CC BY
15
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
Modulation of nitroergic system in the brain of animals with different resistance to audiogenic exposure Bashkatova V.
Модуляция нитроергической системы мозга у животных с различной устойчивостью к аудиогенному воздействию Башкатова В. Г.
Башкатова Валентина Германовна /Bashkatova Valentina - доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник, лаборатория физиологии подкрепления, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Научно-исследовательский институт нормальной физиологии им. П. К. Анохина, г. Москва
Аннотация: целью данной работы было сравнительное изучение влияния модуляторов нитроергической системы на развитие аудиогенных судорог и генерацию оксида азота (NO) в коре мозга крыс. Установлено, что в ответ на звуковой сигнал у крыс развивались типичные клонико-тонические судороги, которые сопровождались выраженным повышением содержания NO в коре мозга. Донор NO и ингибитор нейрональной NO-синтазы оказывали разнонаправленное влияние на интенсивность судорог и содержание NO в коре мозга крыс. Abstract: the aim of this work was to compare effects of modulators of nitroergic system on development of audiogenic seizures and generation of nitric oxide (NO) in brain cortex of rats. It was established that rats demonstrated typical clonic-tonic seizures in response to sound stimulation. These seizures were accompanied by significant increase of NO content in brain cortex. NO donor and inhibitor of neuronal NO-synthase produced opposite influence on intensity of seizures and content of NO in brain cortex of rats.
Ключевые слова: судорожные расстройства, ингибиторы NO-синтазы, предикторы оксида азота, аудиогенные судороги, фронтальная кора мозга.
Keywords: convulsive disorders, inhibitors of NO-synthase, predictors of nitric oxide, audiogenic seizures, cerebral frontal cortex.
Недостаточная эффективность современных противосудорожных препаратов, используемых в клинической практике, а также широкое распространение эпилепсии обуславливают высокую актуальность поиска новых мишеней для создания современных препаратов с оригинальным механизмом действия. В настоящее время активно изучается функциональная роль оксида азота (NO), газообразного химического мессенджера, являющегося универсальным модулятором разнообразных функций организма [1; 6]. Роль NO, как биологического мессенджера, определяется, прежде всего, его физико-химическими свойствами. Это высоколабильный, короткоживущий, свободный радикал. Известно также, что образование нитроксильного радикала наряду с другими реактивными формами кислорода является ключевым звеном деструкции биомембран нервных клеток при их ишемическом, травматическом, судорожном и иных воздействиях [3-5]. Связь NO с нейромедиаторной функцией глутамата послужила основанием для детального изучения возможной роли NO в патофизиологических механизмах судорожных расстройств, однако имеющиеся в этой области данные недостаточны и во многом противоречивы [2; 4]. Целью исследования явилось изучение роли нитроергической системы мозга в нейрофизиологических механизмах судорожных припадков, вызванных интенсивной звуковой стимуляцией.
В работе была использована модель судорожных припадков, возникающих в ответ на звуковой сигнал, у крыс с генетически обусловленной аудиогенной эпилепсией. Эксперименты были выполнены на крысах - самцах линии Genetically Epilepsy Prone (GEP) весом 200-220 г. Эксперименты проводились в соответствии с требованиями приказа № 267 МЗ РФ (19.06.2003 г.). Животные содержались в стандартных вентилируемых клетках при свободном доступе к воде и стандартному комбинированному корму с 12-часовым световым циклом. Для прямого количественного определения содержания NO во фронтальной коре мозга крыс применяли метод электронного парамагнитного резонанса, описанный нами ранее [3]. В качестве модуляторов нитроергической системы мозга использовали экзогенный донор NO
нитропруссид натрия (5 мг/кг), предшественник образования NO L-аргинин (300мг/кг), и селективный ингибитор нейрональной NO-синтезы (NOS) 7-нитроиндозол (7-NI) в дозе 100 мг/кг. Все вещества вводили внутрибрюшинно за 1 час до звуковой стимуляции. Статистическую обработку результатов осуществляли с помощью непараметрических критериев Манна-Уитни и Вилкоксона.
Установлено, что в ответ на звуковой сигнал крысы линии GEP реагировали резким двигательным возбуждением, переходящим в клонико-тонический судорожный припадок (средний балл=3,6+0.3). Предиктор NO L-аргинин достоверно не изменял ни один из регистрировавшихся показателей судорожного припадка у крыс GEP. При введении донора NO нитропруссида натрия наблюдалось значительное укорачивание латентного периода возникновения клонико-тонических судорог в ответ на звуковое воздействие. В то же время, после введения ингибитора NOS 7-NI, интенсивность судорог достоверно снижалась (средний балл =2,3+0.5). Кроме того, защитное действие 7-NI проявлялось в том, что момент наступления тонических судорог отдалялся. Обнаружено, что генетически обусловленные аудиогенные эпилептиформные припадки сопровождались двукратным увеличением содержания NO в коре мозга крыс GEP по сравнению с уровнем NO у крыс GEP, не подвергнутых звуковой стимуляции (4,2+0.7 нмоль/мг и 2.3+0.4 нмоль/мг соответственно). Еще более выраженное усиление генерации NO наблюдалось после инъекции донора NO (5,3+0.8 нмоль/мг). При введении L-аргинина отмечалась лишь тенденция к повышению содержания NO. В то же время введение ингибитора нейрональной NOS 7-NI практически полностью предотвращало увеличение NO генерации в коре мозга крыс, обусловленное звуковым воздействием (2,6+0.5 нмоль/мг). Таким образом, в наших опытах, L-аргинин не влиял ни на развитие аудиогенного судорожного припадка, ни на повышенный под влиянием звуковой стимуляции уровень NO в мозге крыс. В то же время, донор NO нитропруссид натрия в дозе 5 мг/кг оказывал выраженный проконвульсантный эффект, что коррелирует с данными других авторов, наблюдавших подобный эффект на модели пикротоксиновых судорог у крыс [7]. В результате проведенных исследования было показано, что ингибитор NO-синтазы 7-NI полностью предотвращал увеличение генерации NO и в значительной степени подавлял судорожные проявления припадков, вызванных звуковой стимуляцией. Интерпретация этих результатов достаточно сложна, однако можно предположить, что защитное, в данном случае антиконвульсивное действие NO проявляется лишь в начальный, триггерный момент развития судорожного припадка, не оказывая существенного влияния на последующие этапы судорожного приступа. Таким образом, полученные данные свидетельствуют о существенном вкладе нитроергической системы мозга в механизмы возникновения и развития аудиогенных эпилептиформных судорог.
Литература
1. Раевский К. С., Башкатова В. Г. Окислительный стресс, апоптоз и повреждение мозга // Нейрохимия, 1996. Т. 13. № 1. С. 61-64.
2. Bagetta G., Paoletti A. M., Leta A. et al. Abnormal expression of neuronal nitric oxide synthase triggers limbic seizures and hippocampal damage in rat // Biochem Biophys Res Commun, 2002. V. 291. № 2. P. 255-260.
3. Bashkatova V., Rayevsky K., Kraus M. et al. A. Influence of NOS inhibitors on changes in Ach release and NO level in the brain elicited by amphetamine neurotoxicity // NeuroReport, 1999. V. 10. № 15. P. 3155-3158.
4. Capannolo M., Ciccarelli C., Molteni R. et al. Nitric oxide synthase inhibition reverts muscarinic receptor down-regulation induced by pilocarpine- and kainic acid-evoked seizures in rat frontoparietal cortex // Epilepsy Res., 2014. V. 108. № 1. P. 11-19.
5. Fadyukova O. E., Kuzenkov V. S., Koshelev V. B. et al. Semax prevents from the excess nitric oxide production caused by incomplete global ischemia in rat brain // Эксп. и клинич. Фармакология, 2001. Т. 64. № 2. С. 31-34.
6. Moncada S., Bolanos J. P. Nitric oxide, cell bioenergetics and neurodegeneration. // J. Neurochem, 2006. V. 97. № 6. P. 1676-1689.
7. Paul V., Ekambaram P. Effects of sodium nitroprusside, a nitric oxide donor, on gamma-aminobutyric acid concentration in the brain and on picrotoxin-induced convulsions in combination with phenobarbitone in rats // Pharmacol Biochem Behav., 2005. V. 80. № 3. P. 363-370.
