Автореферат и диссертация по медицине (14.00.25) на тему:Фармакологическая коррекция поведенческих и биохимических нарушений при синдроме социальной изоляции у крыс

На правах рукописи

МОГИЛЕВСКИЙ Дмитрий Александрович

ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ И БИОХИМИЧЕСКИХ НАРУШЕНИЙ ПРИ СИНДРОМЕ СОЦИАЛЬНОЙ

ИЗОЛЯЦИИ У КРЫС

14.00.25 - фармакология, клиническая фармакология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

1 5 ЯНБ 2Ш

Санкт-Петербург 2003

Работа выполнена в Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова

Научный руководитель: доктор медицинских наук профессор Петр Дмитриевич Шабанов

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук профессор Георгий Иванович Дьячук доктор медицинских наук профессор Владислав Алексеевич Крауз

Ведущее учреждение: Институт токсикологии МЗ РФ

Защита состоится «_»_2004 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 215.002.07 в Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова (194044, г.Санкт-Петербург, ул.Лебедева, д.6).

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова.

Автореферат разослан « декабря 2003 года

Ученый секретарь диссертационного совета

доктор медицинских наук профессор Борис Николаевич Богомолов

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Социальная изоляция как биологический феномен характеризуется серьезными изменениями всех нейрофизиологических систем организма (Hall, 1998; Лебедев А.А. и др., 2002). Известно, что индивидуумы, выросших в условиях ограничения социальных контактов, отличаются повышенной чувствительностью на внешние раздражители, эмоциональной неустойчивостью, нарушением двигательных и когнитивных функций (Глу-щенко В.В., 2002). У подростков это проявляется синдромом гиперактивности с нарушением внимания (минимальная мозговая дисфункция по МКБ-10), склонностью к асоциальному поведению, конфликтности, неконтролируемому употреблению алкоголя и наркотических средств. Общие физиологические и патофизиологические механизмы, лежащие в основе указанных нарушений, предполагают изучение данной дисфункции и поиск фармакологических средств их коррекции.

В экспериментальных условиях социальную изоляцию моделируют выращиванием животных (крысы, мыши) в изоляции от сородичей с момента их самообеспечения. Такие животные характеризуются повышением двигательных и эмоциональных реакций, изменением чувствительности рецепторов нейромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) к фармакологическим агентам, дисбалансом обмена отдельных медиаторов (Шабанов П.Д. и др., 2002). Несмотря на сравнительно богатую научную литературу по проблемам социальной изоляции, до сих пор остается открытым вопрос о критических временных периодах формирования нарушений, их конкретных нейрофизиологических и нейрохимических механизмах. Более того, в современном арсенале средств для коррекции указанных нарушений преобладают нейролептические и транквилизирующие препараты, не затрагивающие сути патологических процессов, а коррегирующие лишь отдельные компоненты (главным образом двигательные и эмоциональные) поведения. Настоящая работа создает предпосылки для целостного (интегративного) осмысления участия различных нейромедиаторов (дофамина, серотонина, норадреналина, ГАМК, глутаминовой кислоты) в механизмах реализации двигательных и эмоциональных форм поведения, в частности, механизмах мозгового подкрепления на примере эффектов фармакологических средств психостимулирующего действия (фенамин). Кроме того, весьма актуальным аспектом исследования является выяснение значения социального опыта для развития подкрепляющих систем мозга, участия отдельных мозговых структур и систем в их формировании в условиях обедненной и обогащенной внешней среды. Знание этих сведений принципиально важно для представлений о возможности предпосылок формирования лекарственной зависимости в раннем постнатальном периоде жизни. Все это определяет актуальность настоящего исследования, направленного на изучение и выделение основных (главных) нейромедиаторных меха-

низмов формирования синдрома социальной изоляции и поиск средств для ее коррекции.

Цель исследования:

Изучить основные нейромедиаторные механизмы формирования синдрома социальной изоляции у крыс и выделить фармакологические средства, наиболее эффективные для коррекции поведенческих расстройств, обусловленных изоляцией.

Задачи исследования:

1) разработать адекватную экспериментальную модель для оценки основных поведенческих характеристик синдрома социальной изоляции от сородичей у крыс, дать подробное их описание;

2) выделить наиболее значимые компоненты двигательного и эмоционального поведения крыс-изолянтов для оценки участия основных нейроме-диаторных систем мозга в механизмах их обеспечения;

3) провести фармакологический анализ участия основных, «ейромедиа-торных систем мозга в обеспечении механизмов подкрепления у крыс, выращенных в сообществе и условиях социальной изоляции; выделить фармакологические агенты из группы синалтотропных средств, наиболее эффективные для коррекции поведенческих нарушений вследствие социальной изоляции;

4) исследовать биохимические механизмы формирования предрасположенности к действию психостимуляторов амфетаминового типа у крыс-изолянтов путем определения содержания дофамина, норадреналина и серото-нина, а также их метаболитов в различных структурах мозга.

Научная новизна. В работе детально описан синдром социальной изоляции у крыс с типичными поведенческими и нейрохимическими последствиями изоляции. К поведенческим последствиям длительной изоляции относится двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и депрессивности, уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга. С помощью нейрофармакологического анализа основных нейромедиаторных систем мозга (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) выявлено их участие в механизмах мозгового подкрепления. Ведущее значение при этом играет дофаминергическая система мозга, активность которой связана с обменом моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в префронтальной коре, прилежащем ядре и стриатуме крыс. Нарушенная реактивность дофаминергической системы при социальной изоляции обусловлена, прежде всего, замедлением обмена дофамина и в меньшей степени серотонина в указанных структурах. Дисбаланс нейромедиа-торного обеспечения мозгового подкрепления в значительной степени устраняется агонистами дофамина и некоторыми другими синаптотропными веществами. Данные принципиально важны для представлений о формировании механизмов лекарственной зависимости от психостимуляторов, механизмах

девиантного поведения подростков, избыточной агрессивности пациентов, употребляющих психостимуляторы с немедицинскими целями.

Научно-практическая значимость. В результате проведенных исследований получены новые данные о поведенческих и нейрохимических последствиях длительной социальной изоляции у крыс. Главным результатом экспериментальных исследований является структурирование синдрома социальной изоляции, выделение его основных (ведущих) признаков и обоснование участия отдельных нейромедиаторных систем (дофамина, норадреналина и серо-тонина) в реализации двигательных и эмоциональных расстройств при длительной изоляции крыс от сородичей. В частности, у грызунов, выращенных в условиях социальной изоляции, выявлена высокая степень тревожности и де-прессивности, неадекватное повышение систем агрессии и защиты, гиперактивность подкрепляющих систем к действию психостимуляторов амфетамино-вого типа (фенамин). Одним из ведущих признаков длительной изоляции следует рассматривать именно измененную реактивность подкрепляющих систем мозга, которая связана со снижением обмена дофамина и серотонина в структурах мезокортиколимбической системы мозга (медиальная префронтальная кора и прилежащее ядро). Отмеченные изменения в определенной степени могут быть компенсированы использованием различных фармакологических средств, включая психостимуляторы. Выяснение данных механизмов является-— решением важной научной проблемы нейробиологической организации подкрепляющих систем мозга и поиска фармакологических средств для адекватной коррекции приобретенных поведенческих расстройств в результате социальной изоляции и/или употребления психостимулирующих средств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Длительная социальная изоляция крыс вызывает ряд характерных изменений поведения, которые описываются как синдром социальной изоляции. Ведущими признаками синдрома социальной изоляции являются двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и _

депрессивности, повышение уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга.

2. В реализацию внутримозговых механизмов положительного подкрепления у крыс-изолянтов вовлекатся все основные нейромедиаторные системы (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата). Ведущую роль при этом играет дофаминергическая система мозга. У крыс-изолянтов нарушаются взаимоотношения между пре- и постсинаптическими элементами дофаминергической системы, что проявляется изменением фармакологической активности синаптических средств, избирательно влияющих на разные подтипы рецепторов дофамина.

3. Нарушение подкрепляющих свойств самостимуляции в результате социальной изоляции проявляется повышением активности дофаминергической системы мозга и быстрым ее истощением, что связано с изменением обме-

на моноаминов (дофамина, норадреналина, серохонина) в ключевых структурах мозга, опосредующих механизмы положительного подкрепления. Наиболее значимым при этом является снижение метаболизма дофамина и в меньшей степени серотонина в медиальной префронтальной коре и прилежащем ядре без существенных изменений обмена норадреналина в этих структурах.

4. Нарушения функционирования дофаминергических систем подкрепления обратимы и могут устраняться с помощью различных фармакологических средств, в первую очередь агонистов дофамина.

Реализация результатов работы. Материалы исследования используются в лекционном курсе кафедры фармакологии Военно-медицинской академии имени С.М.Кирова, 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 (№01-04-49073). 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 научной конференции «Актуальные вопросы эндокринологии» (Пермь, 2002); 33-м конгрессе международного общества психонейроэндокринологии (Пиза, Италия, 2003); 2-м Всероссийском съезде фармакологов (Москва, 2003); 8-й междисциплинарной конференции по биологической психиатрии «Стресс и поведение» (Москва, 2003). По теме диссертации опубликованы 5 статей и 5 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 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 7 рисунками и 23 таблицами. Библиографический указатель содержит 286 наименований, в том числе 103 отечественных и 183 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Выбор животных. Опыты выполнены на 417 крысах самцах Вистар массой 200-250 г, выращенных в группе по 5 особей в стандартных пластмас-

совых клетках в условиях вивария, и крысах, выращенных в условиях частичной сенсорной и полной внутривидовой изоляции с 17-го дня после рождения. Животных содержали при свободном доступе к воде и пище. Все опыты проведены в осенне-зимний период.

Выращивание животных в условиях полной внутривидовой изоляции. Животных помещали в индивидуальные клетки с 17-го дня после рождения, когда они становились способными к самообеспечению. В изоляции крысы находились до 90-100 дней. К началу опыта возраст животных-изолянтов и сгруппированных крыс был одинаков. После каждого опыта крысы-изолянты помещались в свои индивидуальные клетки.

Вживление электродов в структуры мозга. Стереотаксические операции по вживлению электродов в мозг крысам проводили под нембуталовым наркозом (50 мг/кг) с использованием стереотаксического прибора фирмы «Medicor», Венгрия. Билатерально в латеральное гипоталамическое ядро вживляли нихромовые монополярные электроды в стеклянной изоляции (диаметр электрода 0,25 мм, длина оголенного кончика 0,25-0,30 мм, его толщина 0,12 мм) по следующим координатам: АР — 2,5 мм назад от брегмы, SD = 2,0 мм латерально от сагиттального шва, Н = 8,4 мм от поверхности черепа (König, Klippel, 1963). Индифферентный электрод из нихромовой проволоки закрепляли на черепе животного. Все электроды коммутировались на микроразъеме, который фиксировался на черепе самотвердеющей пластмассой. Поведенческие эксперименты начинали не ранее 10 дней после операции. По окончании всех опытов производили морфологический контроль локализации кончиков электродов с окрашиванием срезов мозга по методу Ниссля.

Педальная самостимуляция в камере Скнинера. Через 10 дней после вживления электродов в мозг крыс обучали нажимать на педаль в камере Скиннера для получения электрического раздражения мозга (прямоугольные импульсы отрицательной полярности, 1 мс, 100 Гц, в течение 0,4 с, пороговые значения тока в режиме «фиксированных пачек»). Частота и длительность нажатий регистрировались автоматически. Анализировали частоту и время каждого нажатия на педаль. На основании этих результатов вычисляли коэффициент «рассогласования» (Лебедев A.A., Шабанов П.Д., 1992), который является удобным дополнительным показателем для оценки действия фармакологических препаратов. ;

Условная реакция предпочтения места. Опыты проводили в прямоугольной установке размером 35x55x30 см, стороны которой различались цветом (темный и светлый) и текстурой пола и были разделены перегородкой с опускающейся дверцей. В 1-й тестовый день регистрировали время нахождения животного в каждом отсеке в течение 10 мин. Отсек считался предпочитаемым, если животное проводило в нем больше 50% времени. В последующие 6 дней обусловливания дверцу между отсеками закрывали. Животные получали через день инъекцию препарата непосредственно перед помещением в

исходно непредпочитаемый отсек на 60 мин и инъекцию 0,9%-ного раствора хлорида натрия перед помещением в исходно предпочитаемый отсек; животные контрольной группы получали только физиологический раствор. Средством инициации предпочтения служил фенамина гидрохлорид 1 мг/кг. Во 2-й тестовый день дверцы открывали и повторно измеряли время нахождения в каждом из отсеков в течение 10 минут.

Исследование кратковременной памяти в Y-образном лабиринте. Экспериментальная установка представляла камеру с тремя равными рукавами, расположенными по отношению друг к другу под углом 120°. Перед опытом один рукав камеры закрывали непрозрачной перегородкой. Крысу сажали в центр установки, и в течение 5 мин она обследовала свободные два ее рукава. Регистрировали время нахождения в рукавах. Через 2 ч повторяли эксперимент, предварительно открыв третий закрытый рукав. Животное могло обследовать все три рукава экспериментальной камеры в течение 5 мин, регистрировали те же показатели во всех рукавах. Об уровне кратковременной памяти судили по времени нахождения в новом рукаве установки.

Исследование поведения крыс в «открытом поле». Свободную двигательную активность животных исследовали в тесте «открытого поля» (Hall, 1934), представляющего собой круглую площадку диаметром 80 см с 16 отверстиями (норками) диаметром 3 см каждая. Продолжительность одного опыта составляла 3 мин. Регистрировали ряд элементарных двигательных актов и поз: горизонтальную и вертикальную активность, груминг, заглядывание в норки и др. Полученные данные обрабатывали математически.

Исследование функциональной асимметрии мозга с помощью метода ротации. Число ротаций определяли в полусфере диаметром 30 см через 30 мин после введения фенамина (2,5 мг/кг в/бр) за два последовательных периода по 10 мин, используя для анализа средние значения (определяемые за 10 мин). Регистрировали число полных вращений на 360° отдельно вправо и влево, а также число неполных ротаций от 90° до 360° (Glick et al., 1976). В последние 10 с каждой минуты тестирования в ротометре определяли также показатель стереотипии по 6-бальной шкале (Clarke et al., 1988).

Исследование поведения в приподнятом крестообразном лабиринте. Лабиринт состоял из двух открытых рукавов 50x10 см и двух закрытых рукавов 50x10 см с отрытым верхом, расположенных перпендикулярно относительно друг друга. Высота над полом 1 м. Животное помещали в центр лабиринта. Путем нажатия соответствующей клавиши этографа, связанного с компьютером, фиксировали время пребывания в закрытых и открытых рукавах, время свешивания в отрытых рукавах и выглядывания из закрытых рукавов. Продолжительность теста составляла 5 мин.

Изучение агрессии в тесте «чужак-резидент». Агрессивность изучали у половозрелых крыс самцов в тесте «чужак-резадент» в соответствии с описанием этологического атласа (Пошивалов В.П., 1986). Смысл методики состоит

в том, что к крупному самцу, находящемуся в клетке (резиденту), подсаживают более мелкое животное (чужака). Регистрировали число поведенческих проявлений агрессивности и защиты, а также общее число поведенческих актов, описывающих взаимоотношение двух особей крыс (Вартанян Г. А., Петров Е. С., 1989).

Биохимическое определение содержания биогенных аминов и их метаболитов в структурах мозга. Концентрации дофамина, норадреналина, се-ротонина и их метаболитов определяли обращенно-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографией с электрохимическим детектором' (Krasnova et ah, 2000).

Фармакологические вещества, используемые для анализа. Для ней-рофармакологического анализа были использованы: непрямой адреномиметик фенамин (0,25-5 мг/кг); агонист рецепторов дофамина апоморфин (0,05 мг/кг, активирующая преимущественно пресинаптические D2 рецепторы дофамина, и 0,5 мг/кг, активирующая преимущественно постсинаптические Di рецепторы дофамина); селективный агонист D, рецепторов дофамина SKF38393 (1 мг/кг); селективный антагонист D| рецепторов дофамина SCH23390 (0,05 мг/кг); агонист D2 рецепторов дофамина бромокриптин (5 мг/кг); антагонист D2 рецепторов дофамина сулпирид (10 мг/кг); антагонист рецепторов серотонина мети-сергид (0,2 мг/кг); ингибитор биосинтеза серотонина /?-хлорфенилаланин (250 мг/кг); ГАМК (200 мг/кг); антагонист рецепторов ГАМКд бикукуллин (0,2 мг/кг); антагонист NMDA рецепторов глутамата МК801 (0,05 мг/кг); антагонист ai-адренорецепторов празосин; антагонист p-адренорецепторов анапри-лин. Все инъекции производили внутрибрюшинно. В качестве контроля использовали введение 0,9%-ного раствора хлорида натрия.

Статистическая обработка полученных материалов. Выборка для каждой группы животных составила не менее 10-12 крыс. Результаты обрабатывали статистически с использованием t-критерия Стьюдента, непараметрического критерия U Вилкоксона-Манна-Уитни, дисперсионного анализа по методу ANOVА на персональном компьютере Pentium III 1700 мГц.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Влияние ограничения индивидуального опыта в онтогенезе на формирование двигательного и эмоционального поведения половозрелых крыс

Влияние социальной изоляции на двигательную активность и поведение крыс в «открытом поле». Исследование поведения крыс, выращенных в условиях социальной изоляции от сородичей, в «открытом поле» показало, что у них резко (в 2 раза) возрастает двигательная активность (табл. 1). Этот феномен хорошо известен как двигательная гиперактивность изолянтов. Наряду с увеличением двигательной активности в 3 раза возрастал норковый рефлекс. Другие исследованные показатели снижались, при этом в 2

леке. Другие исследованные показатели снижались, при этом в 2 раза уменьшалась вертикальная активность животных, умеренно снижались груминговые реакции (показатель состояния комфортности) и эмоциональность.

Таблица 1

Влияние социальной изоляции на поведение взрослых крыс в «открытом поле» (время поведенческих паттернов, с)

Показатель Крысы, выращенные в сообществе Крысы, выращенные в изоляции

Число пересеченных квадратов 26,7±5,5 50,1±4,8*

Число вертикальных стоек 9,0±2,8 4,2±1,1*

Заглядывание в норки 6,б±1,2 18,1±1,9*

Число грумингов 2,7±0,5 1,1±0,7*

Число болюсов дефекаций 4,3±0,5 1,0±0,4*

Примечание. *р<0,05.

Таким образом, крысы-изолянты демонстрируют типичную картину гиперактивных животных с измененным уровнем исследовательской активности и умеренным снижением эмоциональности.

Влияние социальной изоляции на двигательную активность и стереотипное (ротационное) поведение крыс. Одним из наиболее типичных до-фаминзависимых форм поведения является ротационное и стереотипное поведение. Изучение ротационного поведения крыс после введения фенамина (2,5 мг/кг) выявило приблизительно равномерное распределение право- и левовра-щающихся животных, существенно не отличался при этом и процент крыс без предпочтения стороны вращения. Однако более детальный анализ с учетом интенсивности вращений и уровня стереотипии позволил выявить различия между животными с обычным и резко обедненным индивидуальным опытом.

Было найдено, что у изолянтов снижена интенсивность преимущественно левых вращений (на 70%). Кроме того, уровень стереотипии у животных без предпочтительной стороны вращения у изолянтов был вдвое выше, чем у животных, выращенных в сообществе. Этот факт может свидетельствовать о гиперчувствительности дофаминергической системы изолянтов к действию непрямого адреномиметика фенамина. Если допустить, что выраженность предпочитаемых вращений является прямым выражением дофаминергической асимметрии, то можно полагать, что достоверное уменьшение количества левых вращений свидетельствует о меньшей степени выраженности асимметрии содержания дофамина (или его обмена), которая приводит к предпочтению вращения влево.

Таким образом, правовращающиеся крысы, выращенные в группе и изоляции, существенно не отличаются друг от друга. Левовращающиеся крысы отличаются только по интенсивности вращений, причем по этому показателю изолянты оказываются менее асимметричными. И, наконец, в группе крыс без выраженного предпочтения стороны вращения четко выявляется большая чувствительность к фенамину изолянтов в сравнении с животными, выращенными в сообществе.

Влияние социальной изоляции на поведение крыс в приподнятом крестообразном лабиринте. Исследование поведения крыс в приподнятом крестообразном лабиринте показало, что животные, выращенные в условиях социальной изоляции, проводят в 2,5 раза меньше времени в открытых рукавах лабиринта (табл. 2). При этом время, проведенное крысами в закрытых рукавах, не менялось. У крыс-изолянтов троекратно возрастало число выглядываний из закрытых рукавов, но не менялось число свешиваний с платформы лабиринта.

Таблица 2

Влияние социальной изоляции на поведение крыс в приподнятом крестообраз-

ном лабиринте

Показатель Крысы, выращенные в сообществе Крысы, выращенные в изоляции

Время в открытом рукаве, с 5;1±2,2 1,9±0,9*

Время в закрытом рукаве, с 294,8±4,2 298,1±0,9

Число выглядываний из 2,6±0,6 8,1±0,8*

темного рукава

Число свешиваний 0,2±0,1 0,1 ±0,1

Примечание. *р<0,05.

Приведенные данные указывают на факт повышения тревожности у крыс, выращенных в условиях социальной изоляции. Об этом говорит повышение времени пребывания в открытых рукавах и увеличение числа свешиваний.

Влияние социальной изоляции на показатели агрессии в тесте «чужак-резидент» у крыс. Оценка системы агрессия-защита по тесту «чужак-резидент» показала, что у крыс, выращенных в условиях социальной изоляции от сородичей, возрастают все исследованные показатели (табл. 3), а именно: в 2 раза увеличивается общительность животных, в 8 раз возрастает агрессивность, в 10 раз - показатели защиты, при почти двукратной активации индивидуального поведения. Интересно отметить, что показатели агрессивности и защиты возрастают параллельно приблизительно на одну величину (8-10 раз), что указывает на активацию всей системы. Другие исследованные показатели лишь косвенно свидетельствуют об этом.

Таблица 3

Влияние социальной изоляции на показатели агрессии и защиты у крыс в тесте

«чужак-резидент»

Показатель, число актов Крысы, выращенные в сообществе Крысы, выращенные в изоляции

Общительность 24,4±2,7 57,8±3,2*

Агрессивность 5,5±2,0 49,5±3,1**

Защита 0,5±0,2 5,б±0,9**

Индивидуальное поведение 19,5±1,5 29,5±3,0*

Примечание. *р<0,05; **р<0,01.

Влияние социальной изоляции на показатели депрессии в тесте Пор-солта у крыс. Тест Порсолта используется для оценки уровня депрессии у крыс. Согласно полученным нами данным, у животных, выращенных в условиях социальной изоляции, резко снижается время активного плавания, возрастает время пассивного плавания и, что характерно для теста, в 2,5 раза увеличивается время иммобилизации животных в водном цилиндре. Все это указывает на повышенный уровень депрессивности у крыс-изолянтов в сравнении с животными, выращенными в сообществе.

Таким образом, с точки зрения оценки эмоциональной сферы крыс-изолянтов важно подчеркнуть, что для них характерна повышенная депрес-сивность при высоком уровне двигательной и исследовательской активности.

Влияние социальной изоляции на систему подкрепления в тесте самостимуляции латерального гипоталамуса у крыс. Фенамин в зависимости от дозы (1 или 5 мг/кг) в различной степени влиял на частоту самостимуляции латерального гипоталамуса. При использовании меньшей дозы фенамина частота реакции самостимуляции повышалась в большей степени. В то же время наблюдалась гиперактивация, локомоция с обнюхиванием, стойки. После введения физиологического раствора активации поведения не было (как правило, при использовании пороговых значений силы тока наблюдалась умеренная ориентировочная реакция, груминг). После введения фенамина в дозе 5 мг/кг появлялись элементы стереотипии (продолжительное обнюхивание на месте, движения головы).

Сопоставление эффектов фенамина на реакцию самостимуляции в камере Скиннера у крыс, выращенных в сообществе и в условиях изоляции, показывает, что они однонаправлены. Однако обращает внимание тот факт, что у крыс-изолянтов фенамин в большей степени стимулирует реакцию самораздражения в дозе 1 мг/кг (на 70% против 35% у сгруппированных), а в дозе 5 мг/кг проявляет одинаковый облегчающий эффект (на 23% у изолянтов и 22% у сгруппипрованных крыс). Эта однонаправленность сохраняется и при анализе значений коэффициента «рассогласования», хотя он снижается в большей

степени при введении фенамина изолянтам. В то же время сами исходные значения коэффициента «рассогласования» у крыс-изолянтов значительно ниже, чем у животных, выращенных в сообществе (соответственно 0,03±0,03 и 0,31 ±0,15), что указывает на то, что у изолянтов активация системы «награды» выше, чем у сгруппированных животных.

Влияние социальной изоляции на систему подкрепления п тесте условного предпочтения места у крыс. При использовании метода условного предпочтения места наблюдалась закономерность, отличная от выявленной в процессе изучения реакции самостимуляции. Величина динамики предпочтения и абсолютное увеличение времени в исходно непредпочитаемой камере после применения фенамина в дозе 5 мг/кг были достоверно выше, чем после введения фенамина в дозе 1 мг/кг.

У животных, выращенных в изоляции, в 3 раза уменьшается время пребывания в исходно непредпочитаемом отсеке. При этом инверсию доз при сопоставлении реакции самостимуляции и условного предпочтения места, как было найдено у сгруппированных животных, не наблюдали. Фенамин (5 мг/кг), в отличие от крыс, выращенных в группе, не оказывал у изолянтов более выраженного влияния на предпочтение места. Этот феномен отмечали по обоим исследованным показателям (динамике предпочтения и увеличению времени пребывания в исходно непредпочитаемом отсеке). Эффекты фенамина в дозе 1 мг/кг не отличались у сгруппированных и изолированных животных. Следовательно, у животных, выращенных в изоляции, не обнаружена до-зозависимая диссоциация между реакцией самостимуляции латерального гипоталамуса и условного предпочтения места, как это наблюдали у животных, выращенных в сообществе.

Таким образом, у крыс, выращенных в сообществе, реакция самостимуляции ö камере Скиннера и в челночной камере достоверно выше после введения фенамина в дозе 1 мг/кг в сравнении с 5 мг/кг, в то время как условная реакция предпочтения места принимает наибольшие значения после применения препарата в дозе 5 мг/кг. Несоответствие эффектов разных доз фенамина при исследовании реакции самостимуляции и условного предпочтения места можно объяснить различной физиологической сущностью применяемых методов, а именно: в основе действия вещества при самостимуляции лежит активация эмоционально-мотивационных механизмов, тогда как условное предпочтение места детерминируется как эмоциональными, так и мнестическими компонентами условнорефлекторного поведения [Лебедев A.A., Шабанов П.Д., 1992].

Фармакологический анализ подкрепляющих механизмов у крыс,

выращенных в сообществе или в условиях социальной изоляции

С помощью фармакологических средств-анализаторов была оценена степень участия различных нейромедиаторных систем в механизмах подкрепле-

ния на основе реакции самостимуляции латерального гипоталамуса и условного предпочтения места.

В частности, у крыс, выращенных в изоляции, 8СН23390 (0,05 мг/кг), селективный антагонист Б) рецепторов дофамина, тормозил выработку условной реакции предпочтения места введения фенамина в меньшей степени, чем у животных, выращенных в сообществе. В то же время, при введении агониста или антагониста D2 рецепторов, бромокриптина и сулпирида соответственно, отмечены достоверные различия показателей реакции самостимуляции у крыс, выращенных в сообществе и в изоляции. Использование 8КР38393 (1 мг/кг), селективного агониста рецепторов дофамина, и 8СН23390 не выявило достоверных различий у исследованных групп животных (табл. 4).

Таблица 4

Действие дофаминергических средств на реакцию самостимуляции у крыс, выращенных в сообществе или в социальной изоляции

Вещество, доза (мг/кг) Число нажатий на педаль за 15 мин

Крысы, выращенные в сообществе Крысы, выращенные в изоляции

До введения После введения До введения После введения

Фенамин 1 мг/кг 343±54 470±64* 317±45 434±48*

Апоморфин 0,05 мг/кг 460±88 362±79* 354±60 272±44*

Апоморфин 0,5 мг/кг 361±74 373±77 352±65 361±73

Бромокриптин 5 мг/кг 524±58 539^75 505±84 255±59**

Бромокриптин + фенамин 493±81 495±44# 419±81 484±80

Сулпирид 10 мг/кг 577±82 653±91 445±77 254±66*

Сулпирид + фенамин 463±53 687±39** 419±38 631±57**

БКР38393 1 мг/кг 484£76 499±85 452±41 478±63

8КР38393 + фенамин 384±51 508±73* 404±53 520±71*

БСН23390 0,05 мг/кг 410±68 337Ы4* 394±67 305±43*

8СН23390 +фенамин 392±56 412±39 345±53 368±44

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к фону (до введения вещества); #р<0,05 по отношению к действию фенамина. Число зон стимуляции в каждом опыте составляло 10-12.

В следующей серии исследовали влияние веществ, избирательно действующих на норадренергическую передачу мозга, на проявление реакции самостимуляции латерального гипоталамуса крыс-изолянтов.

Празосин 5 мг/кг достоверно менял параметры самостимуляции:.частота нажатий на педаль снижается на 50,8%, коэффициент «рассогласования» при

этом увеличивался (табл. 5). В дозе 1 мг/кг празосин снижал частоту нажатий на педаль только на 21,3% (р < 0,05).

Таблица 5

Влияние норадреналин-, серотонин-, ГАМК- и глутаматергических средств на реакцию самостимуляции у крыс, выращеных в сообществе или в социальной

изоляции

Число нажатий на педаль за 15 мин

Вещество, доза (мг/кг) Крысы, выращенные в сообществе Крысы, выращенные в изоляции

До введе- После вве- До вве- После вве-

ния дения дения дения

Фенамин 1 мг/кг 343±54 470±64* 317±45 434±48*

Празосин 1 мг/кг 577±48 462±77 390±102 307±120*

Празосин 5 мг/кг 495±64 51±21** 530±70 261*68*

Празосин + фенамин 620±90 493±82# 529±74 388±66#

Анаприлин 5 мг/кг 530±81 508±86 457±49 413±48

Анаприлин + фенамин 479±71 63 ШО* 380±81 658±90**#

Метисергид 0,2 мг/кг 596±118 466=Ы09 610±128 353±73*

Метисергид+ фенамин 454±71 519±77# 399±57 574±86*

Пара-хлорфенилаланин 250 мг/кг + фенамин 524±61 690±182* 615±115 685±75#

ГАМК 200 мг/кг 396±73 357±80 285±39 224±43

Бикукуллин 0,2 мг/кг 400±56 360±70 413±97 353±83

Бикукуллин + фенамин 462±83 5б6±69* 287±42 513±42**

МК801 0,05 мг/кг 355±47 466±51* 313±39 442±48*

МК801 + фенамин 336±41 452±45* 304±57 524±44**

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к фону (до введения вещества); #р<0,05 по отношению к действию фенамина. Число зон стимуляции в каждом опыте составляло 10-12.

После сочетанного введения празосина 5 мг/кг и фенамина 1 мг/кг частота нажатий на педаль уменьшалась на 26,8%, что достоверно меньше по отношению к действию фенамина. Коэффициент «рассогласования» увеличивался с уровнем значимости р < 0,01. Изменение коэффициента «рассогласования» после совместного введения фенамина и празосина достоверно отличался от его изменения в случае введения отдельно фенамина. Животные, выращенные в изоляции и в сообществе, практически одинаково реагировали как на введение 1 мг/кг празосина, так и на совместное введение 5 мг/кг празосина и 1 мг/кг фенамина, но по-разному на инъекцию празосина в дозе 5 мг/кг. У крыс, выращенных в сообществе, после введения празосина 5 мг/кг частота

нажатий на педаль уменьшалась достоверно больше по отношению к действию празосина у животных-изолянтов.

Антагонист р-адренорецешоров анаприлин 5 мг/кг лишь на 9,8% снижал число нажатий на педаль у крыс, выращенных в изоляции, коэффициент «рассогласования» при этом не менялся. Сочетанное введение анаприлина 5 мг/кг и фенамина 1 мг/кг приводило к увеличению частоты нажатий на педаль на 73,3%, что достоверно больше по отношению к действию отдельно фенамина. Коэффициент «рассогласования» при этом уменьшался.

На основании полученных данных можно заключить, что анаприлин обладает способностью потенцировать облегчающий эффект фенамина на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс, выращенных в изоляции от сородичей, но не в сообществе и не влияет на самостимуляцию у крыс с различным индивидуальным опытом при его отдельном введении без фенамина.

В следующей серии опытов исследовали особенности действия серото-нинергических средств на реакцию самостимуляции латерального гипоталамуса у крыс, выращенных в сообществе и в изоляции. У крыс, выращенных в изоляции, антагонист рецепторов серотонина метисергид 0,2 мг/кг на 42,1% снижал частоту нажатий на педаль и в два раза увеличивал коэффициент «рассогласования». В то же время, у крыс-изолянтов метисергид не влиял на самостимуляцию, обусловленную фенамином. Другими словами, после сочетанно-го введения метисергида и фенамина частота нажатий на педаль увеличивалась на 43,8%, не отличаясь от значений действия отдельно фенамина. После введения фенамина на фоне р-хлорфенилаланина частота нажатий на педаль увеличивалась на 11,4% (р > 0,05). Коэффициент «рассогласования» при этом не менялся. Иначе говоря, трехдневное введение ингибитора триптофангидроксилазы р-хлорфенилаланина 250 мг/кг приводит к достоверному (на 25,7%) снижению облегчающего эффекта фенамина на гипоталамическую самостимуляцию.

Сравнение действия этих серотонинергических средств на самостимуляцию латерального гипоталамуса у крыс, выращенных в сообществе и в изоляции, выявляет достоверные различия. Так, крысы, выращенные в сообществе и в изоляции, достоверно отличаются по дейстйию метисергида на самостимуляцию как на фоне фенамина, так и без фенамина. Метисергид 0,2 мг/кг в два раза сильнее угнетает самостимуляцию латерального гипоталамуса у животных, выращенных в изоляции, чем в сообществе и, наоборот, метисергид снижает подкрепляющий эффект фенамина у крыс, выращенных в сообществе, а не у крыс-изолянтов. Очевидные различия между группами также выявляются после введения фенамина на фоне р-хлорфенилаланина. Угнетение синтеза серотонина с последующим введением фенамина не приводит к изменению облегчающего эффекта фенамина у крыс, выращенных в сообществе, но вызывает достоверное снижению этого эффекта у изолянтов.

В другой серии экспериментов исследовали особенности возбуждающих и тормозных медиаторных влияний на подкрепляющие свойства электрической самостимуляции. Было показано (табл. 5), что антагонисты ГАМКд и ЫМБА-подтипа глутаматных рецепторов, бикукуллин и МК801 соответственно, потенцируют действие непрямого адреномиметика фенамина только у крыс, выращенных в изоляции.

Таким образом, отдельные подтипы рецепторов дофамина (Б] и 02) по-разному участвуют в нарушениях безусловных (первичных) и условных (вторичных) механизмов подкрепления, вызванных социальной изоляцией в раннем онтогенезе. Реализация единого механизма внутримозгового подкрепления зависит как от включения эмоционально-мотивационных (реакция самостимуляции), так и мнестических компонентов поведения. Использование различных методов исследования (реакция самостимуляции, условная реакция предпочтения места), преимущественно связанных с активностью того или иного компонента, позволяет выявлять нейрохимические звенья обеспечения деятельности подкрепляющих систем мозга. Мы полагаем, что патологические изменения функционирования подкрепляющих систем мозга у крыс, выращенных в изоляции, связаны с нарушением и с разобщением связи между описанными компонентами. При этом ведущую роль в механизмах подкрепления играют дофаминергические механизмы. Норадреналин-, серотонин-, ГАМК- и глутаматергическая системы мозга, по-видимому, модулируют действие дофа-минергических механизмов подкрепления, что особенно ярко проявляется при ограничении индивидуального опыта в онтогенезе.

Исследование обмена нейроиедиаторов в структурах дофаминергической системы головного мозга крыс

В предыдущей главе было показано, что социальная изоляция в онтогенезе приводит к нейрохимическим перестройкам механизма внутримозгового подкрепления дофаминергической природы. В основе указанных перестроек лежит дисбаланс пре- и постсинаптических элементов мезокортиколимбиче-ской системы. Только при дополнительной активации дофаминергических механизмов подкрепления фенамином выявлялись определенные различия механизмов внутримозгового подкрепления у крыс, выращенных в сообществе и в изоляции от сородичей. Способность в различной степени модулировать дофаминергические механизмы подкрепления наблюдалась при использовании норадреналин- и серотонинергических средств. В связи с вышесказанным целью настоящего раздела исследований было детально проанализировать содержание нейромедиаторов и особенности их обмена в структурах дофаминергической системы головного мозга для подтвеждения положения об определяющей роли дофаминергической системы подкрепления в формировании и саморазвитии центральных механизмов подкрепляющей функции мозга в он-

тогенезе и повышенной реактивности на ограничение социальной и сенсорной афферентации в онтогенезе.

В первой серии экспериментов проанализированы данные по изучению содержания дофамина (ДА), 3,4-диоксифенияуксусной кислоты (ДОФУК), го-мованилиновой кислоты (ГВК), норадреналина (НА), серотонина (5-НТ) и 5-оксииндолуксусной кислоты (5-ОИУК) в прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом. Высокую концентрацию ДА отмечали в стриатуме в обеих группах животных, среднюю концентрацию медиатора выявляли в прилежащем ядре и наименьшее его содержание отмечали в медиальной префронтальной коре (табл. б).

Таблица 6

Содержание дофамина, 3,4-диоксифенилуксусной кислоты и гомованилиновой кислоты в прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом

Группа крыс ДА, нг/кг ткани ДОФУК, нг/кг ткани ГВК, нг/кг ткани ДОФУК/ДА ГВК/ДА

Прилежащее ядро

Сообщество 5,579*0,788 1,089*0,071 0,338*0,048 0,197*0,021 0,062*0,017

Изоляция 7,050*0,656* 1,096±0,044 0,281*0,041 0,136*0,012* 0,030*0,009*

Стриатум

Сообщество 9,672*1,115 1,319*0,187 0,578*0,059 0,136*0,013 0,060*0,021

Изоляция 7,120*0,971* 0,827*0,144* 0,632*0,038 0,116*0,008 0,089*0,016

Медиальная префронтальная кора

Сообщество 0,031*0,011 0,025*0,009 0,018±0,008 0,531 ±0,079 0,384*0,045

Изоляция 0,065*0,019* 0,021 ±0,007 0,024*0,006 0,284*0,056* 0,216*0,051*

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к группе крыс, выращенных в сообществе.

Это в целом согласуется с данными литературы. В то же время, содержание ДА, его метаболитов ДОФУК и ГВК в прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом значительно различалось. В прилежащем ядре и медиальной префронтальной коре у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное повышение содержания ДА (р<0,05) в сравнении с животными, выращенными в сообществе. При этом выявляли достоверное снижение (р<0,05) обмена ДА по индексу отношения медиатора к метаболиту, ДОФУК/ДА и ГВК/ДА. В стриатуме у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное снижение содержания ДА и отсутствие изменения обмена медиатора по сравнению с животными, выращенными в сообществе.

При исследовании содержания норадреналина, 5-НТ, 5-ОИУК в . прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом не отмечали значительных различий (табл. 7).

Таблица 7

Содержание норадреналина, серотонина, 5-оксииндолуксусной кислоты в прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом

Группа крыс НА, нг/мг ! 5-НТ, нг/мг ткани 1 ткани 5-ОИУК, нг/мг ткани 5-ОИУК/5-НТ

Прилежащее ядро

Сообщество 0,715±0,043 4,918±0,093 8,209±0,144 1,6б8±0,082

Изоляция 0,658±0,038 4,823±0,181 5,215±0,130 1,070±0,119*

Стриатум

Сообщество^ 0,323±0,035 2,303±0,105 4,940±0,298 1 2,145±0,147

Изоляция 0,403^0,051 2,045±0,076 4,062±0,201 | 1,926±0,088

Медиальная префронтальная кора

Сообщество 0,211 ±0,029 1,361±0,097 2,095±0,167 2,223±0,086

Изоляция 0,286±0,144 2,107±0,105* 2,472±0,162 0,985±0,043*

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к группе крыс, выращенных в

сообществе.

В то же время в прилежащем ядре крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное снижение содержания 5-ОИУК (р<0,05) по сравнению с животными, выращенными в сообществе. При этом выявляли достоверное снижение (р<0,05) обмена 5-НТ по индексу отношения медиатора к метаболиту, 5-ОИУК/5-НТ.

В медиальной префронтальной коре у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное повышение содержания 5-НТ (р<0,05) по сравнению с животными, выращенными в сообществе. При этом выявляли достоверное снижение (р<0,05) обмена 5-НТ по индексу отношения медиатора к метаболиту, 5-ОИУК/5-НТ. В стриатуме у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, не было отмечено достоверных изменений содержания 5-НТ и его обмена по сравнению с животными, выращенными в сообществе.

Во второй серии экспериментов проанализированы особенности содержания ДА, 3,4-ДОФУК, ГВК, норадреналина, 5-НТ и 5-ОИУК в прилежащем ядре, стриатуме и медиальной префронтальной коре после введения фенамина у крыс с различным индивидуальным опытом. В прилежащем ядре у крыс обеих групп после введения фенамина отмечены достоверные изменения обмена ДА (табл. 8). Содержание 3,4-ДОФУК, ГВК и отношения ДОФУК/ДА в при-

лежащем ядре у крыс с различным индивидуальным опытом достоверно снижались на 30-50%. В то же время в прилежащем ядре выявляли достоверные различия: у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное снижение содержания ДА (р<0,05), в то время как у животных, выращенных в сообществе, изменений содержания ДА не наблюдали.

Таблица 8

Содержание дофамина, 3,4-диоксифенилуксусной кислоты и гомованилиновой кислоты в прилежащем ядре после введения фенамина у крыс с различным индивидуальным опытом

Вещество ДА, нг/мг ткани ДОФУК, нг/мг ткани ГВК, нг/мг ткани ДОФУК/ДА ГВК/ДА

Крысы, выращенные в сообществе

Физ. раствор 5,928+0,811 0,837±0,115 0,308±0,068 0,174±0,051 0,053±0,017

Фенамин 1 мг/кг 6,516±0,263 0,684+0,093* 0,199+0,035* 0,075±0,028* 0,031 ±0,020

Крысы, выращенные в изоляции

Физ. раствор 6,бб1±0,347 1,02710,055 0,249±0,037 0,131 ±0,044 0,044±0,019

Фенамин 1 мг/кг 4,212±0,583* 0,5 51 ±0,093** 0,181±0,031* 0,058+0,021* 0,021 ±0,012

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к группе крыс, выращенных в

сообществе.

Введение фенамина не вызывало у крыс с различным индивидуальным опытом достоверных изменений концентрации 5-НТ и его метаболита 5-ОИУК в прилежащем ядре (табл. 9). В то же время в прилежащем ядре выявляли достоверные различия у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей: отмечали достоверное снижение содержания норадреналина (р<0,05), в то время как у животных, выращенных в сообществе, изменений содержания норадреналина не наблюдали.

В стриатуме у крыс обеих групп после введения фенамина отмечены достоверные изменения обмена ДА. Содержание 3,4-ДОФУК, ГВК, а также отношений метаболит к медиатору, ДОФУК/ДА и ГВК/ДА в стриатуме у крыс с различным индивидуальным опытом достоверно снижались на 40-60%. В то же время, в стриатуме выявляли достоверные различия: у крыс, выращенных в условиях изоляции от сородичей, отмечали достоверное снижение содержания ДА (р<0,05), в то время как у животных , выращенных в сообществе, изменений содержания ДА не наблюдали. Введение фенамина не вызывало в стриатуме у крыс с различным индивидуальным опытом достоверных изменений концентрации серотонина и норадреналина. В то же время, в стриатуме выявляли однонаправленные достоверные различия у крыс, выращенных в сообществе и в условиях изоляции от сородичей: отмечали достоверное (р<0,05) снижение содержания метаболита 5-ОИУК.

Таблица 9

Содержание норадреналина, серотонина, 5-оксииндолуксусной кислоты в прилежащем ядре после введения фенамина у крыс с различным индивидуальным

опытом

Вещество НА, нг/мг ткани 5-НТ, нг/мг ткани 5-ОИУК, нг/мг ткани 5-ОИУК/5-Н1

Крысы, выращенные в сообществе

Физ. раствор 0,66010,098 5,759±0,133 7,99610,188 1,22210,124

Фенамин 1мг/кг 0,754±0,081 5,262+0,148 7,48010,291 1,17910,171

Крысы, выращенные в изоляции

Физ. раствор 0,712±0,118 4,43410,240 5,41310,147 1,21110,176

Фенамин 1 мг/кг 0,97610,187* 4,17310,177 5,63210,102 1,33910,166

Примечание. *р<0,05; **р<0,01 по отношению к группе крыс, выращенных в

сообществе,

В медиальной префронтальной коре у крыс обеих групп после введения фенамина отмечены достоверные изменения обмена ДА. Показатель отношения метаболит к медиатору, ГВК/ДА в медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом достоверно повышался на 30-40%. В то же время, в медиальной префронтальной коре у крыс с различным индивидуальным опытом не было отмечено достоверных различий по содержанию ДА и его обмена.

Введение фенамина не вызывало у крыс с различным индивидуальным опытом достоверных изменений концентрации норадреналина в медиальной префронтальной коре. В то же время; в данной структуре выявлялись достоверные различия у крыс, выращенных в сообществе и в условиях изоляции от сородичей: отмечались достоверное снижение содержания серотонина, его метаболита 5-ОИУК и увеличение индекса 5-ОИУК/5-НТ (р < 0,05) у крыс, выращенных в сообществе, при этом у крыс, выращенных в изоляции, достоверных изменений указанных показателей отмечено не было.

Таким образом, биохимические исследования обмена дофамина, норадреналина и серотонина в дофаминергических структурах мозга крыс, выращенных в условиях социальной изоляции от сородичей, показали, что у крыс-изолянтов существенно снижается обмен дофамина и серотонина, но не норадреналина в структурах, контролирующих двигательную активность и эмоциональное поведение. Непрямой адреномиметик фенамин активирует двигательные формы поведения больше у крыс, выращенных в условиях социальной изоляции. Этот феномен связан, по-видимому, не только с повышением чувствительности рецепторов дофамина в дофаминергических нейронах, как было показано ранее (Шабанов П.Д. и др., 2002, 2003), но и с возможным угнетением активности ферментов синтеза и распада дофамина у крыс-изолянтов.

ВЫВОДЫ

1. Социальная изоляция в раннем онтогенезе у крыс вызывает ряд характерных изменений поведения, которые описываются как синдром социальной изоляции. К основным поведенческим признакам синдрома социальной изоляции у крыс относятся двигательная и исследовательская ш-перактивность, повышение тревожности и депрессивности, повышение уровней агрессии и защиты, повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга.

2. Фармакологический анализ механизмов подкрепления у крыс-изолянтов показывает вовлечение всех основных нейромедиаторных систем (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) в реализацию внутримозговых механизмов положительного подкрепления. Ведущую роль при этом играет дофаминергическая система мозга.

3. У крыс-изолянтов нарушаются взаимоотношения между пре- и постси-наптическими элементами дофаминергической системы, что проявляется изменением фармакологической активности синаптических средств, избирательно влияющих на разные подтипы рецепторов дофамина. Так, у крыс-изолянтов первично подкрепляющие свойства обусловлены нарушением активности преимущественно Бг рецепторов, а вторично подкрепляющие свойства - преимущественно Б) рецепторов дофамина.

4. Социальная изоляция в раннем онтогенезе нарушает подкрепляющие свойства самостимуляции, что проявляется повышением активности дофаминергической системы мозга при самораздражении низкими значениями тока и быстрым истощением системы подкрепления при увеличении длительности стимуляции. Это обусловлено изменением обмена моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в ключевых структурах мозга, опосредующих механизмы положительного подкрепления.

5. Наиболее значимым изменением обмена моноаминов является снижение метаболизма дофамина и в меньшей степени серотонина в медиальной префронтальной коре и прилежащем ядре без существенных изменений в этих структурах обмена норадреналина.

6. Нарушения функционирования дофаминергических систем подкрепления обратимы и могут устраняться с помощью различных фармакологических средств. Оптимальное восстановление нарушенных, функций подкрепления достигается при введении агонистов дофамина.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Синдром социальной изоляции у крыс следует рассматривать как модель для изучения психопатологических расстройств, в генезе которых ведущую роль отводят двигательным и эмоциональным нарушениям поведения.

Характерные поведенческие и нейрохимические последствия длительной социальной изоляции создают предпосылки для изучения предрасположенности к формированию зависимости от психоактивных средств, по крайней мере, к действию психостимуляторов, поскольку ведущим нарушением при изоляции является гиперактивность дофаминергической системы мозга. Это доказывается биохимическими исследованиями обмена моноаминов в мозгу и нейрофармакологическим анализом участия основных медиаторных систем в реализации нарушенных форм поведения.

Методически оправданным в изучении синдрома социальной изоляции является комплекс поведенческих и биохимических методов, позволяющих оценить участие моноаминергических систем мозга в отдельных проявлениях двигательных и эмоциональных расстройств.

Нарушения функционирования подкрепляющих систем мозга, являющиеся ведущим признаком длительной социальной изоляцией, обратимы и могут устраняться рядом фармакологических веществ, наиболее перспективными из которых могут рассматриваться избирательные агонисты рецепторов дофамина.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Отсроченные поведенческие эффекты перинатального воздействия нейро-токсина 6-гидроксидофамина у крыс // Мед. акад. журн. 2002. Т. 2. № 2. С; 34-43. (соавторы: Шабанов П.Д., Лебедев A.A., Мещеров Ш.К.)

2. Последствия внутриамниотического введения 6-гидроксидофамина беременным крысам, оцененные по поведенческим показателям у взрослого потомства // Психофармакол. и биол. наркол. 2002. Т. 2. № 1-2. С. 265-271. (соавторы: Шабанов П.Д., Лебедев A.A., Мещеров Ш.К., Макарова Т.М., Елисеева А.П.)

3. Интрацистернально вводимый инсулин нарушает эмоциональные и двигательные реакции у крыс, выращенных в сообществе и в условиях социальной изоляции // Актуальные проблемы эндокринологии. Научн. конф. Пермь, 2002. С. 87. (соавторы: Шабанов П.Д., Елисеева А.П., Лебедев A.A., Мещеров Ш.К.).

4. Нейробиология подкрепляющих систем мозга: роль психостимуляторов, глюкокортикоидов и этанола // Актуальные проблемы эндокринологии. Научн. конф. Пермь, 2002. С. 88-89. (соавторы: Шабанов П.Д., Лебедев A.A., Мещеров Ш.К.).

5. Влияние эффекта новизны на экстраклеточное содержание дофамина в прилежащем ядре мозга крыс-изолянтов, измеренное методом микродиализа на свободно подвижных животных II Психофармакол. и биол. наркол. 2002. Т. 2. №3-4. С. 418419. (соавторы: Лебедев A.A., Бычков Е.Р., Николаев C.B., Мещеров Ш.К., Шабанов П.Д.).

6. Внутриамниотическое введение 6-гидроксидофамина беременным крысам снижает у потомства подкрепляющие свойства фенамина // Клин, патофизиол. 2002. Т. 2. № 2. С. 46-49. (соавторы: Шабанов П.Д., Лебедев A.A., Мещеров Ш.К.).

7. Содержание моноаминов и их метаболитов в дофаминергических структурах мозга крыс с различным индивидуальным опытом. Особенности действия фенамина // Стресс и поведение. Матер. 7-й междисциплин, конф. по биол. психиатрии. М., 2003. С. 131-133. (соавторы: Лебедев A.A., Бычков Е.Р., Николаев C.B., Мещеров Ш.К., Шабанов П.Д.).

8. Способ моделирования эмоциональных нарушений у крыс // Усовершенствование методов и аппаратуры, применяемых в учебном процессе, медико-биологических исследованиях и клинической практике. СПб.: ВМедА, 2003. Вып. 34. С. 79-80. (соавторы: Шабанов П.Д., Мещеров Ш.К. и Стрельцов В.Ф.).

9. The contents of monoamines and their metabolites in the brain dopaminergic structures of rats with different individual experience. Effects of amphetamine // 33th ISPNE Congress. Piza, Italy, 2003. P. 35. (coauthors: Lebedev A.A., Bychkov E.R., Niko-layev S.V., Meshcherov S.K., Streltsov V.F.).

10. Отсроченные поведенческие эффекты 5,7-дигидрокситриптамина, вводимого в ранний постнатальный период у крыс /У Фундаментальные проблемы фармакологии. Тез. 2-го Рос. съезда научн. об-ва фармакологов. 2003. 4,1. С. 297. (соавторы: Лебедев A.A., Шабанов П.Д., Мещеров Ш.К., Павленко В.П.).

Тираж 100 экз. Подписано в печать 02.12.03 г. Формат 60x84 !\(, Объем 1,25 п.л. Заказ №

ЦОП типографии Издательства СП6ГУ (199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6)

Актуальность проблемы

Социальная изоляция как биологический феномен характеризуется серьезными изменениями всех нейрофизиологических систем организма [Hall, 1998; Лебедев A.A. и др., 2002]. Известно, что индивидуумы, выросших в условиях ограничения социальных контактов, отличаются повышенной чувствительностью на внешние раздражители, эмоциональной неустойчивостью, нарушением двигательных и когнитивных функций [Глущенко В.В., 2002]. У подростков это проявляется синдромом гиперактивности с нарушением внимания (минимальная мозговая дисфункция по МКБ-10), склонностью к асоциальному поведению, конфликтности, неконтролируемому употреблению алкоголя и наркотических средств. Общие физиологические и патофизиологические механизмы, лежащие в основе указанных нарушений, предполагают изучение данной дисфункции и поиск фармакологических средств их коррекции.

В экспериментальных условиях социальную изоляцию моделируют выращиванием животных (крысы, мыши) в изоляции от сородичей с момента их самообеспечения. Такие животные характеризуются повышением двигательных и эмоциональных реакций, изменением чувствительности рецепторов ней-ромедиаторов (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) к фармакологическим агентам, дисбалансом обмена отдельных медиаторов [Шабанов П.Д. и др., 2002]. Несмотря на сравнительно богатую научную литературу по проблемам социальной изоляции, до сих пор остается открытым вопрос о критических временных периодах формирования нарушений, их конкретных нейрофизиологических и нейрохимических механизмах. Более того, в современном арсенале средств для коррекции указанных нарушений преобладают нейролептические и транквилизирующие препараты, не затрагивающие сути патологических процессов, а коррегирующие лишь отдельные компоненты (главным образом двигательные и эмоциональные) поведения. Настоящая работа создает предпосылки для целостного (интегративного) осмысления участия различных нейромедиаторов (дофамина, серотонина, норадреналина, ГАМК, глутаминовой кислоты) в механизмах реализации двигательных и эмоциональных форм поведения, в частности, механизмах мозгового подкрепления на примере эффектов фармакологических средств психостимулирующего действия (фенамин). Кроме того, весьма актуальным аспектом исследования является выяснение значения социального опыта для развития подкрепляющих систем мозга, участия отдельных мозговых структур и систем в их формировании в условиях обедненной и обогащенной внешней среды. Знание этих сведений принципиально важно для представлений о возможности предпосылок формирования лекарственной зависимости в раннем постнатальном периоде жизни. Все это определяет актуальность настоящего исследования, направленного на изучение и выделение основных (главных) нейромедиаторных механизмов формирования синдрома социальной изоляции и поиск средств для ее коррекции.

Цель исследования: Изучить основные нейромедиаторные механизмы формирования синдрома социальной изоляции у крыс и выделить фармакологические средства, наиболее эффективные для коррекции поведенческих расстройств, обусловленных изоляцией.

Задачи исследования: 1) разработать адекватную экспериментальную модель для оценки основных поведенческих характеристик синдрома социальной изоляции от сородичей у крыс, дать подробное их описание;

2) выделить наиболее значимые компоненты двигательного и эмоционального поведения крыс-изолянтов для оценки участия основных нейроме-диаторных систем мозга в механизмах их обеспечения;

3) провести фармакологический анализ участия основных нейромедиа-торных систем мозга в обеспечении механизмов подкрепления у крыс, выращенных в сообществе и условиях социальной изоляции; выделить фармакологические агенты из группы синаптотропных средств, наиболее эффективные для коррекции поведенческих нарушений вследствие социальной изоляции;

4) исследовать биохимические механизмы формирования предрасположенности к действию психостимуляторов амфетаминового типа у крыс-изолянтов путем определения содержания дофамина, норадреналина и серото-нина, а также их метаболитов в различных структурах мозга.

Научная новизна

В работе детально описан синдром социальной изоляции у крыс с типичными поведенческими и нейрохимическими последствиями изоляции. К поведенческим последствиям длительной изоляции относится двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и депрессивности, уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга. С помощью нейрофармакологического анализа основных нейромедиаторных систем мозга (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) выявлено их участие в механизмах мозгового подкрепления. Ведущее значение при этом играет дофаминергическая система мозга, активность которой связана с обменов моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в префронтальной коре, прилежащем ядре и стриатуме крыс. Нарушенная реактивность дофаминергической системы при социальной изоляции связана, прежде всего, с замедлением обмена дофамина и в меньшей степени серотонина в указанных структурах. Дисбаланс нейромедиаторного обеспечения мозгового подкрепления в значительной степени устраняется агонистами дофамина и некоторыми другими синаптотропными веществами. Данные принципиально важны для представлений о формировании механизмов лекарственной зависимости от психостимуляторов, механизмах девиантного поведения подростков, избыточной агрессивности пациентов, употребляющих психостимуляторы с немедицинскими целями.

Научно-практическая значимость В результате проведенных исследований получены новые данные о поведенческих и нейрохимических последствиях длительной социальной изоляции у крыс. Главным результатом экспериментальных исследований является структурирование синдрома социальной изоляции, выделение его основных (ведущих) признаков и обоснование участия отдельных нейромедиаторных систем (дофамина, норадреналина и серотонина) в реализации двигательных и эмоциональных расстройств при длительной изоляции крыс от сородичей. В частности, у грызунов, выращенных в условиях социальной изоляции, выявлена высокая степень тревожности и депрессивности, неадекватное повышение систем агрессии и защиты, гиперактивность подкрепляющих систем к действию психостимуляторов амфетаминового типа (фенамин). Одним из ведущих признаков длительной изоляции следует рассматривать именно измененную реактивность подкрепляющих систем мозга, которая связана со снижением обмена дофамина и серотонина в структурах мезокортиколимбической системы мозга (медиальная префронтальная кора и прилежащее ядро). Отмеченные изменения в определенной степени могут быть компенсированы использованием различных фармакологических средств, включая психостимуляторы. Выяснение данных механизмов является решением важной научной проблемы нейро-биологической организации подкрепляющих систем мозга и поиска фармакологических средств для адекватной коррекции приобретенных поведенческих расстройств в результате социальной изоляции и/или употребления психостимулирующих средств.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Длительная социальная изоляция крыс вызывает ряд характерных изменений поведения, которые описываются как синдром социальной изоляции. Ведущими признаками синдрома социальной изоляции являются двигательная и исследовательская гиперактивность, повышение тревожности и депрессивности, повышение уровней агрессии и защиты, а также повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга.

2. В реализацию внутримозговых механизмов положительного подкрепления у крыс-изолянтов вовлекатся все основные нейромедиаторные системы (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата). Ведущую роль при этом играет дофаминергическая система мозга. У крыс-изолянтов нарушаются взаимоотношения между пре- и постсинаптическими элементами дофаминергической системы, что проявляется изменением фармакологической активности синаптических средств, избирательно влияющих на разные подтипы рецепторов дофамина.

3. Нарушение подкрепляющих свойств самостимуляции в результате социальной изоляции проявляется повышением активности дофаминергической системы мозга и быстрым ее истощением, что связано с изменением обмена моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в ключевых структурах мозга, опосредующих механизмы положительного подкрепления. Наиболее значимым при этом является снижение метаболизма дофамина и в меньшей степени серотонина в медиальной префронтальной коре и прилежащем ядре без существенных изменений обмена норадреналина в этих структурах.

4. Нарушения функционирования дофаминергических систем подкрепления обратимы и могут устраняться с помощью различных фармакологических средств, в первую очередь агонистов дофамина.

Апробация и публикация материалов исследования Материалы, вошедшие в диссертацию, доложены на научной конференции «Актуальные вопросы эндокринологии» (Пермь, 2002); 33-м конгрессе международного общества психонейроэндокринологии (Пиза, Италия, 2003); 2-м Всероссийском съезде фармакологов (Москва, 2003); 8-й междисциплинарной конференции по биологической психиатрии «Стресс и поведение» (Москва, 2003). По теме диссертации опубликованы 5 статей и 5 тезисов.

Апробация диссертации прошла на совместном заседании кафедр фармакологии и патологической физиологии Военно-медицинской академии им. С.М.Кирова МО РФ.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, главы обзора литературы, материалов и методов исследования, главы результатов собственных исследований (включающей 3 подглавы), обсуждения результатов, выводов, практических рекомендаций, списка литературы. Работа изложена на 137 страницах машинописного текста, иллюстрирована 7 рисунками и 23 таблицами. Библиографический указатель содержит 286 наименований, в том числе 103 отечественных и 183 иностранных.

ВЫВОДЫ

1. Социальная изоляция в раннем онтогенезе у крыс вызывает ряд характерных изменений поведения, которые описываются как синдром социальной изоляции. К основным поведенческим признакам синдрома социальной изоляции у крыс относятся двигательная и исследовательская гиперактивность; повышение тревожности и депрессивности; повышение уровней агрессии и защиты; повышенная реактивность подкрепляющих систем мозга.

2. Фармакологический анализ механизмов подкрепления у крыс-изолянтов показывает вовлечение всех основных нейромедиаторных систем (дофамина, норадреналина, серотонина, ГАМК, глутамата) в реализацию внут-римозговых механизмов положительного подкрепления. Ведущую роль при этом играет дофаминергическая система мозга.

3. У крыс-изолянтов нарушаются взаимоотношения между пре- и постси-наптическими элементами дофаминергической системы, что проявляется изменением фармакологической активности синаптических средств, избирательно влияющих на разные подтипы рецепторов дофамина. Так, у крыс-изолянтов первично подкрепляющие свойства обусловлены нарушением активности преимущественно Т>2 рецепторов, а вторично подкрепляющие свойства - преимущественно рецепторов дофамина.

4. Социальная изоляция в раннем онтогенезе нарушает подкрепляющие свойства самостимуляции, что проявляется повышением активности дофаминергической системы мозга при самораздражении низкими значениями тока, и быстрым истощением системы подкрепления при увеличении длительности стимуляции. Это обусловлено изменением обмена моноаминов (дофамина, норадреналина, серотонина) в ключевых структурах мозга, опосредующих механизмы положительного подкрепления.

5. Наиболее значимым изменением обмена моноаминов является снижение метаболизма дофамина и в меньшей степени серотонина в медиальной префронтальной коре и прилежащем ядре без существенных изменений в этих структурах обмена норадреналина.

6. Нарушения функционирования дофаминергических систем подкрепления обратимы и могут устраняться с помощью различных фармакологических средств. Оптимальное восстановление нарушенных функций подкрепления достигается при введении дофаминомиметических средств.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Синдром социальной изоляции у крыс следует рассматривать как модель для изучения многих психопатологических расстройств, в генезе которых ведущую роль отводят двигательным и эмоциональным нарушениям поведения.

Характерные поведенческие и нейрохимические последствия длительной социальной изоляции создают предпосылки для изучения предрасположенности к формированию зависимости от психоактивных средств, по крайней мере, к действию психостимуляторов, поскольку ведущим нарушением при изоляции является гиперактивность дофаминергической системы мозга. Это доказывается биохимическими исследованиями обмена моноаминов в мозгу и нейрофар-макологическим анализом участия основных медиаторных систем в реализации нарушенных форм поведения.

Методически оправданным в изучении синдрома социальной изоляции является комплекс поведенческих и биохимических методов, позволяющих оценить участие моноаминергических систем мозга в отдельных проявлениях двигательных и эмоциональных расстройств.

Нарушения функционирования подкрепляющих систем мозга, являющиеся ведущим признаком длительной социальной изоляцией, обратимы и могут устраняться рядом фармакологических веществ, наиболее перспективными из которых могут рассматриваться избирательные агонисты рецепторов дофамина.