Введение к работе
Актуальность исследования. Серотонинергическая система
играет ключевую роль в регулировании процессов адаптации в
центральной нервной системе (Artigas, 2012; 2013).
Многочисленные клинические и экспериментальные данные
указывают на ее связь с процессами формирования
поведенческих актов в ответ на тот или иной вид стресса. Есть
мнение, что именно дисфункции серотонинергической системы
принадлежит центральная роль в возникновении депрессии
(Elhwuegi, 2004). В пользу этого предположения
свидетельствует низкое содержание основных метаболитов
серотонина в спинномозговой жидкости больных депрессией.
Известно также, что серотонин контролирует соответствующие
рецепторы к стрессовым катехоламинам - адреналину и
норадреналину. Полагают, что характер и степень вовлечения в
патологический процесс серотонинергической системы
существенно варьирует в зависимости от клинической формы
заболевания и индивидуальных особенностей (Августинович,
2008, Bosch, 2012). Изучение механизмов формирования от
стадии к стадии стрессиндуцированной экзогенными факторами
депрессии в клинике осложняется тем, что больные обращаются
за помощью уже на стадии проявления основных симптомов
заболевания. Поэтому экспериментальные исследования
динамики патологических процессов ЦНС, таких как депрессия,
с использованием моделей нарушений ВНД у животных
являются единственным способом исследовать механизмы
формирования таких состояний. Модель индукции
экспериментальной депрессии с использованием хронического
мягкого непредсказуемого стрессирующего воздействия,
включающая изменения режима освещенности, плотности
зоосоциального окружения, пищевую и питьевую депривацию,
является на сегодняшний день общепризнанной моделью
индукции экспериментальных депрессивных расстройств
(Willner 1997, 2005; d'Audiffre, 2010). Модели же стрессорных
влияний, основанные на воздействии информационных
факторов, немногочисленны. Среди них - стресс, возникающий
в результате предъявления хищника или его запаха. При этом
животные проявляют реакцию тревоги, но не находятся в
ситуации реальной угрозы собственной жизни. Впрочем, данное
воздействие не индуцирует депрессивного поведения. Согласно
информационной теории эмоций, отрицательные эмоции это
реакция на дефицит информации или на падение вероятности
достижения цели в ситуациях неопределенности и ожидания,
обусловленных дефицитом информации и
труднопрогнозируемым исходом. Информационная
неопределенность вызывает реакцию эмоционального
напряжения, что в дальнейшем приводит к срыву
адаптационных механизмов и развитию расстройств тревожно-
депрессивного спектра. Установлено, что сигналы с частотой
22-25 кГц издаются животными в условиях наличия источника
опасности, после поражения в схватках, при болевом
воздействии. Сигналы частотой 40 кГц издают крысята,
изолированные от матери (Holy, 2005; Hahn, 2005; Takahashi,
2010). Исходя из изложенного выше, было сделано
предположение о том, что воздействие ультразвуковых
сигналов, несущих негативную эмоциональную нагрузку при
непрогнозируемом их переключении, и в отсутствии
возможности их избежать, будет вызывать у грызунов
состояние стресса, а в условиях длительной экспозиции у
животных возможно развитие депрессивно-подобного
состояния, обусловленного именно ситуацией информационной неопределенности. Такой подход приближает существование животных в условиях эксперимента к реальной жизни человека в современном обществе, к условиям нестабильности в социо-экономической сфере большинства государств, угрозам военных конфликтов, террористических актов.
Целью настоящей работы было изучение экспрессии генов
серотониновых рецепторов и транспортера, а также
нейротрофического (BDNF) и ангиогенного (VEGF) факторов в мозге крыс при экспериментальной депрессии, развивающейся в ситуации информационной неопределенности, вследствие воздействия ультразвукового излучения переменной частоты. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Разработать модель экспериментальной депрессии,
развивающейся в ситуации информационной неопределенности,
вследствие воздействия ультразвукового излучения переменной
частоты и охарактеризовать влияние хронического
неизбегаемого стресса, вызванного ультразвуком переменной
частоты, на структуру поведения и когнитивные функции
беспородных крыс, линии Wistar и мышей линии Balb/c.
2. Исследовать эффективность различных групп
антидепрессантов на структуру поведения и когнитивные
функции экспериментальных животных в условиях
индуцированного хронического неизбегаемого стресса,
вызванного ультразвуком переменной частоты при их
превентивном введении.
3. Изучить влияние неизбегаемого ультразвукового стресса на
уровень экспрессии генов серотониновых рецепторов 1-го и 2-
го типов (5-HT1A, 5-HT2A, 5-HT1B, 5-HT2B), а также
серотонинового транспортера (SERT) в структурах мозга крыс
линии Wistar (префронтальная кора, гиппокамп, средний мозг).
4. Количественно определить содержание серотонина, его
метаболита 5-гидроксииндолуксусной кислоты и
норадреналина в плазме крови крыс линии Wistar в динамике
формирования депрессивно-подобного поведения.
5. Количественно и качественно оценить экспрессию мозгового
нейротрофического фактора (BDNF) и сосудистого
эндотелиального фактора роста (VEGF) в гиппокампе крыс
линии Wistar, подвергнутых воздействию ультразвукового
излучения переменной частоты.
Научная новизна работы В настоящей работе впервые:
1. Разработана и охарактеризована модель депрессивно-
подобного состояния, развивающегося вследствие хронического
воздействия ультразвукового излучения переменной частоты
(20-45 кГц);
2. Охарактеризованы нейрофизиологические и
нейрохимические аспекты механизмов формирования
депрессивно-подобного состояния, индуцированного
воздействием ультразвука;
3. Выявлен феномен нарушения экспрессии генов
серотониновых рецепторов и транспортера, которые
свидетельствуют о дисрегуляции активности
серотонинергической системы в условиях хронического
воздействия ультразвукового излучения переменных частот.
4. Показано снижение экспрессии мозгового
нейротрофического фактора (BDNF) в гиппокампе в условиях
воздействия ультразвука переменных частот.
Теоретическая и научно-практическая ценность работы:
Результаты настоящего исследования развивают
представления о биохимических и патофизиологических механизмах развития депрессивно-подобного состояния у грызунов под влиянием ультразвуковых сигналов переменной частоты.
Высокий уровень валидности модели депрессивно-подобного состояния позволяет применять ее в целях изучения патофизиологических механизмов депрессии на разных стадиях развития патологического процесса, для доклинической апробации перспективных антидепрессантов, а также при разработке новых методов и способов терапии депрессивных расстройств.
Положения, выносимые на защиту:
1. Нахождение самцов крыс линии Wistar и мышей линии Balb/c
в течение 21 суток под воздействием ультразвуковых сигналов
22-45 кГц приводит к формированию у них депрессивно-
подобного состояния.
-
Изменения поведения, которые нивелируются при превентивном введении антидепрессантов различных групп, а также системные изменения показателей серотонинергической нейротрансмиссии свидетельствуют о том, что используемый протокол позволяет получить валидную модель экспериментальной депрессии.
-
Нарушения регуляции серотонинергической системы (изменения в экспрессии генов рецепторов и переносчика серотонина в префронтальной коре, среднем мозге и гиппокампе, а также повышение системной концентрации серотонина) можно рассматривать как нейропатофизиологический механизм развития экспериментальной депрессии, вследствие длительного пребывания в зоне неизбегаемого воздействия ультразвуковых сигналов 22-45 кГц, что можно трактовать как стрессовые условия.
4. Снижение экспрессии мозгового нейротрофического фактора
в гиппокампе вместе с выраженными нарушениями экспрессии
генов 5-HT1A, 5-HT2A рецепторов и транспортера серотонина в
этой же структуре, при отсутствии нарушений его морфологии
и когнитивных функций свидетельствует о вовлеченности этой
структуры мозга в формирование депрессивноподобного
поведения, индуцированного длительным неизбегаемым
воздействия ультразвуковых сигналов 22-45 кГц.
Апробация результатов: результаты работы доложены на Общероссийской конференции с международным участием «Трансляционная медицина-инновационный путь развития современной психиатрии» в г. Самара 19-21.09.2013, Международном съезде Европейского общества психиатров
EPA 2014 «22nd European Congress of Psychiatry», Munich, Germany 1-4 March 2014, 12th World Congress of Biological Psychiatry 14-18 June, Athens и 28 Международном съезде ECNP 2015, 29 августа-1 сентября, Амстердам, ХVI Съезде психиатров России, Казань, 23-26 сентября 2015г.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 4 статьи в рецензируемых отечественных (2) и международных (2) журналах, тезисы в сборниках научных работ на конференциях (6).
Структура и объем работы