Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Серотониновые механизмы регуляции наследственной предрасположенности к каталепсии

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Серотониновые механизмы регуляции наследственной предрасположенности к каталепсии"

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ '

На правах рукописи ЮайЯЯОИ. ЕЕГШКЯ ЕРЬШИ

удк 612.822.1 + 591.18.185 + 6i6.8-009.i5 + 575.1

СЕРОТОНШОВЬЕЕ !ЫИШгН РЕГУЛЯЦИИ НАИВДСТЕВДЮЙ ^^РАСПОЛОЖЕННОСТИ К КАТАЛЕПСИИ

03.00.13 - физиология человека и животных

I

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск - 1992.

Работа выполнена в лаборатории венсгекетаня поведения Еястатгга цитологии и генатккя со АН .СССР

Научный руководитель: доктор недккквсках вале, профессор нша Константиновна попова.

Офшшальнь'е оппоненты: член-корр. РАН. шогессо?

яшша Кнколаевна Иванова, к. б. а. йна Ивановна дубровнна

Ведущее учреждение - Институт Фкзнологлк га. Я. п. Павлова, г. Санкт-Петербург

Зазрта дкссорташш состоится ----1992 г.

т г*

в -'--- часов на заседании спепнализировашого Сопата Д.-ОСТ-.-!-по присуждена» ученой степени ДОКТОра, ' кале в Институте физиологии СО АНН СССР (б 300 ИТ, г. Новосибирск-117, ул. Акадешса Ткмакова. 2).

С диссертацией иохно ознакомиться в библиотеке Енстатута Физиологии со АНН СССР.

Автореферат разослан • 1992 г.

Ученый секретарь специализированного Совета.

кандидат биологических наук / Л. Г.Елисее

ОЕКЙ ХАРАКТЕРЙСТЙКА РАБОТЫ Каталепсия сгосковая" гибкость) представляет собой д,п:?эль:;ое застывание, часто в неудобной возе. Поскольку эта реакаия наблюдается по всех классах позвоночных (Карнаяова, 1977; Prowster. Leon, 1980: Gallup е. a, > 1983), то ее нехаетзш являются. цо-в:шшоку, ^могеяетически древшши н вовлечено в развитее каталепсии и гивоттшх, н человека. Подавляете бояьЕИкство работ проведено на Фармакологических моделях каталепсия. Однако ке&ггптн иг »оиироиания неодинаковы, и. гго-видгко.чу, не вполне адекзатнк естественной каталепсии. Штодон иогет слу.гить создание моделей наследственной каталепсии на основе природной реакаин заниравия яивотнкя.

сейчас известна только одна линия крыс, которую иоаио рассматривать как модель наследственной каталепсии. Эта шш создана группой в. Г. колпакова в Институте тштологии я генетшш СО РАН путен направленного отбора наиболее предрасположенных к р?акгоз1 замирания зявотных из аутбредиой лшии квас Вастар (Барыкина и др. , 1963; KolPaKov е. а., 1985; 1987).

Наше внимание бнло сосредоточено на моделях наследственной каталепсии крыс и ¡дааей. поскольку генетика каталепсии и влияние внешних условий остаются практически леизученныки (Gallup е. а., 1903; KolpaKov е. а., 1985; Ornsteln, Amir, 1981).

Анализ литературы о регуляпии каталепсия кедиаторшми скстеиани нозга вскапывает, что серотошшовая система является непосредственный модулятором развития классических видов Фариаколопгаеской каталепсия - нейролептической и иор&шоесЯ.

Кузво отметить. что болышшстзо дапных о серотсшшовнх механизмах каталепсии были подучены на крысах, а у гаисй роль ccpoto-шшовой системы в развитии каталепсии совершенно неизвестна.

Наследственная каталепсия крнс. по всей бядниости; также находится под контролем серотшиовой систекч. Это предположение ^сновано на исследованиях А. В. Нглшсовз и H.S. Поповой, в которах устаповлшо, что а стрйзтуйс кп-'с-кеталептаков уаели-гена актхв- | uocib кдачевогэ <вр;кята синтеза серотоншз чриатоФаппироксилазы (ТПГ) (Посопа и лр, , !.?35). Однако молекулярный нехавизн• увеличения оставался некззгстккн.

ТПГ "глястся саквн спеди^кчнш элементом серотошшовсй• сксте-кк, к ее чктйуость ногет служить показателен функциональной ак-тйвяоста серотошшоваз нейронов (обзор Boadle-Blber е, а., 198а ).

- г -

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - определить влияние наследственного и одного из внешних Факторов (зоосоциального статуса в агрессивных столкновениях) на развитие каталепсии у мышей, а также выяснить роль серотониновой системы мозга в механизмах возникновения генетически детеркинированной каталепсии ншей и крыс. Для этого бшш поставлен» следующие ЗАДАЧИ:

1. Установить генотипические различия в предрасположенности к каталепсии на нышах инбредных линий и выявить характер наследования каталепсии.

2. Определить, влияет ли формирование агрессивного или субмиссив-ного типа поведения у саицов мышей на выраженность у них каталепсии.

3. изучить связь нехду активностью тпг и проявлением каталепсии у кышей разных линий и разных типов зоосовиального поведения.

4. Исследовать влияние на каталепсию мышей и крыс ингибиторов ТПГ п-хлорфенилаланина, п-хлорнетаифетамина, а также антагониста се-ротониновых рецепторов щшрогептадина.

5. Проверить предположение о ФосФорилировании ТПГ как причине ее высокой активности в стриатуме крыс при каталепсии.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Выявлена линия нышей СВА. предрасположенная к аномально глубокой каталепсии, и установлен моногенный, аттосонно-рецессивный характер ее наследования. Показано, что Формирование у самцов агрессивного типа поведения приводит к исчезновению каталепсии, характерной для интактных животных и для мышей с субниссивным талон поведения.

Обнаружена связь иежду проявлением каталептической реакции и высокой активностью ТПГ в стриатуне крыс и мышей с наследственной предрасположенностью к развитию каталепсии. Утрата способности впадать в глубокую каталепсию у ншей линии СВА с агрессивный типом поведения сопровождается значительным снижением активности ТПГ в стриатуме. При ингибировании ТПГ (п-хлорфенилаланинон или п-хлорнеганфетаминои) или при блокаде серотониновых рецепторов (шшрогептадкном) развитие наследственной каталепсии существенно подавляется.

Обнаружена фаза раннего действия (через 1 ч после введения) блокатора ТПГ п-хлорфенилаланина. проявляющаяся в каталептогеннон действии и в увеличении активности ТПГ в стриатуме крыс и мышей некаталептических линий.

Установлено, что повышение активности ТПГ в стриатуме крыс с

генетической предрасположенностью к каталепсии, а такзе крыс Вис-тар. который за 1 час до опита введен п-хлорФенилаланин. связано с локальный ФосФорилировзняем ТЯГ в этой структуре нозга. Впервые установлена связь между изненениен поведения животных и биохимическим механизмом Фо с Формирования Фермента в структуре нозга.

АППРОБАШШ РАБОТЫ. По материалам диссертации опубликовало 10 работ, в тон числе 5 статей. Данные обсуядались на I Всесоюзной конференции "Химия, биохимия и Фармакология производных индола" (Тбилиси, 1986). на X Всесоюзной конференции по биохимии нервной системы (Горький, 1987), на Всесоюзной совещании "Кедиаторы и поседение" (Новосибирск, 1988), на IV Всесоюзном симпозиуме "Статная система и поведение в норме и патологии" (Алунта, 1988). ва Всесоюзной школе по генетике животных (Бхйск, 1989).

СТРУКТУРА Н ОБЪЕМ РАБОТЫ. Материал диссертации изложен на 112 страницах машинописного текста, содержащего 15 рисунков и И таблиц. Список цитируемой литературы содержит 192 источника, в тон числе 165 иностранных.

НАТЕРИАЛН И МЕТОДЫ В экспериментах было использовано 800 мышей и 220 крыс. Опыты проводили на половозрелых самцах мышей 9 ннбредных линий из вивария Института цитологии и генетики: CEA, AKR/J, сзн/не, ССбТВг. C57BL/6J, DD/Не, DBA/1, BALB/C, А/Не. на их гибридах, а также на санках двух сублиний СНА: из вивария нашего Института -CBA/Ca Lac Sto Icen - и из вивария НИВ онкологии Томского Научного центра - CBA/Ca Lac sto Y. В опытах использовали также самцов крыс аутбредной линии Вистар и самцов крыс линии, полученной путем нноголетней селекции на предрасположенность к каталепсии (Барыкина и др., 1983)

Крыс линии Вистар тестировали на каталепсию, используя широко распространенный тест на бруске ("bar test"). Для линии крыс-каталептиков тест заключался в приподнимании животного палочкой за передние лапы в углу клетки и в регистрации времени, в течение которого животное сохраняло приданную позу. Нышей тестировали на ¡ параллельных разновысоких брусьях после сжимания пальцами в течение 5 сек кожной (Amir е. а., 1981), или, в модифицированном методе, кохяо-нышечной складки на загривке мыши, каталептиками считали тех нышей, которые замирали не менее, чем на 30 с по крайней мере в 3 тестах из 10.

Для Фармакологического анализа каталепсии использовали

блокатош тршггоФакгидроксЕяазн п-иорфеаиг.аяа;п;:> (Зое «ли зсо иг/кг в/б за 3 дня или i ч) и пгхяориетанфаташш (15 кг/кг в/б за 3-4 ч), несеяектквный антагонист серотоншовых р.ецеятсроз о основном второго тиса тшрогептадт (10 нг/хг в/5 за 30 нян); 5,Т-дкокснгриптанин (80 нкг/ 10 шел в/2 за 9 дней) - найротокси! серотошаовой систекы, вводившийся вместо с дезиггр=;шнск (со нг/кг в/б за 1 ч, для защита норадаензяякивнх нейронов) и с нонифензинон (10 мг/кг в/б за 40 мин, для защиты ташаошг нейронов).

Генетический анализ состоял в изучешга неятнейяи: различий по каталепсии у ншей 10 инбредныг линий к в гибридологическое (ненделевскон) анализе наследования катаяецеки. которая проводили на двух контрастных линиях ншей: СБА и AKR.

Формирование агрессивного н сгбнисснвного типов поведешш проводили у самцов СБА в модели сенсорного контакта. Кшей содер-гали в клетках попарно, разделенных прозрачной перфорированной перегородкой, которую удаляли на ю нин ежедневно в течение 3-5 дней, при этой нему самцами происходили агонистические столкновения (Кудрявцева. 1987). Контролен служили иши. рассаженные поодиночке на 3-5 дней для снятия группового эффекта.

Уровень серотонина и его метаболита измеряли флуорикетричесюш нетодон (Curson. Green. 1970).

Определение активности тринтофангидроксилазы (ТПГ) проводи-ш Фяуоринетрическкн иицрокетодом (Куликов, 196Н). модифицированная с нашим участием (Куликов, Воронова, Жанаева, 1988; Куликов, Кудрявцева, Козлачкова, Попова. 1989; Куликов, козлачкова, Пирушккна, попова, в печати), в результате чего чувствительность нетода повысилась на порядок, а производительность - в 4-5 раз.

Для фосфорилировапия ТПГ эндогенной протеинкиназой в пробу добавляли о. 5 нн АТФ, 5 иН хлорида магния, 0.1 кн клорида кальция ( Boadle-Blber е.а.. 1966). Для деФосФорилкрования проби преинкубировали с о. 1 ед щелочной ФосФатазн ( Boadle-Blber е. а, 1986).

Статистическую оценку результатов проводили по стандартной методике с применением двухстороннего критерия Стьюдента, неоара-метрического критерия Вшгкоксона, одноФакторного дисперсионного анализа, ги-квадрат-критерия и нетода максимального правдоподобия. Значения максимальной активности и константа нихаэлиса для I ТПГ оценивали по Иогансену-Ланри (Корниш-Боуден, 1979).

результату наследовали & овугшт.

РОЛЬ ГОЮТЯ2А я ХАРАКГгР НАСЛЕДОБ/жя КАТАЛЖЗИ 1Ж2ЕЙ Предрасположенность кткей к каталепсии характеризуется четкой генетической летег'плкгрозанностьа, которая обнаруягсагтся к в меапиемяк различиях. и при гекетаческон гнаяязе этого пгнзпака.

Тестяроратае кшей »табргкпнх дикий внявкяо еюшственну» шя» кшей. особо предраашогеЕн-и к каталепсх! - яш» СВА. Эта ¡га вяадаяи о глубок?» каталеяск» ужз з первой тесте, тогда как кигн друпи яшшй развивали реакша» заглавия постепенно к статиста-чески пе различались нежту собой (рис. 1).

Нежду санкаия и саадаки ямам СЕ*» не обнаружено достоверных рагл!Г:ий как по супмаркои? времени замирания, так и по доле каталептиков, Однако санки яяяшг СБА из другого источника оказалась неспособны« к глубокой каталепсии. Вкднко, в каталептической линия СБА этот признак пояеился благодаря мутации. Лшшя СЕА. по сгга, представляет собой новую, вторую после крыс-катадепткков. модель наследственной катаяеиски, которго ;мжао аредлогнтъ для ккрокого использования.

Для выямекия, каккн образом наследуется каталепсия, бал проведен гибридологический анализ. При скрещивакл! гогзей двух контрастам лин;й: СКА - щсоко предрасположенных к каталепсии - и АКЕ - не проявлящиз тахой предрасположенности - были получены габииш первого поколения П. а при скгепц-заюш их между собой -гнбридн второго поколения К2. Кроме того, скрещиванием самцов кг с саккани СБА были получены возвратные гибриды (рис. 2).

Рис. 1. Среднее время замирания самцов ншей лести линий на протяжении 10 тестов (по модифицированному нами методу цинковой каталепсии).

В скобках - чнсяо животных в лилия?..

гек продолжительность замиранья 1201

100

£0 во

40

20

123456789 10

1-ССАМ2); 2-ВА1.В/с(6): 3-СБА/1(3); 4-СС57ВЯ(10); 5-АКК(7); 0-СЗИ/НЕ(5).

- б -

Рис. 2. Схема гибридологического анализа наследования предрасположенности к каталепсии у налей. СБА. АХЕ- родительские ливни. Р1 - габршш первого поколения, К2-гибриды второго поколения. X - каталептики, Н - некаталептики второго поз<олення.

Число катаяептаков представлено в у..

тестирование по методу Ап1х с соаЕТ. (¡961) выявило, что у гибридов К1, как и в родительской лишш АКН, каталептиков кет, что указывает на рецессивний характер признака. количество каталептиков среди ншей другой родительской линии СБА составляет 56* (неполная пенетрантность признака, то есть проявление не у всех особей), а у гибридов ¥Е - №. что соответстзгет менделевскому расщеплению 1:3, как при моногеннон наследовании (рис. 2). Дальнейшие биометрические расчета (Куликов, Козяачкова. Попова, 1969) подтвердили, что нокогенная гипотеза наследования каталепсии у нызей не отвергается, т о есть предрасположенность к каталепсии наследуется как один аутосомный ( кз слепленный с полон) локус. Это не значит, что такой сложный поведенческй признак, как величина реакции замюракия, контролируется всего одним геном. Но достаточно полонхи только одного локуса, чтоба нарушилась адаптивная, эволюдионно сложившаяся система генов, в результате чего нормальная реакция замирания превратилась в каталепсию.

Выявленный локус характеризуется неполной пенетрантность», то есть каталепсия проявляется не у всех мышей с данным генотипом, поскольку на проявление предрасположенности к каталепсии влипэт разнообразные средовые Факторы, и мы выявили один из них.

После приобретения опыта побед в агонкстических столкновениях наследственная каталепсия у мышей линии СБА переставала развива-I ться: ни у одного агрессора вызвать каталепсию не удалось (рис.

Рис. з. количество каталептиков у интактных (контр.) самцов линии СБА и у сгллов с суб-миссквнын и агрессивная типаки поведения.

Повторный опыт побед, Форкируйе^й агрессивный тип поведет!?., полность» предотвращает развитие каталепсии.

У, кАталЕптихоа

во 40 10 о.1

КОНТР СУЬМ. АГРЕС. 17 * •

3). При этой среди нышей СВА с субниссивнын талон поведения осталось столько ге каталептиков, как в контрольной группе. Это указывает на тесную связь каталепсии с другими Фориаки поведения. Например, кататоноподобпая реакция (выявляемая при поднимании за складку кохи на загривке) является компонентом субкиссивного поведения кыаеп (Кудрявцева и др.. 1989; Еийгуа71зета, ВаКзьгапотзКага, 1989).

СВЯЗЬ НЕМУ АКТИВНОСТЬЮ ТРШГГ0ФАНГИДР0КСШ1АЗЫ НОЗГА И ПРОЯВЛЕНИИ! КАТАЛЕПСИИ У НЫВЕЙ И КРЫС.

При анализе литературы по каталепсии создавалось впечатление, что роль серотониновой системы в механизмах каталепсии недооценивается. нами получены следущие доказательства важной роли серотониновой снетепы в реализации каталептического состояния.

Активность ТПГ - ключевого Фермента синтеза серотонина, показателя функциональной активности серотониновых нейронов - оказалась саной высокой у мышей каталептической линии СВА, причем только в стриатуне - структуре нозга, которую традиционно связывают с каталепсией (рис. 4). в остальных отделах мозга - гиппо-

ГИЛПОКАМП

Рис. 4. Активность триптоФан-гидроксилазы в отделах нозга иыией инбредныж лише*. * - р < о. 01 по сравнению с каждой из остальных лигой.

Здесь и далее цифрн под столбикакя означает число животных в группе.

ГИПОТАЛАМУС

иш

о о я

11

и и

ВАШ/С ССЗТГ^ ОО АКЯ С57В1/8 СВА

5 6 8 8 в 8

каше, гкдоталакусе и срегшем козге - различия Быразэны слабее и недостоБ8Р1Ш. Это свгдетельстзуэт об актавязашш серотоняновш: окончаний в стрнатуме и указывает на сходстео иэхашзкоп иасяедстаешюй каталепсп! у крыс в шоея.

«орннроваше агрессивного тала повсдгс:ш у сакдов се5., о пен уге была речь, ведет к зпачитыьноку сна 26*. ?<0.01) постгенюо активности ТПГ а стркатукэ. "а каталепсия у этих глшотккх перестает возникать, К^зп с субгассивпын тапок поведения не отличается от пэетродыгк ни количеством каталептиков, '-и активность» ТПГ в стглатуке и суадкен мозге (табл. 1). это наводит на -,мсль, что кегку проявяъпкэм катаягпс^; у мюзй СБА I! активность» 'гиг в гд стриатуно существует взаимосвязь. На» нрс-д-вояохениг подтверждается ♦арншгологачеекпни экссерчкептакя. в к;»' то?кх шчмекеннэ просеротошшовш" и антосеротошу-овах ш-гьагатоц сочеталось соответственно с усвяешен или ооз&еккеи каталепсии у животных.

Тзбл;-£ла 1

Проявление каталепсии и активность пштоФангЕдроксигаз:! в иозге у кией линии СВА с разлнчишя тизами соведениг в зоосоциальнон контакте.

Тия по веденья У- каталептиков Активность таг, пнолъ/иг мин стриаг?н средний мозг

Контроль 56 (27) СУбММССИВНЫЙ 58 (3) Агрессивный о (8)* 17,8 ± 0.9 (12) 101.9 1 7. г (6) 16. 8 ± 2. 0 (6) 94. 0 ± Ь. 1 (8) 12. 8 ±1.8 (в)* 85. в ±2.9 (8)

* - Р < 0.05 по сравнений с контролен.

Так. повышение активности ТПГ п стркатуне животных некаталептических линий - кшей АКР. и крыс Вистар - сопровождалось появлением у них четко вдоахенной каталепсии. Этот эффект обнаружен в ранние.срокк действия н-хлорфенилалаиина.

П-хлорфенилаланин широко применяется в качестве блокатора ТПГ с максинуном действия через 2-3 дня, но, как было обнаружено нами, через 1 час после введения (300-360 нг/кг в/6) он оказывает на фермент стимулирующее действие.

Активность ТПГ в стриатуне у животных некаталеп-

I тических линий - крыс Вистар и мышей АКН - возрастает до уровня

SXTHFHGCTb ТГГ

?яс. 5. лх'гие>т.с£ть ТЛГ и уроеснь сегзтояхпа з стгиатуке :т\с ленй Езстар и гепетпческп к-тплентпсов (К) и iKTiffiocTb TFr в стрлатуно пгаей лшй СБА п AIR через í ч после ьзеления 1аз?аствора п-злэр¿гамалаиш (зео-зео яг/кг

3/5).

Х- - Р < 0. 05 по сравнения с контролен.

СЕРОТОИИН

мкг/г

й »•-г-»

ш if

■ и

М 7 ^

SPCTAP 11 11 1 < 3 в

П конг

0MX.

евд

27 70

ак'ПЕНссгл у катзаептяков <г::с. 5). У кик аока:еаие акикностя таг прийодит достоверной• возрастаю» уровня самого серотокгяа. в средней мозге iíP'jc и :гх;эй активность таг под зозле*стигеа препарата че пзменяязс;>.

в этот пегяод раннего действия п-хлорфеншшаши оказштт xopeso ШФажекЕНй каталентзгенпкй з^гект на кркс Bzcrap н крче-хаталетихов, а такге на кикзй некаталоетяческой ли-зш AXR и ка-тагэатическсз лкшзд с ел ¡рис. б).

Напротив. блс;сада тяг штоша к резкону сьзтапяэ вцразен-коста каталепсии ? kfuc a ir¿mea с наследственной предрасположен-•юсть». Для блокада били использовали па пгепграта: н-хлорге-шшаланин и п-хлорнетаиФстаиин.

Т

1сэт

soso' 40' 20

ВИСТАР 12 14

ГК

14 20

зл№!гл;)ия

1 СЕК

40

30-Sola-

П кгжгроль 0 пхо* ч

АКП 29 в

са\

27 1-5

Рис. б. Рання? катадептогешшй эффект п-хлоофенилаяанина (300-360 нг/кг в/б за 1 ч) на крнс Вистар и кхчле линии ГК (генетических каталептиков), а тагаэ на мшей линий да и СВА. Контролыши эивопшм вводили Физраствор.

20

й ЗА 1 ч

- iO -

Ркс. 7. Езгибироваше п-хлор- продолжительность

КАТАЛЕПСИИ

Феннлаланянок (300 кг/кг в/б за 3 дня) наследственной каталепсии крыс ГЕ и галояеридоловой (2. 5 кг/кг в/б за 25 иин) каталепсии крыс Вистар.

* - р < 0. 001 по сравнению с контролем.

Через трое суток после введения п-хяорфенидаяанин сникая активность ТПГ в стриатуне крыс полностью и в средней нозге на Ш.. Для того, чтобы вызвать каталепсию у крыс Вистар, им вводили мощный каталептоген, блокатор доФаниновх рецепторов галоперидол (2.5 мг/кг в/б за 25 иин). ингибирование ТПГ п-хлорфенклаланинон сильно ослабляло галоперидоловую каталепсию (рис. 7). Этот Факт - был описан и раньше (lostovsKl е.а., 1972; Fuenaaror, Vogt, 1979; Wambebe, 1987), а новым стало то, что у крыс с генетаческой каталепсией тоже после п-хлорфенилаланина продолжительность каталепсии сокращалась в 4 раза (рис. 7);

Другой блокатор тпг, п-хлорметамфетания (15 мг/кг в/б за 3 ч), селективно и быстро ингибирующий ТПГ в нозге крыс (Fuller, 1976),еще более нощно подавляет развитие каталепсии. Он полностью снимает наследственную каталепсию у крыс и у мышей линии СВА. Существенных изменений в активности ТПГ в стриатуне мышей СБА не обнаружено, но статистически значимо (на 22;: и 29И соответственно) снижается уровень серотонина и его метаболита в этой структуре мозга. Сходство антикаталептического эффекта обоих препаратов дает основание утверждать, что наследственная каталепсия не проявляется благодаря именно блокаде синтеза серотонина.

Стоит отметить, что п-хлорфенилаланин (360 мг/кг в/б за 3 дня), а также нейротоксин 5,7-диокситриптамин (80 мкг/10 мкл в/ж за 9 дней), не эффективные для серотониновой систены мышей СНА, не вызывают у них и ослабления каталепсии.

Для сравнения с эффектом блокады ТПГ мы использовали антагонист серотскгшовых рецепторов преимущественно второго типа щшрогептадин по нг/кг в/б за 30 нин). Оказалось, что он снимает полностью каталепсию у генетических крыс-каталептиков и более, чем вдвое сокращает длительность каталепсии у кыией яипеп сва. То есть отчетливый антккаталептнческий эФФект у крыс к нкаей. пред-

СЕК

£0-во-

40« 20-

13 КОНТРОЛЬ

Ш Л ХОД ЗА 3 ДКП

ВИСТАР 10 10

- Ii -

расзологеяявя к каталепсгл, ноге? быть достигнут блокадой как ТПГ, так н серотожшовиа редеэторов.

Это сближает неделя наследственной и классических видов каталепсии: селективной истощение серотониюзой системы с понощью пХФА ослабляло 7 крыс нейролептическую каталепсию (SarneK, Baran, 1975; Расплмтог, Voat, 1979; 'Janbeb?. 1987); а с померю ц-ЕлориетанФетакяиа и родственного ену п-хлорФевилакФетамина -сшшло длительность наркотической каталепсия (Groppe, xuschlrisKy, 1975; Halec, LanswinsKl. 1980). Сообщалось об укорочеяки длительности нейролептической каталепсия у крыс серотонкаошмн знтагонистага дипрогептадинои (HaJ е. а., 1975), УА 335 (HaJ е. а., 1976), нетисергидон (Fuemnayor, Voat, 1979); об ослаблении норйшовой катаяеясш1 после блокатора серотонкаоскх рецепторов иетерголина (ВгоеККап? е. а., 19S8).

В егкке наги ошгты с разнили ингибиторами серотониновой сис-тени свидетельствуют о тон, что для развитая наследственной каталепсии крас и ккней, как и для развитая нейролептической каталепсии, необходимо участие яеповрезщеняой серотониновой системы.

Кроне того, з нагшх оксперкнентах привлекает внимание сцепление двух признаков: при ослаблении каталепсии активность ТПГ понижается, а проявление каталепсии сопрозоглается высокой активность» ТПГ в стриатуне.

Тем са.1им лодтверкдается закономерность, которая била обнаружена ранее в нашей лаборатории (Попова и др., 1935; XolPaKov е. а., 1985Ы: состоян-is каталепсии, вызванное у крыс Внстар аудиогенно или яроническак введением нетаяФенидата. сочетается с яовипениеи активности ТПГ локально в стриатуне; наследственная предрасположенность к каталепсии у селекпионируеикх кл:с также связана с генетически детерминированной высокой активностью 'ГАГ в стриатуне. Нави результата такае согласуются с данными об усилении классических видов каталепсии под влиянием серотснкноЕнх агонистов триптофана. 5-оксктриятофана. квипазина, 5-кеюке-.'динетиятрипта-мина и ФенФлурамияа (Groppe, XuscMnsKy, 1975; Carter, РусосК, 1977; Balsarae. а., 1979; Fuenmayor, Vogt, 1979; i'alec, 1980; Hal ее, LanswinsKi, 1980; Davies, Williams, 1983).

Анализ литературы■обнаруживает, что серотонэргические средства оказывают однонаправленные эффекты на классические, наиболее вырахешше виды каталепсии - нейролептическую и наркотическую которые развиваются с участием разных механизмов. Кроне

серотокшоио.; система. этого нельзя Сйазать ш* про какую ж-т>й кедиаторкую скстеку. Кисте с нанизи соостЕгкнь'П; результата:-?,! это придает серотониновой системе намного более вгсоиое значение, чен роль модулятора дофаминовой систекп. котсруз отводит семто-никовой системе общепринятая дофаминовая гипотеза каталепсии.

Более верным нам кажется представление не о подчиненном. а по крайней мера о равнопраенон участки до?аишювой и ссротоненсвой систем в регуляции каталепсии.

Хоросо известны антагонистические вза^зоотЕовешя кехду зжа системами на уровне стриатуна, так что ингибированке (стенуляцкя) нейронов одной снстены приводит к стимуляции (икгпеяровагозэ) другой (Davles, Tonsroach, 1978;. Fuennayor, Borsudez, 1505; Crespi е. a,. 19S3; Ugedo е. а., 1939). Стриатл: кннерзируется окончаниям серотониновнх нейронов из дорзального ядра ива и окончаниями дофаминовых нпгростриатных нейронов (Davles. Tongio-ach. 1978). Видимо, нейроны дето систем образуют синапсы ш кекд-ритах друг друга и осуществляют взаимный ингибптордый контроль. Крсае того, полученные нами данные демонстрируют, что серото-шшовая скстена может осуцестышть самостоятельное агаяяне на развитие наследственной каталепсии.

НЕХАШЗН АКТИВАЕЕИ ТРШГГОФАНШРСЖСНЛАЗН Б СТРИАТУКЕ ЕРЫС ПРИ КАТАЛЕПСИИ

Ключевкй звеном серотошшовых механизмов наследственной каталепсии, по-видииону, является тркптофангидроксклаза стриатука, через регуляшаг которой нохет обеспечазаться контроль серотоншовой системы над каталепсией.

Среди известна* механизмов регуляции активности ТПГ привлекает внимание ФосФормирование Фермента, однако этот процесс изучался в основном In vitro и вне связи с поведением. Ны предположили, что фосфорилирование является причиной активации ТПГ в стриатуме крыс-каталептиков, что заставляет интенсивнее работать этот Фермент. Полученные результаты подтвердили наше предположение.

В стриатуме крыс-каталептиков по сравнению с крысами Вистар повышено сродство ТПГ к СЕоему аминокислотному субстрату триптофану, что обнаруживается со уменьшению константы Нкхазлиса для триптофана: с 0.170 ± 0.017 мМ у крыс Вистар до 0.099 ± 0.040 мИ у крыс-каталептиков (Р<0.01), и ТПГ гидроксилирует его с более высокой эффективность».

Дополнительное ^сформирование ТПГ In vitro эндогенной каль-

7яс. 8. Лзгепепхм "¡ставясстл ТПГ стрнатуна п среднего лозгл крнс-каталстгассв п icpkc Вистзр в усло-SHHá >}ос'.оряжмбслия и дефссири-жогатая in 71 tro.

Тасло знготкж з чахлой группе: для стГ'Натт;'Д - 10, ялн среднего ■озгз - з.

- Р < о. 05 ло сравнение с "сзодзой аэт;£гяостьч таг.

ЛХГИ-iHOCTb ТПГ

пмоль/мгу«ч

cs систлй ЕЗ кгысы-

ХЛГ^ЛЕПТИХЯ

ш

st

at.

Г'.'Ё

СРЕДНИЙ МОЗГ

1>Ч

ta

исходная ФОСФОР, яг -ъос».

40

дхй. калькодгли-завясвдой протеишиназой повитает ее аятшшость до одного уровня и у крыс Вистар, и у крис -каталептшов (рис. 3). Д9'0сФ0Р;шиГ'0Е?.1!1!е тиг экзогенной щелочной ФосФатазой не изменяет хсходиый уровель у крыс Бястар, но снимет до этого уровня активность ТПГ из сттиаг/на крыс-катале птгссоз. Значит, в стриаттае у каталептиков ТПГ частично ФосФорияяруется, а у кркс вастар - нет.

Кожпо полагать, что в стриатуие у крнс-катглептахов высопая (но не максимальная) активность Фегкента поддергивается за счет непрерывного -íoc Формирования ноннх. но, по-вндикону, не всех поступали молекул ТПГ.

Причиной этого вряд ли являются наследственные изменения структуры Фернепта или его сайтов ФосФорилирования, поскольку в среднем мозге, где синтезируется ТПГ. не найдено' различий км по кинетике, нн по картоне ФосФоршшрования-деФосФоркякрозания (р:тс. 8), Наиболее вероятно, что причина локального Фос*оршгароват;я ТПГ в стриагуне крыс-каталептиков заключается з усиленной функциональной активности серотонкповых окончаний в этой структуре. Это предположение основано на данных, полученных гари искусственной электростииулявдш серотониновых нейронов среднего нозга: в результате стимуляции ядер шва синтез серотошша в коре возрастал благодаря активировании ТПГ именно путем фосфорняирования (Boadle-Biber е.а.. 1983; 1986; Boadle-Bíber, Fhan, 1987).

Симуляция ТПГ ФосФорилированиен в основной изучалось In vitro (обзорн Boadle-Biber е. а^, 1902 ; Попова, Жанаееа. 1988). Известны только два примера ФосФорилгоовзния ТПГ in vivo (иссяе-

довали передаю кору крыс) : после инъекции морфия и после аудио-генного воздействия (Воа<11е-В1Ьег е. а., 1989). Однако наследственный, а не кратковременный процесс ФосФорклирования фернента е локальной структуре нозга. и к тону же связанный с определенный поведение», показан впервые нами.

Тот же механизм ФосФорилироваяия таг в стриатуме кы обнаружили на другой модели катале пет, обсуждавшейся вше. он действует у крыс некаталептической линии Вистар, которые начинает проявлять каталепсию через 1 ч после введения п-хлорфенилалакиаа (рас. 9). Здесь также фесфоршшрущие условия достоверно увсякчй-вают активность ТПГ из стркатука и контрольных, и опытных крыс до одного уровня, а дефосфорилкрованке приводит к достовеРЕоку снижению активности фернента по сравнений с исходной только у кркс, которым вводили п-хдорфенилаланин (рис. 9).

АКТИВНОСТЬ ТПГ ПМОПь/МГМИН СТРИАТум

Рис. 9. Влияние п-хлорфенилаланина (360 нг/кг в/б за 1 ч) на изменение активности ТПГ из стркатуна и среднего мозга крыс Вистар в условиях фосфорилирования или дефосфорилн-рования.

Число животных в каждой группе: для стриатума - 10, для среднего нозга - 6.

* - Р < 0.05 между контролен и опытом;

Д - Р < 0.01 по сравнению с исходной активностью ТПГ.

Такое сходство дает основание предположить, что локальное ФосФорилирование ТПГ в стриатуме является общин нейрохимически? механизмом усиления Функций серотониновой системы мозга ирг каталепсии. Видимо, ФосФорилирование ТПГ принадлежит к оснозша-путям регуляции каталепсии серотониновыми волокнами стриатума.

СРЕДНИЙ МОЗГ

- 15 -D H В О Д H

1. Обнаружена линия ншей CBA/Lac Sto Icen, поддерживаемая в виварии Института цитологии и генетики со АН СССР, которая резко отличается от остальных в линий способность» к развит) глубокой каталепсии, нти пиния CBA/Lac sto y из другого источника не обладают такой предрасположенностью к каталепсии.

2. На мышах 9 инбредных линий показана генетическая детерминированность развития каталепсии. Гибридологический анализ потомства линий СБА и AKR выявил, что каталепсия наследуется как простой ненделевский рецессивный, аутосонный признак с неполной пене грантностью. Предрасположенность мышей СБА к каталепсии обусловлена. по-видкмоиу. рецессивной нутацией по одному локусу.

3. Кроме генетического Фактора, на проявление каталепсии существенное влияние оказывают и внешние воздействия. Формирование агрессивного типа поведения в серии антагонистических столкновений самцов линии СНА приводит к исчезновению каталепсии, характерной для интактных животных и мышей с субмиссивным типом поведения.

4. Ныши каталептической линии СБА отличаются от остальных линий достоверно более высокой активностью в стриатуне ключевого Фермента синтеза серотонина - триптофангидроксилазы. Повторный опыт побед в агонистических контактах, создавая агрессивный тип поведения, внесте с утратой способности к каталепсии приводит к снижению активности триптофангидроксилазы в стриатуне.

5. Ингибирование триптофангидроксилазы п-хлорФенилаланином значительно ослабляет каталепсию как у крыс с наследственной предрасположенностью к каталепсии, так и каталепсию, вызванную галоперидолом у крыс Вистар. Другой ингибитор триптофангидроксилазы п-хлорнетамфетанин резко снижает проявление наследственной каталепсии у мышей СБА' и у ю?ыс-каталептиков. Блокада серотонино-вых рецепторов пипрогептадином подавляет развитие наследственной предрасположенности к каталепсии у ншей СВА и крыс-каталептиков.

6. п-хлорфенилаланин в Фазу раннего действия(через 1 ч) обладает каталептогеннын эффектом и при этом повышает активность триптофангидроксилазы в стриатуме некаталептических линий животных - мышей АИ? и крыс Вистар - до уровня каталептиков. Выяснено, что у крыс Вистар повышение активности тлг происходит путем локального ФосФорилирования Фермента в стриатуне.

7. Причиной увеличения активности ТПГ в стриатуне крыс-каталептиков является локальное фосфорилирование Фермента в этой структуре мозга.

- 16 -

спесок работ, опубликоемшх ПО 'ГЕНЕ ДКССЕРТАЦЕК

1. куликов А. Б., Воронова й. П., Еанаева Е. ю. нэтосз исследования Фернентов биосинтеза серотошша и триптаиина //"'йшия, биохимия и Фармакология производных индола": Тезисы докл, 1-ой Всес. конФ. - Тбилиси, 1966. - С. 84,

2. Куликова. В., Попова Н. К., Жаааева Е. С. Роль твштоФангид-роксияазы нозга в проявлении каталепсии у крыс //"фундакентаяытс костнкенпя нейрохккки - иедгашне": Тезисы док;;. x Всес. коб,$. uo бнохишш. - горький, 1987. - с. 192.

3. козлачкова Е. Ю., Алехина Т. А. Влияние п-х.-ор$епилалапида на развитие каталепсии у кркс к ншей //"Иеднатог-п и поведешь : Тезисы докл. Бсес. рабочего совец. - Новосибирск, 15Ö3.-С. 42-чЗ.

4. Куликов A.B., Козлачкова Е.П., Попова н.к. о рол*?. серотстша в проявлении каталепсии // "Недиаторы к поведение": тезисы докл. Всес. рабочего совещ. - Новосибирск, 1988. - с. 56-57.

5. Куликов А.Б., Козлачкова Е.й., Попова Н.Е. Участке серону-еиеовой систеш стриатума в механизмах каталепсии // "Стр::г»тнгя система в норме к патологки": Тезисы докл. IV Бсес. скип. - Ленинград, 1988.- с. 21.

,6. Куликов a.B. , Воронова и. п,, Жанаева е.Ю. Ч/вствэтелыщй фдуоринетрический метод овределеши активности триптофангидрокси-лазы в структурах нозга //Вопр. кед. линии. -1988. -т. 34. - с. 120 -123.

7. Попова н. к., Жанаева Е. в. Свойства, регуляция активности и функциональная рель триптсФангидроксилазы нозга // нэйрохшжя. -1983. - Т. 7. - С. 274-267. * 8. Еуликоб а. В.', Козлачкова Н. Ю.

Закономерности наследования каталепсии у мышей // Езз со АН СССР. - вып. г. - 1989. - С. 21.

9. Куликов a. B., Козлачкова е. ю., Попова н. К. Генетически контроль каталепсии г нжей // Гекетаса..-1939. -т. 25. -с. 1Ш-1Ш.

10. Елыков А. Б., Еудухввдяа Н. К., Козлачкова С. ю.. й! о-;а ¡I.E. Связь _ йе*я> активность» тркдиос-аигидроксглагы в годе и.; он Vvöjiv е иро>Х'яезаел катглэялгл у кхп;^ // Вж. i'/.ж Ско.:. :: ¡■/¿¿ицыш. - ivöS. ~ Т. Ю5. - С. '¿(19-271. • ■

iL кулйков А.Б,', Догсачкова Е.Ю., ик?уе.*",;ьс л.е. , Носова К. К. Кехайнз'и йвдшздод активности триптофангкдроксклазы в стйтуке кркс с генетической предрасположенность» к кзталеегки // Кейрохшкй. в игча-ш