Роль моноаминергических систем мозга в механизмах регуляции поведения сусликов

Аношкина, Ирина Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Роль моноаминергических систем мозга в механизмах регуляции поведения сусликов
ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Роль моноаминергических систем мозга в механизмах регуляции поведения сусликов"

Направахрукописи

АНОШКИНА Ирина Анатольевна

РОЛЬ МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ СИСТЕМ МОЗГА В МЕХАНИЗМАХ РЕГУЛЯЦИИ ПОВЕДЕНИЯ СУСЛИКОВ (СГТЕЬЬШ ШБиЬАТШ)

03.00.13 - Физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Пущино 2005

Работа выполнена в Институте Биофизики клетки РАН, г. Пущино.

Научный руководитель: доктор биологических наук

Семенова Татьяна Павловна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Годухин Олег Викторович

доктор биологических наук Иноземцев Анатолий Николаевич

Ведущая организация: Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Защита диссертации состоится «_» 2005г. в 15 ч. 30 мин.

На заседании Диссертационного совета Д 002.093.01 в Институте Теоретической и Экспериментальной биофизики РАН по адресу: 142290, Московская область, г.Пущино, ул. Институтская 3, ИТЭБ РАН.

С диссертацией можно ознакомится в Центральной библиотеке НЦБИ РАН по адресу: 142290, Московская область, г.Пущино, ул. Институтская 3, ИТЭБ РАН

Автореферат разослан « » января 2005г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.ф.-м.н.

Н.ФЛанина

Общая характеристика работы Актуальность темы

Изучение эндогенных нейрохимических механизмов и факторов, регулирующих интегративную деятельность мозга человека и животных при различных функциональных состояниях, является одним из важных направлений современной нейробиологии. Зимнеспящие животные представляют собой уникальную природную модель для исследования механизмов регуляции этих процессов (Rosenwasser and Witz-Justine, 1997; Beckman and Stanton, 1982). В предшествующих исследованиях лаборатории было обнаружено, что состояние ЦНС зимнеспящих животных в течение годового цикла претерпевает изменения от глубокого снижения активности в зимний период до демонстрации сложных паттернов поведенческой активности в периоды эутермии (Семенова с соавт., 1999; 2003; Семенова, Колаева, 2000). Установлено, что значительные сезонные изменения метаболизма, биохимического статуса и поведения зимнеспящих животных находятся под контролем ЦНС, а также ряда эндогенных факторов, среди которых особо следует отметить моноамины (Слоним, 1979; Heller, 1989; Popova, 1993; Колаева, 1993; Martin a. Redfern, 1997). Известно, что моноамины играют также ключевую роль в регуляции процессов памяти, внимания и эмоциональной устойчивости организма к действию стресс-факторов (Кругликов, 1980; Gromova, 1982; 1988; Семенова, 1992; 1997; Shih et al., 1999; Базян с соавт., 2000).

К настоящему времени накоплены экспериментальные данные, свидетельствующие об участии нейромедиаторных систем мозга и, в частности, моноаминергических в механизмах регуляции процесса гибернации (Попова с соавт, 1973; Popova et al., 1986,1993; Pivorun a. Astwood, 1986; Numberger, 1995). Показано, что понижение активности норадренергической системы, обусловленное введением блокатора ai-адренорецепторов, задерживает выход животных из состояния спячки (Пастухов и др., 1973), в то время как снижение уровня активности серотонинергической системы, обусловленное разрушением ядер шва, сопровождается необратимым ее прекращением (Spafford, Spengelley, 1971). Сведения об активности ферментов, участвующих в синтезе и метаболизме моноаминов в головном мозге зимнеспящих животных, в частности, ключевого фермента их дезаминирования - моноаминоксидазы формы А (МАО А), весьма ограничены и противоречивы (Popova et al., 1993; Войтенко, 2001). Рассматривая особенности изменения активности мембраносвязанного белка МАО А, следует отметить, что на его функционирование в митохондриях значительное влияние оказывает липидный состав мембран. При этом важное значение придают содержанию остатков сиаловых кислот в гликолипидах мембран, а также состоянию и составу фосфолипидов. Обработка

митохондрий нейроминидазой или фосфолипазами снижает активность МАО А (Горкин и Медведев 1955). Показано, что липиды в мембранах нейронов головного мозга гибернирующих животных связываются со свободными доменами белков в период их спячки, изменяя положение последних в мембране. При выходе животных из состояния гибернации развивается обратный процесс (Aloia 1978, Nabil et al., 2000). Такие смещения, могут приводить к структурно-функциональным изменениям мембранных белков и, возможно, к изменению субстратной специфичности МАО А, что по-разному отразится на содержании моноаминов, в частности, серотонина и норадреналина. Однако этот вопрос практически не исследован.

В последнее десятилетие получены данные, указывающие не только на изменения интенсивности синтеза нейромедиаторов, особенно моноаминов, числа и плотности их рецепторов на поверхности нейрональных мембран, но и количества межнейрональных синаптических контактов, развивающихся под влиянием факторов внешней среды и базирующихся по мнению ряда авторов на индукции экспрессии непосредственно ранних генов (Popov, Bocharova, 1992; Sheng a. Greenberg 1990). Последние, в частности c-fos, являются маркерами нейронов, в которых можно ожидать долговременных пластических перестроек (Grimm et al., 1997; Lamprecht et al.,1996; Mileusnic еt al., 1996; Анохин, 1997; Анохин, 2001). Описано увеличение экспрессии мРНК ранних генов в гиппокампе, гипоталамусе и базальных ганглиях головного мозга зимнеспящих животных в период их пробуждения (Bitting et al., 1994; O'Hara et al., 1999).

В связи с вышеизложенными данными возникает вопрос о структурной локализации нейронов, экспрессирующих транскрипционный фактор c-fos и о роли его взаимодействия с моноаминами и липидами в механизмах регуляции сложных форм поведения у зимнеспящих животных.

Цель работы

Цель данной работы состояла в изучении роли моноаминергических систем мозга, различных фракций липидов и экспрессии c-fos гена в механизмах регуляции исследовательского поведения зимнеспящих животных в разные периоды годового цикла.

Основные задачи исследования:

1.Изучить сезонные особенности ориентировочно - исследовательской активности длиннохвостых якутских сусликов (Citellus undulatus).

2.Исследовать особенности влияния предшественников синтеза норадреналина - L-3,4-диоксифенилаланина (L-ДОФА) и серотонина - 5- окситриптофана (5-ОТФ) на исследовательское поведение зимнеспящих животных в различные периоды годового цикла.

3. Исследовать роль моноаминоксидазы формы А в регуляции интегративной деятельности

мозга сусликов в различные периоды годового цикла.

4. Исследовать количественные и качественные сезонные изменения липидного состава мембран клеток коры головного мозга сусликов в сопоставлении с изменением активности МАО А.

5. Исследовать изменения экспрессии с-1ш гена в различных структурах головного мозга сусликов в период выхода животных из состояния спячки.

Новизна и научно-практическая ценность

В представленной работе впервые продемонстрировано наличие сезонных особенностей исследовательского поведения у зимнеспящих животных, наиболее выраженных в переходные периоды: при выходе их из состояния гибернации и при подготовке к ней. При выходе животных из состояния гибернации наблюдается быстрое, в течение суток, восстановление показателей исследовательского поведения, в то время как в осенний период угнетение его показателей развивается за 1,5-2 месяца до вхождения животных в спячку.

Впервые показано, что у зимнеспящих животных сходные фармакологические воздействия, обусловленные введением предшественников синтеза норадреналина (НА) и серотонина (5-ОТ), оказывают неодинаковое по силе воздействие на поведение в различные периоды годового цикла. Активирующее влияние Ь-ДОФА сильнее проявляется в весенний период, в то время как тормозное влияние 5-ОТФ - в осенний.

Впервые у зимнеспящих животных выявлено наличие субстрат-специфических изменений активности МАО А, наиболее выраженных в переходные периоды. Впервые показан разнонаправленный характер изменения активности МАО А при использовании 5-ОТ или НА в качестве субстратов, что указывает на реципрокный характер взаимодействия серотонин- и норадренергической систем мозга.

Впервые продемонстрировано, что у якутских сусликов процесс вхождения и выхода из состояния гибернации сопровождается изменением липидного состава мембран клеток головного мозга. Установлено, что состояние спячки у сусликов сопровождается значительным снижением содержания лизофосфолипидов, наиболее гидрофильных липидов и увеличением ряда наиболее гидрофобных липидов относительно состояния бодрствования.

Впервые установлено, что в период выхода животных из состояния гибернации отмечено значительное увеличение уровня экспрессии транскрипционного фактора с-6» в ряде структур головного мозга: пириформной коре, супрахиазмальных и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Наблюдаемая активность ранних генов указывает на восстановление старых межнейрональных связей, характерных для периода их

максимальной активности, и образование функциональной системы, участвующей в регуляции поведения пробуждающихся животных.

Апробаиия работы Материалы работы доложены на IV - VIII Путинских конференциях молодых ученых «Биология - наука 21 века» (Пущино, 1999 - 2004); II Съезде биофизиков России (Москва, 1999); Межведомственном научном совете по экспериментальной и прикладной физиологии «Развитие теории функциональных систем» (Москва, 1999); VII Всероссийская школа молодых ученых «Актуальные проблемы нейробиологии» (Казань, 2000); XXX Всероссийском совещании по проблемам высшей нервной деятельности, посвященном 150-летию со дня рождения И. П. Павлова (Санкт-Петербург, 2000); VIII Всероссийской конференции «Физиология нейротрансмиттеров» (Москва, 2000); 9-ом Международном симпозиуме по катехоламинам (Япония, Киото, 2001); XVIII Съезде физиологического общества имени И. П. Павлова (Казань, 2001); XII Международном совещании по эволюционной физиологии. (Санкт-Петербург, 2001); XIV зимней международной молодежной научной школе «Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии» (Москва, 2002); III Съезде биохимического общества (Санкт-Петербург, 2002); International symposium "Biological Motility" (Pushcino, 2004); III Съезде биофизиков (Воронеж, 2004); XIX Съезде физиологического общества (Екатеринбург, 2004).

Публикации Материал диссертации отражен в 25 печатных работах, опубликованных в отечественных и зарубежных изданиях

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на ...стр. и состоит из введения, обзора литературы, описания методик, результатов и их обсуждения, заключения и выводов. Список цитируемой литературы состоит из ... источников. Диссертация содержит ... рисунков и ...таблиц.

Материалы и методы исследования

Экспериментальные животные. Эксперименты выполнены на 65 половозрелых якутских длиннохвостых сусликах (Citellus undulatus), обоего пола, массой 600-800 г. Отловленных в Якутии животных содержали в специальном виварии, в индивидуальных клетках размером 35x20x35 см. Сухой корм, свежие овощи, траву и воду они получали без ограничений. Эксперименты по анализу поведения проведены на пяти группах животных в разные периоды годового цикла. Животные первой группы взяты в эксперимент в январе-феврале через 7-12 часов после спонтанного пробуждения, после 8-11 суток спячки, животные второй группы - в аналогичные сроки после пробуждения в середине марта, третьей группы - после выхода из состояния гибернации, в апреле, четвертой группы - в

период максимальной активности в июне-июле, животные пятой группы - в сентябре-октябре, в период подготовки к зимней спячке. С целью анализа механизмов регуляции поведения сусликов проведено биохимическое определение в мозге активности моноаминоксидазы формы А и липидного состава мембран клеток, а также иммуногистохимическое определение активности ранних генов в ряде структур головного мозга.

Методики изучения поведения зимнеспящих животных. Анализ сезонных особенностей показателей ориентировочно - исследовательского поведения сусликов проведен с использованием метода норковой камеры (Boissier a. Simon, 1962; Filea a. Wardill, 1975) и открытого поля (Arsher, 1973; Маркель с соавт., 1988). В каждой установке длительность наблюдения равнялось 10 мин. В норковой камере учитывали число вертикальных стоек и число норковых реакций, регистрируемых ежеминутно. В открытом поле поминутно учитывали число вертикальных стоек и число пересеченных квадратов (Семенова, 1992). Результаты экспериментов обработаны статистически с использованием U-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни и t-критерия Стьюдента.

Фармакологические вещества, использованные в работе. Направленные фармакологические вмешательства в активность моноаминергических систем мозга у гибернаторов осуществляли путем введения им предшественника синтеза норадреналина - L-3,4-дигидроксифенилаланин (L-ДОФА, Serva, Германия) или предшественник синтеза серотонина 5-окситриптофан (5-ОТФ, Serva, Германия) в дозе 20 мг/кг, в/б, за 30 минут до начала эксперимента.

Биохимический анализ активности моноаминоксидазы формы А в структурах головного мозга гибернаторов в разные периоды годового цикла проведен с использованием тетразолиевого метода (Belyakovich, 1983). Активность фермента определяли во фронтальной области коры головного мозга и вентральном отделе гиппокампа на спектрофотометре "Specord" UV VIS (Германия) при длине волны 510 нм.

Результаты экспериментов обработаны статистически с использованием U-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни и t-критерия Стьюдента.

Метод высокоэффективной тонкослойнойхроматографиилипидовна пластинках 20x10 см, покрытых силикагелем (Merck, Германия) использовали для количественной оценки 23 фракций липидов в коре головного мозга сусликов в разные периоды годового цикла (Peuchant et. al., 1989; Aiken a. Huie, 1991) в модификации Калмыкова В. Л. с соавторами (Калмыков и др., 2004). Перед сканированием для индукции флуоресценции пластинки с разделенными липидами обрабатывали 10 мин. в парах концентрированной НС1 при окрашивании парами йода. Сканирование проведено на сканере СД - 1М (Россия),

связанном с электронным интегратором хроматографических данных "Chromatopac G-R3A" (Zhimadzu, Japan). Интегратор автоматически рассчитывал относительное содержание индивидуальных липидов по отношению к суммарному количеству на основании отношения площадей пиков пятен. На одной пластинке одновременно исследовали и фосфолипиды и нейтральные липиды. Результаты статистически обработаны по t-критерию Стьюдента по программе CSS (Version D640,1988, Stat Soft, Inc.").

Иммуногистохимический метод использовали для анализа уровня экспрессии c-fos генов в головном мозге двух групп животных: гибернирующих и выходящих из состояния гибернации. У спящих животных, контрольной группы (п=3) на 14-ый день гибернации проводили забор материала в лабораторной комнате с температурой +4°С. Забор материала пробуждающихся после 14-дневной спячки животных (п=3) проводили при температуре +13°С, спустя 2,5 часа после начала пробуждения. У спящих животных температура мозга составила +4°С, а у пробуждающихся - +ЗО°С. Из каждого мозга на замораживающем микротоме "НМ 505Е" (США) при температуре -18°С было приготовлено 100 пар фронтальных срезов толщиной 20 мкм. Зона приготовления срезов соответствовала координатам от +6,2 до -9,6 мм от брегмы по стереотаксическому атласу (Pellegrino a. Cushman, 1967). В эксперимент был взят каждый 10-ый срез: первый срез каждой пары использован для иммуногистохимической окраски, проведенной в соответствии с протоколом стрептавидин - биотин - пироксидазного иммуногистохимического набора ("Vector Laboratories", США), второй срез - для окраски по Нисслю. В первом случае для реакции использованы поликлональные кроличьи антитела к белку FOS ("Calbiochem", Ab-5 Cat. № РС38, США) в разведении 1:2000. Изображения срезов мозга получены с помощью микроскопа Olympus BX-50 (Япония) и видеокамеры Nicon ACT-1 (Япония) с разрешением 3840x3072 пикселей, при 100%-ой освещенности без фильтров и при увеличении 9 и чувствительности 30 люксов. Полученные препараты анализировали с использованием компьютерных программ Image Pro Plus 3.0 и Abode Photoshop 3.0. При анализе материала учитывали количество экспрессирующих нейронов, а также плотность распределения fos-положительных клеток в исследованных структурах на площади в 1 мм2. Результаты обработаны с использованием дисперсионного однофакторного анализа Annova и U-критерия Вилкоксона-Манна-Уитни.

Результаты исследования 1. Сезонные изменения поведения зимнеспяших животных.

В табл. 1 представлены данные, характеризующие ориентировочно исследовательское поведение нормотермных животных в норковой камере в разные периоды

годового цикла. Можно видеть, что показатели поведения сусликов, взятых в эксперимент летом (группа IV), имеют максимальные значения. В этот период у сусликов число вертикальных стоек составляет 3,8 ± 0,9, а норковых реакций - 2,7 ± 0,9. У животных первой группы, исследованных зимой, в период их пробуждения между баутами, уровень вертикальной исследовательской реакции понижается в 3,8 раза (р<0,01), а число норковых реакций - в 2,4 раза (р<0,05) ниже, чем у животных, исследованных в летний период.

Таблица 1

Сезонные изменения ориентировочно - исследовательской реакции сусликов в норковой камере

Группы N Число стоек Число норковых реакций

Группа I (январь-февраль) 10 0 1,1±0,5*

Группа II (март) 6 2,2±0,6* 1,5±0,6

Группа III (апрель) 6 3,0±0,6 2,0±0,6

Группа IV (июнь-июль) 9 3,8±0,5 2,7±0,9

Группа V (сентябрь-октябрь) 14 0,9±0,2** 1,1±0,3*

N - число животных в группе.

Достоверность отличия данных относительно группы IV по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни: * р<0,05, ** р<0,01.

Уровень вертикальной исследовательской активности у животных второй группы, взятых в эксперимент в марте, понижен в 1,7 раза (р<0,05), а норковой реакции - в 1,8 раза по сравнению с животными четвертой группы. Животные третьей группы, взятые в эксперимент в период выхода их из спячки, по обоим показателям практически не отличаются от летних животных. В осенний период у сусликов вновь выявлено значительное угнетение поведения: число вертикальных стоек у них в 4,2 раза (р<0,01), а число норковой реакции - в 2,5 раза (р<0,05) ниже по сравнению с летними животными (Табл. 1).

На рисунке 1, приведены данные, характеризующие сезонные особенности ориентировочно-исследовательского поведения сусликов в открытом поле. Можно видеть, что у животных первой группы уровень горизонтальной исследовательской активности на 79% (р<0,001) ниже, а у животных второй группы - на 49% (р<0,05) ниже, чем у животных четвертой группы (Рис. 1 А). У животных третьей группы этот показатель практически не отличается от такового у летних животных. Уровень горизонтальной исследовательской активности животных пятой группы на 56% (р<0,001) ниже аналогичного показателя животных, исследованных летом.

На рис. 1Б представлены данные, характеризующие сходную картину сезонных

изменений вертикального компонента исследовательской реакции в открытом поле. Таким образом, результаты анализа сезонных особенностей показателей исследовательского поведения у животных в норковой камере и открытом поле свидетельствуют о их повышении от зимы к лету и снижении от лета к осени.

160

Январь Март Апрель Июнь Сентябрь Февраль Июль Октябрь

Рис.1 Сезонные изменения ориентировочно-исследовательского поведения сусликов в открытом поле.

По оси абсцисс - группы животных, исследованные в разные периоды годового цикла: группа 1 - в январе-феврале, группа 2 - в марте, группа 3 - в апреле, группа 4 - в июне-июле, группа 5 - в сентябре-октябре. По оси ординат: А - число пересеченных квадратов, Б - число вертикальных стоек. Достоверность отличия данных по сравнению с четвертой группой по ^ критерию Вилкоксона-Манна-Уитни: * р<0,05, ** р<0,01, *** р<0,001.

2. Сезонные особенности влияния предшественников синтеза серотонина и норадреналина на поведение сусликов.

В весенний период введение предшественника синтеза норадреналина - L-ДОФА,

вызывает повышение числа пересеченных квадратов в 1,8 раза (р<0,05) и числа стоек в 2 раза (р<0,05) по сравнению с контрольными животными, получавшими инъекции физиологического раствора (Рис.2). Подобный эффект Ь-ДОФА на исследовательское поведение был получен и в норковой камере. При этом число стоек повышалось в 1,7 раза (р<0,05), а число норковых реакций - в 2,5 раза (р<0,05) по сравнению с контрольными животными. В летний и осенний периоды введение Ь - ДОФА не приводило к достоверному повышению уровня активности как в открытом поле, так и норковой камере (Рис.2). На рис. 3 представлены данные, характеризующие особенности влияния предшественника синтеза серотонина 5 - ОТФ на исследовательское поведение сусликов в норковой камере. Можно видеть, что введение 5-ОТФ в весенний и летний период не сопровождается достоверным изменением уровня исследовательской активности животных. В отличие от этого в осенний период введение 5 - ОТФ приводит к достоверному снижению обоих исследованных показателей на 60% (р<0,05) по сравнению с контрольными животными (Рис. 3). В установке открытого поля получены аналогичные результаты.

Весна Лето Осень Весн" Лето °сень

Рис.2 Особенности влияния Ь-ДОФА на исследовательское поведение сусликов в открытом поле в различные периоды годового цикла.

По оси абсцисс - время проведения экспериментов, по оси ординат: А - уровень изменения числа пересеченных квадратов; Б - числа вертикальных стоек сусликов в открытом поле на фоне введения Ь-ДОФА (%) по отношению к контролю, условно принятому за 100%. *Р<0,05; **р<0,01 - Достоверность отличия данных между контролем и опытом по И-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни.

Полученные данные свидетельствует о наличии сезонной зависимости влияния предшественников синтеза НА и 5-ОТ на поведение зимнеспящих животных: активирующее влияние Ь - ДОФА сильнее проявляется в весенний период, в то время как тормозное влияние 5 - ОТФ ярче выражено у животных в осенний период.

Рис.3 Особенности влияния 5-ОТФ на исследовательское поведение сусликов в норковой камере в различные периоды годового цикла.

По оси абсцисс - время проведения экспериментов, по оси ординат: А - уровень изменения числа вертикальных стоек, Б - числа норковых реакций сусликов на фоне введения 5-ОТФ в %-х по отношению к контролю, условно принятому за 100%. *Р<0,05 - Достоверность отличия данных между контролем и опытом по U-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни.

3. Сезонные изменения активности МАО А мозга сусликов

Сезонные изменения активности МАО А в коре головного мозга сусликов представлены на рис. 4. Можно видеть, что уровень активности МАО А с серотонином, взятом в качестве субстрата, летом (группа III) составляет 2,06 ± 0,8 отн. ед. В период гибернации (группа I) активность фермента в 8 раз ниже (р<0,01), а в период пробуждения (группа II) в 2,5 раза выше (р<0,01), чем у животных третьей группы (Рис. 4 А). В период подготовки животных к вхождению в спячку (группа IV) уровень активности МАО А с серотонином как субстратом незначительно ниже, чем у сусликов третьей группы.

Уровень активности фермента с норадреналином, использованным в качестве субстрата в летний период (группа III) составляет 1,5 ± 0,5 отн. ед. (Рис. 4 Б). У гибернирующих животных (группа I) уровень активности МАО А в 4 раза выше (р<0,01), чем у активных животных (группа III), а в период пробуждения (группа II) его активность в

3,3 раза ниже (р<0,05), по сравнению с животными третьей группы (Рис. 4 Б). В период подготовки к спячке (группа IV), активность МАО А с норадреналином, использованным в качестве субстрата в 2,2 раза выше (р<0,01) по сравнению с летними животными (группа III). Сходные изменения отмечены и в гиппокампе мозга сусликов.

Сопоставление данных о характере изменения МАО А при использовании разных субстратов в коре головного мозга сусликов представлено на Рис. 5. В период гибернации уровень активности данного фермента с серотонином в 13 раз (р<0,001) ниже, чем его активность с норадреналином (Рис. 5 А). В отличие от этого в период выхода животных из спячки уровень активности МАО А в этой структуре с серотонином в 10 раз (р<0,001) выше, чем с норадреналином (Рис. 5 Б). Сравнительный анализ уровня активности МАО А, определяемой с обоими субстратами в коре головного мозга активных сусликов (летний период) не выявил отличий между ними (Рис. 5 В). Напротив, уровень активности фермента с серотонином в коре головного мозга сусликов в осенний период, в 1,7 раза ниже (р<0,05), чем с норадреналином, использованном в качестве субстрата (Рис. 5 Г).

Рис. 4 Изменения активности МАО А в коре головного мозга сусликов с серотонином или норадреналином, использованными в качестве субстратов

По оси абсцисс - группы животных: I - спячка, II - пробуждение, III - активные, IV -подготовка к спячке. По оси ординат - изменение активности МАО А в относительных единицах (отн.ед.) при использовании различных субстратов. Достоверность отличия данных по сравнению с активными животными группы III по t-критерию Стьюдента.

Сопоставление полученных результатов с данными литературы о характере изменения уровня моноаминов свидетельствует о том, что низкий уровень активности ключевого фермента дезаминирования моноаминов - МАО А на 5 - ОТ, как субстрате, в период подготовки животных к гибернации свидетельствует о том, что собственно уровень содержания 5 - ОТ в головном мозге зимнеспящих животных повышен (Попова с соавт., 1978; Haak et al., 1991; Martin and Redfern, 1997; Wang, 1993). Напротив, показатели активности МАО А на НА, используемом в качестве субстрата у готовящихся к спячке животных имеют относительно высокие значения, что определяет низкий уровень содержания НА в мозге гибернирующих животных (Муравьева, Буданцев, 1983). При выходе

животных из состояния гибернации наблюдается противоположная картина: резкое снижение уровня активности МАО А на НА как субстрате и повышение на 5-ОТ как субстрате. Согласно данным литературы это коррелирует с увеличением содержания НА в структурах головного мозга сусликов и повышением общего уровня активации ЦНС (Войтенко, 1977; 2001), сопровождающимся снижением уровня содержания 5 - ОТ в головном мозге пробуждающихся животных. Биохимические данные лаборатории Н. К. Поповой (Попова, 1975; Попова с соавт., 1978; Пак с соавт., 1987; Ророуа е1 а1., 1986, 1993) подтверждают эти представления.

Рис. 5 Сезонные изменения соотношения активности МАО А с серотонином или норадреналином, использованными в качестве субстратов в коре головного мозга сусликов

По оси абсцисс - группы исследованных животных: А - зимний период, Б - весенний период, В - летний период, Г - осенний период (отн. ед.). По оси ординат - изменение активности МАО А в относительных единицах при использовании различных субстратов: ([]) - серотонина или ( () - норадреналина. Достоверность отличия данных по ^критерию Стьюдента внутри каждой группы: р<0,05; **р<0,01; р<0,001.

4. Сезонные особенности изменения липидного состава мембран клеток коры головного

мозга сусликов

На Рис. 6 показаны наиболее существенные сезонные изменения относительного содержания ряда индивидуальных фракций фосфолипидов и гликолипидов в коре головного мозга сусликов.

На рисунке видно, что относительная доля содержания лизолицетина в суммарном спектре всех липидов мембран клеток коры головного мозга в период гибернации составляет 0,14 ± 0,02, сфингомиелина - 0,68 ± 0,08 отн. ед. (Рис. 6 А, Б), а жирных кислот и холестерина - 3,23 ± 0,15 и 20,90 ± 1,84 отн. ед. соответственно (Рис. 6 В, Г). В период выхода животных из состояния спячки относительная доля содержания лизолицетина увеличивается в 4,8 раза (р<0,01), а сфингомиелина - в 2 раза по сравнению с периодом гибернации. Доля жирных кислот уменьшается на 30%, а холестерина увеличивается в 1,4 раза, а соответственно по сравнению с периодом гибернации (Рис. 6 В, Г). В период бодрствования доля содержания

лизолецитина в 4,2 раза (р<0,01) выше, а сфингомиелина в 1,6 раза выше по сравнению с периодом гибернации. Одновременно доля холестерина увеличивается в 1,2 раза (р<0,05), доля жирных кислот уменьшается на 49% (р<0,01) по сравнению с зимним периодом (Рис. 6 В, Г)- Доля лизолецитина в период подготовки к спячке выше в 2,2 раза (р<0,05), а доля холестерина в 13 раза (р<0,01) выше, чем в период гибернации (Рис.6 Г).

Рис. 6 Изменение содержания ряда фосфолипидов и гликолипидов (% от общей суммы всех липидов) при разных функциональных состояниях в коре головного мозга сусликов.

По оси абсцисс - время проведения экспериментов, по оси ординат - А - лизолецитин, Б - сфингомиелин, В - жирные кислоты, Г - холестерин. Достоверность отличия данных по И-критерию Вилкоксона-Манна-Уитни относительно зимы -

Таким образом, состояние гибернации и подготовки к ней у сусликов сопровождается значительным снижением содержания лизофосфолипидов и сфингомиелина, наиболее

гидрофильных липидов, и увеличением ряда наиболее гидрофобных относительно выхода животных из спячки и бодрствования.

5. Экспрессия с-1ш генов в структурах головного мозга спящих и пробуждающихся

сусликов

Анализ иммуногистохимически окрашенных срезов головного мозга сусликов в период спячки (Группа I) показал, что экспрессия транскрипционного фактора с-бж в пириформной коре, супрахиазмальных (Рис. 7) и паравентрикулярных ядрах гипоталамуса находится на низком уровне. В период спячки количество бж-положительных клеток в левом и правом полушариях головного мозга в пириформной коре составляет 63,6 ± 7,6 и 76,3 ± 10,2, в супрахиазмальных ядрах - 21,9 ± 8,5 и 39,3 ± 9,2, а в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса - 49,4 ± 29,3 и 131,5 ± 47,6, соответственно (Рис. 8). В период пробуждения животных выявлено увеличение количества бж-положительных клеток в исследуемых структурах. В мозге выходящих из спячки сусликов количество бж-положительных клеток в пириформной коре левого полушария головного мозга увеличивается в 1,9 раза (р<0,01), а правого - в 1,7 раза (р<0,03) (Рис. 8 А). В левом супрахиазмальном ядре гипоталамуса уровень экспрессии транскрипционного фактора с-Кж повышается в 4,6 раза (р<0,01), а в правом - в 2,8 раза (р<0,01) (Рис. 8 Б) В паравентрикулярных ядрах повышение количества Кж-положительных клеток выражено в виде тенденции (Рис. 8 В)

Рис. 7. Экспрессия c-fos гена в супрахиазмальных ядрах гипоталамуса: в период спячки (слева) и пробуждения (справа). Калибровка: 500 мкм.

Таким образом, в период пробуждения в исследуемых структурах головного мозга сусликов достоверное повышение количества fos-положительных нейронов наблюдается в супрахиазмальных ядрах гипоталамуса и пириформной коре. Обращает внимание некоторая выраженность асимметрии в уровне экспрессии c-Fos генов. В период спячки наименьшее количество fos-положительных клеток отмечается в левом супрахиазмальном ядре гипоталамуса, а наивысшее - в пириформной коре правого полушария. В период выхода

животных из состояния спячки это распределение меняется на противоположное. Анализ плотности бж-положительных нейронов показал, что у животных в период спячки в пириформной коре левого и правого полушарий головного мозга величина этого показателя составляет 1566 ± 266 и 1991 ± 320 клеток на 1 мм2, соответственно. В левом и правом супрахиазмальных ядрах гипоталамуса - 847 ± 688 и 1576 ± 720 на 1 мм2, в паравентрикулярных ядрах - 1668 ± 855 и 2380 ± 1523 на 1 мм2 соответственно.

В период пробуждения (Группа II) достоверное увеличение плотности экспрессии положительных нейронов наблюдается у животных только в супрахиазмальных ядрах гипоталамуса по сравнению с периодом спячки. Плотность бж-положительных нейронов в левом супрахиазмальном ядре гипоталамуса у пробуждающихся сусликов возрастает в 4 раза (р<0,01), а в правом - в 2,6 раза (р<0,05) на 1 мм2. Таким образом, в период пробуждения усиливается экспрессия с-Кж в супрахиазмальных ядрах гипоталамуса и появляется экспрессия данного гена в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса и пириформной коре головного мозга сусликов. Экспрессия с-бж гена в супрахиазмальных ядрах гипоталамуса указывает на ведущую роль данной структуры в осуществлении контроля над механизмами, обеспечивающими быстрое восстановление показателей поведения при выходе сусликов из состояния гибернации. Увеличение экспрессии с-6ж гена в мозге сусликов в период пробуждения приводит к восстановлению старых функциональных связей, обеспечивающих высокую пластичность ЦНС в этот период.

Рис. 8 Изменение уровня экспрессия с-1ш гена в структурах головного мозга пробуждающихся сусликов

По оси абсцисс - группы животных, по оси ординат изменение уровня экспрессии с-Кж гена. А -пириформная кора; Б -супрахиазмальные ядра; В паравентрикулярные ядра гипоталамуса. I -левое полушарие; II -правое полушарие

головного мозга.

Достоверность отличия данных между группами по и-критерию

Вилкоксона-Манна-Уитни: *р<0,05; **р<0,01;

***р<0,001.

Заключение

Полученные данные свидетельствуют о том, что у зимнеспящих животных наблюдаются достоверные сезонные различия в характере изменения исследовательского поведения Минимальные значения показателей ориентировочно - исследовательской активности в норковой камере и открытом поле отмечены у нормотермных животных в зимний период, а максимально высокие - в летний. При выходе животных из состояния гибернации отмечено быстрое, в течение суток, а иногда и нескольких часов, восстановление показателей исследовательского поведения до уровня активных летних животных. В отличие от этого в осенний период снижение показателей исследовательского поведения развивается за 2-3 месяца до вхождения животных в состояние гибернации, что указывает на ведущую роль эндогенных факторов в их регуляции (Слоним, 1979; Колаева, 1993; Семенова с соавт., 1999; Семенова, Колаева, 2000). Наблюдаемые в данной работе сезонные изменения уровня исследовательской активности у гибернирующих животных согласуются с изменениями в поведении этих животных при введении им предшественника синтеза норадреналина - Ь-ДОФА и предшественника синтеза серотонина - 5 - ОТФ. Показано, что Ь - ДОФА оказывает активирующее влияние, а 5 - ОТФ - тормозное влияние на исследовательское поведение сусликов. Однако в зависимости от фазы годового цикла глубина этих воздействий различна. Тормозное влияние 5 - ОТФ наиболее выражено в осенний период, а активирующее влияние Ь-ДОФА - в весенний. Можно предположить, что сезонные различия влияния фармакологических веществ на поведение зимнеспящих животных, находятся в зависимости от уровня активности моноаминергических систем мозга губернаторов в различные периоды годового цикла Данное предположение подтверждают результаты, полученные при изучении уровня активности ключевого фермента дезаминирования моноаминов - МАО А, определение активности, которой было проведено в мозге сусликов с использованием в качестве субстрата не только серотонина, но и норадреналина в разные периоды годового цикла В период выхода животных из состояния гибернации наблюдается значительное снижение уровня активности этого фермента в случае, когда в качестве субстрата использован норадреналин, что указывает на повышение содержания этого медиатора в мозге животных. В отличие от этого при пробуждении животных в этих структурах мозга наблюдается повышение активности МАО А, когда в качестве субстрата используется серотонин. Подобный характер изменения активности этого фермента сопровождается понижением уровня содержания серотонина в мозге сусликов и в целом свидетельствует о снижении функциональной активности серотонинергической системы мозга в период выхода животных из состояния гибернации (Ророуа е1 а1, 1993). Повышение активности норадренергической системы у гибернаторов в весенний период сопровождается

не только увеличением уровня содержания норадреналина в мозге, но и увеличением плотности адренорецепторов и повышением их чувствительности к действию Ь - ДОФА. На системном уровне это проявляется в резком активирующем воздействии этого препарата на показатели исследовательского поведения животных.

Особое влияние на активность мембран связанных белков оказывает их липидное микроокружение (Горкин, Медведев, 1995). Выявлен эффект "гидрофилизации" состава общих липидов коры головного мозга сусликов в период выхода их из спячки по сравнению с другими фазами годового цикла. Эти изменения в составе липидов приводят к индукции механизмов восстановления электрической активности клеток коры головного мозга сусликов в состоянии выхода их из спячки посредством относительного увеличения пропорции лизофосфолипидов, которые приводят к уменьшению усредненного клеточного потенциала (деполяризации мембраны), росту возбудимости нервной ткани и уменьшению доли триглицеридов и холестерина - стабилизаторов, увеличивающих электрическое сопротивление мембраны (Крепс, 1981; Эмирбеков с соавт., 1992; Azzam, 2000). Мембранотропная активность данных фракций липидов в состоянии выхода из спячки, возможно, ответственна за изменение функциональных состояний ЦНС у зимнеспящих животных. Наряду с этим выявлен эффект "гидрофобизации" состава общих липидов коры головного мозга сусликов в состоянии гибернации по сравнению с состоянием выхода их из спячки и бодрствования. Обнаружено значительное увеличение уровня экспрессии транскрипционного фактора с-1ш в коре головного мозга и отдельных ядрах гипоталамуса у сусликов в период пробуждения. Супрахиазмальные ядра гипоталамуса, являясь осцилляторами цирканнуальных ритмов у зимнеспящих животных, возможно обеспечивают переход из состояния спячки в активное состояние за счет усиления импульсной активности нейронов отдельных структур головного мозга, например, гиппокампа (Попова, 2003). Кроме того, значительное увеличение уровня экспрессии транскрипционного фактора с-К» в ряде структур головного мозга сусликов в период пробуждения указывает на восстановление старых межнейрональных связей, характерных для периода их максимальной активности, и функциональной системы, участвующей в регуляции ИДМ животных. Сопряженность изменений активности МА систем мозга, липидного состава мембран клеток и уровня экспрессии ранних генов определяет быстрое восстановление поведения животных при пробуждении.

Вывозы

1. Установлено, что сезонные изменения исследовательского поведения у зимнеспящих животных наиболее выраженные в переходные периоды: осенью, при подготовке животных к спячке и весной, при выходе из нее.

2. Обнаружен разнонаправленный характер влияния 5 - ОТФ и L-ДОФА на исследовательское поведение сусликов в период подготовки животных к спячке (октябрь) и выхода из нее (март). Максимально выраженное активирующее влияние L-ДОФА оказывает на поведение сусликов в весенний период, а наиболее значительное тормозное влияние 5-ОТФ проявляется в осенний период.

3. Показано, что субстрат специфические изменения активности МАО А в коре и гиппокампе сусликов в разные периоды годового цикла коррелируют с характером перестройки их поведения.

4. Выявлен эффект "гидрофилизации" состава общих липидов коры головного мозга сусликов в период выхода их из состояния гибернации и эффект "гидрофобизации" в период подготовки животных к гибернации по сравнению с периодом спячки.

5. Обнаружено значительное увеличение уровня экспрессии транскрипционного фактора с-fos в коре головного мозга и отдельных ядрах гипоталамуса у сусликов в период пробуждения, указывающее на восстановление старых межнейрональных связей, характерных для периода максимальной их активности и образование функциональной системы, участвующей в регуляции быстрого восстановления интегративной деятельности мозга выходящих из спячки животных.

6. Сопряженность изменений активности МА систем мозга, липидного состава мембран клеток и уровня экспрессии ранних генов определяет быстрое восстановление поведения животных при пробуждении.

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 01-04-48199 и №04-04-49098).

Список основных публикаций по теме диссертации

1. Семенова Т. П., Аношкина И. А, Колаева С. Г., Соломонов Н. Г. "Сезонные особенности действия L-ДОФА и 5-ОТФ на интегративную деятельность мозга сусликов". ДАН: Физиология. Т. 373. № 2.2000. С.260-262

2. Семенова Т. П., Аношкина И. А, Долгачева Л. П., Абжалелов Б. Б, Колаева С. Г. "Сезонные особенности моноаминергической регуляции поведения гибернирующих животных". Рос. физиол. жур. им. И. М. Сеченова. 86. № 9.2000. С. 1188-1194

3. Т. P. Semenova, I. A. Anoshkina, В. М. Khomut, S. G. Kolaeva. "Seasonal Peculiarities of Integrative Brain Activity of Ground Squirrels, Citellus Undulatus". Behav. Proc. 56. 2001. P. 195-200.

4. Аношкина ИА., Семенова Т.П., Долгачева Л.П., Колаева С.Г. Сезонные особенности изменения уровня активности моноаминоксидазы типа А в мозге сусликов (Citellus undulatus) в зависимости от используемого субстрата, серотонина или норадреналина. Нейрохимия. 2003. Т.20, №4, С. 259-264.

5. Семенова Т.П., Онуфриев М.В., Аношкина ИА., Моисеева Ю.В., Колаева С.Г., Гуляева Н.В., чл. - корр. РАН Фесенко Е.Е. Роль моноаминоксидазы формы А и NO-синтазы в механизмах вывода сусликов Citellus undulatus из состояния зимней спячки. ДАН. 2004. №4. С. 1-3.

6. Калмыков В.Л., Аношкина ИА., Онуфриев М.В., Семенова Т.П., Акоев И.Г. Эффективный метод комплексного количественного анализа содержания фракций фосфолипидов и нейтральных липидов коры головного мозга зимнеспящих животных (Citellus undulatus). Нейрохимия. 2004. №4. С.***.

Тезисы

1. Шишлова И. А, Брусенцев А. Е, Семенова Т. П., Медвинская Н. И, Колаева С.Г. "Особенности интегративной деятельности мозга гибернирующих животных при пробуждении в различные периоды зимней спячки" В кн: "Материалы IV Пущинской конференции молодых ученых". Секция "Экология". Тез. докл. Пущине 1999. С.43-44

2. Семенова Т. П., Медвинская Н. И., Шишлова И. А., Колаева С. Г. "Эндогенные механизмы саморегуляции мозга зимнеспящих животных". II Съезд биофизиков России. Т.Ш.М. 1999. С. 913.

3. Шишлова И. А., Спиридонова Л. А.,. Семенова. "Особенности участия моноаминов в системной организации интегративной деятельности мозга у гибернирующих животных". В кн.: 'Труды межведомственного научного совета по экспериментальной и прикладной физиологии". Т. 8. 'Тазвитие теории функц. систем", под ред. акад. РАМН К. В. Судакова.М. 1999.С.395

4. Семенова Т. П., Аношкина И. А., Долгачева Л. П., Абжалелов Б. А., Колаева С. Г., "Исследование моноаминергических механизмов регуляции высшей нервной деятельности гибернирующих животных". Тезисы докл. XXX Всерос. совещ. по пробл. ВНД. Санкт-Петербург. 2000. T.I. C.22.

5. Шишлова И. А., Абжалелов Б. Б., Семенова Т. П., Долгачева Л. П., Колаева С. Г. "Моноаминергическая регуляция адаптивного поведения гибернирующих животных". В кн.: «Актуальные проблемы нейробиологии»: VII Всерос. шк. мол. уч.: Тез. докл. Казань. 2000. С. 23.

6. Аношкина И. А., Семенова Т. П., Долгачева Л. П., Колаева С. Г. 'Толь МАО в регуляции сезонных изменений интегративной деятельности мозга зимнеспящих животных". Сборник тезисы: "Биология - наука 21 -го века". V-я Пущ. конф. мол. уч. 2001. С. 104.

7. Semenova T.P., Onufriev M.V., Anoshkina LA., Moisccva Yu.V., Kolacva S.G., Gulyacva N.V. "The interaction ofbrain monoamine oxidase A and NO synthase activities in the regulation of arousal in hibernators". The 9-th international catecholamine symposium. Kyoto. Japan. S33.2001.

8. Семенова Т. П., Онуфриев М.В., Аношкина И. А, Моисеева Ю.В., Колаева С. Г., Гуляева Н.В. Роль взаимодействия моноаминов и NO-синтазы в механизмах пластичности мозга зимнеспящих животных. Тезисы докл. XVIII Съезд физиол. общ. им. И. П. Павлова. Казань. 2001.С.422.

9. Аношкина И. А., Калмыков В.Л., Семенова Т.П., Колаева С.Г. Количественные изменения спектра липидов коры головного мозга зимнеспящих сусликов в разные периоды годового цикла. Тезисы докл. и стенд. Сообщ. в Кн.: "Перспективные направления физ.-хим. биол. и биотехнол". Под редакцией к.х.н. Т. В. Овчинниковой и Т. И. Сорокиной. XIV зимняя междунар. мол. науч. шк. Москва. 2002. С.65.

10. Аношкина И. А., Онуфриев М.В., Семенова Т.П., Колаева С.Г. Сезонные особенности изменения активности моноаминоксидазы А и фосфолипидного состава мембран клеток коры головного мозга сусликов (Citellus undulatus). Тезисы науч. докл. III Съезд биохим. общ. Санкт-Петербург. 2002. С. 367.

11. Аношкина И. А., Семенова Т. П., Колаева С. Г. Сезонные особенности изменения активности МАО А в мозге сусликов (Citellus undulatus) в зависимости от субстрата: серотонина или норадреналина. Сборник тез. "Биология - наука 21-го века". VII-я Пущ. школа-конф. мол. уч. 2003. С. 304.

12. Семенова Т. П., Онуфриев М. В., Аношкина И. А, Спиридонова Л. А., Моисеева Ю. В., Колаева С. Г., Гуляева Н. В., Нейрохимические аспекты саморегуляции мозга

зимнеспящих животных при выходе их из торпидного состояния. III Съезд биофизиков. Воронеж. 2004. С.711.

13. Аношкина И. А., Семенова Т. П., Калмыков В. Л., Количественные изменения спектра липидов и активности МАО А в клетках коры головного мозга сусликов (Citellus undularas) в период выхода их из спячки. VIII Пущ. конф. мол. уч. 2004. С. 101

14. Semenova T.P., Anoshkina I. A., Spiridonova L. A., Khomut B. K., Kolaeva S. G. Seasonal changes of the MAO A substrate-specific activity as indicator in Jakutian ground squirrel (Citellus undularas) brain plasticity. International symposium. Biological motility. Pushchino. 2004. P.236

15. Семенова Т. П., Аношкина И. А, Колаева С. Г. Моноаминергические механизмы регуляции интегративной деятельности мозга сусликов в сезон зимней спячки. XIX Съезд физиол. общ. Часть II. Екатиренбург. 2004. С. 169

16. Аношкина И. А, Анохин К. В., Семенова Т. П., Колаева С. Г. Экспрессия транскрипционного фактора c-fos в головном мозге сусликов при пробуждении. (I. А. Anoshkina, К. V. Anokhin, Т. P. Semenova, S. G. Kolaeva. Expression of transcription factor c-fos in the ground squirrels brain during arousal from hibernation.) XIX Съезд физиол. общ. Часть I. Екатиренбург. 2004. С. 198

Подписано в печать 12 января 2005 г. Заказ 454. Формат 60 х 90/16. Тираж 100 экз. Отпечатано в салоне оперативной печати ПКФ. Москва, Садовая-Черногрязская, ЗБ. Тел. 778-97-47

2151

?? ■ ■ ;

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Аношкина, Ирина Анатольевна

Список использованных сокращений.

ВВЕДЕНИЕ.

1 .ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Зимняя спячка.

1.1.1. Физиолого-биохимические параметры зимней спячки.

1.1.2. Характеристика интегративной деятельности мозга зимнеспящих животных.

1.2. Моноаминергические системы мозга.

1.2.1. Структурная и биохимическая организация моноаминергических систем мозга.

1.2.2. Роль моноаминов в регуляции интегративной деятельности мозга животных.

1.2.3. Роль моноаминергических систем в механизмах гибернации.

1.3. Моноаминоксидаза.

1.3.1. Роль МАО в регуляции функционального состояния ЦНС в норме и патологии.

1.3.2. Моноаминоксидаза и гибернация.

1.4. Липиды и их роль в формировании и функционировании клеточных мембран.

1.4.1. Роль липидного состава нейрональных мембран в регуляции процесса гибернации и его связь с активностью мембранных белков и моноаминов.

1.5. Группа непосредстенно ранних генов и их роль в регуляции интегративной деятельности мозга.

1.5.1. Индукция экспрессии c-fos гена, вызываемая нейромедиаторами.

1.5.2. Роль транскрипционного фактора c-fos в механизмах регуляции гибернации.

Глава 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Экспериментальные животные.

2.2. Экспериментальные установки.

2.3. Методики изучения исследовательского поведения зимнеспящих животных.

2.4.Направленные фармакологические вмешательства в активность моноаминергических систем мозга у гибернаторов.

2.5. Биохимический анализ активности моноаминоксидазы в структурах головного мозга.

2.6. Метод высокоэффективной тонкослойной хроматографии липидов.

2.7. Иммуногистохимический метод определения экспрессии c-fos генов.

2.8. Химические вещества, использованные в работе.

Ч 2.9. Статистическая обработка результатов.

Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.1.Особенности интегративной деятельности мозга зимнеспящих животных.

3.1.1.Особенности исследовательского поведения сусликов в открытом поле.

3.1.2.Особенности исследовательского поведения сусликов в норковой камере.

3.2.Роль серотонин- и норадренергической систем мозга в регуляции интегративной деятельности мозга сусликов.

3.2.1. Сезонные особенности влияния предшественников синтеза серотонина и норадреналина на поведение сусликов.

3.2.2. Характер изменения активности МАО - А мозга сусликов в разные периоды годового цикла.

3.3. Сезонные особенности изменения липидного состава мембран клеток коры головного мозга сусликов.

3.4. Экспрессия c-fos генов в структурах головного мозга спящих и пробуждающихся сусликов.

ОБСУЖДЕНИЕ.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Роль моноаминергических систем мозга в механизмах регуляции поведения сусликов"

Изучение эндогенных нейрохимических механизмов и факторов, регулирующих интегративную деятельность мозга человека и животных при разных функциональных состояниях ЦНС, является одним из важных направлений современной нейробиологии.

Зимнеспящие животные представляют собой уникальную природную модель для исследования механизмов регуляции этих процессов. В предшествующих исследованиях лаборатории было обнаружено, что состояние ЦНС зимнеспящих животных в течение годового цикла претерпевает изменения от глубокого снижения активности во время гибернации или торпора до демонстрации сложных паттернов поведенческой активности в периоды эутермии (Семенова и др., 1999; Семенова и др., 2000).

Установлено, что значительные сезонные изменения метаболизма, биохимического статуса и поведения зимнеспящих животных находятся под контролем ЦНС, а также ряда эндогенных факторов, среди которых особо следует отметить моноамины (Слоним, 1979; Heller, 1989; Popova, 1993; Колаева, 1993; Nurnberger, 1995). Известно, что моноамины играют также ключевую роль в регуляции процессов памяти, внимания и эмоциональной устойчивости организма к действию стресс-факторов (Gromova, 1982; 1988; Семенова, 1992; Shihetal., 1999).

Сведения об активности ферментов, участвующих в синтезе и метаболизме моноаминов в головном мозге зимнеспящих животных, в частности, ключевого фермента их дезаминирования - моноаминоксидазы формы А (МАО А), весьма ограничены и противоречивы (Popova et al., 1993; Войтенко, 1999).

Рассматривая особенности изменения активности мембраносвязанного белка МАО А, следует отметить, что на его функционирование в митохондриях значительное влияние оказывает липидный состав мембран. При этом важное значение придают содержанию остатков сиаловых кислот в гликолипидах мембран, а также состоянию и составу фосфолипидов. Обработка митохондрий нейроминидазой или фосфолипазами снижает активность МАО А (Горкин и Медведев 1955). Показано, что липиды в мембранах нейронов головного мозга гибернирующих животных связываются со свободными доменами белков в период их спячки, изменяя положение последних в мембране. При выходе животных из состояния гибернации развивается обратный процесс (Aloa 1980, Azzam et al., 2000). Такие смещения, могут приводить к структурно-функциональным изменениям мембранных белков и, возможно, к изменению субстратной специфичности МАО А, что по-разному отразится на содержании моноаминов, в частности, серотонина и норадреналина. Однако этот вопрос практически не исследован.

В последнее десятилетие получены данные, указывающие на то, что развивающиеся под влиянием факторов внешней среды изменения интенсивности синтеза нейромедиаторов, в том числе моноаминов, числа и плотности их рецепторов на поверхности нейрональных мембран, а также количества межнейрональных синаптических контактов базируются на индукции экспрессии непосредственно ранних генов (Sheng and Greenberg 1990). Последние, в частности c-fos, являются маркерами нейронов, в которых можно ожидать долговременных пластических перестроек (Grimm et al., 1997; Lamprecht et al.,1996; Mileusnic et al., 1996). Описано увеличение экспрессии мРНК ранних генов в гиппокампе, гипоталамусе и базальных ганглиях головного мозга зимнеспящих животных в период их пробуждения (Bitting et al., 1994; O'Hara et al., 1999).

Цели и задачи

Основные задачи исследования:

1.Изучить сезонные особенности ориентировочно — исследовательской активности длиннохвостых якутских сусликов (Citellus undulatus).

2.Исследовать особенности влияния предшественников синтеза норадреналина - Ь-3,4-диоксифенилаланина (L-ДОФА) и серотонина - 5-окситриптофана (5-ОТФ) на исследовательское поведение зимнеспящих животных в различные периоды годового цикла.

3. Исследовать роль моноаминоксидазы формы А в регуляции интегративной деятельности мозга сусликов в различные периоды годового цикла.

5. Исследовать изменения экспрессии c-fos гена в различных структурах головного мозга сусликов в период выхода животных из состояния спячки.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Аношкина, Ирина Анатольевна

Выводы

1. Установлено, что сезонные изменения исследовательского поведения у зимнеспящих животных наиболее выражены в переходные периоды: осенью, при подготовке животных к спячке и весной, при выходе из нее.

4. Выявлен эффект "гидрофилизации" состава общих липидов коры головного мозга сусликов в период выхода их из состояния гибернации и эффект

Ф "гидрофобизации" в период подготовки животных к гибернации по сравнению с периодом спячки.

5. Обнаружено значительное увеличение уровня экспрессии транскрипционного фактора c-fos в коре головного мозга и отдельных ядрах гипоталамуса у сусликов в период пробуждения, указывающее на восстановление старых межнейрональных связей, характерных для периода максимальной их активности и образование функциональной системы, участвующей в регуляции быстрого восстановления интегративной деятельности мозга выходящих из спячки животных.

6. Сопряженность изменений активности МА систем мозга, липидного состава * мембран клеток и уровня экспрессии ранних генов определяет быстрое восстановление поведения животных при пробуждении.

Заключение

Полученные данные свидетельствуют о том, что быстрое восстановление при выходе из спячки определяет сопряжение субстратспецифических изменений активности МАО А, указывающее на повышение активности норадренергической системы мозга, что подтверждается повышением чувствительности адренорецепторов к L-ДОФА, определяемой изменением соотношения липидов, а также активностью ранних генов.

Ill

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Аношкина, Ирина Анатольевна, Пущино

1. Ануфриев А. И., Ахременко А. К. Зависимость частоты пробуждений длиннохвостого суслика от температуры среды. В кн.: Эколого-физиологические характеристики природных гипометаболических состояний. 1992. Пущино. Т.2. 34с.

2. Арушанян Э. Б. Хронофармакология. Ставрополь. СГМА. 2000. 424 с.

3. Ашмарин И. П., Антипенко А. Е., Стукалов П. В. и др. Нейрохимия. М. Изд. Института биомед. химии РАМН. 1996. 469 с.

4. Базян А. С., Глебов Р. Н., Кругликов Р. И. Соотношение захвата и секреции норадреналина нервными окончаниями коры больших полушарий головного мозга крыс при выработке условного рефлекса. Нейрофизиология. 1982. Т. 14. № 4. С. 367-372

5. Баумуратов А. С., Абжалелов Б. Б., Крамарова JI. И., Долгачева JI. П.,

6. Зинченко В. П., Бронников Г. Е. Акклимация к холоду вызывает перестройку2+

7. Са -сигнализации в бурых преадипоцитах. Бюлл. Эксперимент, биол. и мед. 2004. Т. 137. № 7. С. 59

8. Белова Т. И., Кветнанский Р., Добраковова М., Опршалова 3., Иванова Т. М. Катехоламины в структурах мозга крыс, различающихся по тесту "открытого поля". Бюл. экспер. биол. и мед. 1981. № 2. С. 136-138.

9. Белоусов А. В. Роль ЦНС в контроле зимней спячки. Успехифизиологических наук. 1993. Т.24. №2. С. 109-122. Ю.Буданцев А. Ю. Моноаминергические системы мозга. М. Наука. 1976. 193С.

10. Н.Белякович А. Г. Изучение митохондрий и бактерий с помощью соли тетразолия n-НТФ. Пущино. 1990. С. 22-44.

11. Веселовский А. В., Иванов А. С., Медведев А. Е. Может ли одна аминокислота определять различние каталитических и регуляторных свойств моноаминоксидаз А и Б? Биохимия. 1998. Т.63. В.12. С. 1695-1701.

12. Войтенко Н. Н. Изменение активности моноаминоксидазы и температурной зависимости окислительного дезаминирования серотонина головного мозга во время зимней спячки. Физиол. Журнал СССР. 1977. Т.63. №3. С. 359-364.

13. Войтенко Н. Н., Барыкина Н. Н., Колпаков В. Г. Моноаминоксидаза мозга у генетически предрасположенных к маятникообразным движениям крыс в позднем онтогенезе. Вопр. мед. хим. 1999а. № 3. С. 1-8

14. Войтенко Н. Н. Функциональная активность моноаминоксидазы мозга и ее особенности при генетическидетерминированных формах поведения. Автореферат. Новосибирск. 1999b. 36С.

15. Гасанов Г. Г., Жадин М. Н., Мамедов 3. Г., Абдуллаева 3. А. Колебательные процессы в активности корковых нейронов под влиянием серотонина. Физиол. жур. СССР. 1979. Т. 65. № 9. С. 1257

16. Гасанов Г. Г., Меликов Э. М. Нейрохимические механизмы гиппокампа.

17. Тетта-ритм и поведение. М. Наука. 1986. С. 185.

18. Грехова Т. В. Моноаминергические механизмы компенсаторно-восстановительного процесса в центральной нервной системе послеэкстирпации фронтальной коры у крыс. Автореф. Канд. дис. Ин-т общей патологии и патол. физиол. 1988.

19. Громова Е. А. Эмоциональная память и ее механизмы. М. Наука. 1980

20. Громова Е. А., Исабаева В. А., Семенова Т.П. и др. Обучение животных в • условиях адаптации к высокогорью и его связь с обменом серотонина вмозге. Жур. Высш. нервн. деят. 1982. Т. 32. С. 888-894.

21. Горкин В. 3. Аминоксидазы и их значение в медицине. М. Медицина. 1981. 336С.

22. Горкин В. 3., Медведев А. Е. Моноаминоксидаза. В кн.: Белки и пептиды. М. Наука. 1995. Т.1. С. 83-89.

23. Горошинская И. А. Роль изменения каталитических свойств моноаминоксидазы мозга в ответной реакции организма на экстремальные воздействия (обзор). Ж. вопр. мед. хим. 1989. №1. С. 2-10.

24. Жукова Е. М., Никифоров А. Ф., Спиридонов В. К. Флюоресценция дофаминергических терминалей при выработке пищевой условной реакции у крыыс. Ж. Высш. Нерв. Деят. 1984. Т. 34. Вып. 4. С. 738-742

25. Игнатьев Д. А., Сухова Г. С., Сухов В. П. Анализ изменений частоты сердцебиений и температуры суслика Citellus undulatus в различных физиологических состояниях. Журнал общей биологии. 2001. Т.62. №1. С. 66-77.

26. Ильюченок Р. Ю. Фармакология поведения и памяти. Новосибирск. Наука. 1972. 222С.

27. Калабухов Н. И. Зимняя спячка млекопитающих. М. Наука. 1985. 264С.

28. Колаева С. Г. Зимняя спячка Вестник Российской Академии наук. 1993. Т.63. №12. С. 1076-1081.

29. Коломийцева И. К., Потехина Н. И., Жарикова А. Д., Попов В. И., Кузин А. М. Сезонные изменения фосфолипидов в мембранах синаптосом головного мозга суслика Citellus undulatus. ДАН. №3. Т.352. 1997. С.413-415.

30. Колпаков М. Г., Колаева С. Г., Красс П. М. Механизмы сезонных ритмов кортикостероидной регуляции зимнеспящих. Новосибирск. Наука. 1974. 160С.

31. Корякина Л. А. Сезонные изменения в реакции гипофизарно-надпочечниковой системы на действие адреномиметиков у суслика Citellus erythrogenus. Журнал экологической биол. и физиол. 1976. Т. 12. С. 444-447.

32. Крепс Е. М. Липиды клеточных мембран. 1981. 339 с.

33. Kruglikov R. I., Uniyal М., Getsova V. М. Ade and interindividual differences conditioned reflex activity and serotonin content in various regions of rats. Archiv. Nerv. Super. 1977. Vol. 19. P. 157-158

34. Кругликов P. И. Нейрохимичесике механизмы обучения и памяти. М. Наука. 1981. С. 211

35. Кудрявцева Н. Н., Попова Н. К. Содержание серотонина в различных отделахголовного мозга во время спячки и пробуждения. Бюл. Эксперим. Биол. И мед. 1973. №4. С. 44-47.

36. Малеева Н. Е., Иволгина Г. Л., Анохин К. В., Лимборская С.А. Анализ экспрессии протоонкогена c-fos в коре головного мозга крыс при обучении. Генетика, 1989, Т.25, №6, С.1119-1121

37. Меженный А. А. Биология бурундука в Южной Якутии. Материалы по• биологии и динамике численности мелких млекопитающих Якутии. 1968. Якутск. С. 87-119.

38. Мецлер Д. Биохимия. М. Мир. 1980. ТЗ.

39. Муравьева Л. И., Буданцев А. Ю. О роли биогенных аминов мозга в регуляции зимней спячки. Успехи соврем. Биол. 1983. Т.96. В.1(4). С. 117124.

40. Никифоров А. Ф. Участие катехоламинергической системыы мозга в процессах воспроизведения следа памяти. Тезисы докладов. V совещания по проблеме "Гистогематические барьеры", посвящ. 100-летию со дня рождения акад. Л. С. Штерн. М. 1978. С. 362-363

41. Нуритдинов Э. Н., Сафаров X. М. Некоторые особенности высшей нервнойдеятельности у сусликов Citellus fulvus в активный период. Ж. Эвол. биохим. и физиол. 1987. Т.23. С. 749-754.

42. Пастухов Ю. Ф. Сон и оцепенение. Итоги науки и техники. 1986. Т.31. С. 5961.

43. Пашутин В. В. Курс общей и экспериментальной патологии (патологической физиологии). 1902. Т.2. 4.1. СПБ. 172С. (Цит. по Колаевой С. Г., 1993).

44. Попова Н. К. Угнетающее действие 5 — оскитриптофана на теплорегуляцию при пробуждении от зимней спячки. ДАН СССР. 1973. Т.210. С. 496-498.

45. Попова Н. К., Войтенко Н. Н. Обмен серотонина во время зимней спячки. * ДАН СССР. 1974. Т.28. С. 1488-1490.

46. Попова Н. К. Влияние серотонина на пробуждение от зимней спячки. Физиол. Жур. СССР. 1975. Т.61. С. 153-156.

47. Попова Н. К., Кудрявцева Н. Н. Действие серотонина на выход из гипотермии при пробуждении от зимней спячки. Патол. физиол. и эксперим. терап. 1975. №6. С. 72-74.

48. Попова Н. К., Науменко Е. В., Колпаков В. Г. Серотонин и поведение. • Новосибирск. Наука. 1978. С. 200-304.

49. Попова Н. К., Иванова Е. А., Сейф И. Генетический накаут моноаминоксидазы типа А увеличивает толерантность мышей к алкоголю. ДАН. Физиология. 2001. Т.376. №3. С. 421-422.

50. Савицкий И. В., Зелинский В. Г. Ферментативные механизмы переметилирования. Успехи совр. биол. 1969. Т.67. С. 365-382.

51. Семенова Т. П. Моноаминергические системы мозга и проблема оптимизации процесса обучения // Нейромедиаторные механизмы памяти и обучения / Под ред. Е. А. Громовой. Пущино: ОНТИ НЦБИ АН СССР. 1984. С. 26-46

52. Семенова Т. П. Оптимизация процессов обучения и памяти. Пущино. 1992. 151 с.

53. Семенова Т. П. Механизмы оптимизации процессов обучения и памяти. Пущино. ОНТИПНЦ. 1992. 168С.

54. Семенова Т. П., Медвинская Н. И., Колаева С. Г., Соломонов Н. Г. Сезонные изменения интегративной деятельности мозга зимнеспящих животных. Доклады РАН. 1998. Т. 363. № 4. С. 567-569

55. Семенова Т. П., Медвинская Н. И., Колаева С. Г. Сезонные особенности интегративной деятельности мозга зимнеспящих. Доклады РАН. 1999. Т.363. №2. С. 162-168.

56. Семенова Т. П., Аношкина И. А., Долгачева JI. П., Абжалелов Б. Б. Колаева

57. С. Г. Сезонные особенности моноаминергической регуляции поведения гибернирующих животных. Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2000. Т. 86.9. С. 1188-1194

58. Семенова Т. П. Особенности моноаминергической регуляции высшей нервной деятельности гибернирующих животных (Citellus undulatus). Жур. ВНД. 2004. Т. 54. № 2. С. 174-182 * 63.Семенова Т. П., Онуфриев М. В., Аношкина И. А., Моисеева Ю. В., Колаева

59. С. Г., Гуляева Н. В., чл.-корр. Фесенко Е. Е. Роль моноаминоксидазы формы А (МАО А) и NO-синтазы в механизмах выхода сусликов Citellus undulates из состояния зимней спячки. ДАН. 2004. Т. 398. С. 403-405

60. Серова J1. И., Науменко Е. В. Генетико-нейрохимические основы зоосоциального доминирования // Медиаторы и поведение / Тезисы докл. Всесоюзн. Совещ. Новосибирск. 1988. С. 98-99

61. Слоним А. Д. Физиологические состояния (зимняя спячка, летняя спячка, адаптивная гипотермия птиц, диапауза насекомых). В кн.: Руководство по физиологии. Экологическая физиология животных. 4.1. 1979. С. 183-187.

62. Соколов В. Е., Сухов В. П., Сухова Г. С., Игнатьев Д. А. Суточные и сезонные изменения температуры и сердечного ритма длиннохвостого суслика Citellus undulatus. ДАН. Сер. Общая биология. 1995. Т.344. №2. С. 282-286.

63. Соломонов Н. Г. Основные итоги и задачи изучения зимней спячки грызунов Якутии. В кн.: Эколого-физиологические характеристики природных гипометаболических состояний. 1992. Пущино. Т.2. 29С.

64. Судаков К. В. Эмоциональный стресс: теоретические и клинические аспекты. Волгоград. 1997. 168 с.

65. Умрюхин П. Е. Ранние гены в церебральных механизмах эмоционального стресса. Успехи физиол. наук. 2000. Т.21. №1. С.54-70

66. Хачатрян Г. С., Степанян JI. А. Содержание катехоламинов в синаптосомах головного мозга при различных функциональных состояниях. Бюл. ж.

67. Армении. 1978. Т. 31. С. 566-571

68. Чубаков А. Р., Саркисова Э. Ф. Серотонин и функциональное развитие гиппокампа в культуре ткани // Онтогенез. 1983. Т. 14. С. 518-524

69. Штарк М. Б. Мозг зимнеспящих. Новосибирск. Наука. 1970. 240С.

70. Эмирбеков Э. 3., Абдулаев Р. А., Ибрагимов И. И. Содержание биогенных аминов в головном мозге при искусственном и естественном охлаждении животных. Украинский биохимический журнал. 1980. №4. Т.52. С.418-421.

71. Эмирбеков Э. 3., Функциональная нейрохимия. Махачкала. 1980. 127 с.

72. Abell С. W., Stewart R. М., Andrews P. J., Kwan S. -W. Molecular and functional properties of the monoamine oxidases. Heterocycles. 1994. V.39. P. 933-955.

73. Aiken J. H., Huie C. W. Use of hematoporphyrine as a fluorescent stain for detection of lipids in high-perfermance thin-layer chromatography. J. of Chromatography. 1991. V.588. p.295-301.

74. Aloia R. C. The role of membrane fatty acids in mammalian hibernation, Federation Proceedings. V.39. №12. 1980. P.2974-2979.

75. Amir S., Stewart J., Induction of fos expression in the circadian system by unsignaled light is attenuated as a result of previous experience with signaled light: a role for pavlovian conditioning, Neuroscience. V.83. №3. 1998. p.657-661

76. Anden N. E., Dahlstrom A., Fuxe K., Larsson K., Olson L., Ungerstedt U. Ascending monoamine neurons to the telencephalon and diencephalone. Acta.

77. Physiol.Scand. 1966. V.67. P. 313-326.

78. Anokhin К. V., Ryabinin A. E. Expression c-fos and c-jun genes in the neocortex and hippocampus of mice after passive avoidance learning. Int. J. Memory, 1993,1. V.l, №1, P.67-70

79. Archer J. Tests for emotionality in rats and mice: a reviw. Anim. Behav. 1973. V. 21. P. 205-235.

80. Ask A L., Fagervall I., Ross S. B. Amiflamine (FLA 336 (+)), a reversible MAO ♦ - A inhibitor selective for serotoninergic neurons. In Tipton K. F., Dosrert P.,

81. Strolin Benedetti M. Eds. Monoamine oxidase and disease. Prospects for therapw with reversible inhibitors. New York. Academic Press. 1984. P. 127.

82. Axelrod J., Weinshildoum R. Catecholaminus. J. Med. England. 1972. V.287. P. 237-242.

83. Azmitia E. S., Segal M. An autoradiographic analis of the differential ascending projectionsof the dorsal and median raphe nuclei in the rat. J. Сотр. Neurol. 1978. V.179. P. 641-688.

84. Azzam N. A., Hallanbeck J. M., Bechara Kachar. Membrane changes during hibernation, Nature. V.407. 2000. P.317

85. Bach A. W., Lan N. C., Johnson D. L., Abell C. W., Bembenek M. E. CDNA cloning of human liver monoamine oxidase A and B: molecular basis of differences in enzymatic properties. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1988. V.85. P. 4934-4938.

86. Bialy M., Nikolaev E., Beck J., Kaczmarek L. Delayed c-fos expression in sensory cortex following sexual learning in male rats. Mol. Brain Research, 1992, V. 14, P. 352-356

87. Belyakovich, A. Y. Tetrazolium Method for Studying the Catalytic Properties of Oxidoreductases in Cellular Organelles Immobilized on Glass Surfaces.

88. Analytical Biochemistry. 1983. V. 131. pp. 404-40

89. Bing G., Filer D., Jeannette C., Stone E., Noradrenergic activation of immediate * early genes in rat cerebral cortex, Molecular Brain Research. 1991. V. 11. P. 43-46

90. Berger В., Herve D., Dolphin A. et al., Genetically determined differences in noradrenergic input to the brain cortex: a histochemical and biochemical study in two inbred strains of mice. Neurosci. 1979. V. 4. №> 7. P. 877-888

91. Bitting L., Sutin E. L., Watson F. L., Leard L. E., O'Hara B. F., Heller H. C., Kilduff T. S., C-fos mRNA increases in the ground squirrel suprachiasmatic nucleus during arousal from hibernation. V.165. 1994. p.117-121

92. Bjorklund A., Nobin A. Fluorescence histochemical and microspectrofluorimetric mapping of dopamine and noradrenaline cell groups in the rat diencephalon. Brain Res. 1973. V.51.P. 193-205.

93. Blaschko H. Catecholamine biosynthesis. Brit. Med. Bull. 1973. V. 29. P. 105109.

94. Boissier J. R., Simon P. La reaction d'exploration chez la souris. Therapic. 1962. V. 17. P. 1225-1232.

95. Bond P. A., Cundall R. L. Properties of monoamine oxidase (MAO) in human blood platelets, plasma, lymphocytes and granulocytes. Clin. Chem. Acta. 1977. V.80. P.317.

96. Brennan P.R, Hancock D., Keverne E. B. The expression of the immediate-early genes c-fos, erg-I and c-jun in the accessory olfactory bulb during the bformation of an olfactory memory in mice // Neuroscience, 1992, V.49, P.277284

97. Brunner H. G., Nellen M., Breakfield X. O., Ropers H. H., Van Oost B. A. Abnormal behavior associated with a point mutation in the structural gene formonoamine oxidase A. Science. 1993. V.262. P. 578-580.

98. Carter D. A., Neurotransmitter-stimulated immediate early gene responses are organized through differential post-synaptic receptor mechanisms. Mol. Brain Res. 1992. V.16. P. 111-118

99. Ceccatelli S., Villar M. J., Goldstein M., Hokfelt Т., Expression of c-fos immunoreactivity in transmitter-characterized neurons after stress // Proc. Natl.

100. Acad. Sci. USA, 1989, V.86, P.9569-9573

101. Chen K., Wu H. F., Grimsby J., Shih J. C. Cloning of a novel monoamine oxidase cDNA from trout liver. Mol. Pharmacol. 1994. V.46(6). P. 1226-1233.

102. Cohen D. R., Curran Т., Transcriptions activation and repression by c-Fos are independent functions, Mol. Cell. Biol, 1990, V.10, P.4243-4255

103. Crow T. J., Wendlandt S. Impaired acquisition of a passive avoidance response after lesions induced in the locus coeruleus by 6-OH-dopamine. Nature. 1976. Vol. 259. № 5538. P. 42-44

104. Dahlstrom A., Fuxe K. Evidence for the existance of monoaminecontaining # neurons system. 1. Demonstration of monoamines in the cell bodies of brain stemneurong. Acta. Physiol. Scand. 1965. V.62. Suppl.232. P. 1-5.

105. Dark J., Kilduff T. S., Heller H. C., Licht P., Zucker I., Suprachiasmatic nucleiinfluence hibernation rhythms of golden-mantled ground squirrels, Brain Research, V.509, 1990, p.111-118

106. Dennay R. M., Sharma A., Dave S. K., Waguespack A. A new look at the promoter of the human monoamine oxidase. A gene: maping transcription• initiation sites and capacity to drive luciferase expression. J. Neurochem. 1994. V.63. P. 843-856.

107. Derry J. M., Lan N. C., Shih J. C., Barnard E. A., Barnard P. J. Localization of monoamine oxidase A and В genes on the mouse X chromosome. J. Nucleic. Acids Res. 1989. V.17. P.8403.

108. Donnely С. H., Murphy D.L. Substrate and inhibitor - related characteristics of human platelat monoamine oxidase. J. Biochem. Pharmacol. 1977. V.26. P. 853.

109. Draskozy P. R., Lyman C. P., Turnover of catecholamines in active and hibernating ground squirrels. J. Pharmacol. And Exptl. Therap. 1967. V.155. P. 101-111.

110. Duncan J. Laboratory of chemical neurobiology. Allan Memorial Institute of Psychiatry Mc Gill Univ. Montreal Canada. Docum. 1972. №4957.

111. Dunn A. J., Elfvin K. L., Beridge C. W. Changes in plasma corticosterone and cerebral biogenic amines and their catabolites during training and testing of mice in passive avoidance behavior//Behav. Neural Biol. 1986. Vol. 46. P. 410-423

112. Egashira T. Studies on monoamine oxidase. XVIII. Enzymatic properties of placental monoamine oxidase. Nippon. Yakurigaku Jasshi. 1976. V.26. P.493.

113. Essman W. B. The role of biogenic amines in memory consolidation// Biology of Memory. 1971. P. 213-238

114. Essman W. B. Brain 5-hydroxytryptamine and memory consolidation // Adv. In

115. Biochem. Psychopharm. 1974. Vol. 11. P. 265-274

116. Everett J., Roberge A. G. Selectiv changes in the metabolism of biogenicamines after successive discrimination traning in cats. Neuroscience. 1981. Vol. 6. P. 1753-1757

117. Falk В., Hillarp N. A. Thieme G. And Torp A. Fluorescence of catecholamines and related compounds condenced with formaldehyde. J. Histochem. And

118. Cytochem. 1962. V. 10. P. 348-354.

119. Feist D. D., Galster W. A. Chenges in hypothalamic catecholamines and serotonin during hibernation and areusal in the arctic ground squirrel. Compar. Biochem. Physiol. 1974. V.48. P. 653-662.

120. Fowler C. J., Mantle T. P., Tipton K. F. The nature of the inhibition of rat liver monoamine oxidase types A and В by the acetylenic inhibitors clorgyline I-deprenyl and pargyline. J. Biochem. Pharmacol. 1982. №31. P. 3555-3566

121. Fuxe K., Hanson L. C. F. Central catecholamine neurons and conditioned avoidance behavior. Psychopharmacologia. 1967. Vol. 11. P. 439-44

122. Geiser F. Influence of polyunsaturated and saturated dietary lipids on adipose tissue, brain and mitochondrial membrane fatty acid composition of mammalian hibernator. Biochimica et Biophysica Acta. 1990. V. 1046. P. 159-166

123. Glass D., DiNardo L. A., Ehlen J. C., Dorsal raphe nuclear stimulation of SCN serotonin release and circadian phase-resetting, Brain Research, V.859, 2000, p.224-232

124. Grimm R., Schicknick H., Riede I et al. Suppression of c-fos induction in rat 41 brain impairs retention of a brightness discrimination reaction. Learning and1. Memory. 1997. V.3. P.402

125. Grimsby J., Chen K., Wang Li Jia., Lan n. C., Shih J. C. Human monoamineoxidase A and В genes exhibit identical exon-intron organization. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1991. V.88. P. 3637-3641.

126. Gromova E. A. Monoaminergic brain systems and their role in the regulation of behaviour. Sov. Sci. Rev. F. Gen. Biol. 1988. Vol. 2. P. 679-730.

127. Gromova E. A., Chubakov A. R., Semenova T. P. Monoaminergic control ofthe brain morphogenesis and animal behavior. Signal molecules and mechanisms of animal behaviour. Pushchino. ONTI NCBI. Acad. Sci. USSR. 1989. P. 21.

128. Gubits R. M., Smith Т. M., Fairhurst J. L., Yu H. Adrenergic receptors mediate changes in c-fos mRNA levels in brain. Brain Res. Molecular Brain Res. 1989. V. 6. № 1. P. 39-45

129. Heldmeier G. Die Thermogeneses der Mausohrfledermaus beim Erevachen aus dem Winterschlaf. Z. Verg. Physiol. 1969. Bd.63. №1. S. 59-84 (Цит. no Слониму А. Д., 1979).

130. Heller H. C. Hibernation: neural aspects. Ann. Rev. Physiol. 1979. V. 41. P. 305-321.

131. Heller H. C., Krilowitez B. L., Kilduff T. S. Neural mechanisms controlling hibernation. Libbey. London. 1989. P. 447-459.

132. Hess S. M., Connomacher R. H., Ozaki M., Udefrend T. S. The effects a -methyl - meta - tyrosine and methyl - DOPA on the metabolism of norepinephrine and serotonin in vivo. J. Pharm. Expt. Ther. 1961. P. 129-138.

133. Hoffman R. A. Terrestrial animals in cold hibernators. In: Handbook of Physiology. Sect.4. Adaptation to the Enviroment. Washington. 1964. P. 379-403.

134. Hsu M. C., Shih J. C. Photoaffinity labeling of human placenta monoamine oxidase A by 4 fluoro - 3 - nitrophenylazide. Mol. Pharmacol. 1988. V.33. P.• 237-241.

135. Hurwitz D. A., Robinson S. M., Borofsky I. The influence of training and avoidance performance on disulfirame-induced changes in brain catecholamines.

136. Neuropharmacology. 1971. Vol. 10. P. 447-458

137. Inoue A., Hashimoto Т., Hide J., Nishio H., Nakata G. 5-hydroxytryptamine-facilitated helease of substance P from rat spinal cord slices in mediated by nitric oxide and cyclic YMP. J.Neurochemistry. 1997. V.68. P.128-133.

138. Jacob I., Girault I. M., Peindaris R. Action of 5-hydroxytryptamine and 5hydroxytryptophan injectied by various routes on the rectal temperature of the rabbit. Neuropharmocology. 1972. V.l 1. P. 1-16.

139. Jacobs B. L., Mosko S. S., Trulson M. E. The investigation of the role of serotonin in mammalian behavior. Neurobiology of sleep and memory. N. Y. Acad. Press. 1977. P. 99-132

140. Jarbe T. U. C., Callenholm N. E. В., Mohammed A. K., Archer T. Noradrenaline and the context-dependent extinction effect. Physiol. Behav. 1986. Vol. 38. P. 495501

141. Jouvet M. Biogenic amines and the states of sleep // Science. 1969. Vol. 163. P. 32-41

142. Jahug J. W., Houpt T. A., Wessel Т. C., Chen K., Shih J. C. Localization of monoamine oxidase A and В mRNA in the rat brain by in situ hybridization. Synapse. 1997. V.25(l). P. 30-36.

143. Jansky L. Strategies in cold: natural torpidity and thermogenesis. Jasper. Canada. Acad. Press. 1977. P. 105-113.

144. Johnston J. P. Some observations upon a new inhibitor of monoamine oxidase in brain tissue. J. Biochem. Pharmacol. 1968. №17(7). P. 1285-1291.

145. Kelly R. A., O'Hara D. S., Mitch W. E., Smith T. W. Identification of NaK

146. ATPase inhibitors in human plasma as nonesterified fatty acids and lysophospholipids. The J. of Biological Chemistry. 1986. V. 261. № 25. P. 1170411711.

147. Kilduff T. S„ Miller J. D., Radeke С. M., Sharp F. R., Heller H. C., 14C.2

148. Deoxyglucose uptake in the ground squirrel brain during entrance to and arousal from hibernation. J. Neurosci. V.10. 1990. p.2463-2475

149. Kleim J. A., Lussnig E., Schwarz E. R., Comery T. A., Greenough W.T. Synaptogenesis and Fos expression in the motor cortex of the adult rat after motor skill learning. J. Neurosci., 1996, V.16, P.4529

150. Knoll J., Magyar K. Some puzzling pharmacological effects of monoamine oxidase inhibitors. J. Adv. Biochem. Psychopharmacol. 1972. №5. P. 393-408.

151. Kochersperger L. M., Parker E. L., Sicitiano M., Darlington G. I., denney R. M. Assignment of genes for human monoamine oxidases A and В to the X chromosome. J. Neurosci. Res. 1986. V.16. P. 601-616.

152. Кое В. К., Weissman A. P. P-Chlorophenilalanine: a specific depletor of brain serotonin. Federet. Proc. 1966. V.25. P. 425-467.

153. Kramarova L. I., Kolaeva S. G., Bronnikov G. E., Ignatiev A. D., Krasts I. V., Hypometabolic and hypothermic factors from small intestine of hibernating ground squirrels (Citellus undulatus). Can. J. Physiol. Pharmacol. 1993. V.71. P.293-296

154. Kuhn D.M. a Arthur R.E.Jk. Inactivation of brain rtyptophan hydroxilase by nitric oxide. J.Neurochem. 1996. V.67. P. 1072-1077.

155. Lamprecht R., Dudai Y. Transient expression of c-fos in rat amigdala during training is required for encoding conditioned taste aversion memory. Learning and Memory. 1996. V.3. P.31-41

156. Lane N. C., Chen С. H., Shih J. C. Expression of functional human monoamineoxidase A and В cDNAs in mammalian cells. J. Neurochem. 1989. V.52. P. 16521654.

157. Levitt P., Pintar J. В., Breakefield X. O. Immunohistochemical demonstration of monoamine oxidase В in brain astrocytes and serotininergic neurons. Proc. Natl. Academ. Sci. 1982. V.79(20). P. 6385-1389.

158. Levy E. R., Powell J. F., Buckle V. J., Hsu Y. P., Breakefield X. O. Localization of human monoamine oxidase A gene on X 11.23-11.4 by in situ hybridization: impiations for Norrie disease. Genomics. 1989. V.5. P. 368-370.

159. Lorens S. A., Kohler C., Srebro В., Guldberg H. C. Behavioral effects of central 5-HT depletion: comparison of pCPA, 5,7-DHT and electrolytic midbrain raphe lesion. Exptl. Brain Res. 1975. Suppl. 23. P. 130-146

160. Lyman Ch.P., Willis J. S., Malan A., Wang L. С. H. Hibernation and Torpor in Mammals and Birds. N. Y. e. a. Acad. Press. 1982. 317P.

161. Maeda Т., Shimizu N. Projections ascendantes du locus coeruleus et d'autres neurons aminergiques poutiques au niveau du prosencephale du rat. Brain Res. 1972. V.36. P. 19-35.

162. McNamara M. C., Riedesel M. L. Memory and hibernation in Citellus lateralis. Science. 1973. V.173. P.92-94

163. Mendoca Netto S., Guimaraes F. S. Role of hippocampal 5HT1A receptors on elevated plus maze exploration after a single restraint experience. Behav. Brain• Res. 1996. V. 77. P. 215-218

164. Merzbacher L. Die Nervendegeneration wahrend des Winterschlafes. Die Beriehungen Zwischen Temperature und Winterschlaf. Pflug. Arch. 1903. B.100.

165. S.568-588. (Цит. по Слониму А. Д., 1979).

166. Millesi Т., Prossinger H., Dittami J. P., Fieder M. Hibernation effects on memory in European ground squirrels (Spermophilus citellus). J. Biol. Rhythms. 2001. V. 16. P. 264-271.

167. Morrison P., Galster W. Cyclie chenges in carbohydrate in hibernating ground squirrel. В кн.: Адаптация организма человека и животных к экстремальным природным факторам среды. Зим. Спячка. Новосибирск. 1970. С. 172

168. Neff N. Н., Yang Н. Y. Another look at the monoamine oxidase and the monoamine oxidase inhibitor drugs. J. Life Sci. 1974. №14(11). P. 2061-2074.

169. Novotna R., Jansky L., Drahota Z. Effect of hibernation on serotonin metabolism in the brain stem of the golden hamster (Mesocricetus auratus). Gen. Pharmacol. 1975. V.6 P. 23-26.

170. Nurnberger F. The neuroendocrine system in hibernating mammels: present knowledge and open questios. Cell and tissue Res. 1995. V.28H. P. 391-412.

171. O'Hearn E., Melliver M. Organization of prphecortical projections in rat: a quantitative retrograde study. Brain Res. Bull. 1984. V.13(6). P. 709-726.

172. O'Hara B. F., watson F. L., Srere H. K., Kumar H., Wiler S. W., welch S. K., Bitting L., Heller H. C., Kilduff T. S. Gene expression in the brain across thehibernation cycle. J. Neurosci. 1999. V. 19(10). P. 3781-3790.

173. Petrovic V. M., Janic V., Gripous D. Seasonal chenges of MAO activity in ground squirrel Citellus citellus. J. Compar. Biochem. And Physiol. A. 1974. V.48.1. P. 127-134.

174. Peuchant E., Wolfe R., Salles Ch., Tensen R. One step extraction of human erythrocyte lipids allowing rapid determination of fatty acid composition. 1989. V.181. p.341-344.

175. Pintar J. E.,Barbosa J., Francke U., castiglione С. M., howkins M. Gene for monoamine oxidase type A assigned to the human X chromosome. J. Neurosci. 1981. V.l.P. 166-175.

176. Pivorum E., Astwood H. E. Serotoninergic and dopaminergic modulation of daily torpor in peromiscus miniculatus. In: Living in the Cold. Eds. Heller H. C. et. al. Elsevier. New York. 1986. P. 323-329.

177. Popova N. K. Thermoregulation effect of serotonin in hibernation. In: Living in the Cold. Eds. Heller H. C. et. al. Elsevier. New York. 1986. P. 193-205.

178. Popova N. K., Voronova I. P., Kulikov A. V. Involvement of brain tryptophan hydroxilase in the mechanism of hibernation. Pharmacol. Biochem. Behav. 1993.1. V. 46. P. 9-13.

179. Popov V. I., Bocharova L. S. Hibernation-induced structural changes in synaptic contacts between mossy fibers and hippocampal pyramidal neurons. Neuroscience. V.48. №1. 1992. P.45-51.

180. Radin N. S. Extraction of tissue lipids with a solvent of low toxicity. In: Lipids (Part 2). Methods in Enzymology. Ed by Lowenstein J. M. 1981. V.72. p.5-7.

181. Reiderer P., Jellinger K. Neurochemical insights into monoamine oxidase inhibitors, with special reference to deprenyl (selegiline). Acta. Neurol. Scand. 1983. Suppl. 95. P. 43-55.

182. Sagar S. M., Sharp F. R., Curran Т., Expression of c-fos protein in brain: # metabolic mapping at the cellular level, Science, V.240,1988, p.1328-1331

183. Sheng M., Greenberg M. E., The regulation and function of c-fos and other immediate early genes in the nervous system, Neuron. V.4. 1990. p.477-485

184. Shih J. C., Chen K., Ridd M. J. Monoamine oxidase: from genes to behavior. Annu. Rev. Neurosci. 1999. №22. P. 197-217.

185. Smith R. E. Termoregulatory and adaptive behavior of brown adipose tissue. Science. 1964. V.146. P.1686-1689.

186. Spafford D. C., Pengelley E. T. The influence of the neurohumor serotonin on hibernation in the golden-mantled ground squirrel, Citellus lateralis. Сотр. Biochem. Physiol. A. 1971. V. 38. № 2. P. 239-50.

187. Strrumwasser F. Thermoregulatory brain and behavioural mechanisms during entrance into hibernation in the ground squirrel, Citellus beecheyi. Amer. J. Physiol. 1959. V.196. P. 8-14.

188. Sutcliffe J. G., Carson M., Luis de Lecea, Gerendasy D. D., Foye P., Danielson P., Erlander M., Serotonin receptors and circadian rhythms, J. Neurochem., V.64, 1995, S75.

189. Sutin E. L., Kilduff T. S., Circadian and light-induced expression of immediate early gene mRNA in the rat suprachiasmatic nucleus, Mol. Brain Res., V. 15,1992, p.281-290

190. Swank M. W., Bernstein I. L. c-Fos induction in response to a conditioned stimulus after single-trial taste averion learning // Brain Research, 1994, V.636, P.202

191. Tipton К. F. The presence of flavine adenine dinucleotide in preparations of pig brain monoamine - oxidase. J. Biochem. 1967. V.104. P. 36-44.

192. Tischmeyer W, Kaczmarek L, Strauss M, Jork R, Matthies H. Accumulation of c-fos mRNA in rat hippocampus during acquisition of a brightnessdiscrimination.Behav. Neural Biol., 1990, V.54, P. 165

193. Udenfriend S., Titus E., Weissbach H., Peterson К. H. Biogenesis and metabolism of 5 hydroxyindole compound. J. Biol. Chem. 1956. V.219. P. 335344.

194. Ungerstedt U. Stereotaxic mapping of monoamine pathways in the rat brain. Acta Physiol. Scand. 1971. Suppl.367. P. 1-48.

195. Uupsaa V. J. The 5-hydroxytryptamine content of the brain and some other organs of the hedgehog during activity and hibernation. Experientia. 1963. V.19. P. 156-158.

196. Vachon L., Roberge A. Involvement of serotonin and catecholamine metabolism in cats trained to perform a delayed response task. Neuroscience. 1981. Vol. 6. P. 189-194

197. Walin Т., Soivio R., Kristoffersson R. Histological chenges in the reprodactive system of female hedgehogs during the hibernation season. Ann. Zool. Fenn. 1968. V.5. P. 227-229.

198. Wang L. С. H. In: Strategies in cold: Natural torpidity and thermogenesis. N. • Y. London. Academ. Press. 1978. P. 109-145.

199. Wang L. С. H. Neurochemical regulation of arousal from hibernation. In: Living in the cold. Eds. Carey C. et. al. Westview. Bulder. 1993. P. 559-561.

200. Willoughby J., Glover V., Sandler M. Histichemical localisation of monoamine oxidase A and В in rat brain. J. Neural Transm. 1988. V.74(l.). P.29-42.

201. Weslund K. N., Denney P. M., Rose R. M., Abell C. W. Distinct monoamine oxidase A and В populations in primate brain. Science. 1985. V.230 (4722). P. 181-183.

202. Weslund K. N„ Denney P. M., Rose R. M., Abell C. W. Localization of distinct monoamine oxidase A and monoamine oxidase В cell populations in human brainstem. J. Neuroscience. 1988. V.25. №2. P. 439-456.

203. Zhang Y., Stone E. A. Role of monoaminergic systems in Fos response to stress in the mouse and brain. Abstracts society for Neuroscience. 25-th Anjual meeting. 1995. V. 21.Part-l. 189.4.

204. Zharikova A. D., Zharikov S. I. Mechanisms of natural hypometabolic states, Pushchino, 1992, P. 133-135

205. Zhou L., Shanfield H., Wang F. S., Zlatkis A. Fluorescence-inducing procedures for use in high-performance thin-layer chromatography. J. of Chromatography. 1981. V.217. p.341-348.

206. Zhu Q. S., Grimsby J., Chen K., Shih J. C. Promoyer organization and activity of human monoamine oxidase (MAO) A and В genes. J. Neurosci. 1992. V.12 (11). P. 4437-4446.

Информация о работе

Аношкина, Ирина Анатольевна
кандидата биологических наук
Пущино, 2005
ВАК 03.00.13

Диссертация

Роль моноаминергических систем мозга в механизмах регуляции поведения сусликов - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы