Введение к работе
Актуальность исследования. Физиологическая роль серотонинергической системы мозга сводится к регуляции пищевого и полового поведения, температуры тела, сна, настроения, тревожности, реакций сердечно-сосудистой системы. Особое значение имеет участие системы серотонина в возникновении галлюцинаций и других психотических проявлений, на чем основано создание лекарственных средств с антипсихотической направленностью, механизмом действия которых является воздействие на рецепторы серотонина (Раевский К.С., 2002). В настоящее время выделяют три основных семейства рецепторов серотонина - 5-НТІ (включая 5-НТіа, їв, ic, m)> 5-НТз (бывшие 5-HT-D рецепторы) и 5-НТ3 (бывшие 5-НТ-М рецепторы). Если описывать более детально, подтипов рецепторов серотонина гораздо больше, по крайней мере, их семь. Они имеют разную локализацию в центральной нервной системе, по-разному связываются с аденилатциклазой и G-белками, многие из них реконструированы с помощью генноинженерных методов и охарактеризованы с помощью различных (избирательных) фармакологических веществ по количественным показателям связывания. Физиологическая роль отдельных подтипов рецепторов серотонина не всегда ясна (Missale et al, 1998).
Начиная с 1960-х считалось, что серотонин участвует в регуляции положительно окрашенных эмоций. Это доказывается инициацией самостимуляции мозга при вживлении электродов в ядра шва среднего мозга, которые дают начало восходящим серотонинергическим проекциям, идущим в передние отделы больших полушарий. Проекции системы серотонина локализуются в том числе на дофаминергических терминалях и соме нейронов, регулируя высвобождение дофамина из пресинаптических депо. Указанный факт предполагает, что дофамин-и серотонинсодержащие системы нейронов могут принимать участие в однотипных реакциях организма (Шабанов П.Д. и др., 2002). Ранее было показано, что дофаминергическая система мозга формируется в определенные периоды онтогенеза, которые наиболее уязвимы для воздействия экзогенных факторов, включая селективные дофаминергические нейротоксины, к числу которых относят 6-гидроксидофамин (Мещеров Ш.К., 2001; Шабанов П.Д. и др., 2002,2003). У крыс эти периоды захватывают последний триместр беременности и первые 2-2,5 недели постнатального развития. В то же время известно, что дофамин опосредует-определенные типы поведения, включая двигательную активность, эмоции, мотивации, ротационное поведение, подкрепление, процессы обучения и памяти (Раевский К.С. и др., 1998; Лебедев АА и др., 2002). Сопоставление участия серотонина и дофамина в этих реакциях проводилось только для определенных видов поведения.
РОС НАЦИОНАЛЬНА*I БИБЛИОТЕКА I
Цель исследования: Нейрофармакологический анализ участия серотони-нергической системы в формировании подкрепляющих механизмов головного мозга в онтогенезе у крыс.
Задачи исследования:
разработать адекватную экспериментальную модель на крысах, позволяющую оценить участие серотонинергической системы в эффектах психостимуляторов на мозговые механизмы подкрепления;
исследовать эффекты психостимуляторов у половозрелых крыс с разрушением серотонинергических терминалей в раннем постнатальном периоде;
провести нейрофармакологический анализ участия нейромедиаторных систем мозга в механизмах подкрепления после разрушения серотонинергической системы в раннем онтогенезе;
4) исследовать биохимические механизмы формирования предрасполо
женности к действию психостимуляторов путем определения содержания дофа
мина, норадреналина, серотонина и их метаболитов (диоксифенилуксусной, го-
мованилиновой, 5-гидроксииндолуксусной кислот) в ткани мозга после избира
тельного разрушения серотонинергических терминалей в раннем онтогенезе.
Научная новизна. Выявление критических периодов развития серотонинергической системы мозга является важным вкладом в решение проблемы развития химической зависимости от наркогенов психостимулирующей направленности и галлюциногенов. В работе продемонстрировано, что у крыс наиболее уязвимым периодом, значимым для формирования эмоционального поведения в онтогенезе, являются первые 2,5 недели постнатального развития. Для исследования этих периодов был выбран избирательный серотонинергический нейро-токсин 5,7-дигидрокситриптамин (5,7-ДГТ), который вводили в первые 4-17 дней постнатального развития новорожденным крысятам с оценкой эмоциональных форм поведения у половозрелых животных. Полученные данные указывают, что система серотонина регулирует преимущественно реакции тревоги, агрессии, памяти и подкрепления. Степень участия серотонинергической системы мозга в обеспечении эмоционального подкрепления психостимуляторов сопоставима с таковой дофаминергической системы. Это доказывается еще и тем, что в настоящее время серотонинергические антидепрессанты (ципрамил, сертралин, па-роксетин, флуоксетин, флувоксамин и др.) активно и с успехом используют для лечения наркотической зависимости от психостимуляторов (Шабанов П.Д., 2003).
Научно-практическая значимость. В результате проведенных исследований получены принципиально новые данные о роли системы моноаминов (серотонина и дофамина) в механизмах мозгового подкрепления, «критических» периодах формирования подкрепляющих систем мозга и их значении для фор-
мирования лекарственной зависимости от психостимуляторов и наркогенов с галлюциногенным действием (фенамин, диметоксиметамфетамин). Главным результатом экспериментальных исследований явилось выявление периодов наибольшей уязвимости для формирования подкрепляющих систем у крыс. Таким периодом являются первые 17 дней после рождения, когда происходят основные процессы синаптогенеза. Введение нейротоксина 5,7-дигидрокситриптамина в этот период приводит к изменению чувствительности серотонинергической системы к действию психостимуляторов у взрослых (половозрелых) животных. Это проявляется повышенной тревожностью, гиперактивностью, сниженной агрессивностью, измененными показателями самостимуляции. Значимыми структурами в этом процессе являются ядра шва, прилежащее ядро, вентральная область покрышки и медиальная префронтальная кора. Именно в этих структурах происходит замедление обмена дофамина и серотонина (изменение содержания медиаторов и снижение индекса метаболиты/медиатор). Отмеченные изменения в определенной степени могут быть компенсированы использованием различных фармакологических средств. Данные принципиально важны для представлений о формировании механизмов лекарственной зависимости от психостимуляторов, механизмах девиантного поведения подростков, избыточной агрессивности пациентов, употребляющих психостимуляторы с немедицинскими целями. Основные положения, выносимые на защиту:
Серотонинергическая система мозга участвует в механизмах формирования двигательного и эмоционального поведения крыс в раннем онтогенезе. Она в значительной степени ответственна за формирование тревожности, агрессивного поведения, кратковременной памяти и механизмов подкрепления. Близкая к ней по локализации и функциям дофаминергическая система в большей степени определяет формирование двигательного, ротационного, стереотипного поведения и безусловные формы подкрепления у крыс. Двигательные и эмоциональные нарушения поведения у крыс, обусловленные введением сетонинерги-ческого нейротоксина 5,7-дигидрокситриптамина в раннем (4-17 день) постна-тальном периоде в большей степени характерны для самцов, чем для самок.
Введение избирательных нейротоксинов, вызывающих дегенерацию дофаминергических и серотонинергических терминалей, в раннем онтогенезе снижает подкрепляющие свойства самостимуляции латерального гипоталамуса у взрослых крыс, что связано с нарушением обмена этих моноаминов в лимбиче-ских структурах мозга (прилежащем ядре, вентральной области покрышки и медиальной префронтальной коре).
Механизмы безусловного (первичного) подкрепления вовлекают разные подтипы рецепторов дофамина и серотонина. Нейрофармакологический анализ показывает, что для реализации механизмов безусловного подкрепления
(самостимуляции) наиболее значимы D] и D2 рецепторы дофамина и рецепторы серотонина. Блокада данных рецепторов угнетает или сглаживает активирующие действие психостимуляторов (фенамин, диметоксиметамфетамин) на самостимуляцию латерального гипоталамуса. В механизме активирующего действия психостимуляторов амфетаминового типа на самостимуляцию определяющее значение имеет ускорение обмена дофамина и серотонина в прилежащем ядре, стриатуме и в меньшей степени медиальной префронтальной коре. Систему норадреналина при этом следует оценить как наиболее инертную.
Реализация результатов работы. Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова МО РФ, кафедры наркологии Санкт-Петербургской медицинской академии последипломного образования МЗ РФ, кафедры нервных болезней и психиатрии и кафедры специализированной терапии Института медицинского образования Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого, вошли в грантовые разработки Российского фонда фундаментальных исследований (№01-04-48824 и 01-04-49073). Работа выполнена в соответствии с плановыми научно-исследовательскими разработками Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова.
Апробация и публикация материалов исследования. Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на II конференции молодых ученых России «Фундаментальные науки и прогресс клинической медицины» (Москва, 2001); конференции молодых ученых и студентов с международным участием «Актуальные вопросы патофизиологии» (Санкт-Петербург, 2001); научной конференции «Актуальные вопросы эндокринологии» (Пермь, 2002); конференции «Ней-роиммунология - исследования, клиника, лечение» (Санкт-Петербург, 2002); Второй Российской конференции «Нейроиммунопатология» (Москва, 2002) 6-й Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI века» (Пушино, 2002); конференции «Цитокины, воспаление, иммунитет» (Санкт-Петербург, 2002); конференции «Новые биокибернетические и телемедицинские технологии XXI века для диагностикик и лечения заболеваний человека» (Петрозаводск, 2002); научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины» (Санкт-Петербург, 2002); 33-м конгрессе международного общества психонейроэндокринологии (Пиза, Италия, 2003); международном семинаре «The Progress at Biotechnology and Neurobiology - Integrative Medicine» (Хургада, Египет, 2004). По теме диссертации опубликованы 14 работ, включая 2 статьи и 12 тезисов.
Апробация диссертации прошла на совместном заседании кафедры фармакологии и патологической физиологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследования, результатов собственных исследований (включающей 3 раздела), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа изложена на 166 страницах машинописного текста, иллюстрирована 10 рисунками и 17 таблицами. Библиографический указатель содержит 237 наименований, в том числе 69 отечественных и 168 иностранных.
