WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 |

Участие глутаматных и дофаминовых субстратов мозга в селекции внимания у крыс линий вистар и shr

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Костюнина Надежда Викторовна

Участие глутаматных и дофаминовых субстратов мозга в селекции внимания у крыс линий Вистар и SHR

03.03.01 - физиология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Новосибирск 2012

Работа выполнена в лаборатории механизмов регуляции памяти, Федерального государственного бюджетного учреждения «Научно-исследовательский институт физиологии» СО РАМН, г. Новосибирск

Научный руководитель: доктор биологических наук,

Лоскутова Лилия Владимировна,

ФГБУ «НИИ физиологии» СО РАМН.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, академик.РАМН

Штарк Марк Борисович,

Зав. отделом биофизики и биоинженерии,

ФГБУ «НИИ молекулярной биологии и биофизики» СО РАМН

доктор биологических наук, профессор

Идова Галина Вениаминовна,

Зав. лабораторией механизмов

нейрохимической модуляции,

ФГБУ «НИИ физиологии» СО РАМН

Ведущее учреждение: Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН

г. Санкт-Петербург

Защита состоится «___» марта____ 2012 года в ____ часов на заседании диссертационного совета Д 001.014.01 при ФГБУ «НИИ физиологии» Сибирского отделения РАМН (630117, г. Новосибирск, ул. акад. Тимакова,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «НИИ физиологии» СО РАМН (630117, г. Новосибирск, ул. акад. Тимакова, 4, тел. (383)335 97 54, факс (383)335 98 54

Автореферат разослан « » 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

кандидат биологических наук Бузуева И.И.

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы. Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) является комплексным нейропсихиатрическим расстройством, которое включает поведенческие и когнитивные отклонения, такие как невнимание, импульсивность и гиперактивность. Совокупность всех трех характерна для подгруппы, включающей 76% пациентов (Hawk et al., 2003). Расстройство внимания диагностируется у 4-12% детей в возрасте от 6 до 12 лет и может сохраняться у взрослых в 30-60% случаев в отсутствие специфической терапии (Wender, 2002; Mich et al., 2004; Resnick, 2005; Faraone et al., 2006). Для лечения в основном используется метилфенидат (риталин) и другие психостимулянты амфетаминового ряда. Хотя 70-90% пациентов реагируют на эти препараты значительным улучшением поведенческих и когнитивных функций (Hood et al.,2005; Arnsten, 2006; Lijffijt et al., 2006; Coghill et al., 2007; Wilens, 2008; Rubia et al., 2011), механизмы коррекции функции внимания в значительной степени не изучены. Кроме того, они могут вызывать нежелательные побочные эффекты инсомнию, анарексию, головную боль, желудочные проблемы, задержку умственного и психического развития, а также синдром отмены и угрозу злоупотребления (Goldman et al.,1998; Bolanos et al.,2003).

В настоящее время поддерживается мнение о дисфункции дофаминергической (ДА) системы в патофизиологии СДВГ (Bregh, 2009). Тем не менее, обсуждается вопрос, будут ли изменения ДА системы первичными или следствием аномальной регуляции глутаматергической системы (Carrey et al., 2007; Lule et al., 2008; Warton et al., 2009) и, что особенно важно, на уровне каких мозговых регионов происходит сбой. Очевидно, что создание целевых препаратов нуждается в уточнении нейромедиаторных и морфофункциональных основ СДВГ, для исследования которых необходимы адекватные биологические модели. Из списка предлагаемых сегодня - линия крыс SHR признана наилучшей с ее высокой степенью валидности по крайней мере, для смешанного и самого распространенного типа данного расстройства (Russell et al., 2000, 2007; Davids et al.,2003; Sagvolden et al., 2005). Помимо того, что эта линия представлена аналогичными симптомам СДВГ поведенческими характеристиками, имеются биохимические показатели, которые касаются специфических изменений активности дофаминергической (Russell et al., 2000; Volkow et al., 2001; Oades, 2002;), норадренергической и серотонинергической (Kulikov et al., 1997; Nakamura et al., 2001; Oades et al., 2005) систем. Установлена также повышенная чувствительность крыс SHR к психостимулянтам метилфенидату, кофеину и кокаину (Yang et al., 2006; Dela Pena et al., 2010; Amini et al., 2004; Pires et al., 2010; Thanos et al., 2010). Кроме того, совсем недавно при анализе физиологических и анатомических аспектов гиппокампальных СА3-СА1 синапсов крыс SHR обнаружено снижение долговременной потенциации (Jensen et al., 2009), что может указывать на дисфункцию активности N-метил-D-аспартатных рецепторов, контролирующих этот процесс. Авторы предполагают, что функциональное изменение глутаматергической синаптической трансмиссии может быть одной из причин патологии поведенческих отклонений крыс SHR, однако связь обнаруженного дефекта долговременной потенциации с когнитивными функциями пока не проверялась.

Отдельным нерешенным вопросом в проблеме СДВГ остается определение типа торможения (моторное или когнитивное), дисфункция которого может быть основным препятствием в процессах поддержания внимания и обучения. Несмотря на использование современных диагностических средств – функциональной магнитно-резонансной томографии, исследователи до сих пор не пришли к конценсусу в этом вопросе. И в этом плане интересен анализ состояния внутреннего Павловского торможения, надежным тестом которого является феномен «латентного торможения». Сегодня он широко используется для тестирования способности субъекта игнорировать нерелевантную информацию, а в эксперименте представлен задержкой формирования условных рефлексов у здоровых субъектов в результате многократных преэкспозиций условного стимула до обучения (Lubow, 1989). Существует единственное сообщение (Lubow, Josman,1993) о нарушении латентного торможения у подростков с диагнозом СДВГ без последующей разработки полученных данных.



Поскольку латентное торможение является физиологическим механизмом, обеспечивающим избирательность внимания и предпочтительную обработку новых стимулов, то анализ его в биологических моделях СДВГ, и в частности у крыс линии SHR, с одновременной оценкой нейрохимических и морфофункциональных процессов внимания, представляется нам достаточно важной задачей. Отсутствие работ такого плана определило направление настоящего исследования.

Цель и задачи исследования

Целью настоящей работы было исследование участия глутаматных N-метил-D-аспартатных рецепторов и их взаимодействие с дофаминергической системой мозга в приобретении навыков и формировании латентного торможения у крыс линий SHR и Вистар. Роль в этих процессах вентрального гиппокампа и фронтальной коры.

В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи:

1) выявить особенности обучения и формирования латентного торможения в условно-рефлекторных задачах разной сложности. Определить степень зависимости когнитивных нарушений от генетически детерминированных поведенческих характеристик крыс SHR;

2) оценить роль глутаматных N-метил-D-аспартатных рецепторов мозга в приобретении условных реакций и формировании латентного торможения у крыс SHR и Вистар;

3) установить вклад дофаминовых Д1 рецепторов мозга в приобретение условных реакций пассивного и активного избегания, и в формирование латентного торможения у крыс SHR и Вистар;

4) выявить особенности взаимодействия глутаматных и дофаминовых субстратов вентрального гиппокампа и префронтальной коры при формировании навыков на новый и нерелевантный стимулы у крыс SHR и Вистар;

5) исследовать влияние блокады дофаминовых терминалей вентрального гиппокампа крыс Вистар в период пубертатного развития на выработку условных рефлексов и формирование латентного торможения.

Научная новизна

В настоящей работе впервые установлено:

  • нарушение латентного торможения у крыс линии SHR, выраженность которого зависит от типа условно-рефлекторной задачи и не связано с поведенческой гиперактивностью этих животных;
  • активация N-метил-D-аспартатных рецепторов вентрального гиппокампа крыс SHR вызывает коррекцию латентного торможения, а вместе с системной активацией дофаминовых Д1 рецепторов значительно облегчает обучение на новую информацию и поддерживает экспрессию латентного торможения;
  • функциональная зависимость между глутаматными N-метил-D-аспартатными рецепторами вентрального гиппокампа и дофаминовыми Д1 рецепторами префронтальной коры крыс SHR в приобретении новых навыков и формировании латентного торможения;
  • положительное влияние активации глициновых участков N-метил-D-аспартатных рецепторов мозга на обучение и латентное торможение крыс SHR, и аналогичный эффект у взрослых крыс Вистар с блокадой активности дофамина вентрального гиппокампа в период пубертатного развития.

Теоретическая и научнопрактическая ценность работы

Теоретическое значение работы заключается в экспериментальных доказательствах нарушения ЛТ у крыс линии SHR, степень которого зависит от типа и сложности используемой условно-рефлектороной задачи. Установлена морфо-функциональная система, дефект которой обусловлен низкой активностью NMDA-рецепторов вентрального гиппокампа и Д1 рецепторов фронтальной коры, что должно быть принято во внимание при выборе адекватных моделей СДВГ.

Сходство нарушений латентного торможения и корректирующей эффективности коагониста NMDA рецепторов у крыс SHR и крыс Вистар с блокадой активности ДА вентрального гиппокампа в период пубертатного развития, позволяют предложить таких крыс в качестве возможной модели СДВГ для поиска специфических препаратов с определенным местом действия.

Полученные в работе данные, раскрывающие ранее неизвестные механизмы нарушения селективного внимания у крыс SHR, могут быть использованы при чтении лекций по физиологии высшей нервной деятельности и патофизиологии ЦНС в университетах и медицинских ВУЗах. Данные о существенной коррекции обучения и ЛТ у крыс SHR одновременной активацией NMDA-рецепторов вентрального гиппокампа и Д1 рецепторов фронтальной коры вносят вклад в понимание механизмов когнитивных расстройств у детей с СДВГ и могут быть полезны при разработке схем фармакологической коррекции поддержания и переключения внимания.

Положения, выносимые на защиту

  1. У крыс линии SHR (модель СДВГ) способность к торможению незначимой информации зависит от степени сложности предъявляемой задачи и не связана с поведенческой гиперактивностью или низкой тревожностью этих животных.
  2. Коррекция латентного торможения у крыс SHR активацией NMDA рецепторов вентрального гиппокампа, и обеспечение поддержания внимания к новой информации при одновременной активации дофаминовых Д1 рецепторов мозга, свидетельствует о взаимодействии двух нейромедиаторных систем в модуляции переключения внимания. Дисбаланс данного взаимодействия может быть причиной когнитивных нарушений у крыс SHR и, возможно, при СДВГ с установленной низкой активностью Д1 рецепторов в медиальной ПФК.
  3. Имитация нарушения торможения внимания к незначимой информации у половозрелых крыс Вистар с блокадой дофаминовых терминалей гиппокампа в период пубертатного развития и коррекция нарушения латентного торможения системным введением d-циклосерина предполагает, что основным местом его действия может быть гиппокампальная формация с низкой активностью NMDA рецепторов. Снижение реализации мезогиппокампального дофамина в период созревания мозга может быть одной из причин развития дефицита торможения внимания у крыс SHR.

Апробация результатов





Результаты работы были доложены на 6-м Сибирском физиологическом съезде (Барнаул, 2008); конференции молодых ученых НИИ Физиологии СО РАМН (Новосибирск, 2009); 21-м съезде физиологического общества (Калуга, 2010); Всероссийской конференции с международным участием «Механизмы регуляции физиологических систем организма в процессе адаптации к условиям среды» (Санкт-Петербург, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 научных работ в рецензируемых журналах: 1 из них - в зарубежном журнале.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты исследования, обсуждение, выводы, список литературы из 234 источников. Работа изложена на 132 страницах, содержит 18 рисунков и 2 таблицы.

Материалы и методы

Экспериментальные животные. В работе использованы крысы-самцы 2-х линий - SHR и Вистар половозрелого (2.5-3.5 мес) и ювенильного (28-46 дн) возраста, полученных из вивария Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск). В опытах использовано 687 крыс (n= 7-14) в группах. Опыты проводились с соблюдением принципов гуманности в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу МЗ СССР от 12.08.1977 г. № 755) и одобренных комитетом по биомедицинской этике НИИ физиологии СО РАМН.

Поведенческие тесты: приподнятый крестообразный лабиринт и темно/светлую камеру использовали для идентификации поведенческих особенностей крыс линии SHR (гиперактивности и эмоциональности), выращенных в местном виварии (результаты представлены в диссертации).

Выработка условных рефлексов проводилась в двух ситуациях – новизны условного стимула и после угашения новизны преэкспозицией (ПЭ) условного стимула до бучения для получения эффекта латентного торможения (ЛТ).

Условная реакция пассивного избегания (УРПИ) является примером однократного контекстуального обучения (Jarvik, Koop, 1967) в установке, состоящей из двух отделений: освещённого (безопасного) и тёмного (опасного). В день обучения, переход крысы в опасный отсек наказывали электрокожным раздражением (0,75 мА, 2 сек). Через 24 часа регистрировали сохранение УРПИ. Время наблюдения – 180 с. Для получения ЛТ перед обучением вводилась стадия преэкспозиции условного стимула – 20 неподкрепляемых предъявлений экспериментальной камеры в течении 5 дней по схеме (Лоскутова, 1985). Наличие ЛТ определяли при сравнении с группой крыс без преэкспозиции.

Условная реакция активного избегания (УРАИ) вырабатывалась в автоматической челночной камере с программным обеспечением (ИФТ-04). Наблюдение за поведением осуществлялось с помощью монитора, на экране которого отражались все переходы крыс, общее время сессии, подача условного (свет) и безусловного (ток) стимулов. Временной интервал между сочетаниями стимулов колебался от 22 до 30 с. Обучение проводилось в одной сессии, которая состояла из 100 предъявлений пары стимулов «свет + ток». Все параметры фиксировались автоматически и обрабатывались соответствующей программой. Регистрировались показатели: ЛП перехода при избавлении от тока (escape reaction);. число сочетаний «свет+ток» до начала закрепления условной реакции избегания наказания (avoidance reaction) с критерием закрепления 7 правильных ответов подряд; число межстимульных переходов, отражающих моторную активность. Для получения эффекта ЛТ за сутки до обучения УРАИ проводилась стадия преэкспозиции условного светового стимула (100 ПЭ) без подачи безусловного стимула.

Фармакологический анализ проводили с применением селективных глутаматергических и дофаминергических (ДА) рецепторных препаратов, вводимых либо системно за 30-50 мин, либо в гиппокамп за 5-7 мин до обучения. Для разрушения ДА терминалей вентрального гиппокампа применяли нейротоксин 6-Hydroxydopamine (6-OHDA). Внутриструктурные инъекции производились с помощью микроинжектора (Stoelting Co, USA) и вживленных проводниковых канюль (Helmflon, Германия). Координаты для вентрального гиппокампа: Bregma: -4.7; H= 6.5; L= 5.0 (Paxinos, Watson, 1998).

Статистика. Данные обрабатывали с помощью дисперсионного анализа (ANOVA, Statistica 6.0). Влияние каждого фактора оценивали по критерию Фишера, а достоверность различий между групповыми средними определяли с помощью тестов LSD и Newman-Keul. Независимыми факторами являлись: линия крыс, наличие преэкспозиции и препараты. Результаты представлены в виде средних арифметических значений со средней стандартной ошибкой (M±SEM).

Результаты исследования и их обсуждение

1. Особенности обучения и формирования латентного торможения у крыс Вистар и SHR



Pages:   || 2 | 3 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.