Введение к работе
Актуальность. Фармакологическая коррекция сниженной когнитивной деятельности является одной из актуальных проблем здравоохранения, поэтому поиск и изучение механизмов специфического действия ноотропных средств остаётся важной задачей психофармакологии (Середенин, Вальдман, 2003; Воронина, Островская, 2000; Островская и др., 2002; Ковалев Г.И., 1993).
В настоящее время группа ноотропных препаратов включает вещества из различных групп химических соединений с разными спектрами фармакологических эффектов и механизмами действия; мишени для действия веществ чрезвычайно разнообразны, многие препараты способны реализовывать свой эффект, воздействуя на несколько мишеней (Воронина, Середенин, 2007). Ноотропы объединены общностью терапевтического эффекта, но отличаются отсутствием общего молекулярного механизма действия. В нейропсихофармакологии всё ещё остаются актуальными следующие вопросы: через какие молекулярные мишени и синаптические механизмы ноотропы осуществляют свое модулирующее влияние на когнитивные процессы; какие звенья в нейрохимическом механизме действия являются общими для всех ноотропов, а какие специфическими; существуют ли универсальные для всех ноотропов фармакологические мишени (Ковалёв Г.И., 1993; Ковалёв Г.И. и др., 2010; Froestl et al., 2013).
Известно, что в реализации эффектов ноотропных препаратов значительную роль играет глутаматергическая нейромедиаторная система, которая активно вовлечена в процессы синаптической пластичности и долговременной потенциации. В работе к.б.н. Ю.Фирстовой с помощью комплексного поведенческо-нейрохимического подхода, было убедительно установлено, в частности, что канальный сайт NMDA-рецептора, никотиновые рецепторы, а также нейротрофин BDNF специфически участвуют в процессах нормализации пластической функции мозга животных с помощью ноотропных препаратов различного строения (Фирстова, 2008). Вместе с тем, роль других глутаматных рецепторов - АМPA-, метаботропных – в фармакологических эффектах ноотропов остается невыясненной.
В лаборатории радиоизотопных методов исследований ФГБУ «НИИ фармакологии имени В.В.Закусова» РАМН на протяжении ряда лет разрабатывается концепция о модулирующем влиянии ноотропов на эффективность синаптической передачи, осуществляемом по различным механизмам модуляции. Согласно данной гипотезе, ноотропы как нейромодуляторы не являются прямыми лигандами нейромедиаторных рецепторов, но способны изменять показатели активности рецепторов, что ведет к адекватному изменению эффективности синаптической нейропередачи (Ковалев Г.И., 1993).
В настоящее время в экспериментальной фармакологии широко используются инвазивные методы моделирования психопатологии (болевое раздражение, использование токсинов и блокаторов рецепторов), но появляется все больше работ, использующих неинвазивные модели состояния когнитивного дефицита, от которых можно ожидать большей степени адекватности в воспроизведении процессов, происходящих в мозге под воздействием психофармакологических препаратов (Thiel et al., 1999; Pawlak, Schwarting, 2002; Gorisch, Schwarting, 2006; Antoniou et al., 2008). Учитывая сложность соотношения высших интегративных функций человека и животных, представляется необходимым использовать формы отражения когнитивной недостаточности в поведенческих экспериментах (Chamberlain et al., 2006). Одним из информативных критериев является реакция особи на новизну обстановки (исследовательское поведение), которая составляет часть высших интегративных процессов. Показательно, что индивидуальная реакция животного на новизну обстановки непосредственно связана с различным типом поведения и нейрохимическим профилем организма (Ковалёв Г.И. и др., 2007; Antoniou et al., 2008).
Для изучения характера действия ноотропов на нейромедиаторные системы, играющих важную роль в процессах обучения и памяти, в работе был использован комплексный поведенческо-нейрохимический подход к изучению индивидуально-типологического рецепторного профиля препаратов с использованием оригинальной неинвазивной методики типирования животных по уровням эффективности исследовательского поведения в крестообразном лабиринте.
Целью данного исследования явилось изучение участия АMPA- и метаботропных рецепторов глутамата в формировании общих и специфических эффектов ноотропных препаратов.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить с помощью метода радиолигандного связывания in vitro прямое влияние ноотропных препаратов (пирацетама, фенотропила, ноопепта, семакса, пантогама, нооглютила) на АМPА- и метаботропные (mGluR II) глутаматные рецепторы коры мозга грызунов.
2. Исследовать особенности поведения инбредных мышей линий BALB/c и C57BL/6 в закрытом крестообразном лабиринте.
3. Оценить влияние ноотропных препаратов в режиме субхронического введения на параметры поведения линий мышей BALB/c и C57BL/6 в закрытом крестообразном лабиринте.
4. Сравнить АМРА- и метаботропные глутаматные рецепторные профили коры мозга инбредных мышей линий BALB/c и C57BL/6.
5. Исследовать c помощью метода радиолигандного связывания ex vivo влияние субхронического введения ноотропных препаратов на характеристики АМРА- рецепторов в коре мозга мышей BALB/c и C57BL/6.
6. Исследовать c помощью метода радиолигандного связывания ex vivo влияние субхронического введения ноотропных препаратов на характеристики mGluR II- рецепторов в коре мозга мышей BALB/c и C57BL/6.
Научная новизна. На основе статистически репрезентативной серии экспериментов впервые методом радиолигандного связывания in vitro было обнаружено сродство отечественных ноотропных препаратов к выбранным рецепторам глутамата: нооглютила и ноопепта – к АМРА-рецепторам, семакса – к метаботропным глутаматным рецепторам II группы. При сравнении поведения и нейрохимических показателей инбредных мышей BALB/c и C57BL/6 описаны различия АМРА- и метаботропного глутаматного рецепторного профиля коры мозга и характеристик поведения двух линий. Показано, что эффекты субхронического введения всех исследованных ноотропных препаратов направлены на улучшение показателей исследовательской активности животных в закрытом крестообразном лабиринте, кроме того, для некоторых из них характерен анксиолитический компонент. Впервые показано неоднородное влияние субхронического введения ноотропных препаратов различных классификационных групп на АМРА- и mGluR II рецепторы коры мозга мышей Balb/C и C57BL/6, проявляющееся в изменении плотности рецепторов (Bmax) без изменения их аффинности к селективным лигандам (Kd) в указанной структуре.
Научно-практическая значимость. Полученные результаты существенно расширяют имеющиеся представления о нейрохимическом и нейрорецепторном механизме действия изученных ноотропных препаратов. Обнаруженные эффекты ноотропов на поведение и нейрохимические характеристики АМРА- и метаботропных глутаматных рецепторов позволяют выявить общие и специфические фармакологические мишени для препаратов, улучшающих когнитивные функции. Выявленные различия эффектов ноотропных препаратов могут способствовать оптимизации их клинического применения при направленной фармакотерапии различных психо- и неврологических расстройств.
Положения, выносимые на защиту
-
Ноотропные препараты проявляют фармакологически значимую конкуренцию за места связывания AMPA- и метаботропных рецепторов глутамата с их селективными лигандами.
-
В условиях теста закрытого крестообразного лабиринта инбредные мыши линий BALB/c и C57BL/6 отличаются по эффективности исследовательского поведения, тревожности и двигательной активности.
-
Инбредные мыши линий BALB/c и C57BL/6 отличаются по характеристикам АМРА- и метаботропных рецепторов глутамата.
-
Субхроническое введение ноотропных препаратов избирательно воздействует на поведенческие характеристики мышей линий BALB/c и C57BL/6 в условиях теста закрытого крестообразного лабиринта.
-
Субхроническое введение ноотропных препаратов изменяет характеристики АМРА-рецепторов коры мозга мышей линий BALB/c и C57BL/6.
-
Субхроническое введение ноотропных препаратов влияет на характеристики mGluR II-рецепторов коры мозга мышей линий BALB/c и C57BL/6.
Апробация. Результаты работы представлены на 5-ой Международной конференции "Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам" (Москва, июнь 2010), Научно-практической конференции с международным участием «Нейрохимические подходы к исследованию функционирования мозга» (Ростов-на-Дону, сентябрь 2011), 4-м съезде фармакологов России (Казань, сентябрь 2012), IV-м Всероссийском научно-практическом семинаре молодых ученых с международным участием «Современные проблемы медицинской химии. Направленный поиск новых лекар-ственных средств» (Волгоград, октябрь 2012), II-ой Всероссийской научной конференции молодых ученых «Проблемы биомедицинской науки третьего тысячелетия» (Санкт-Петербург, ноябрь, 2012), первой Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы разработки новых лекарственных средств» (Москва, июнь 2013), межлабораторной конференции ФГБУ «НИИ фармакологии имени В.В. Закусова» РАМН (июнь, 2013), Всероссийской научной конференции «Экспериментальная и клиническая фармакология: научные чтения» (Рязань, октябрь 2013).
Публикации. Результаты работы опубликованы в 3 статьях в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, и в 7 тезисах в материалах российских и международных конференций.
Личный вклад. Автор является непосредственным исполнителем всех этапов проведенного исследования: поиска и анализа литературы по теме диссертации, проведения радиолигандного анализа, поведенческих экспериментов, обработки и анализа полученных результатов, формулирования положений и выводов работы. При активном участии автора подготовлены основные публикации по материалам диссертации.
Структура работы. Диссертация изложена на 137 страницах компьютерного текста и содержит следующие разделы: введение, обзор литературы, материалы и методы исследования, результаты собственных исследований и их обсуждение, выводы, список литературы, включающий 72 отечественных и 228 зарубежных источника. Работа иллюстрирована 7 таблицами и 30 рисунками.
