Введение к работе
Актуальность проблемы Поиск новых ноотропных средств обладающих большей фармакологической активностью и избирательностью действия на когнитивные процессы является актуальной задачей психофармакологии.
Ноотропные препараты объединены общностью терапевтического действия, но отличаются отсутствием общего молекулярного механизма действия, мишени для действия веществ чрезвычайно разнообразны, многие препараты способны реализовывать свой эффект, воздействуя на несколько мишеней (Воронина, 2007). До сих пор в нейропсихофармакологии остается неясным, через какие молекулярные мишени и синаптические механизмы ноотропы осуществляют свое модулирующее действие на когнитивные процессы, какие звенья в нейрохимическом механизме действия являются общими для всех ноотропов, а какие специфическими, и есть ли вообще универсальные для действия всех ноотропов фармакологические мишени.
Принято считать, что в основе различных форм обучения и формирования памяти лежат процессы синаптической пластичности (Cooke, 2006). Синаптическая пластичность означает способность синапсов к функциональным и морфологическим перестройкам в процессе нейрональной активности (Lynch, 2004). Ключевую роль в этом процессе отводят глутаматергическим рецепторам NMDA подтипа и никотиновым ацетилхолиновым рецепторам, через которые регулируется ток ионов Са2+ (Lipton, 2004; Levin 2005; Villmann, 2007). Ноотропные препараты улучшают когнитивные функции путем увеличения активности nACh и/ или NMDA-рецепторов при различных нарушениях памяти, при которых наблюдается редукция этих нейромедиаторных систем (Danysz, 2003; Narahashi, 2004; Levin, 2005; Geerts, 2006). Кроме нейромедиаторных систем важную роль в модуляции синаптической пластичности, а соответственно и памяти, играет BDNF - нейротрофический фактор-регулятор роста и дифференцировки мозга (Bloom, 2005). BDNF является регулирующим звеном процесса пластичности, запуская каскад реакций, направленных на активацию транскрипционных факторов (Carvalho, 2007). Холинергическая и глутаматергическая нейромедиаторные системы тесно взаимодействуют с BDNF в модуляции различных форм синаптической пластичности (Bloom, 2005; Carvalho, 2007; Downey, 2008). Существенно, что в пределах гиппокампа холинергические и глутаматергические терминатш действуют синергично, совместно регулируя и определяя нейрональную пластичность (Jerusalinsky, 1997; Tong, 2008). Существующая функциональная связь между холинергической и глутаматергической нейромедиаторными системами и BDNF, по-видимому, играет важную роль в этиопатогенезе различных нейродегенеративных расстройств, сопровождающихся нарушением когнитивных функций
В настоящее время в экспериментальной фармакологии ноотропов наиболее часто применяются инвазивные методы моделирования психопатологии - электрокожное
4 раздражение, использование токсинов и блокаторов рецепторов (Воронина и Островская, 2000). Вместе с тем, появляется все больше работ, применяющих неинвазивные модели когнитивного дефицита, которые могут существенно дополнять методы изучения процессов, происходящих в головном мозге в норме и под воздействием психофармакологических препаратов (Thiel, 1999; Pawlak, 2002; Gorisch, 2006; Antoniou, 2008). Метод типирования животных по врожденным способностям к когнитивной деятельности способен наиболее полно отражать специфику нейрохимических механизмов действия ноотропных средств, проявляющих свои эффекты в условиях патологии (Chamberlain, 2006). Учитывая сложность соотношения высших интегративных функций человека и животных, необходим поиск экспериментальных моделей когнитивной недостаточности. В этой связи наиболее подходящим критерием представляется реакция особи на новизну обстановки -исследовательское поведение, которое составляет часть высших интегративных процессов, и непосредственно связано с различным типом поведения и нейрохимическим профилем мозга (Ковалев Г.И., 2007; Antoniou, 2008).
Таким образом, для изучения модулирующего характера действия ноотропов из различных классификационных групп на нейромедиаторные системы и BDNF в данной работе был применен комплексный поведенческо-нейрохимический подход к изучению индивидуально-типологического рецепторного профиля препаратов с использованием неинвазивной методики типирования животных по уровням эффективности исследовательского поведения в крестообразном лабиринте.
Цель исследования. Целью данного исследования явилось изучение путей модуляции синаптической пластичности, а также поиск общих и специфических фармакологических мишеней в нейрохимическом механизме действия ноотропных препаратов различных классов - пирацетама, фенотропила, нооглютила, пантокальцина, семакса, меклофеноксата.
Основные задачи исследования.
-
Изучить с помощью метода радиолигандного связывания in vitro влияние ноотропных препаратов на основные группы рецепторов, участвующих в процессах обучения и памяти -глутаматные (NMDA) рецепторы в гиплокампе и ацетилхолиновые (nACh) рецепторы коры больших полушарий.
-
Оценить влияние ноотропных препаратов в режиме субхронического введения на параметры поведения в субпопуляциях мышей линии 1 CR, типироваяных по эффективности исследовательского поведения в крестообразном лабиринте.
-
Исследовать с помощью метода радиолигандного связывания ex vivo влияние субхронического введения ноотропных препаратов на характеристики NMDA- рецепторов в гиплокампе субпопуляций мышей с различной эффективностью исследовательского поведения.
-
Исследовать с помощью метода радиолигандного связывания ex vivo влияние субхронического введения ноотропных препаратов на характеристики nACh- рецепторов в
5 коре больших полушарий субпопуляций мышей с различной эффективностью исследовательского поведения.
5. Определить уровень BDNF методом иммуноферментного анализа в гиппокампе и коре больших полушарий мышей с различной эффективностью исследовательского поведения до и после субхронического введения ноотропных препаратов.
Научная новизна работы. Впервые методом радиолигандного связывания in vitro было обнаружено сродство препаратов рацегамового ряда к а4р2 подтипу nACh рецепторов коры мозга. Впервые показано модулирующее воздействие ноотропных препаратов на подсистему глутамагных (NMDA) рецепторов гшшокампа и никотиновых ацетилхолиновых (nACh) рецепторов коры мозга у мышей с врожденным когнитивным дефицитом, проявляющееся в изменении плотности рецепторов Вши без изменения их аффинности Kd к селективным лигандам в указанных структурах. Показано, что субхроническое введение всех исследованных ноотропных препаратов приводит к повышению показателей эффективности исследовательского поведения только у животных с низким уровнем ориентирования в крестообразном лабиринте. Установлено, что нейрохимический профиль мышей с низкой эффективностью исследовательского поведения характеризуется меньшей плотностью NMDA-рецепторов и меньшим количеством BDNF в гиппокампе и большей плотностью nACh в коре мозга по сравнению с субпопуляцией мышей с высокой эффективностью исследовательского поведения. Определено, что общей мишенью модулирующего действия ноотропных препаратов являются глутаматные рецепторы NMDA-подтипа, а модулирующий эффект на nACh рецепторы и BDNF проявляется неодинаково у препаратов из различных классификационных групп.
Научно-практическая значимость. Полученные результаты существенно расширяют имеющиеся представления о характере нейрохимического и нейрорецепторного механизма действия различных ноотропных препаратов. Обнаруженные эффекты ноотропов на глутаматергическую и ацетилхолиновую нейромедиаторные системы и систему BDNF выявили общие и специфические фармакологические мишени для препаратов, улучшающих когнитивные функции, но различающихся по спектру действия и химическому строению. Обнаруженные различия эффектов ноотропных препаратов на поведенческие и нейрохимические характеристики могут способствовать оптимизации фармакотерапии психопатологий различного генеза.
Апробация диссертации. Материалы диссертации были представлены на III съезде фармакологов России «Фармакология - практическому здравоохранению» Санкт-Петербург (сентябрь, 2007), XV Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (апрель, 2008), заседании ученого совета ГУ НИИ фармакологии им. В. В. Закусова РАМН (апрель, 2008), V международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» Судак (июнь, 2008), XXVI конгрессе CINP Мюнхен (июль, 2008), научной конференции с международным участием «Нейрохимические механизмы формирования
адаптивных и патологических состояний мозга» Санкт-Петербург (сентябрь, 2008), межлабораторной конференции ГУ НИИ фармакологии им. В. В. Закусова РАМН (сентябрь, 2008), II съезде физиологов СНГ «Физиология и здоровье человека» Кишинев (октябрь, 2008), 12-ой международной Путинской школе-конференции молодых ученых «Биология-наука XXI века» Пущино (ноябрь, 2008), симпозиуме, посвященному 45-летию МБФ РГМУ, Москва (ноябрь 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, из них 4 статьи в центральных журналах и 7 тезисов.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 139 страницах компьютерного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований и их обсуждение, выводы, список литературы, включающий 65 отечественных и 213 зарубежных источника. Работа иллюстрирована 6 таблицами и 29 рисунками.
