Введение к работе
Актуальность проблемы. Клиническая депрессия является одним из наиболее распространённых и тяжелых типов аффективных расстройств. Согласно прогнозу Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), к 2030 г. депрессия станет ведущей причиной бремени болезней в глобальном масштабе. Депрессия связана с повышенным риском суицида, провоцирует развитие различных соматических заболеваний и существенно ухудшает качество жизни. Несмотря на наличие эффективных фармакологических методов лечения депрессии, существенная часть пациентов (не менее 30%) невосприимчива к действию применяемых в настоящее время антидепрессантов, вызывающих также широкий спектр негативных побочных эффектов, несмотря на значительное улучшение их переносимости (Keitner et al., 2006; Kennedy, Rizvi, 2009; Connolly, Thase, 2012). Таким образом, поиск принципиально новых путей лечения депрессии является актуальным направлением современной медицины и фармакологии.
Гетерогенность и многофакторность депрессии существенно затрудняют исследование патофизиологии этого заболевания и поиск адекватной стратегии лекарственной терапии. Точные патофизиологические механизмы, приводящие к развитию депрессии, до сих пор остаются неизвестными, что ограничивает разработку новых антидепрессантных подходов. Кроме того, не вполне ясно, каковы молекулярные и физиологические механизмы ответа организма на антидепрессантную терапию (Krishnan et al., 2008). Почти 50 лет моноаминовая система мозга считалась основной мишенью действия антидепрессантов и рассматривалась как точка фокуса исследований, направленных на изучение молекулярных и физиологических механизмов развития депрессии. Однако к настоящему времени достаточно очевидно, что понимание механизмов развития депрессии и разработка новых стратегий терапии этого заболевания требуют принципиально новых теорий возникновения депрессивных расстройств.
Одной из таких теорий является так называемая нейротрофическая модель депрессии, основанная на данных о вовлеченности нейротрофических факторов, регулирующих выживаемость нейронов, нейрогенез и нейрональную пластичность, в процессы, лежащие в основе возникновения депрессии и антидепрессантных эффектов (Duman, Monteggia, 2006). В частности, было показано, что клинически применяемые антидепрессанты способны увеличивать экспрессию в гиппокампе нейротрофического фактора мозга (BDNF) и нейротрофического фактора глиальных клеток (GDNF) и/или их рецепторов (Nitmya et al., 1995; Karege et al., 2005; Liu et al., 2012). В связи с этим представляется важным с фундаментальной и практической точек зрения исследование наличия про- или антидепрессантной активности у факторов, способных регулировать уровни нейротрофичесих факторов и их
рецепторов в гиппокампе. Ранее было показано, что периферическое введение клинически применяемого синтетического аналога фрагмента 4-10 адренокортикотропного гормона (АКТГ) Семакса (Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro) стимулирует экспрессию BDNF и его высокоаффинных рецепторов в гиппокампе крысы (Dolotov et al., 2006), что может указывать на потенциально возможную активность данного пептида при депрессивных состояниях. Однако физиологические и поведенческие эффекты Семакса и других меланокортинов при депрессии не исследованы.
Достаточно реалистичной и широко используемой экспериментальной моделью депрессии считается модель непредсказуемого хронического стресса (НХС), предложенная Паулем Виллнером (Willner et al., 1987) и заключающаяся в предъявлении животным комбинаций чередующихся мягких стрессоров, что в течение нескольких недель может приводить к развитию состояний, сходных с депрессией у человека и нормализуемых хроническим введением клинически используемых антидепрессантов. Важно отметить, что данная модель вызывает развитие ангедонии (снижение способности испытывать удовольствие) — одного из двух, наряду со сниженным настроением, ядерных симптомов депрессии (Kennedy, 2008), и только этот ядерный симптом может быть исследован в модели in vivo (обычно детектируемый у грызунов как снижение предпочтения сладких растворов воде). Предметом данной работы являлось изучение влияния Семакса и ряда родственных ему меланокортинов (семейство, включающее АКТГ и меланоцитстимулирующие гормоны, их фрагменты и аналоги) на выраженность у крыс эффектов НХС как экспериментальной стрессовой модели депрессии.
Цель исследования: проверка гипотезы о наличии у природных и синтетических представителей пептидного семейства меланокортинов (Семакс, АКТГ (4-10), а-меланоцитстимулирующий гормон (а-МСГ) и меланотан II) антидепрессантноподобной активности в экспериментальной модели депрессии, вызванной хроническим стрессом.
Задачи исследования:
Изучить влияние Семакса на продукцию нейротрофического фактора GDNF в культивируемых астроглиальных клетках крысы линии Сб.
Изучить влияние Семакса на продукцию нейротрофических факторов GDNF и BDNF в гиппокампе крысы при остром периферическом введении.
Изучить влияние хронического периферического введения меланокортинов на выраженность эффектов НХС (ангедония, уменьшение набора массы тела, гипертрофия надпочечников, изменение уровня BDNF в гиппокампе) у крыс.
Научная новизна работы. В представляемой работе впервые показана
способность Семакса дозозависимо стимулировать продукцию GDNF в культивируемых астроглиальных клетках крысы линии Сб. Впервые показано, что острое внутрибрюшинное введение Семакса приводит к повышению уровней GDNF и BDNF в гиппокампе крысы. Полученные данные согласуются с показанной ранее способностью Семакса стимулировать уровень нейротрофина BDNF в гиппокампе крысы при периферическом (интраназальном) введении и расширяют представление о вызываемой Семаксом стимуляции продукции нейротрофических факторов различных семейств. Обнаружена ранее неизвестная способность периферически вводимых эндогенных и синтетических меланокортинов ослаблять ключевые поведенческие и физиологические эффекты НХС (ангедония, замедление набора массы тела) и предотвращать вызванное им снижение уровня BDNF в гиппокампе. Получены данные, указывающие на вовлеченность меланокортиновых рецепторов 3 и 4 типа в осуществление этих эффектов. Обнаружено, что отложенное хроническое периферическое введение Семакса и АКТГ (4-10) в условиях НХС эффективно корректировало ангедонию и замедление скорости набора массы тела.
Научно-теоретическое и практическое значение работы. Полученные данные свидетельствуют об антидепрессантноподобном действии периферически вводимых представителей пептидного семейства меланокортинов в условиях НХС, что, с учетом ранее известных депрессогенных эффектов центрально вводимых меланокортинов, позволяет расширить представление о роли эндогенных меланокортинов в регуляции поведенческих и физиологических эффектов стресса. Практическая значимость работы связана с обнаружением способности периферически вводимых меланокортинов значительно ослаблять в широко применяемой экспериментальной модели депрессии выраженность ядерного симптома депрессии — ангедонии. Следует отметить, что представители пептидного семейства меланокортинов являются достаточно безопасными при периферическом введении, а пептид Семакс на протяжении длительного времени является клинически применяемым ноотропным и нейропротекторным лекарственным средством. Исходя из очевидной потребности в новых фармакологических подходах к лечению депрессии, полученные в представляемой работе данные могут быть использованы для дальнейшего исследования возможности и эффективности применения меланокортинов в терапии и профилактике депрессивных расстройств.
Положения, выносимые на защиту:
1) Показана способность клинически применяемого синтетического меланокортина Семакс регулировать уровни нейротрофического фактора GDNF в клетках мозга крысы в моделях in vitro и in vivo.
-
Обнаружена способность Семакса существенно ослаблять в экспериментальной модели вызванной стрессом депрессии (непредсказуемый хронический стресс) ядерный симптом депрессии — ангедонию и ряд других эффектов непредсказуемого хронического стресса.
-
Обнаружена аналогичная способность эндогенных меланокортинов АКТГ (4-10) и а-МСГ и синтетического агониста меланокортиновых рецепторов 3-го и 4-го типа меланотана II существенно ослаблять ряд эффектов хронического стресса.
Апробация работы.
Материалы диссертационной работы были представлены автором на IV съезде Российского общества биохимиков и молекулярных биологов (Новосибирск, Россия, 2008), Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Казань, Россия, 2009), 5-й Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Поведники, Россия, 2010), VIII Международной конференции «Молекулярная генетика соматических клеток», (Звенигород, Россия, 2011), Российском симпозиуме «Белки и пептиды» (Уфа, Россия, 2013), а также на семинарах ОВКМГ Института молекулярной генетики РАН. В завершенном виде результаты диссертационной работы были представлены на заседании Ученого совета Института молекулярной генетики РАН 21 октября 2013 г.
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, из них 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК для соискателей ученых степеней, и тезисы 8 докладов в материалах российских конференций.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения полученных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 153 страницах машинописного текста, включает 37 рисунков. Библиография включает 223 названия.
