по-прежнему малопрогнозируемой. Препятствием к пониманию такого важнейшего критерия являются проблемы, связанные с экспериментальной разработкой этой темы. Современное состояние вопроса о типологических особенностях высшей нервной деятельности нельзя считать удовлетворительным. В литературе имеются значительные противоречия в понимании проблемы, ее теоретических аспектов и направлений экспериментальных исследований.
Основы исследований индивидуально типологических различий, связанных со свойствами нервной системы были заложены И.П. Павловым, который на основании экспериментов проведенных с собаками выделил четыре основных типа ВНД и связал их с понятием темперамента у человека [1]. В дальнейшем П.В. Симонов предположил, что в основе разделения на классиче-
*Адресат для корреспонденции: 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, д. 6; тел.: (812) 328-50-19 (доб. 110); e-mail: sts@infran.ru.
ские павловские типы ВНД лежат физиологические процессы взаимоотношений информационной (лобная кора — гиппокамп) и мотивационной (миндалина — гипоталамус) систем, их индивидуально конституциональные особенности [2].
Однако до настоящего времени неизвестны особенности биохимических процессов у представителей различных типов нервной системы, хотя уже в середине ХХ в. подчеркивалась необходимость классификации психиатрических нарушений на основе различий в характере обменных процессов [3].
К настоящему моменту исследователями установлено, что животные имеющие различия в индивидуально -типологических характеристиках нервной системы, отличаются по ряду биохимических параметров, таких как энергетический и белковый обмены в мозге, метаболизм биогенных аминов, уровень свободно-радикального окисления липидов [4—8]. Согласно последним данным [9, 10, 11] именно степень свободно-радикального окисления биомолекул в клетке играет роль сигнала и является одним из тех стимулов, которые помогают включить адаптацию организма на клеточном уровне.
Известно, что при психопатологии создаются условия для интенсификации образования продуктов свободно-радикального окисления биомолекул [12, 13]. Имеются многочисленные исследования, подтверждающие, что при большин-
стве патологических состояний именно белки в большей степени, чем липиды и нуклеиновые кислоты, являются эффективными ловушками генерируемых АФК, и их окислительная модификация рассматривается как один из ранних и надежных маркеров окислительного стресса [14— 16]. Этот факт находит подтверждение в работах, в которых доказано, что продукты окисления белков при окислительных повреждениях в тканях появляются раньше, и они более стабильны, по сравнению с продуктами ПОЛ [17, 18].
Белки плазмы, подвергшиеся окислительной деструкции, имеют довольно большой период полураспада. Повышение уровня карбонильных групп окисленных белков является наиболее перспективным маркером интенсивности свободно-радикальных процессов при ряде патологических состояний и воздействии неблагоприятных внешних факторов [14, 19, 20].
В связи с этим представляет интерес исследовать уровень окислительной модификации белка (ОМБ) и активности компонентов антиоксидант-ной системы в сыворотке крови у крыс с установленными индивидуально-типологическими отличиями поведения (ИТОП) не только в норме, но и при развитии постстрессорной психопатологии.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Все эксперименты выполнены в соответствии с требованиями Директивы Совета европейского сообщества(86/60/9 ЕЕС) об использовании животных для экспериментальных исследований. Объектом исследования служили крысы-самцы линии Вистар в количестве 100 шт с массой тела 350 г, которые содержались в стандартных лабораторных условиях при свободном доступе к пище и воде и с 12-часовым световым режимом. В течение 30 дней животные были приучены к ежедневному хендлингу, после чего были однократно протестированы в Т-образном лабиринте для определения индивидуально-типологических характеристик поведения. Время тестирования 5 мин, определяемые параметры: двигательная активность, периоды латенции входа, замирания, груминга. Дополнительными показателями послужили количество разворотов, количество стоек и дефекаций. По результатам тестирования первоначально крысы были распределены методом кластеризации (SPSS12.ru) соответственно степени двигательной активности, времени ла-тенции входа, замирания, груминга на три группы: активная, пассивная и группа животных, чьи показатели занимали промежуточное положение, так называемые "средние". Затем был произведен повторный анализ с учетом дополнительных показателей (разворотов, количество стоек и дефекаций). Под разворотом во время тестирования подразумевается ситуация, когда животное, не
пройдя до конца лабиринта, внезапно меняет направление движения. Этот показатель совпадает с такой характеристикой как "ненаправленное двигательное беспокойство" в тесте "открытого поля" (ОП) и "эмоционального резонанса" (ЭР), в определенной степени отражающее уравновешенность нервных процессов [21, 22]. Число стоек, как правило, связывают с исследовательской активностью, а количество болюсов — с эмоциональностью. С учетом дополнительных показателей группа активных крыс распалась на группу особей с низкой уравновешенностью нервных процессов, повышенной исследовательской активностью и эмоциональностью (гр. 1) и на группу, в которой значения этих показателей оказались инвертированы (гр. 2). Группа животных со средней двигательной активностью (гр. 3) по дополнительным показателям сходна с активной группой № 2. Оценивая пассивных животных (гр. 4) по дополнительным показателям можно отметить, во-первых, довольно высокую неуравновешенность нервных процессов по показателю разворотов в сравнении с активной группой № 2 и со средней группой № 3, во-вторых, самый высокий уровень эмоциональности и одновременно самую низкую исследовательскую и двигательную активность пассивных особей в отличие от всех остальных групп.
В настоящей работе была взята модель постс-трессорной психопатологии, которая создавалась путем двукратного водно-иммерсионного воздействия с иммобилизацией. Ранее было показано [23], что в данной модели у активных крыс развивается психопатология по типу тревожно-депрессивного расстройства, а у пассивных животных — устойчивое состояние астенической психопатологии с поведенческим дефицитом. Крыс помещали в узкие железные пеналы, фиксированные на общей платформе, которую затем погружали в воду. Животные фиксировались в положении на спине и уровень воды доходил до шеи ^ воды + 16°С; время первичного воздействия — 60 мин, повторного через 10 дней — 30 мин). В предварительных экспериментах было определено, что максимальные изменения поведения, связанные с развитием постс-трессорной психопатологии, у разных типов животных наблюдаются в такой модели двукратного стрессирования через 20 дней после первого воздействия [23]. Также было показано, что максимальные изменения ПОЛ после неизбегаемого стресса в отделах головного мозга, связанных с нейроэндокринной регуляцией, наблюдаются на 21-й день[13]. Вследствие этого контрольных и опытных животных декапитировали через 20 дней после первичного воздействия, затем в сыворотке крови определяли содержание карбонильных групп белка как продукта ОМБ по методу Levine й а1. [24] в модификации Дубининой и соавт. [12]. Поскольку сыворотка крови характеризуется от-
личным от тканей химическим составом, определение содержания продуктов ОМБ в ней имеет некоторые особенности. Так, в сыворотке нет необходимости осаждать нуклеиновые кислоты, а содержание белка требует других разведений.
Перед исследованием сыворотку разводили физиологическим раствором в 10 раз (1 : 10). Содержание белка в сыворотке крови измеряли по методу Лоури. Для исследования уровня спонтанного ОМБ к 50 мкл разведенной сыворотки приливали 0.95 мл 0.01 М Na-K-фосфатного буфера. Для определения стимулированного ОМБ количество буфера уменьшали до 0.75 мл, в качестве стимулирующей системы Фентона в пробу добавлялись 0.1 мл смеси 10 мМ Fe2+ и ЭДТА 10 мМ (1 : 1) и 0.1 мл 0.1 М Н2О2. Далее ставили две параллельные пробы, одна из которых служила контролем. Конечный объем проб составлял 1 мл. Контрольные и опытные пробы инкубировали в течение 15 мин при 37°С. После инкубации в пробы добавляли 1 мл холодной 20% ТХУ для осаждения белка, затем в опытные пробы добавляли 1 мл 0.1 М 2,4-динитрофен
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.