CC BY
80
© Демченко О. М.
УДК 616. 44 -008. 61:616. 8-009. 627:616. 89 Демченко О. М.
КОГШТИВНА АКТИВНЮТЬ ЩУPiB ЗА умов дисфункцп ЩИТОПОДiБНОÍ ЗАЛОЗИ
Державний заклад «Дтпропетровська медична академiя МОЗ УкраГни»
(м. Дшпропетровськ)
Дана робота е фрагментом НДР «Мехаызми адаптивних реакцiй центральних та периферичних вщдьтв нервово! системи за нормальних та патоло-гiчних умов», № держ. реестрац 0111и002789.
Вступ. Вищi функцiI мозку визначаються дiяль-нiстю нейрогуморального регуляторного механiзму. Серед гормоыв, що впливають на когытивну актив-нiсть ЦНС важлива роль належить тирео!дним гормонам (ТГ). Завдяки пщтриманню належного рiвня енергетичного та пластичного обмшу нейро-гл^ альних структур, модулюванню нейромедiаторних дифузних систем, вегетативному катехоламiновому пресорному ефекту дан гормони забезпечують пiдтримання психо-емоцмного статусу органiзма [10,20,22]. Не дивлячись на числены науковi данi про вплив ТГ на когытивну функцю мозку, механiзм !х дiI залишаеться не з'ясованим [4,8,17]. Одним з важливих, але дискусiйних аспектiв реалiзацiI впли-ву ТГ на когытивну функцiю ЦНС е регуляцiя актив-ностi основно! гальмiвноI нейромедiаторноI системи мозку - ГАМК-ерпчно! ме^ацм.
Тому метою досл1дження було вивчення осо-бливостей спонтанно! поведiнковоI активности про-цесу формування просторово! пам'яД а також ролi збуджуючих i гальмiвних амiнокислот в неокортексi щурiв за умов тирео!дного дисбалансу.
Об'ект I методи досл1дження. Дослiдження були проведен на лабораторних щурах лши Wistar масою 140-180 гр. Експерименти були проведен вiдповiдно до юнуючих мiжнародних вимог i норм гуманного вщношення до тварин (Конвенцiя Ради европи, 1986 р., Закон Укра!ни вiд 21.02.2006 р., № 3447 - IV).
Поведшкова дiяльнiсть тварин за умов втьного перемiщення вщбуваеться за участю вищих нерво-вих центрiв i мае iнтегративний характер. Досл^ дження спонтанно! поведшково! активной проводили за методом «вщкритого поля» [2]. Майданчик розмiром 80Ч80 см був розбитий на 16 квадра^в i 9 отворiв - «ырок». Тварину розташовували в цен^ поля i спостерiгали за нею 3 хв. За цей час рахува-ли ктьюсть пересiчених горизонтальних квадра^в (горизонтальна рухливiсть), число обстежуваних «нiрок» (дослiдницька активнiсть), величину стмок на заднiх лапах (вертикальна рухливють), тривалiсть
грумiнгу та кiлькiсть болюЫв дефекацiй (емоцiйна активнiсть) [3,6].
Вироблення рефлексу пасивного уникнення (УРПУ) проводили за методом Буреш [2], який широко використовуеться в експериментальних до-слщженнях для вивчення мнестично! активностi тварин. Щура розмщували в камерi, яка складалась з двох вщсЫв - освiтленого та темного, дно якого було електрифковане. Обидвi частини з'еднувались невеликим отвором - «ыркою». Тварин, у яких ыр-ковий рефлекс (перехiд iз освiтленого в темний вщ-ск) впродовж 3 хв був вщсутнм, в експеримент не брали. Через 0,5-1с пюля заходження тварини в «ырку» на пiдлогу темного вщЫку подавався струм силою, яка дорiвнювала больовому порогу. У вщпо-вщь на больове подразнення тварина повинна за-лишити темну частину камери i перейти в освiтлену. Якщо щур залишався в нiй 3 хв i не спробував знову перейти до «ырки», то у нього реак^я пасивного уникнення була вироблена. Формування УРПУ проводили перед початком експерименту, а вщтворен-ня !! перевiряли через 2 тижн пiсля створення екс-периментального ппер- або гiпотиреозу. Щури, як впродовж 3 хв знаходилися в осв^леному вiдсiку становили групу неамнезованих тварин, а тих, що заходили, тобто не зберегли енграму пам'ятного слщу, вщносили до амнезованих оЫб.
Вироблення умовно! реакцi! активного уникнення (УРАУ) проводили в У-образному лабiринтi з електрифкованою пiдлогою [2]. Тварину розташовували на стартовий майданчик. В одному iз двох шших ходiв вмикали свiтло. На 5 секундi на пiдлогу подавали електричний струм величиною, що до-рiвнювала больовому порогу. Щоби уникнути елек-трошкiряного подразнення тварина повинна була перейти у освгглений рукав лабiринту. Через 30 с щура повертали на стартовий майданчик. При по-еднанн умовного (свiтло) i безумовного (больового) подразнення у щура поступово вироблялася реак-цiя уникнення у виглядi побiжки в освiтлений рукав, що наступала до нанесення електрошюряного но-цицептивного подразнення. Набутий рефлекс був вироблений, якщо тварина виконувала 10 безпо-милкових уникнень пщряд. Щурiв навчали протягом двох тижыв при формуваннi експериментального
гiпер- та ппотиреозу по 10 поеднань св^ловопо i бо-льового подразникiв щодобово.
Визначення концентрацiI глiцина, ГАМК, плута-мата в помопенат неокортекса проводили хрома-топрафiчним методом, заснованим на под^ плщи-на, ГАМК та плутамата в системi н-бутанол: оцтова кислота: вода в тонкому шарi сорбента з наступним кiлькiсним визначенням по реакци з аллоксаном [18]. На стартову лшто пластини «стуфол» наносили 0,2 мл тканиннопо екстракту i хроматопрафували в системi н-бутанол: оцтова кислота: вода у стввщно-шенн 8:2:1. Потiм пластину висушували i проявляли 1 % розчином аллоксана в ДМФА при 1000С. Плями, вщповщы ГАМК, плiцину, плутамату вирiзали и елл|Ы-рували в 3 мл ДМФА на протязi 3 подин. По™ проби центрифугували при 2500 об/хв протяпом 30 хв (при температурi 150С), пюля чопо 1х спектрофотометру-вали при довжин хвилi 540 нм. Вмют ГАМК, плiцина i плутамата розраховували за калiбрувальною кривою з перерахунком на навюку тканини i виражали в мкмоль/п тканини.
Ппертиреощний стан моделювали шляхом введення з !жею подрiбнених до порошку таблеток 1_-тироксину («ВегНп-ОИетле Аи1», Нмеччина) впродовж двох тижнiв у дозах, як поступово пщви-щували, що пов'язано з iнактивацiею екзопеннопо тироксину [9,14]. На початку експерименту доза препарату була вищою за добову продук^ю тироксину (3-5 мкп/тварину) i становила 10 мкп/добу. Щодобово концентра^ю тироксину пiдвищували на 10 мкп в порiвняннi з попередньою. ГiпотиреоIдний стан створювали введенням з 1жею мерказолiлу в дозi 10 мп/кп впродовж двох тижыв [5,7,21]. Вiропiд-нiсть створених моделей пщтверджували визначенням в кiнцi експерименту концентрацм тироксину (Т4) та тиреотропнопо гормону в плазмi кровi тддо-слiдних щурiв та оцiнкою ключного статусу тварин: маса тiла, ЧСС, рухливють, збудливiсть, емоцiйнiсть.
Результати дослщжень обробленi за допомопою параметричних методiв статистики з використан-ням 1-критерю Ст'юдента для малих виборок [12]. ЗмЫи показникiв вважали вiропiдними при р<0,05.
Результати дослiджень та 'Гх обговорення. Вплив ТГ на ЦНС вивчався достатнм перiод та ви-кладений в надзвичайно численнiй юлькост робiт. На основi даних науково! лiтератури склалося майже класичне уявлення про збуджуючий ефект ТГ на дiяльнiсть ЦНС. Як тиреотоксикоз, так i пiпотиреоз, перш за все, впливае на емоцмну дiяль-нiсть [23,25]. При пiдвищеному рiвнi ТГ у кровi спостерiпаються психоемоцмы розлади у ви-плядi пщвищено! збудливостi, лабiльностi настрою, зростаннi тривожносту роздратованостi, плаксивостi, виникненнi паыч-них атак, депресм [19]. При де-фiцитi ТГ попiршуеться настрiй,
з являеться нудьпа, кволють, апатiя, сонливють, психiчна запальмованiсть, депресiя, послаблюеть-ся тзнавальна функцiя, пам'ять та увапа, явно чи приховано знижуеться штелект [24,28]. Введення з !жею Т3 молодим щурам-самцям незначно покращу-вав процес формування i вiдтворення УРАУ, що, як вважають дослiдники, можливо пов'язано з пщви-щенням функцюнально! активностi ЦНС [30].
На вщмЫу вiд вищевикладених даних вiдомо, що збтьшений рiвень ТГ може викликати i пальмiвний ефект. В експериментальних роботах посилення ти-рео!дно! функци супроводжувалось пальмуванням деяких форм поведЫково! активностi у щурiв: при iмунiзацií Т4 - вертикально! рухливостi, при iмунiза-цi! Т3 - орiентовно-дослiдницького компоненту, при внутрiшньовенному введеннi Т3 - 4-х разовим зни-женням емоцмност [19,27]. Тиреотоксикоз кл^ч-но супроводжуеться майже завжди станом депреси [19]. Представляеться наступне: по мiрi розвитку збудження в ЦНС за принципом зворотньопо зв'язку репуляторнопо мехаызму спрацьовуе протилежний процес - пальмування. Очевидно, важливим моментом такого реверсивного явища е концентрацiя Т4 в кровi, а також тривалють моделювання експеримен-тальнопо пiпертиреозу.
Доогмдження спонтанно! поведiнковоí активнос-тi щурiв показали, що надмiрний рiвень ТГ суттево змЫював емоцiйну дiяльнiсть тварин (табл. 1). Зо-крема, спостерталось зменшення тривалостi пру-мiнпу на 37 % та болюЫв дефекацм на 88 % (р<0,05). Рухливо-дослщницький компонент поведiнки зали-шався на рiвнi контролю. Окрiм того спостережен-ня реакцií хендлiнпу (взяття тварин рукою) виявило пщвищену апресивнiсть щурiв. Ще значнiшопо деф^ циту зазнавала емоцмна дiяльнiсть тварин за умов ппотиреощнопо стану. Час рефлекторних вмивань i почiсувань зменшувався з 18,91± 2,33с в середньо-му у контролi до 8,42 ± 2,73с при ппотиреозу тобто на 55 % (р<0,05).
Дослiдження набуто! харчово! поведiнки у 8-про-меневому лабiринтi показало оптимiзуючий ефект ТГ в процес формування просторово! пам'ятi. При вщтворены !жодобувних реакцiй за умов пперти-реозу спостерiпалось збiльшення ктькост вико-наних харчових рефлексiв на 60 % вщносно контролю (табл. 2). Стан ппотиреозу супроводжувався,
Таблиця 1
Показники поведшково'Г активност1 щур1в у тест1 «вщкрите поле» за умов дисфункцГГ щитопод1бноГ залози (М±т)
Група тварин nepeci4eHi квадрати Обстеженi «нiрки» Вертикальнi пщйоми Грумшг (с)
Контроль (п = 19) Ппертиреоз (п = 16) Контроль (п = 22) Ппотиреоз (п = 24) 15,79+2,13 18,00+1,74 10,50+1,73 9,54+1,63 4,11+0,45 3,81+0,40 2,73+0,44 2,46+0,44 3,53+0,42 4,00+0,54 2,14+0,45 2,46+0,56 14,53+1,19 9,19 + 1,06* 18,91+2,33 8,42+2,73*
Примггка. * - в1роп1дн1сть р1зниць за в1дношенням до контролю при р < 0,05
таблиця 2
Показники когштивно'г активност щурiв у 8-променевому лaбiринтi за умов тиреодисфункцш (M±m )
Група тварин Кшьюсть в1рних заход1в К1льк1сть помилок
Контроль (n = 37) Ппертиреоз (n = 20) Ппотиреоз (n = 21) 3,32±0,24 5,30±0,58* 2,62±0,18* 4,68±0,26 2,70±0,58* 5,38±0,18*
Примiткa. * - вiрогiднiсть рiзниць по вiдношенню до штактних тварин при р<0,05.
Таблиця 3
Концентращя нейромедiaторних aмiнокислот в неокортексi щурiв (M±m)
Група тварин ГАМК мкмоль/г тканини Глутамат мкмоль/г тканини Гл1цин мкмоль/г тканини
Ппертиреоз (n=6) Ппотиреоз (n=6) Контроль (n=6) 10,04 ± 1,24* 7,24 ± 0,78 6,62 ± 0,62 129,52 ± 10,21 122,30 ± 10,82 136,42 ± 11,34 18,92 ± 0,76* 18,78 ± 0,68* 16,00 ± 0,84
Примпжа. * - достс^рнють рiзниць вiдносно контролю при р < 0,05
навпаки, зменшенням р1вня в1дтворюваност1 реак-ц1й на 21 %.
Визначення процесу вщтворення пасивно! умов-но! захисно! реакцИ за умов г1пер- та ппотиреозу не виявило суттевих змш. При вивченн1 УРПУ к1льк1сть амнезованих тварин складала 42 % в груп1 «ппер-тиреоз», 52 % в груп1 «г1потиреоз», що практично не вщр1знялось в1д показника Ытактних тварин - 42 %. Спостереження набуто! захисно! повед1нки тварин при виробленн УРАУ також не виявили суттево! р1з-ниц1 показник1в навченост1 в групах п1дцосл1дних тварин з тиреодисфункц1ею та 1нтактних щур1в.
Таким чином, ТГ приймають участь в пщтриманы когн1тивно! функц1!, викликаючи зменшення тривож-ност1 та оптим1зац1ю просторово! пам'ят1 у молодих тварин.
В1домо, що формування довгострокових ен-грам пам'ят1 забезпечуеться активац1ею б1лкового обм1ну нейрогл1альних структур мозку, що в свою чергу, контролюеться станом нейрох1м1чних чин-ник1в, зокрема, мед1аторних модулюючих систем ЦНС [13,26]. Цтком лог1чним буде припущення, що тирео!дний механ1зм пщтримання когн1тивно! функ-ц1! пов'язаний як з прямим ефектом ТГ щодо при-скорення б1лкового метабол1зму в нейронах та глп, так I з модулюванням активност1 нейромед1аторних систем головного мозку. Можливо, ведучу роль буде вщ1гравати система основного збуджуючого мед1а-тора ЦНС - глутамата (ГК). По-перше, збуджуюча д1я ТГ на ЦНС, за даними окремих автор1в, пов'язана з1 зб1льшеним р1внем ГК в окремих структурах головного мозку [19]. По-друге, з численних л1тератур-них джерел вщома роль глутамата в стимулюванн1
синтезу «ранних» та «тзн1х» ген1в, що прийма-ють безпосередню участь у формуванн довгострокових енграм пам'ят1 [15,29].
Вивчення концентрацИ окремих ам1но-кислот, що виконують роль збуджуючих та гальм1вних неИротрансм1ттер1в, в неокортек-d досл1джуваних тварин показало, що вмют ГК суттево не вщр1знявся в1д контрольного значення (табл. 3). Так, у щур1в з надлиш-ком ТГ концентрац1я глутамата становила 129,52±8,40 мкмоль/г тканини, з дефщитом ТГ - 122,84±9,34 мкмоль/г тканини, що було на р1вн1 показника штактних особин. Тобто, наш1 дослщження не п1дтвердили припущення про глутаматерпчний характер оптим1зацИ просторово! пам'ят1 при г1пертирео!дному статус1.
На вщмшу в1д цього, концентрац1я галь-м1вного мед1атора гл1цина була зменшена на 18,3 % в груп1 «ппертиреоз» та на 17,4 % в груп1 «г1потиреоз» в1дносно контрольних тварин (табл. 3). Найц1кав1шим, на наш по-гляд, були дан1 щодо Ышого гальм1вного ме-д1атора - ГАМК. У щур1в з1 зниженим р1внем ТГ концентрац1я даного мед1атора становила 7,2±0,52 мкмоль/г тканини, тобто, як i в контр-ол1 (табл. 3). На в1дм1ну вщ цього, у тварин з пщвищеним вм1стом ТГ к1льк1сть ГАМК в кор1 великих п1вкуль була пщвищена на 51,7 % (р<0,05). Такий результат дае можлив1сть вважати, що полтшен-ня когн1тивно! д1яльност1 мозку, а також зниження емоц1Иност1 визначаеться п1двищеною активн1стю ГАМК-ерг1чно! системи неокортекса. Взагал1 то, д1я ТГ на ЦНС за класичними уявленнями зводиться до реал1зацп впливу збуджуючого характеру. В той же час, широко вщома участь ТГ у формуванн депре-сивних стан1в в кл1н1чн1й практик [11]. Достатньо представлено i експериментальних даних про галь-мування емоц1йно! активност1, вертикально! рухли-вост1, ор1ентовно-досл1дницького компоненту по-вед1нки щур1в, мишей [19]. Б1льш того, на сьогодн в1домо, що св1й модулюючий ефект на вищ1 функци мозку ТГ реал1зують через ГАМК- та серотоынерпч-ну мед1аторн1 системи ЦНС, як е основними !! галь-м1вними механ1змами [16].
Висновки. Таким чином, покращення просторово! пам'ят1, енграми яко! формуються за принципом домшанти, передбачае дом1нантне гальмування. Окр1м того, в1дома участь ГАМКа-рецептор1в в ре-гулюванн1 процесу довготривало! постсинаптично! потенцИц1! [1]. А тирео!дний механ1зм «зворотнього» регулювання активност1 ЦНС, що передбачае акти-вац1ю ГАМК-ерпчно! системи, може бути основою оптим1заци просторово! пам'ят1.
Перспективи подальших дослщжень. Роз-криття механ1зму д1! тирео!дних гормон1в е важли-вим напрямком на шляху розробки корекци гормонально! замюно! терап1! тиреодисфункц1й, особливо щодо порушення когнггивно! функц1!.
Лiтература
1. Базян А. С. Аллостерическая пластичность ГАМКа-рецептора и внутринейрональная интеграция на уровне трансдук-ционного сигнала / А. С. Базян, З. Х. Ханаев // Успехи физиол. наук. -2010. -Т. 41, №1. - С. 3-25.
2. Буреш Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бурешова, Д. Хьюстон.
- М.: Высшая школа, 1991. - С. 175-188, 119-122.
3. Влияние однократного иммобилизационного стресса на метаболизм ГАМК и поведение беременных и небеременных крыс в раннем постстрессовом периоде / Л. К. Трофимова, И. А. Суворова, М. В. Маслова [и др.] // Нейрохимия. -2009. - Т. 26, №3. - С. 213-119.
4. Влияние терапии ацетатом глатирамера (копаксоном) на структуру и функцию щитовидной железы и больных рассе-яным склерозом / Л. В. Петрова, А. Н. Бойко, Т. Т. Батышева [и др.] // Журн. неврологии и психиатрии. - 2010. - № 12.
- С. 41-45.
5. Гаспарян Э. И. Некоторые морфогистохимические изменения в головном мозге при экспериментальном гипотиреозе / Э. И. Гаспарян // Лаб. дело. - 1980. - № 9. - C. 981-983.
6. Герштейн Л. М. Некоторые морфохимические особенности гиппокампа крыс, различающихся по двигательной активности в «открытом поле» / Л. М. Герштейн, А. В. Сергутина // Нейрофизиология. - 2003. - Т. 20, №3. - С. 213-219.
7. Гоцко М. А. Активнють пероксидноУ оксидацп лтщв тканини яечок при експериментальному ппо- та гiпертиреозi / М. А. Гоцко, О. В. Сафонова, О. П. Юхтяк // Ендокринолопя. - 2002. - Т. 7, № 4. - С. 64-66.
8. Дамулин И. В. Неврологические нарушения при гипотиреозе / И. В. Дамулин, Г. О. Оразмурадов // Журн. неврологии и психиатрии. - 2011. - №3. - С. 82-86
9. Заместительная и супрессивная терапия тиреоидными гормонами при заболеваниях щитовидной железы / Н. Д. Тронько, В. А. Олейник, В. В. Корпачев [и др.] // Ендокринолопя. - 2001. - Т. 6, № 2. - С. 235-244.
10. Иванова Г. П. Особенности астении у больных хроническим аутоиммунным тиреоидитом / Г. П. Иванова, Л. Н. Горобец // Журн. неврологии и психиатрии. - 2009. - № 7. - С. 9-14.
11. Иноятова Ф. Х. ГАМК-рецепторные системы мозга при дисфункции щитовидной железы / Ф. Х. Иноятова, А. К. Тонких, Д. Т. Якубова // Проблемы эндокринологии. - 2009. - Т. 55, № 5. - С. 28-30.
12. Кокунин В. А. Статистическая обработка данных при малом числе опытов / В. А. Кокунин // Укр. биохим. журн. -1975. - Т. 47, № 6. - С. 776 - 791.
13. Концентрация серотонина и его метаболита 5-гидроксииндолуксусной кислоты в структурах мозга крыс линии Ви-стар и Way/Rij, влияние имипрамина на пик-волновую активность / И. С. Мидзяновская, А. А. Фоломкина, О. Х. Коштоянц [и др.] // Нейрохимия. - 2010. - Т. 27, №3. - С. 238-244.
14. Кравченко В. М. Вплив тиреостатиюв на функцюнальний стан печшки щурiв з експериментальним ппертиреозом / В. М. Кравченко // Пробл. ендокринноУ патол. - 2004. - № 2. - C. 96-99
15. Лукьянова Л. Д. Сигнальные механизмы адаптации к гипоксии и их роль в системной регуляции / Л. Д. Лукьянова, Ю. И. Кирова, Г. В. Супоян // Биологические мембраны. - 2012. - Т. 29, № 4. - С. 238-252.
16. Метилирование гистона Н3 в головном ганглии медоносной пчелы в условиях дефицита эндогенных кинурениновых метаболитов триптофана / Т. Г. Зачепило, А. И. Вайдо, Н. Г. Камышев [и др.] // Биологические мембраны. - 2012. -Т. 29, № 6. - С. 454-457.
17. Нейроэндокринные взаимодействия при патологии щитовидной железы / Н. Н. Клименко, А. И. Деев, О. В. Протасова [и др.] // Физиология человека. - 2009. - Т. 35, № 4. - С. 76-81.
18. Прохорова М. И. Методы биохимических исследований (липидный и энергетический обмен) / М. И. Прохорова. -Л.: Изд-во Ленинград. ун-та, 1982. - 250 с.
19. Сапронов Н. С. Гормоны гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы и мозг / Н. С. Сапронов, Ю. О. Федотова. -СПб.: «Лань», 2002. - 184 с.
20. Содержание тиреоидных гормонов при геморрагическом инсульте / А. В. Елфимов, Н. Н. Спирин, А. Д. Ноздрачев [и др.] // Проблемы эндокринол. - 2009. - Т. 55, № 4. - С. 15-19.
21. Тучак О. I. Стан пероксидно-оксидацмних процесiв в органiзмi при експериментальному гiпотиреозi та при корекцп «Йодидом-100»/ О. I. Тучак, I. В. бмельяненко // Експерим. та кшшч. фiзiол. i бiохiмiя. - 2007. - Т. 40, № 4. - С. 7-9.
22. Шестаков В. В. Клинические особенности мигрени и параметры тригеминальных соматосенсорных вызванных потенциалов у пациентов с разным уровнем тиреотропного гормона / В. В. Шестаков, Л. Л. Старикова // Журн. неврологии и психиатрии. - 2010. -№ 12. - С. 77-81.
23. Bernal J. Thyroid hormone receptors in brain development and function / J. Bernal // Nat Clin Pract Endocrinol Metab. - 2007.
- Vol. 3, № 3. - P. 249-259.
24. Chucire V. B. Subclinical hypothyroidism increases the risk for depression in the elderly / V. B. Chucire, J. H. Romaldini, L. S. Ward // Arch. Gerontol. Geriatr. - 2007. - Vol. 44, № 1. - P. 21-28.
25. Constantinou C. Region-specific effects of hypothyroidism on relative expression of thyroid hormone receptors in adult rat brain / C. Constantinou, M. Margarity, T. Valcana // Мol. Cell. Biochem. - 2005. - Vol. 278, № l-2. - P. 93-100.
26. but not D5 dlopamine receptors are critical for LTP, spatial learning and LTP-induced are and zif 268 expression in the hippocampus / N. Granado, O. Ortiz, L. M. Suarrez [et al.] // Cerebral. Cortex. - 2008. - Vol. 18. - P. 127. Neuropsychological findings in hyperthyroid patients / F. L. Yudiarto, L. Muliadi, D. Moeljanto [et al.] // Acta. Med. Indones. -
2006. - Vol. 38, № 1. - P. 6-10.
28. Relationship between mood and TSH response to TRH stimulation in bipolar affective disorder / J. K. Larsen, J. Faber, E. M. Christensen [et al.] // Psychoneuroendocrinology. - 2004. - Vol. 29, № 7. - P. 917-924.
29. Solati J. Involvement of dorsal hippocampal NMDA-glutamatergic system in anxiety-related behaviors of rats / J. Solati, A. A. Salari // Neurochemy. - 2011. - Vol. 28, №3. - Р. 220-225.
30. Sui L. Pre- and postnatal propytiouracil-induced hypothyroidism impairs synaptic pransmission and plasticity in area CA1 of the neonatal rat hippocamps / L. Sui, M. E. Gilbert // Endocrinology. - 2003. - Vol. 144, № 9. - P. 4195-4203.
удк 616. 44 -008. 61:616. 8-009. 627:616. 89
КОГЖТИВНА Активнють ЩУPiB ЗА УМОВ дисфункци ЩИТОПОДiБНОT ЗАЯОЗИ
Демченко О. М.
Резюме. В експериментах на щурах доотджували спонтанну поведшкову активнють, формування про-сторово! пам'ят^ концентрацiю збудливих i гальмiвних амЫокислот в неокортексi в умовах rinep- та ппоти-реозу. Було встановлено, що надлишок тирео!дних гормонiв викликав полiпшення просторово! пам'ятi при виробленн iжодобувних реакцiй: кiлькiсть вiрних заходiв в рукави 8-променевого лабiринту збшьшувала-ся на 60 % вщносно контролю(р<0,05). Такi змiни природжено! поведЫки супроводжувалися пiдвищенням вмiсту гамма-амшомасляно! кислоти (ГАМК) в неокортекс на 51,7 % (р<0,05). Можна припустити, що тире-ощы гормони беруты участь у формуванн когнггивно! функци шляхом модуляци ГАМК-ерпчно! нейромедiа-торно! системи мозку.
Kлючовi слова: когнiтивна функ^я, просторова пам'яты, спонтанна поведiнкова активнють, експери-менталыний гiпер- та ппотиреоз, глiцин, глутамат, гамма-амiномасляна кислота(ГАМГ), неокортекс.
УДК 616. 44 -008. 61:616. 8-009. 627:616. 89
КОГНИТИВНАЯ Активность КРЫСПРИ условии дисфункции щитовидной ЗАЛОЗИ
Демченко О. М.
Резюме. В экспериментах на крысах исследовали спонтанную поведенческую активность, формирование пространственной памяти, концентрацию возбуждающих и тормозных аминокислот в неокортексе в условиях гипер- и гипотиреоза. Было установлено, что избыток тиреоидных гормонов вызвал улучшение пространственной памяти при выработке пищедобывателыных реакций: количество верных заходов в рукава 8-лучевого лабиринта увеличивалось на 60 % относительно контроля (р<0,05). Такие изменения врожденного поведения сопровождались повышением содержания гамааминомасляной кислоты (ГАМК) в неокортексе на 51,7 % (р<0,05). Можно предположить, что тиреоидные гормоны принимают участие в формировании когнитивной функции путем модуляции ГАМК-эргической нейромедиаторной системы мозга.
Ключевые слова: когнитивная функция, пространственная память, спонтанная поведенческая активность, экспериментальный гипер- и гипотериоз, глицин, глутамат, гама-аминомасляная кислота (ГАМК), неокортекс.
UDC 616. 44 -008. 61:616. 8-009. 627:616. 89
Cognitive Activity of Rats under Thyroid Dysfunction
Demchenko O. M.
Abstract. Higher brain functions are determined by the activity of neurohumoral regulatory mechanism. Among the hormones that influence the cognitive activity of the central nervous system (CNS) an important role belongs to thyroid hormones (TH). Due to the maintenance of an adequate level of energy and plastic metabolism of the neuro-glial structures, modulation of neurotransmitter diffusion systems, vegetative cateholamine pressor effect these hormones ensure maintaining the psycho-emotional status of the organism. Despite numerous scientific data about the effects of TH on the cognitive function of the brain, the mechanism of their action remains unclear. One of the most important but controversial aspects of the impact of TH on cognitive function of CNS is the regulation of the activity of the basic inhibitory system of the brain - GABA-ergic transmission. Therefore, the aim of the study was to investigate the peculiarities of spontaneous behavioral activity, processes of spatial memory formation and the role of excitatory and inhibitory amino acids in the cortex of rats under the conditions of thyroid imbalance.
The study of spontaneous behavioral activity was conducted with the "open field" technique. The study of spatial memory was performed in eight pointed labyrinth, by Buresh. Determination of the levels of glycine, GABA, glutamate in the neocortex homogenate was performed by chromatographic methods. Hyperthyroid state was modelled by the introduction with food of crushed to powder L-thyroxine tablets for two weeks in doses that were gradually increased. Hypothyroid state was provided by the introduction with food of merkasolil in 10 mg/kg for two weeks. The probability of the modelled states was confirmed by determination of the thyroxine (T4) and thyroid stimulating hormone concentrations in blood plasma in the end of the experiment.
The study of spontaneous behavioral activity in rats showed that the excessive levels of TH was accompanied by decrease in the duration of grooming by 37 % and defecation boluses by 88 % (p <0. 05). Even more significant deficiency was found for emotional activity of animals under the hypothyroid conditions. Time of reflex washings and scratchings decreased by 55 %.
Studies of acquired food-operant behaviour in 8-pointed labyrinth showed an optimising effect of TH in the formation of spatial memory. When implementing food-operant reactions under the conditions of hyperthyroidism was seen an increase in the number of executed food reflexes by 60 % when compaired to control. On the contrary, the state of hypothyroidism was accompanied by reduce in implementation of the reactions by 21 %.
The study of the concentrations of individual amino acids that act as the excitatory and inhibitory neurotransmitters, in the neocortex of the animals, showed that the contents of glutamic acid did not differ significantly from the control values. In contrast, concentration of the inhibitory neurotransmitter glycine was reduced by 18. 3 % in the "hyperthyroidism" group and by 17. 4 % in the "hypothyroidism" group with respect to control animals. The most
interesting, in our opinion, were data about another inhibitory neurotransmitter - GABA. In rats with low levels of the TH the concentration of this neurotransmitter was 7,2 ± 0,52 |imol/g of tissue, so that as in the control. In contrast, in animals with a high content of TH the amount of GABA in the cerebral cortex was increased by 51. 7 % (p <0. 05). This result makes it possible to assume that the improvement of cognitive brain activity, as well as the reduce in emotionality is determined by increased activity of GABA-ergic system of the neocortex. Nowadays it is known that the modulating effect on higher brain functions TH realise through GABA and serotonergic neurotransmitter systems in the CNS, which are known to be its major inhibitory mechanisms. Thus, an improve in spatial memory, engrams of which are formed on the basis of the dominant, involves dominant inhibition. It's also known the participation of GABAA-receptors in the regulation of the long-term postsynaptic potentiation. Hence, the thyroid mechanism of "feedback" regulation of the activity of the CNS, which involves the activation of GABA-ergic system, may be the underlying mechanism on the spatial memory optimisation.
Key words: cognitive function, spatial memory, spontaneous behavioral activity, experimental hyper- and hypothyroidism, glycine, glutamate, gamma-aminobutyric acid (GABA), neocortex.
Рецензент - проф. Рибаков С. Й.
Стаття надшшла 17. 03. 2014 р.
