CC BY
24
УДК 616.89-008.47-089.843:616.831
ХАРАКТЕР ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ КРЫС С ЭМБРИОНАЛЬНЫМ НЕЙРОТРАНСПЛАНТАТОМ В СОМАТОСЕНСОРНОЙ КОРЕ МОЗГА
© 2004 г. Г.Ш. Гафиятуллина, Я.А. Хананашвили
Features of in the open field test, described by increase of the oriental - research activity, increase in the quantity of groomings are revealed. In a Y-maze increase of the motional activity and the spontaneous alternations побежек in its compartments, reduction of the time of stay in the covered part is established.
Проблема трансплантации нервной ткани, насчитывающая более чем вековую историю, из частного раздела нейрохирургии превратилась в одну из современных нейронаук. Очевидной перспективностью в разработке этой проблемы отличается использование эмбриональной нервной ткани не только как безальтернативного способа лечения поврежденного мозга, но и в качестве ценного метода изучения принципов самоорганизации и функционирования мозга.
К настоящему времени накоплен обширный фактический материал, свидетельствующий, что аллоген-ные эмбриональные нейротрансплантаты коры головного мозга интегрируются с мозгом реципиента [1, 2]. Доказано образование афферентных и эфферентных межнейронных связей между клетками соматосенсорной области коры мозга реципиента и эмбрионального нейротрансплантата (ЭНТ) уже на ранних этапах его приживления [3, 4]. Данному обстоятельству способствует установление гемоциркуляции в трансплантированной нервной ткани, обеспечиваемое образованием анастомозов между сосудами ЭНТ и мозга реципиента [5].
Наличие у ЭНТ трофического действия открывает возможности его использования для восстановления функций поврежденного мозга, в пользу чего могут свидетельствовать данные о позитивном влиянии ЭНТ на восстановление утраченных навыков и улучшение пространственной памяти [6]. Однако один из ключевых вопросов проблемы о влиянии ЭНТ на функционирование мозга остается невыясненным. Цель данного исследования - изучение характера поведенческих реакций у крыс с гомотопическим эмбриональным аллотрансплантатом в соматосенсорной области коры головного мозга.
Материал и методы исследования
Эксперименты выполнены на 22 крысах-самцах линии ’^Б1аг, массой 150-160 г, содержащихся в стандартных условиях вивария без ограничения доступа к воде и пище.
У наркотизированных кетамином (12,5 мг/кг внут-рибрюшинно) крыс-реципиентов над зоной, соответствующей локализации соматосенсорной коры (ССК), координаты которой соответствовали: АР=+2,0 мм; Ь=5,5 мм [7], обнажали череп, просверливали теменную кость и производили ее трепанацию, надрезали твердую мозговую оболочку. Затем с помощью микрошприца со стеклопластиковым наконечником удаляли 1 мм3 серого вещества, формируя в ССК углубление, и осуществляли тщательный гемостаз. Донорскую ткань получали от 17-18-дневных эмбрионов, взятых от однопометной самки, у которой производи-
ли кесарево сечение, извлекали эмбрионы из рогов матки и помещали их в стерильный 5 % раствор глюкозы при температуре 37 °С. Затем из зоны коры мозга эмбриона, соответствующей ССК, с помощью туберкулинового шприца со стеклопластиковым наконечником извлекали фрагмент ткани объемом 1 мм3, и полученную эмбриональную ткань сразу же имплантировали в область сформированного углубления в ССК мозга крысы-реципиента. Производили костную аутопластику, ткани головы ушивали. Спустя 4 месяца после трансплантации были выполнены 3 серии опытов по изучению у крыс с ЭНТ характера поведенческих реакций.
В первой серии у них были определены типологические особенности поведения при тестировании в открытом поле, представлявшем собой площадку размером 0,7 X 0,7 м, расчерченную на квадраты с длиной стороны 10 см. Поле было окружено прозрачным плексигласовым барьером высотой 50 см и освещено лампой накаливания мощностью 150 Вт, установленной на высоте 2 м над площадкой и дающей освещенность 100 лк. Животных помещали на площадку и в течение 10 мин регистрировали число перемещений по квадратам (горизонтальную двигательную активность), вертикальную двигательную активность (стойки), частоту входа в центр и число актов груминга.
Во второй серии опытов была проведена оценка адаптивной коррекции поведения крыс в У-образном лабиринте (углы между рукавами - 120°) с освещенным и затемненным рукавами-отсеками величиной 50 X10 X 40 см. В течение 5 мин регистрировали время пребывания в освещенном отсеке и нахождения в движении, число заходов в отсеки лабиринта, а также вертикальных стоек и актов груминга.
В третьей серии опытов животным предъявляли 10-минутный тест принудительного плавания в бассейне 60X60X40 см (температура воды 27-28 °С). При этом регистрировали время активного (сплошные гребковые движения всеми четырьмя лапами) и пассивного (слабые гребки) плавания, а также частоту активного избегания плавания (прыжки) и время неподвижности (иммобилизации).
В качестве контроля были использованы 2 группы крыс-самцов линии ’^81аг соответствующего возраста. Одну из них составили интактные животные, а другую, с целью исключения влияния черепно-мозговой травмы на параметры поведения, - «ложнооперированные» крысы, у которых производили надрез твердой мозговой оболочки, затем - костную аутопластику и послойное ушивание мягких тканей головы.
Для определения значимости различий между данными двух выборок при распределении признаков,
согласно нормальному закону, использовали ^ критерий Стьюдента. При наличии достоверных (р<0,05) отличий распределения от нормального (критерий х2), применялись Т-критерий Уилкоксона и и-критерий Манна-Уитни. Статистически достоверными считали различия между выборками при полученном значении р < 0,05.
Полученные результаты
Результаты проведенных исследований представлены в таблице. В первой серии опытов было получено, что у крыс с ЭНТ количество пересеченных квадратов, вертикальных стоек и число грумингов оказалась выше, чем у животных контрольных групп. Одновременно с этим по числу входов в центр открытого поля крысы с ЭНТ не отличались от контрольных животных. Параметры поведенческих реакций ин-тактных и «ложнооперированных» крыс не различались между собой.
Анализ поведения животных в У-образном лабиринте выявил у крыс с ЭНТ достоверное повышение вертикальной, а также спонтанной (горизонтальной) двигательной активности, проявившейся в увеличении времени нахождения в движении, с чередованием побежек в различные его отсеки. В то же время их пребывание в освещенном отсеке лабиринта оказалось достоверно короче, а по показателю частоты посещения отсеков лабиринта и по частоте грумингов поведение крыс с ЭНТ не отличалось от поведения крыс контрольных групп. Сравнительный анализ поведенческих реакций интактных и «ложноопериро-ванных» крыс выявил отсутствие различий между ними и в условиях лабиринтового теста.
Таким образом, в тесте открытого поля и У-образном лабиринте у крыс с ЭНТ по сравнению с контрольными животными была выявлена повышенная ориентировочно-исследовательская активность, что выражалось в возрастании горизонтальных и вер-
Показатели поведенческих реакций у интактных (I), «ложнооперированных» (II) крыс и крыс с эмбриональным нейротрансплантатом (III), М±т
Показатель I (n=8) II (n=6) III (n=8)
Тест открытого поля: - перемещения по квадратам - стойки - груминг - входы в центр 62,8*11,4 12,5*6,4 14,0*2,5 0,8*0,05 68,8*8,1 11,7*3,2 16,7*3,3 1,0*0,70 80,3*9,4* 25,3*3,9* 27,7*5,4* 1,3*0,60
У-образный лабиринт: - стойки - время в движении, с - число заходов в отсеки - нахождение 10,5*3,4 5,7*3,1 16,7*2,3 6,8*1,4 25,8*2,8 14,5*4,21 4,5*2,5 17,9*5,7 8,8*3,1 26,7*2,3 20,3*4,5* 12,8*4,2* 14,4*5,8 3,3*0,4* 23,1*4,1
Принудительное плавание: - активное, с - пассивное с - частота избегания - время иммобилиза- 35,8*0,5 13,0*0,5 2,5*0,04 54,2*4,4 33,4*0,9 14,7*8,3 7,7*1,02 32,8*4,1 11,3*0,6* 3,4*0,40* 25,3*3,3* 26,8*4,4*
Примечание. * - различие достоверно между ЭНТ и контролем при р<0,05.
тикальных двигательных реакций.
В тесте принудительного плавания у крыс с ЭНТ выявлено уменьшение продолжительности как активного, так и пассивного плавания по сравнению с контрольными животными. Наряду с этим установлено повышение частоты повторения прыжков и укорочение периодов иммобилизации. В свою очередь для интактных и «ложнооперированных» крыс характерно доминирование активного плавания, чередующееся с периодами пассивного, что в особенности у ин-тактных животных сменялось наступлением длительных периодов неподвижности.
Таким образом, у крыс с ЭНТ структура адаптивного поведения в тесте принудительного плавания существенно отличалась от поведения животных контрольных групп. Снижение активации, проявившееся укорочением периодов плавания, сопровождалось возрастанием числа реакций избегания и уменьшением продолжительности состояний неподвижности.
Обсуждение
Нами установлено, что спустя 4 месяца после трансплантации у крыс с ЭНТ в тесте открытого поля имело место повышение ориентировочно -исследовательской и двигательной активности, о чем свидетельствовало возрастание горизонтальных и вертикальных двигательных реакций, а также увеличение числа грумингов. Полученные результаты в соответствии с данными [8,9] позволяют сделать заключение о повышении у животных уровня тревожности. Наряду с этим у крыс с ЭНТ не происходит торможения исследовательской мотивации [9,10], на что указывают, с одной стороны, проявления негативного эмоционального состояния, а с другой - повышение ориентировочноисследовательской активности, в совокупности определяющих поведение животных в условиях открытого поля. Возрастание частоты грумингов при этом тормозит формирование мобилизационного стресса путем снятия избыточной двигательной активности [11]. По числу входов в центр открытого поля (эмоциональная реакция страха) крысы с ЭНТ не отличались от контрольных. Все вышеизложенное свидетельствует, что у крыс с ЭНТ не нарушена естественная динамика организации ориентировочного поведения и, следовательно, менее выражена его детерминированная структурированность при ознакомлении с новой ситуацией.
У крыс с ЭНТ в У-образном лабиринте характерной особенностью поведенческих реакций наряду с возросшей двигательной активностью было чередование спонтанных побежек в различные его отсеки, причем время пребывания в освещенной части уменьшалось. Проведенная в данной серии опытов оценка адаптивной коррекции поведения крыс позволяет сделать заключение о проявлении у них ориентировочноисследовательской активности. Крысы с ЭНТ спустя 4 месяца после трансплантации по сравнению с контрольными группами животных характеризовались повышенной скоростью реше-
ния пространственных задач, направленных на осуществление локомоторных актов [12].
В то же время у крыс с ЭНТ зарегистрировано снижение активации в тесте принудительного плавания, видоизменение его ритмической структуры, возрастание числа реакций избегания и уменьшение продолжительности состояний неподвижности. Трактовка сниженной поведенческой активности в результате стрессорного воздействия зависит от первоначальной стратегии адаптивного поведения животного [13]. Полученные результаты, свидетельствующие о наличии у крыс с ЭНТ элементов пассивного поведения, могут служить доказательством проявления у них приспособительной реакции.
Проведенные исследования продемонстрировали, что у крыс с ЭНТ спустя 4 месяца после трансплантации существует установившаяся система реализации поведенческих реакций, компоненты которой находят отражение в предъявляемых нами различных оценочных тестах. У крыс с ЭНТ наряду с возрастанием уровня тревожности выражена исследовательская мотивация, на наличие которой указывают проявления негативного эмоционального состояния и повышенная по сравнению с контрольными группами крыс ориентировочно-исследовательская активность. Однако следует отметить, что на ранних этапах приживления ЭНТ оказывает на мозг реципиента дезактивирующее воздействие [14], результатом чего являются разнообразные нарушения зоосоци-ального поведения и повышение реактивной тревожности. Причина данного обстоятельства, вероятно, связана с неполной морфофункциональной интеграцией ЭНТ с тканью мозга крысы-реципиента, а также незавершенностью ее регенерации, обеспечивающей возможность адекватной компенсации когнитивной и локомоторной функций [15]. Это касается, в частности, нарушения in situ цитоархитектоники микрососудов, врастающих в трансплантат, детерминирующих нарушения системы расположения в нем нейронов [1, 5].
Таким образом, проведенные исследования продемонстрировали, что у крыс спустя 4 месяца после гомотопической аллотрансплантации эмбриональной ткани ССК головного мозга характер поведенческих реакций приобретает специфические черты, что, вероятно, является результатом восстановления структуры иннервации и кровоснабжения пересаженной нервной ткани.
Выводы
У крыс с ЭНТ спустя 4 месяца после гомотопической аллотрансплантации обнаружено:
Ростовский государственный медицинский университет
в тесте открытого поля повышение уровня тревожности, проявляющееся возрастанием ориентировочно - исследовательской и двигательной активности, а также увеличением количества грумингов;
в Y-образном лабиринте поведенческие реакции характеризуются возрастанием двигательной активности, чередованием спонтанных побежек в различные его отсеки, уменьшением времени пребывания в освещенной части;
в тесте принудительного плавания наличие элементов пассивного поведения, проявляющегося уменьшением времени активного и пассивного плавания, продолжительности периодов иммобилизации и возрастанием числа реакций избегания.
Литература
1. Лосева Е.В. // Успехи физиол. наук. 2001. Т. 32. № 1. С. 19-37.
2. Popovic N., Jovanova-Nesic K., Popovic M. // In-tem.J.Neuroscience. 1997. Vol. 9. № 1,2. Р. 11-28.
3. Gaillard A., Gaillard F., Roger M. Neocortical grafting to newborn and adult rats: developmental, anatomical and functional aspects. London, 1999. Р. 23-47.
4. А.Г.Брагин, Боне А. // Нейрофизиология. 1989. Т. 21. № 4. C. 490-497.
5. Akalan N., Grady M. // Surgical Neurology. 1994. Vol. 42. № 6. P. 517-522.
6. Sinson G., Voldi M., McIntosh T.C. // J. of Neurosurgery. 1996. Vol. 84. № 4. P. 655-662.
7. Konig J.F., Klippel R.A. Stereotaxic Atlas of Forebrain and Lower Parts of the Brain Stem. Baltimor, 1963. P. 36-41.
8. Ливанова Л.М., Левшина И.П., Курочкина Е.В. // Журн. высш. нерв. деятельности. 1994. Т. 44. № 1. С. 75-79.
9. Ливанова Л.М., Айрапетянц М.Г. // Журн. высш. нерв. деятельности. 1993. Т. 43. № 5. С. 1030-1032.
10. Симонов П.В. // Журн. высш. нерв. деятельности. 1997. Т. 47. № 2. С. 320-328.
11. Айрапетянц М.Г. // Вестн. АМН СССР. 1987. № 8. С. 76-81.
12. Левшина И.П., Шуйкин Н.Н. // Журн. высш. нерв. деятельности. 2003. Т. 53. № 1. С. 94-99.
13. Жуков Д.А., Виноградова Е.П. // Журн. высш. нерв. деятельности. 1994. Т. 44. № 7. С. 591-595.
14. Михайлова Н.Г. и др. Индивидуальный мозг: Структурные основы индивидуальных особенностей поведения. М., 1993. С. 52-67.
15. Lee M.H., Rabe A. // Behav. Brain Res. 1998. Vol. 90. № 2. P. 147-156.
26 декабря 2003 г.
