Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ И НЕЙРОХИМИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СОЦИАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ) 11
1.1. Острые эффекты социальной депривации у крыс 12
1.2. Хронические эффекты депривации от матери у крыс 20
1.3. Влияние социальной изоляции на нейрохимию мозга 29
1.4. Заключение 39
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 41
2.1. Выбор животных 41
2.2. Выращивание животных в условиях частичной сенсорной и полной внутривидовой изоляции 42
2.3. Вживление электродов в дофаминергические структуры мозга 42
2.4. Методы самораздражения мозга у крыс 43
2.5. Условная реакция предпочтения места 45
2.6. Исследование кратковременной памяти в Y-образном лабиринте 47
2.7. Исследование поведения крыс в «открытом поле» 48
2.8. Исследование функциональной асимметрии мозга с помощью метода ротации 50
2.9. Исследования поведения крыс в приподнятом лабиринте 52
2.10. Изучение агрессии в тесте «чужак-резидент» 53
2.11. Биохимическое определение содержания биогенных аминов и их метаболитов в структурах мозга 54
2.12. Фармакологические вещества, используемые для анализа двигательных и эмоциональных форм поведения 55
2.13. Статистическая обработка полученных материалов 56
ГлаваЗ. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 57
3.1. Влияние ограничения индивидуального опыта в онтогенезе на форми рование двигательного и эмоционального поведения половозрелых крыс ... 57
3.1.1. Влияние социальной изоляции на двигательную активность и поведение крыс в «открытом поле» 57
3.1.2. Влияние социальной изоляции на двигательную активность и стереотипное (ротационное) поведение крыс 58
3.1.3. Влияние социальной изоляции на поведение крыс в приподнятом крестообразном лабиринте 60
3.1.4. Влияние социальной изоляции на показатели агрессии в тесте
«чужак- резидент» у крыс 61
3.1.5. Влияние социальной изоляции на показатели депрессии в тесте Порсолта у крыс 62
3.1.6. Влияние социальной изоляции на систему подкрепления в тесте самостимуляции латерального гипоталамуса у крыс 65
3.1.7. Влияние социальной изоляции на систему подкрепления в тесте условного предпочтения места у крыс 66
3.2. Фармакологический анализ подкрепляющих механизмов у крыс, выращенных в сообществе или в условиях социальной изоляции 68
3.3. Исследование обмена нейромедиаторов в структурах дофаминергической системы головного мозга крыс 76
Глава 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 86
ВЫВОДЫ 105
ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 107
ЛИТЕРАТУРА 108
- Острые эффекты социальной депривации у крыс
- Выращивание животных в условиях частичной сенсорной и полной внутривидовой изоляции
- Влияние ограничения индивидуального опыта в онтогенезе на форми рование двигательного и эмоционального поведения половозрелых крыс ...
- ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
Введение к работе
Актуальность проблемы
Социальная изоляция как биологический феномен характеризуется серьезными изменениями всех нейрофизиологических систем организма [Hall, 1998; Лебедев А.А. и др., 2002]. Известно, что индивидуумы, выросших в условиях ограничения социальных контактов, отличаются повышенной чувствительностью на внешние раздражители, эмоциональной неустойчивостью, нарушением двигательных и когнитивных функций [Глущенко В.В., 2002]. У подростков это проявляется синдромом гиперактивности с нарушением внимания (минимальная мозговая дисфункция по МКБ-10), склонностью к асоциальному поведению, конфликтности, неконтролируемому употреблению алкоголя и наркотических средств. Общие физиологические и патофизиологические механизмы, лежащие в основе указанных нарушений, предполагают изучение данной дисфункции и поиск фармакологических средств их коррекции.
В экспериментальных условиях социальную изоляцию моделируют выращиванием животных (крысы, мыши) в изоляции от сородичей с момента их самообеспечения. Такие животные характеризуются повышением двигательных и эмоциональных реакций, изменением чувствительности рецепторов ней-ромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) к фармакологическим агентам, дисбалансом обмена отдельных медиаторов [Шабанов П.Д. и др., 2002]. Несмотря на сравнительно богатую научную литературу по проблемам социальной изоляции, до сих пор остается открытым вопрос о критических временных периодах формирования нарушений, их конкретных нейрофизиологических и нейрохимических механизмах. Более того, в современном арсенале средств для коррекции указанных нарушений преобладают нейролептические и транквилизирующие препараты, не затрагивающие сути патологических процессов, а коррегирующие лишь отдельные компоненты (главным образом двигательные и эмоциональные) поведения. Настоящая ра- бота создает предпосылки для целостного (интегративного) осмысления участия различных нейромедиаторов (дофамина, серотонина, норадреналина, ГАМК, глутаминовой кислоты) в механизмах реализации двигательных и эмоциональных форм поведения, в частности, механизмах мозгового подкрепления на примере эффектов фармакологических средств психостимулирующего действия (фенамин). Кроме того, весьма актуальным аспектом исследования является выяснение значения социального опыта для развития подкрепляющих систем мозга, участия отдельных мозговых структур и систем в их формировании в условиях обедненной и обогащенной внешней среды. Знание этих сведений принципиально важно для представлений о возможности предпосылок формирования лекарственной зависимости в раннем постнатальном периоде жизни. Все это определяет актуальность настоящего исследования, направленного на изучение и выделение основных (главных) нейромедиаторных механизмов формирования синдрома социальной изоляции и поиск средств для ее коррекции.
Цель исследования: Изучить основные нейромедиаторные механизмы формирования синдрома социальной изоляции у крыс и выделить фармакологические средства, наиболее эффективные для коррекции поведенческих расстройств, обусловленных изоляцией.
Задачи исследования: 1) разработать адекватную экспериментальную модель для оценки основных поведенческих характеристик синдрома социальной изоляции от сородичей у крыс, дать подробное их описание; выделить наиболее значимые компоненты двигательного и эмоционального поведения крыс-изолянтов для оценки участия основных нейроме-диаторных систем мозга в механизмах их обеспечения; провести фармакологический анализ участия основных нейромедиа-торных систем мозга в обеспечении механизмов подкрепления у крыс, выращенных в сообществе и условиях социальной изоляции; выделить фармакологические агенты из группы синаптотропных средств, наиболее эффективные для коррекции поведенческих нарушений вследствие социальной изоляции; исследовать биохимические механизмы формирования предрасположенности к действию психостимуляторов амфетаминового типа у крыс-изолянтов путем определения содержания дофамина, норадреналина и серото-нина, а также их метаболитов в различных структурах мозга.
Научная новизна В работе детально описан синдром социальной изоляции у крыс с типичными поведенческими и нейрохимическими последствиями изоляции. К поведенческим последствиям длительной изоляции относится двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и депрессивности, уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга. С помощью нейрофармакологического анализа основных нейромедиаторных систем мозга (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) выявлено их участие в механизмах мозгового подкрепления. Ведущее значение при этом играет дофаминергическая система мозга, активность которой связана с обменов моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в префронтальной коре, прилежащем ядре и стриатуме крыс. Нарушенная реактивность дофаминергической системы при социальной изоляции связана, прежде всего, с замедлением обмена дофамина и в меньшей степени серотонина в указанных структурах. Дисбаланс нейромедиаторного обеспече- ния мозгового подкрепления в значительной степени устраняется агонистами дофамина и некоторыми другими синаптотропными веществами. Данные принципиально важны для представлений о формировании механизмов лекарственной зависимости от психостимуляторов, механизмах девиантного поведения подростков, избыточной агрессивности пациентов, употребляющих психостимуляторы с немедицинскими целями.
Научно-практическая значимость В результате проведенных исследований получены новые данные о поведенческих и нейрохимических последствиях длительной социальной изоляции у крыс. Главным результатом экспериментальных исследований является структурирование синдрома социальной изоляции, выделение его основных (ведущих) признаков и обоснование участия отдельных нейромедиаторных систем (дофамина, норадреналина и серотонина) в реализации двигательных и эмоциональных расстройств при длительной изоляции крыс от сородичей. В частности, у грызунов, выращенных в условиях социальной изоляции, выявлена высокая степень тревожности и депрессивности, неадекватное повышение систем агрессии и защиты, гиперактивность подкрепляющих систем к действию психостимуляторов амфетаминового типа (фенамин). Одним из ведущих признаков длительной изоляции следует рассматривать именно измененную реактивность подкрепляющих систем мозга, которая связана со снижением обмена дофамина и серотонина в структурах мезокортиколимбической системы мозга (медиальная префронтальная кора и прилежащее ядро). Отмеченные изменения в определенной степени могут быть компенсированы использованием различных фармакологических средств, включая психостимуляторы. Выяснение данных механизмов является решением важной научной проблемы нейро-биологической организации подкрепляющих систем мозга и поиска фармакологических средств для адекватной коррекции приобретенных поведенческих расстройств в результате социальной изоляции и/или употребления психостимулирующих средств.
Основные положения, выносимые на защиту:
Длительная социальная изоляция крыс вызывает ряд характерных изменений поведения, которые описываются как синдром социальной изоляции. Ведущими признаками синдрома социальной изоляции являются двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и депрессивности, повышение уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга.
В реализацию внутримозговых механизмов положительного подкрепления у крыс-изолянтов вовлекатся все основные нейромедиаторные системы (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата). Ведущую роль при этом играет дофаминергическая система мозга. У крыс-изолянтов нарушаются взаимоотношения между пре- и постсинаптическими элементами дофаминергической системы, что проявляется изменением фармакологической активности синаптических средств, избирательно влияющих на разные подтипы рецепторов дофамина.
Нарушение подкрепляющих свойств самостимуляции в результате социальной изоляции проявляется повышением активности дофаминергической системы мозга и быстрым ее истощением, что связано с изменением обмена моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в ключевых структурах мозга, опосредующих механизмы положительного подкрепления. Наиболее значимым при этом является снижение метаболизма дофамина и в меньшей степени серотонина в медиальной префронтальной коре и прилежащем ядре без существенных изменений обмена норадреналина в этих структурах.
4. Нарушения функционирования дофаминергических систем подкрепления обратимы и могут устраняться с помощью различных фармакологических средств, в первую очередь агонистов дофамина.
Апробация и публикация материалов исследования Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на научной конференции «Актуальные вопросы эндокринологии» (Пермь, 2002); 33-м конгрессе международного общества психонейроэндокринологии (Пиза, Италия, 2003); 2-м Всероссийском съезде фармакологов (Москва, 2003); 8-й междисциплинарной конференции по биологической психиатрии «Стресс и поведение» (Москва, 2003). По теме диссертации опубликованы 5 статей и 5 тезисов.
Апробация диссертации прошла на совместном заседании кафедр фармакологии и патологической физиологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ.
Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, главы обзора литературы, материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований (включающей 3 подглавы), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 7 рисунками и 23 таблицами. Библиографический указатель содержит 286 наименований, в том числе 103 отечественных и 183 иностранных.
Острые эффекты социальной депривации у крыс
Раннее отнятие крысят от матери вызывает значительные физиологические, поведенческие, эндокринные, метаболические и нейрохимические изменения в статусе животных, которые регистрируются в течение длительного времени и зависят от условий окружающей среды, включая сенсорные и социальные стимулы. Значимым фактором для последующего развития животных является также хэндлинг, оказывающий либо позитивное, либо негативное действие в зависимости от числа повторных процедур хэндлинга. Если отправным возрастом депривации брать 14 дней, то повторные манипуляции с крысятами уменьшают негативные проявления социальной изоляции [Hofer, 1994]. Они частично заменяют первые социальные контакты детеныша (лизание матери, сосание, физический контакт). Это так называемые «скрытые регуляторы» [Hofer, 1978] функций созревающего организма.
Средний неонатальный период, охватывающий период с 7 по 16 день по-стнатального развития, характеризуется прямыми физическими ответами на временную депривацию от матери. Это проявляется снижением частоты сердечных сокращений и дыхательных движений [Hofer, 1969; Richardson et al., 1988], эффект, который усиливается при увеличении продолжительности депривации [Hofer, 1970] и не зависит от температуры окружающей среды [Hofer, 1973]. Данный эффект обратим и устраняется внутрижелудочным введением молока при 24-часовой депривации от матери, но не изменением условий окружающей среды [Hofer, 1973]. Присутствие в гнезде нелактирующей матери не устраняет кордиальные проявления [Hofer, 1978], не предупреждает активации поведения [Hofer, 1973], но замедляет наступление сна [Hofer, Weiner, 1971]. Сам факт введения молока и периодичность его предоставления оказались наиболее значимыми факторами в регуляции нарушений сна у крысят-изолянтов [Hofer, Shair, 1982] в сравнении, например, с тактильными и обонятельными воздействиями.
Одним из характерных признаков социальной депривации от матери является повышенная двигательная активность и возрастающее число ультразвуковых вокализаций, называемых «дистрессовыми звонками». Во время обычно протекающей процедуры вскармливания и воспитания крысят мать периодически приходит и уходит из гнезда для нахождения пищи, ее приходы и уходы инициируют подачу ультразвуковых вокализаций детенышами [Hofer, Shair, 1978]. Продолжительность вокализаций в этот период довольно небольшая, она возрастает в условиях социальной изоляции детеныша в гнезде, при перемещении его в новую обстановку, наркотизации самого детеныша или матери, нанесении искусственных тактильных, обонятельных и тепловых раздражений [Hofer, Shair, 1978, 1980]. При этом температурный фактор влияет на вокализации менее всего.
Выращивание животных в условиях частичной сенсорной и полной внутривидовой изоляции
Животных помещали в индивидуальные клетки с 17-го дня после рождения, когда они становились способными к самообеспечению. В изоляции крысы находились до 90-100 дней. Именно такой период постнатального развития считается наиболее значимым для влияния различных воздействий внешней среды на формирование адаптивного поведения у крыс [Пошивалов В.П., 1986]. Индивидуальные клетки размерами 40x30x25 см были сконструированы таким образом, чтобы свести контакт животного с экспериментатором или служителем вивария до минимума при уборке клетки. К началу опыта возраст животных-изолянтов и сгруппированных крыс был одинаков (90-100 дней). После каждого опыта крысы-изолянты помещались в свои индивидуальные клетки.
Влияние ограничения индивидуального опыта в онтогенезе на форми рование двигательного и эмоционального поведения половозрелых крыс
Исследование поведения крыс, выращенных в условиях социальной изоляции от сородичей, в «открытом поле» показало, что у них резко (в 2 раза) возрастает двигательная активность (табл. 2). Этот феномен хорошо известен как двигательная гиперактивность изолянтов. Наряду с увеличением двигательной активности в 3 раза возрастал норковый рефлекс. Другие исследованные показатели снижались, при этом в 2 раза уменьшалась вертикальная активность животных, умеренно снижались груминговые реакции (показатель состояния комфортности) и эмоциональность.
Таким образом, крысы-изолянты демонстрируют типичную картину гиперактивных животных с измененным уровнем исследовательской активности и умеренным снижением эмоциональности.
Обсуждение полученных результатов
Для лабораторных животных, являющихся основным объектом психо- и нейрофизиологических исследований, можно выделить три основные категории условий среды обитания: типовые лабораторные условия выращивания и содержания животных (простые среды), обогащенные среды и обедненные среды [Вальдман А.В., Пошивалов В.П., 1984; Вартанян Г.А., Петров Е.С., 1989; Heidbreder et al., 2000; Шабанов П.Д., Лебедев А.А., 2001; Лебедев А.А., 2001,2002].
В лабораторной практике типовые условия выращивания и содержания крыс предполагают обычно отнятие их от матери на 21-30-м дне жизни с последующим содержанием в стандартных жилых клетках небольшими (как правило, однополыми) группами. При этом клетки оборудуются минимальным количеством предметов, необходимых для жизнеобеспечения животных: кормушками, поилками, подстилками. Естественно, такие условия выращивания крыс существенно отличаются от естественных условий обитания их диких сородичей. Отличия состоят в территориальных ограничениях, искуственном микроклимате, содержании в небольших, нередко одновозрастных и однополых группах, условиях и режиме питания и т.д. Поэтому относительно простые лабораторные условия фактически всегда являются обедненной средой. Однако для исследователей такие условия имеют ряд несомненных преимуществ. Ограничивая диапазон внешних переменных, воздействующих на организм, они позволяют сводить к минимуму неучитываемые, случайные воздействия, регулировать естественные потребности и жизненные циклы, что крайне важно для получения однородных, статистически достоверных данных в физиологическом эксперименте.
Для обогащения среды обитания лабораторного животного существует много способов, например содержание крыс в обширных жилых клетках, оборудованных различными предметами и устройствами: беличьими колесами, лесенками, игрушками, систематическое условнорефлекторное обучение вне жилой клетки, содержание в больших популяциях [Слоним А.Д., 1976]. При этом большинство исследователей подчеркивает, что для нормального развития функций мозга, способностей к обучению и решению проблемных задач достаточно некоторого оптимального уровня воздействий из окружающей среды для данного биологического вида [Gupta, 1984; Петров Е.С., 1990]. Поэтому хотя специфические особенности окружающей среды и играют заметную роль в формировании ряда характерных черт адаптивного поведения, в целом не обнаружено принципиальной разницы в центральной организации важнейших функций мозга у животных, выращенных в простых и обогащенных средах. Иные закономерности наблюдаются, если среда обитания резко обедняется за счет специального исключения из нее ряда биологически важных факторов и животное длительно изолируется от их воздействий. В поведении таких животных возникает целый ряд устойчивых изменений [Пошивалов В.П., 1977, 1986; Kraemer et al., 1991; Martin et al., 1991; Heidbreder et al., 2000].
![Патогенетическое обоснование медикаментозной коррекции гемодинамических и обменных нарушений при метаболическом синдроме [Электронный ресурс]](/i/i/4715/184180.png "Патогенетическое обоснование медикаментозной коррекции гемодинамических и обменных нарушений при метаболическом синдроме [Электронный ресурс] Сергеев Михаил Николаевич")
