WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Дальнейшее обучение животных, проведенное после перерыва, показало, что контрольные животные были способны увеличивать (р<0,05) время давления на поршень по сравнению с уровнем, достигнутым на первом этапе обучения (до перерыва). У животных, перенесших пренатальную гипоксию, повторное обучение (после перерыва) способствовало увеличению среднего времени давления до уровня, достигнутого в результате первоначального обучения, в группе ГЕ18,5 или превышению этого уровня в группе ГЕ13,5. Таким образом, обучение животных, перенесших гипоксическое воздействие в пренатальный период, после перерыва начинается как бы заново, в то время как в контрольной группе повторное обучение начинается от уровня, достигнутого в результате первичного обучения.

Рис. 3. Обучение и запоминание пищедобывающего движения передней конечности с давлением на поршень у крыс контрольной, ГЕ13,5 и ГЕ18,5 групп.

По вертикали: среднее значение (± ошибка среднего) времени давления (мс) на поршень-препятствие. 1 – до обучения; 2 – после обучения; 3 – после пятинедельного перерыва; 4 – обучение после перерыва. # - различия между средними значениями до обучения и после обучения (столбцы 1 и 2) или до обучения и после перерыва (столбцы 1 и 3) при р<0,001; + - отличие среднего времени давления сразу после перерыва и после повторного обучения (столбцы 3 и 4) при р<0,05.

3.1.4. Кратковременная память в радиальном лабиринте у взрослых (4-месячных) крыс, перенесших пренатальную гипоксию на разных сроках эмбриогенеза.

Исследование кратковременной памяти проводили в восьмилучевом лабиринте. Было обнаружено, что на фоне отсутствия изменений по среднему времени нахождения крысы внутри рукава (составлявшем 19,92±1,81 секунд в контроле и 17,97±3,97 или 18,64±1,67 секунд в группах ГЕ18,5 или ГЕ13,5, соответственно) процент правильных посещений кормушек по сравнению с контролем (97,57±0,84%) достоверно снижался у животных из групп ГЕ18,5 (р<0,001) до 91,29±1,34% или ГЕ13,5 (р<0,01) до 89,69±0,99%, что может свидетельствовать о нарушении процессов кратковременной памяти.

Результаты нашего исследования, касающиеся нарушения развития моторики и когнитивных функций у крыс после пренатальной гипоксии, совпадают с данными, полученными в морфологическом исследовании. Эти данные свидетельствуют об отставании созревания нервных клеток, увеличении процессов нейродегенерации и снижении общей плотности расположения клеток в сенсомоторной коре и стриатуме на протяжении первого месяца постнатальной жизни крыс, перенесших пренатальную гипоксию на Е13,5 (Журавин, 2002-2006; Васильев, 2007). Примечательно, что подобные различия между контрольными и экспериментальными животными, достигавшие максимальных значений на 20-30-е сутки, исчезали к концу второго месяца постнатального онтогенеза. На более поздних сроках наблюдалось снижение плотности шипиков в сенсомоторной коре и гиппокампе (Васильев, 2007).

Морфологические изменения коррелировали со снижением в этих же структурах мозга активности растворимой формы АХЭ (Nalivaeva et al., 1995; Лавренова и др., 2003; Кочкина, 2007), растворимого предшественника амилоидного пептида (sAPP; Наливаева, 2006) и со снижением содержания ганглиозидов (Nalivaeva et al., 1995). Все эти вещества играют важную роль в процессах пролиферации нервных клеток и развитии нервной ткани (Appleyard, 1992, 1994; Sharma et al., 2001; Caille et al., 2004; Conti, Cattaneo, 2005), а также в пластических перестройках нервных сетей, связанных с процессами обучения и памяти (Кругликов, 1981; Dunbar et al., 1986; Fibiger,1991; Егорушкина и др., 1992; Журавин и др., 1993; Aigner, 1995; Roeser et al., 1997). Недостаток этих веществ может приводить к изменению формирования нервной системы в раннем онтогенезе и нарушению нормальных процессов запоминания у взрослых экспериментальных животных. Это предположение подтверждается результатами следующей серии экспериментов.

3.2. Участие холинергических систем сенсомоторной коры и стриатума в регуляции двигательного поведения крыс.

Xолинергическая иннервация в центральной нервной системе играет важную роль в осуществлении разных форм поведения человека и животных, при этом особенно отмечается ее связь с когнитивными функциями (Perry et al., 1999; Pepeu, Giovannini, 2007). Нарушения холинергической передачи в мозге у человека вызывают такие тяжелые неврологические заболевания, как болезни Паркинсона, Альцгеймера, шизофрению и др. (Cummings, Back, 1998; Surter Bruno, 1999). Пренатальная гипоксия сопровождается модификацией холинергической системы основных структур переднего мозга, участвующих в реализации и координации движений, - сенсомоторной коре и неостриатуме (Nalivaeva et al., 1995; Лавренова и др., 2003; Кочкина, 2007). Поэтому представлялось важным исследовать участие холинергической системы этих структур в регуляции двигательного поведения крыс.

Было обнаружено, что в результате инъекций агониста холинергической системы карбахола в сенсомоторную кору взрослых самцов крыс замедляются оба типа исследованных инструментальных движений: как простое добывающее, так и с дополнительным тактильным компонентом - длительным давлением на препятствие. Это замедление сказывается на возрастании количества медленных (более 50 мс) движений (рис. 4). После инъекций антагониста холинергической системы скополамина оба типа добывающих движений передней конечностью выполняются крысами в среднем за более короткое время, что приводит к снижению количества медленных движений (рис. 4). Локомоторная активность после введения карбахола в сенсомоторную кору возрастает.

Введение карбахола в дорзальный стриатум не выявляет каких-либо достоверных (p<0,05) изменений в количестве медленных движений по сравнению с контрольными значениями до введения вещества (рис. 4, слева), однако наблюдается тенденция к исчезновению новых медленных движений. Инъекции карбахола в вентральный стриатум сопровождаются возрастанием количества медленных движений (рис. 4, слева). Введение скополамина как в дорзальный, так и в вентральный стриатум приводит к тому, что животные не могут в течение продолжительного времени выполнять длительное давление, что вызывает снижение количества медленных движений. У животных, обучившихся нажимать на поршень без давления, после введения исследуемых веществ в вентральный или дорзальный стриатум характеристики движения не изменяются (рис. 4, справа). Не обнаружено влияние холинергической системы вентрального или дорзального стриатума на локомоторную активность крыс в «открытом поле».

Таким образом, обнаружено, что холинергическая система сенсомоторной коры разнонаправлено регулирует врожденную двигательную активность (локомоция) и выполнение инструментальных движений передней конечности разной степени сложности (обычных быстрых и выученных медленных). Напротив, холинергическая система стриатума участвует только в выполнении медленных, имеющих дополнительные тактильную и тоническую компоненты, пищедобывающих движений. При этом дорзальный стриатум регулирует, в основном, процесс обучения выполнению новых медленных движений, а вентральный стриатум вовлечен в выполнение медленных хорошо выученных движений.

Рис. 4. Изменение процента медленных (>50 мс) движений после введения карбахола (темные столбика) и скополамина (заштрихованные столбики) в сенсомоторную кору (1), дорзальный (2) или вентральный (3) стриатум крыс, обученных давить более заданного времени (слева) или нажимать (справа) на поршень.

Ордината - среднее значение (± ошибка среднего). За 100% принято число медленных движений при тестировании крыс непосредственно перед инъекцией. * - отличия от фона (перед инъекцией) при р<0,05.

3.3. Эффекты введения ингибиторов металлопротеаз (-секретазы, неприлизина и эндотелин-конвертирующего фермента) в сенсомоторную кору на поведение взрослых крыс.

В последнее время в литературных источниках появляется все больше свидетельств о том, что гипоксия/ишемия может приводить к генетическим и молекулярным изменениям, характерным для болезни Альцгеймера (Jendorska et al., 1995; Blass, 2001; Peers et al., 2004). В частности, наблюдаются нарушения Са2+ гомеостаза, дисфункция митохондрий, продукция активных форм кислорода (Bazan et al., 2002), нарушение структуры ДНК, накопление фосфорилированных тау протеинов (Wen et al., 2004) и иммунореактивных продуктов амилоидного пептида (A; Chen et al., 2003). Показано, что гипоксия изменяет метаболизм предшественника амилоидного пептида (АРР), влияет на уровень экспрессии амилоид-деградирующих ферментов - неприлизина (НЕП) и эндотелин-конвертирующего фермента (ЭКФ), а также приводит к снижению активности -секретазы, участвующей в непатогенном процессинге АРР, и увеличению активности -секретазы, задействованной в амилоидогенный процессинг АРР, в коре и гиппокампе (Nalivaeva et al., 2003; Wen et al., 2004; Наливаева, 2006).

В наших экспериментах мы исследовали воздействие инъекций батимастата, ингибитора –секретазы, и фосфорамидона, ингибитора НЕП и ЭКФ, на поведение животных в радиальном лабиринте, который обычно используется для тестирования функции гиппокампа и коры головного мозга, а также связанной с этими структурами кратковременной (пространственной) памяти у животных (Buresova & Bures, 1982, 1985; Markovska et al., 1983; Kaye et al., 1984) и человека (Owen et al, 1995, 1996; Bohbot et al., 2002). Болезнь Альцгеймера является результатом патологических изменений в коре мозга и гиппокампе. У пациентов даже на ранних стадиях заболевания нарушается пространственная рабочая память, которую обычно исследуют в модельных экспериментах на животных (Dudkin et al., 2005; Hashimoto et al., 2005; Lovasic et al., 2005; Dong et al., 2005). Известно, что у грызунов аминокислотная последовательность АРР на участке, соответствующем А, отличается от человеческой по трем аминокислотам. Такое отличие препятствует образованию типичных А агрегатов в мозге этих животных (Vaughan & Peters, 1981; Shivers et al., 1988). Поэтому грызунов можно использовать для моделирования ранних стадий болезни Альцгеймера, когда еще нет накопления А, но изменения в его метаболизме и метаболизме АРР уже происходят.

Полученные нами данные о снижении числа правильных побежек в лабиринте уже через 60 мин после i.c. инъекций взрослым крысам батимастата (рис. 5.) свидетельствуют о том, что образование крупного растворимого белка sАРР под действием -секретазы необходимо для формирования памяти и её ингибирование нарушает нормальное протекание этого процесса. Восстановление же способности правильного выполнения поставленной задачи через сутки (или позже) после инъекции батимастата подтверждает имеющиеся данные об обратимом характере действия данного ингибитора (Parvathy et al., 1999). Крысы, перенесшие билатеральные инъекции батимастата в кору больших полушарий на 5-й и 7-й дни постнатального онтогенеза, во взрослом возрасте делали больше ошибок (р<0,001) в простом одноуровневом лабиринте, чем их сверстники, перенесшие введение физиологического раствора, что выражалось соответственно в 90,92±2,21 и 97,17±0,68% правильных побежек. Такое долговременное действие батимастата при введении его в кору новорожденных животных указывает на то, что дефицит -секретазы в этот период развития мозга может являться критическим для формирования необходимых нейрональных связей, которые в дальнейшие периоды жизни животных вовлекаются в процессы формирования памяти. Эти данные согласуются с результатами наших исследований о действии пренатальной гипоксии у этих животных как на активность -секретазы (Nalivaeva et al., 2004; Наливаева, 2006), так и на способность к обучению, которые были снижены в течение всего постнатального онтогенеза.

После инъекций фосфорамидона также нарушалась кратковременная память крыс, которая тестировалась в радиальном лабиринте (рис.5). Наши данные согласуются с результатами других исследователей, которые наблюдали нарушение когнитивных способностей у крыс после длительного (4-недельного) внутрижелудочкового введения тиорфана – ингибитора неприлизина, но не ЭКФ (Shirotani et al., 2001). Повторное тестирование животных через 6 месяцев после серии инъекций фосфорамидона взрослым или молодым (на 5-е и 7-е сутки постнатального онтогенеза) животным не выявило изменения в количестве правильных побежек по сравнению с первоначальным уровнем, что свидетельствует о кратковременном обратимом действии этого вещества.

Рис. 5. Результаты тестирования крыс в радиальном лабиринте до и после введения батимастата или фосфорамидона.

По оси абсцисс указано время, прошедшее с момента введения фосфорамидона до начала тестирования животных. По оси ординат указан процент правильных побежек в лабиринте. * - р<0,01, ** - р<0,001

Таким образом, можно сделать вывод о том, что –секретаза, неприлизин и ЭКФ вовлекаются в процессы запоминания у крыс, и ингибирование этих ферментов сопровождается ухудшением кратковременной памяти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании полученных данных можно заключить, что наиболее значимым для физиологического развития животных и становления в раннем онтогенезе врожденных форм двигательного поведения является период, когда в мозге эмбрионов преобладают процессы пролиферации и миграции клеток (выбранный нами срок гипоксии - Е13,5), т.е. начало третьего триместра беременности. Тогда как для нормального развития когнитивных процессов мозга важными являются периоды пролиферации и миграции нейробластов (Е13,5), а также их созревания и дифференцировки (Е18,5). Неблагоприятные условия эмбрионального развития во время этих периодов приводят к необратимому нарушению механизмов кратковременной и долговременной памяти у экспериментальных животных. В отличие от чисто моторных, когнитивные нарушения, возникшие в результате пренатальной гипоксии, сохраняются и у взрослых животных. Причины подобных нарушений развития моторики и когнитивных функций мозга, полученных в наших экспериментах, могут корениться в изменениях биохимических характеристик и структурной организации нервной ткани сенсомоторной коры, стриатума и гиппокампа.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»