CC BY
15
https://doi.org/10.33647/2074-5982-18-1-32-55
(«0
BY 4.0
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ЛИПОСОМИРОВАННЫХ ФОРМ АЦЕТИЛХОЛИНА И ИНСУЛИНА ПОСРЕДСТВОМ АНАЛИЗА КОГНИТИВНЫХ, ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫХ И ПОВЕДЕНЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ КРЫС
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин*, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА России» 143442, Российская Федерация, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, 1
Изучены центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина при трансму-козальном введении крысам. Анализ параметров ультразвуковой вокализации, свободного поведения и когнитивных функций показал непосредственное влияние тестируемых веществ на основные механизмы высшей нервной деятельности. Посредством комплексного биомедицинского тестирования установлены и подтверждены анксиолитические признаки с седативным компонентом, обеспечивающие улучшение консолидации памяти и умственных способностей. Наиболее выраженный эффект по анализу ультразвуковой вокализации обнаруживается для инсулина, а наиболее информативные этологические параметры крыс по анализу антидепрессивных свойств в лабиринте установлены на фоне применения ацетилхолина. Курсовое применение в течение 7-ми дней ли-посомированного инсулина повышает когнитивные способности животных более чем в два раза, ацетилхолина — более чем в четыре раза, что отражает высокочастотные ß- и у-ритмы (выше 20 Гц) гиппокампа, связанные с активностью вставочных нейронов и пирамидных клеток головного мозга. Инновационная таргетная доставка лекарственных веществ на основе нейромедиаторов и гормонов оказывает убедительное влияние ацетилхолина и инсулина на холинергическую и ГАМК-ерическую системы, а также позволяет моделировать и изучать механизмы и способы лечения нейропатий.
Ключевые слова: ацетилхолин, инсулин, когнитивные функции, психоэмоциональное состояние, поведение, липосомы, крысы
Конфликт интересов: авторы заявили об отсутствии конфликта интересов.
Для цитирования: Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Люблинский С.Л., Помыткин И.А., Алимкина О.В., Табоякова Л.А., Капцов А.В., Борисова М.М., Каркищенко Н.Н. Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс. Биомедицина. 2022;18(1):32-55. https://doi. org/10.33647/2074-5982-18-1-32-55
Поступила 20.09.2021
Принята после доработки 24.01.2021
Опубликована 10.03.2022
CENTRAL MECHANISMS OF LIPOSOMATED FORMS OF ACETYLCHOLIN AND INSULIN REVEALED BY AN ANALYSIS OF COGNITIVE, PSYCHO-EMOTIONAL AND BEHAVIORAL PARAMETERS OF RATS
Vladislav N. Karkischenko, Yuriy V. Fokin*, Stanislav L. Lyublinskiy, Igor A. Pomytkin, Oksana V. Alimkina, Lidiya A. Taboyakova, Alexander V. Kaptsov, Mariya M. Borisova,
Nikolay N. Karkischenko
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia 143442, Russian Federation, Moscow Region, Krasnogorsk District, Svetlye Gory Village, 1
Central mechanisms of the liposomal forms of acetylcholine and insulin were studied during their transmucosal administration to rats. An analysis of the parameters of ultrasonic vocalization, free behavior and cognitive functions showed a direct effect of the tested substances on the main mechanisms of higher nervous activity. By means of complex biomedical testing, anxiolytic signs with a sedative component were established and confirmed, providing an improvement in the consolidation of memory and mental abilities. The most pronounced effect in the analysis of ultrasonic vocalization was observed for insulin, while the most informative ethological parameters of rats in the analysis of antidepressant properties in the maze test were established for acetylcholine. The administration of liposomal insulin and acetylcholine for 7 days increases the cognitive abilities of animals by more than two times and four times, respectively. This reflects high-frequency P- and y-rhythms (above 20 Hz) of the hippocampus associated with the activity of intercalary neurons and pyramidal brain cells. Innovative targeted delivery of the drugs based on neurotransmitters and hormones has a convincing effect of acetylcholine and insulin on the cholinergic and GABAeric systems. This also facilitates modeling and studying the mechanisms and methods of treating neuropathies.
Keywords: acetylcholine, insulin, cognitive functions, psycho-emotional state, behavior, liposomes, rats Conflict of interest: the authors declare no conflict of interest.
For citation: Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Lyublinskiy S.L., Pomytkin I.A., Alimkina O.V., Taboya-kova L.A., Kaptsov A.V., Borisova M.M., Karkischenko N.N Central Mechanisms of Liposomated Forms of Acetylcholin and Insulin Revealed by an Analysis of Cognitive, Psycho-Emotional and Behavioral Parameters of Rats. JournalBiomed. 2022;18(1):32-55. https://doi.org/10.33647/2074-5982-18-1-32-55
Submitted 20.09.2021 Revised 24.01.2022 Published 10.03.2022
Введение
В доклинических исследованиях механизмов действия потенциальных лекарственных веществ и фармакологических средств особое место занимает изучение их влияния на характеристики поведения, эмоционального статуса и когнитивных способностей животных. Сведения о функциях всех уровней ЦНС могут быть получены с помощью различных неврологических тестов, включая «Открытое поле» и различные лабиринты. Помещение животного (крысы) в новое окружение ведёт к возникновению исследовательского поведения, которому в то же время препятствуют условия, вызывающие страх. Две антагонистические тенденции характеризуются различным временным ходом. По этой причине, несмотря на уменьшение страха, активность животного к концу опыта снижается.
Лучшим выражением уменьшения страха у животных является исследование ими внутренних секторов, которое постепенно становится более интенсивным от опыта к опыту. Как правило, ориентировочно-исследовательская реакция крыс оценивается по горизонтальной и вертикальной двигательной активности, времени реакции обнюхивания. В то же время эмоциональный статус животного оценивают по числу болюсов, уринаций, груминговой активности, времени выхода из центра и времени замирания [1]. Помимо этого, информативные данные о животных могут быть получены путём измерения их вокализации, существенная часть которой представлена в ультразвуковом диапазоне: она может служить мерой оценки текущего состояния животных и является важной коммуникативной особенностью, которая должна принимать-
ся во внимание при анализе различных социальных аспектов (спаривание, кормление, агрессия, защита и т. д.) [44].
Ацетилхолин (АЦХ) играет критическую роль в развитии и активности коры головного мозга, контроле мозгового кровотока и цикла «сон — бодрствование», а также в модуляции когнитивных функций и процессов обучения и памяти [37]. Уровни ацетилхолина зависят от активности двух противоположно действующих ферментов — холин-ацетилтрансферазы (ChAT; ЕС 2.3.1.6), катализирующей образование ацетилхолина из холина и ацетил-СоА, и ацетилхолинэстеразы (АСШ; ЕС 3.1.1.7), катализирующей гидролитическое расщепление ацетилхолина. При старении холинэргические нейроны претерпевают умеренные дегенеративные изменения, приводящие к снижению уровней ацетил-холина и холинергической гипофункции, а также к снижению памяти, наиболее выраженному при болезни Альцгеймера (Б А). Ингибиторы ацетилхолинэстеразы, разработанные в рамках этой холинергической гипотезы, продолжают оставаться основным фармакологическим классом среди средств симптоматического лечения БА [28].
Мозг является инсулинчувствительным органом. Инсулиновые рецепторы (InsR) широко распространены в структурах мозга, где они локализованы преимущественно в синапсах нейронов и в меньшей степени — в астроцитарных клетках [8, 16, 33]. InsR участвуют в формировании и ремоделиро-вании синапсов [12], а также в регуляции синаптической пластичности [15]. Инсулин дозозависимо стимулирует транслокацию функциональных рецепторов ^метил-Э-аспартата (КМЭА) к клеточной мембране [39] и потенцирует токи рецепторов КМЭА [19, 24, 25], облегчая таким образом возбуждающую нейротрансмиссию. Кроме того, инсулин стимулирует транслокацию субъединиц рецептора у-аминомасляной кисло-
ты типа А (ГАМКА) к поверхности мембраны и увеличивает число функциональных ГАМКА в клеточной мембране [18, 43], тем самым способствуя ингибирующей нейро-трансмиссии. InsR участвует в модуляции долговременной потенциации (LTD) и долговременной депрессии (LTD), обучении и памяти [27]. Функции инсулина в мозге не ограничиваются его синаптическими эффектами, но также связаны с его способностью повышать метаболизм глюкозы в мозге. Регулируемый инсулином транспортер глюкозы 4 (GLUT4) экспрессируется в областях мозга, связанных с когнитивным поведением, таких как базальные отделы переднего мозга, гиппокамп, миндалевидное тело, кора головного мозга и мозжечок [9], а также в гипоталамусе, контролирующем потребление пищи и массу тела [22]. Инсулин стимулирует транслокацию GLUT4 в плазматическую мембрану гип-покампа крысы [17], усиливая локальный гликолитический метаболизм и пространственную память [26], особенно во время обучения, сопровождающегося высокой потребностью в энергии [32]. Ингибирование GLUT4 предотвращало эффект усиления когнитивных функций инсулином [31]. Нарушенная передача сигналов InsR вместе с синаптической недостаточностью являются наиболее ранними признаками БА и предшествуют явной дегенерации нейронов [38, 40, 41]. Центральная инсулиновая резистентность, т. е. снижение биологического ответа на инсулин в клетках мозга, рассматривается как один из ключевых патогенетических факторов, находящихся на пересечении метаболических и когнитивных нарушений [23]. В подтверждение этой гипотезы интраназальный инсулин улучшал когнитивные функции у лиц с мягким когнитивным снижением и ранней БА при терапии в течение 4 мес. [14].
О взаимодействии холинэргической системы и инсулиновой сигнальной системы в мозге известно недостаточно,
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
но то, что известно, указывает на их кооперативное взаимодействие. Совместная локализация InsR и ChAT была обнаружена в нейронах коры головного мозга человека [35, 42]. Молекулярные компоненты сигнальной системы инсулина, такие как InsR, субстрат инсулинового рецептора 1 (IRS-1), протеинкиназа В (PKB или Akt) и гликоген-синтазы киназа 3р (GSK-3P), ко-экспрес-сируются с маркерами холинэргической системы, такими как ChAT, в пирамидальных клетках СА1 региона гиппокампа мыши, что, по мнению авторов, указывает на участие инсулиновой сигнализации в выполнении холинэргическими нейронами их функций [42]. Данные о степени и направлении влияния инсулина на активность ферментов холинэргической системы ChAT и AChE во многом противоречивы и показывают зависимость этих эффектов от локализации нейронов. Инсулин повышал активность ChAT в культуре септаль-ных холинэргических нейронов [10, 21], культуре нейрональных клеток человека PNET2 [35], в нейронах сетчатки глаза [34], но снижал активность ChAT в нейронах стриатума [10]. Инсулин не влиял на активность AChE в гомогенатах мозга крыс в физиологическом интервале концентраций, но повышал эту активность в концентрациях, превышающих физиологические [11]. Инсулин незначительно снижал мРНК AChE и не влиял на экспрессию белка AChE в культуре нейрональных клеток человека PNET2. У больных БА прогрессивное снижение экспрессии инсулина и InsR в коре мозга происходило с одновременным утяжелением клинических симптомов БА и снижением мРНК ChAT при неизменном уровне экспрессии AChE [35]. В целом эти данные указывают на то, что активность инсулина в областях мозга, связанных с выполнением когнитивных функций, по-видимому, направлена на повышение экспрессии ChAT в холинэргических нейронах и на усиление синтеза ацетилхолина,
что особенно важно при лечении гериатрической дисфункции памяти и БА (рис. 1).
Достичь эффективной концентрации в клетке-мишени позволяет адресная доставка лекарственных препаратов с помощью липосом. Основным преимуществом липосомальных частиц является их способность к биодеградации и иммунологическая нейтральность, что позволяет улучшить профиль безопасности ЛС. Основным компонентом липосомальной мембраны являются фосфолипиды, которые обеспечивают её прочность и защиту от механических воздействий. Липосомальные частицы различают по размеру и количеству бислойных оболочек, образующих везикулы; также выделяют липосомы с неламеллярной организацией. Состав и размер липосом выбирают в зависимости от поставленных целей, включая в мембрану вспомогательные вещества, влияющие на свойства и функции липосом, в т. ч. на скорость высвобождения содержимого везикул, сродство липосом к ткани-мишени и др. Создание липосом, чувствительных к различным внешним или внутренним физико-химическим стимулам, позволяет реализовать эффективность ЛС, локализовать место его действия и уменьшить количество и серьёзность побочных явлений.
Таким образом, применение липосоми-рованных форм потенциальных лекарственных веществ в качестве инновационной системы их таргетной доставки определило область интересов настоящего исследования.
Целью работы явилось изучение центральных механизмов липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа психоэмоциональных, поведенческих и когнитивных параметров крыс.
Материалы и методы Объекты исследований
Лабораторные крысы-самцы линии WAG/GY в возрасте 2 мес., конвенцио-
Рис. 1. Влияние инсулина на синтез ацетилхолина и холинэргическую нейротрансмиссию. Инсулиновый рецептор (InsR) и холинацетилтрансфераза (ChAT) ко-экспрессируются в холинэргических нейронах [35, 42]. Инсулин стимулирует экспрессию ChAT, усиливая таким образом синтез ацетилхолина (ACh) из холина (Ch) в коре головного мозга [35]. A^ накапливается в синаптических везикулах, секретируется в синаптическую щель и нейротрансмиссию, критически важную в процессах обучения и памяти.
Fig. 1. Effect of insulin on acetylcholine synthesis and cholinergic neurotransmission. The insulin receptor (InsR) and choline acetyltransferase (ChAT) are co-expressed in cholinergic neurons [35, 42]. Insulin stimulates ChAT expression, thus enhancing the synthesis of acetylcholine (ACh) from choline (Ch) in the cerebral cortex [35]. ACh accumulates in synaptic vesicles, is secreted into the synaptic cleft, and binds to acetylcholine receptors on the postsynaptic membrane, triggering cholinergic neurotransmission, which is critical in learning and memory processes.
нального статуса, с начальной средней массой 200±10 г, полученные из филиала «Столбовая» ФГБУН НЦБМТ ФМБА России (Московская обл., Чеховский р-н). Животные методом рандомизации были разделены на контрольную и две опытные группы по 8 особей в каждой.
Животные содержались в микроизоляторной системе RAIR IsoSystem по 5 особей в клетке. В качестве подстила использовали стерильные древесные опилки. В качестве корма — стандартный комбикорм гранулированный полнорационный для лабораторных животных (экструдированный) ПК-120 ГОСТ Р 51849-2001 Р.5. Водопроводная очищенная вода всем животным давалась вволю в стандартных поилках. Животные содержались в контролируемых условиях окружающей среды: температура возду-
36
ха — 18-22°С, относительная влажность — 60-70%. Освещение в помещениях — естественно-искусственное. Вновь прибывшие животные находились на карантине в течение 7 дней в клетках. Кормление, содержание, карантин и обращение с животными соответствовали правилам, принятым Европейской Конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (European Convention for the Protection of Vertebrate Animais Used for Experimental and other Scientific Purposes (ETS 123), Strasbourg, 1986). Исследования выполнялись согласно утверждённому письменному протоколу, в соответствии со стандартными операционными процедурами исследователя, санитарными правилами по устройству, оборудованию и содержанию эксперимен-
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
тально-биологических клиник (вивариев), а также с Руководством по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях [6].
До эксперимента регистрировались фоновые данные, затем эксперимент проводился на 1-й, 2-й, 4-й и 7-й дни курсового введения (через 1 ч после введения) и через 2 дня (9-й день) после окончания курса введения. Получение липосом с инсулином и ацетилхолином Для включения в липосомы готовили р-ры инсулина и ацетилхолина в предварительно подогретой до 30±2°С деионизован-ной воде.
В подготовленные р-ры постепенно, при постоянном медленном перемешивании, вносили 70%-й фосфатидилхолин с индексом окисленности не более 0,25 до его конечной концентрации 10%.
Подготовленные р-ры инсулина и аце-тилхолина с лецитином диспергировали до образования гомогенной преддиспер-сии, постепенно увеличивая скорость оборотов до 20 тыс. об./мин.
Полученные преддисперсии обрабатывали на гомогенизаторе высокого давления в течение 3-5 циклов по 3-5 мин каждый, постепенно поднимая давление от 10 до 40-80 Мпа, при температуре 33±3°С, постоянно контролируя размер полученных частиц с помощью анализатора размера частиц методом лазерной дифракции света (638 нм). При достижении частицами среднего размера 150±50 нм гомогенизацию завершали.
По окончании гомогенизации в дисперсию добавляли криопротектор в соотношении к фосфолипидам 1:2 и вновь гомогенизировали в течение одного цикла при 10-20 МПа для получения конечного р-ра липосом.
Подготовленные липосомальные дисперсии лиофилизировали. В полученных конечных продуктах содержалось 100 мг (2860 МЕ) инсулина и 100 мг ацетилхолина.
Способ введения и дозы исследуемых нейротропных средств
Липосомированные формы АЦХ и инсулина вводились трансмукозально в дозах, эквивалентных массе тела крыс, ежедневно, однократно, в течение 7-ми сут, что позволяет установить информативные признаки их влияния на центральную нервную систему (ЦНС) животных.
Ежедневная доза АЦХ в липосомах составляла 2,5 мг/кг (по АЦХ), или 34 мг/кг (по лиофилизату); доза инсулина в липосомах — 270 мг/кг (исходя из расчёта 10 МЕ/ организм).
Контрольная группа животных получала эквиобъёмное количество липосом в физ. р-ре, вводимых аналогичным способом. Выявление центральных механизмов действия нейротропных средств Анализ когнитивных функций Когнитивные функции, которые, по нашим собственным данным и сведениям зарубежной литературы [2, 3, 4, 29, 30], связаны с активностью высокочастотного у-диапазона электрограмм мозга [7, 13, 20, 36], оценивались с помощью инструментальных методов измерения элементарных проявлений и перцептивных циклов сложных поведенческих эквивалентов психомоторных реакций человека. Условная реакция активного избегания (УРАИ)
Каждое животное помещалось в камеру «Шелтер» (ООО «Нейроботикс», Россия). К программному обеспечению фирмы-производителя применялся следующий разработанный сценарий (УРАИ-НЦБМТ): 5 сек — свет, 2 сек — звук, 5 сек — электрораздражение. Суммарный цикл (12 сек) повторялся 5 раз. При первом измерении (фоновые данные) крысы обучались переходить из одного отсека камеры в другой таким образом, чтобы не получить электрокожного раздражения (запоминая, что сначала
в отсеке камеры, где они находятся, включается свет, потом звук, потом — электроток). Регистрировалось время реакции в секундах по каждому из 5-ти циклов (максимально — 12 сек), а также суммарное перемещение (пройденный путь) в метрах. Таким образом, общее время теста составляло 1 мин, после чего крыса извлекалась из камеры и возвращалась в клетку.
Анализ психоэмоциональных
параметров
Ультразвуковые волны фиксировались с помощью специальных микрофонов системы Sonotrack («Metris B.V», Нидерланды). Микрофоны устанавливались дистантно, на расстоянии 20-25 см от головы животных. Частота дискретизации составляла 200 кГц, сигнал записывался в цифровом формате. Регистрацию ультразвуковых колебаний осуществляли в течение 15 мин, непрерывно. После удаления физических артефактов (монотонных шумов) осуществляли спектральный анализ ультразвука с использованием процедуры быстрого преобразования Фурье в частотной полосе от 15 до 100 кГц с помощью пакета программ MATLAB методом Уэлча, в результате получали вектор-строку изменений ультразвука, в котором находили максимум, приравнивая его к 100%, остальные значения изменяли пропорционально максимуму. После этого находили медианы по каждой частоте, учитывая все эпохи анализа в эксперименте для каждого животного и по группам. Для оценки статистической значимости изменений внутри группы использовали 95%-й доверительный интервал.
Анализ поведенческих параметров
Тест «Открытое поле»
Регистрация поведенческих компонентов происходила с применением компьютерной системы Laboras («Metris B.V.», Нидерланды), которая позволяла вычислять длительность таких форм поведения, как локомоции (горизонтальная активность), неподвижность (иммобилизация), стойки
(вертикальная активность), умывание (гру-минг). Кроме того, оценивалось время прочих элементов системного поведения.
По каждому животному определяли длительность каждой формы поведения от общего интервала исследования, составлявшего 15 мин (900 сек). Полученные данные группировали в зависимости от тестируемого препарата, временного промежутка и формы поведения, рассчитывали среднее значение каждого показателя по группе животных и сравнивали с сопоставимым результатом контрольной группы.
Приподнятый крестообразный лабиринт
Регистрация этологических компонентов, отражающих психоэмоциональные и ориентировочно-исследовательские функции животных, происходила с применением установки «Приподнятый крестообразный лабиринт» (ООО «Открытая наука», Россия) и видеокамеры «Минотавр» (ООО «Нейроботикс», Россия), которая записывала данные в цифровом формате, а с помощью программного обеспечения вычислялись такие формы поведения, как длительность нахождения в центральной зоне лабиринта, открытых и закрытых «рукавах», количество стоек (вертикальная активность).
Общая длительность исследования составляла 1 мин (60 сек). Полученные данные группировали в зависимости от тестируемого препарата, временного промежутка и формы поведения, рассчитывали среднее значение каждого показателя по группе животных и сравнивали с сопоставимым результатом контрольной группы.
Результаты и их обсуждение
Анализ когнитивных функций
Результаты исследования когнитивных функций крыс с помощью УРАИ-теста представлены в табл. 1.
Установлено, что оба исследованных вещества значительно улучшают когнитивные
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Таблица 1. Время реакции (среднее по группе) крыс в тесте « Условная реакция активного избегания», сек Table 1. Reaction time (average for the group) of rats in the conditioned active avoidance test, sec
Период Группа M±m, сек % к фону Разница с контролем, %
АЦХ-липо 7,2±1,05 100
Фон Инсулин-липо 6,4±1,16 100
Контроль 5,9±0,86 100
АЦХ-липо 9,9±0,99 137 35
1-й день Инсулин-липо 9,2±1,27 144 28
Контроль 10,2±0,62 172
АЦХ-липо 8,5±1,40 117 47
2-й день Инсулин-липо 10,8±0,66 170 6
Контроль 9,7±1,16 164
АЦХ-липо 11,3±0,41 156 36
4-й день Инсулин-липо 11,4±0,39 179 14
Контроль 11,4±0,43 193
АЦХ-липо 11,7±0,37 161 39
7-й день Инсулин-липо 10,9±0,63 171 30
Контроль 11,8±0,19 201
АЦХ-липо 11,1±0,74 153 51
9-й день Инсулин-липо 11,5±0,57 180 24
Контроль 12,0±0,00 204
%
100 90
S И
I M
I «
i M 10
a
30 30 W M 64 JO SO 90 1»
Ъш ^
Рис. 2. УЗВ крыс группы «Контроль» в фоновых измерениях. По оси абсцисс — частота УЗВ, кГц. По оси ординат — спектральная плотность мощности (СПМ) УЗВ, %. Красная кривая — медианы частот, синие линии — 95%-й доверительный интервал (25-й и 75-й процентили).
Fig. 2. USV of rats in the control group in background measurements. The abscissa shows the USV frequency, kHz. The y-axis shows the power spectral density (PSD) of USV, %. Red curve — medians of frequencies, blue lines — 95% confidence interval (25th and 75th percentiles).
Фоновые данные
i
_i_I_
функции (обучение, память) крыс: на всех этапах эксперимента обнаруживается уменьшение времени реакции (более быстрый переход из одного отсека камеры в другой до включения электрокожного раздражения) по сравнению с аналогичным показателем в контрольной группе. Наибольший суммарный результат отмечается в группе «АЦХ-липо» (208%) по сравнению с группой «Инсулин-липо» (102%).
Анализ психоэмоциональных параметров Информативные параметры психоэмоционального состояния крыс, исследованные с помощью анализа их ультразвуковой вокализации (УЗВ), представлены на рис. 2-19.
Максимум СПМ УЗВ животных обнаруживается на частоте около 38 кГц, что свидетельствует о преимущественно позитивном, комфортном эмоциональном состоянии животных (рис. 2).
100.....— — ■ — - ■ - — —
90
0__......1.___... _____.................L.. _ . ;________ _____ 1,
20 30 Id ЬЭ SO 70 № S0 100
ЧКМТ1
Рис. 3. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» в фоновых измерениях. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 3. USV of rats in the acetylcholine liposomal group in background measurements. All designations are similar
to those in Fig. 2.
Пики УЗВ сходной мощности регистрируются в диапазонах 18-22 и 37-39 кГц, что свидетельствует о переходном, погра-
ничном эмоциональном состоянии животных (рис. 3).
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Рис. 4. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» в фоновых измерениях. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 4. USV of rats in the insulin liposomal group in background measurements. All designations are similar to those
in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обнару- комфортном эмоциональном состоянии жи-живается на частоте около 38 кГц, что свиде- вотных (рис. 4). тельствует о преимущественно позитивном,
1-й день эксперимента
Рис. 5. УЗВ крыс группы «Контроль» в 1-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 5. USV of rats in the control group on the 1st day of the experiment. All designations are similar to those in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обна- СПМ почти на 30% меньше доминирующей.
руживается в диапазоне 16-26 кГц. Допол- На основании этого можно заключить о преи-
нительные пики мощности регистриру- мущественно тревожном, напряжённом эмо-
ются на частоте около 39 кГц, однако их циональном состоянии животных (рис. 5).
Рис. 6. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» в 1-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 6. USV of rats in the acetylcholine liposomal group on the 1st day of the experiment. All designations are similar
to those in Fig. 2.
Пики УЗВ сходной мощности регистри- ничном эмоциональном состоянии живот-руются на частотах около 16, 23 и 38 кГц, ных (рис. 6). что свидетельствует о переходном, погра-
п
....................
аа ш 1»
[Гц
V 60
Рис. 7. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» в 1-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 7. USV of rats in the insulin liposomal group on the 1st day of the experiment. All designations are similar to those
in Fig. 2.
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Пики УЗВ сходной мощности регистрируют- детельствует о переходном, пограничном эмо-ся на частотах около 21, 25 и 35-43 кГц, что сви- циональном состоянии животных (рис. 7).
2-й день эксперимента
1» [Га
Рис. 8. УЗВ крыс группы «Контроль» во 2-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 8. USV of rats in the control group on the 2st day of the experiment. All designations are similar to those in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обнару- тельствует о тревожном, напряжённом эмо-живается в диапазоне 16-19 кГц, что свиде- циональном состоянии животных (рис. 8).
Рис. 9. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» во 2-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 9. USV of rats in the acetylcholine liposomal group on the 2st day of the experiment. All designations are similar
to those in Fig. 2.
Пики УЗВ сходной мощности регистриру- тельствует о переходном, пограничном эмо-ются начастотах около 22 и 39 кГц, что свиде- циональном состоянии животных (рис. 9).
Рис. 10. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» во 2-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 10. USV of rats in the insulin liposomal group on the 2st day of the experiment. All designations are similar to those
in Fig. 2.
Пики УЗВ сходной мощности регистриру- детельствует о переходном, пограничном эмо-ются в диапазонах 18-25 и 37-45 кГц, что сви- циональном состоянии животных (рис. 10).
4-й день эксперимента
H
1«
«
г я
I
i so
7
± я
|
30
:
I №
Ю
0
и «о
ЧтКНИ
1« Lf[l
Рис. 11. УЗВ крыс группы «Контроль» в 4-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 11. USV of rats in the control group on the 4st day of the experiment. All designations are similar to those in Fig. 2.
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Вся СПМ УЗВ животных обнаруживает- ствует о дискомфотном, дистрессовом эмо-ся на частоте около 23 кГц, что свидетель- циональном состоянии животных (рис. 11).
Рис. 12. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» в 4-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 12. USV of rats in the acetylcholine liposomal group on the 4st day of the experiment. All designations are similar
to those in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обнару- детельствует о дискомфортном эмоцио-живается на частоте около 23 кГц, что сви- нальном состоянии животных (рис. 12).
Рис. 13. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» в 4-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 13. USV of rats in the insulin liposomal group on the 4st day of the experiment. All designations are similar to those
in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных об- СПМ на 20% меньше доминирующей. На ос-
наруживается на частоте около 27 кГц. новании этого можно заключить о преиму-
Дополнительные пики мощности регистри- щественно тревожном, напряжённом эмо-
руются на частоте около 38 кГц, однако их циональном состоянии животных (рис. 13).
7-й день эксперимента
*
i»
30
Ç к
s
nt
T в
19
S
s 40
1 if
s
£ Ю
£
1ft
0
Se И
4*tr01É
1« iTk
Рис. 14. УЗВ крыс группы «Контроль » в 7-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 14. USV of rats in the control group on the 7st day of the experiment. All designations are similar to those in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных об- СПМ на 20-25% меньше доминирующей.
наруживается в диапазоне 16-23 кГц. На основании этого можно заключить о преи-
Дополнительные пики мощности регистри- мущественно тревожном, напряжённом эмо-
руются в диапазоне 36-38 кГц, однако их циональном состоянии животных (рис. 14).
Рис. 15. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» в 7-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 15. USV of rats in the acetylcholine liposomal group on the 7st day of the experiment. All designations are similar
to those in Fig. 2.
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Максимум СПМ УЗВ животных обнаруживается в диапазоне 16-19 кГц. Дополнительные пики мощности регистрируются на частоте около 40 кГц, однако их
СПМ на 20% меньше доминирующей. На основании этого можно заключить о преимущественно тревожном, напряжённом эмоциональном состоянии животных (рис. 15).
Рис. 16. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» в 7-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 16. USV of rats in the insulin liposomal group on the 7st day of the experiment. All designations are similar to those
in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обнаруживается в диапазоне 16-20 кГц. Дополнительные пики мощности регистрируются в диапазоне 36-40 кГц, однако их
СПМ на 20% меньше доминирующей. На основании этого можно заключить о преимущественно тревожном, напряжённом эмоциональном состоянии животных (рис. 16).
9-й день эксперимента
Рис. 17. УЗВ крыс группы «Контроль» в 9-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 17. USV of rats in the control group on the 9st day of the experiment. All designations are similar to those in Fig. 2.
Максимум СПМ УЗВ животных обнару- доминирующей. На основании этого можно
живается в диапазоне 15-20 кГц и на ча- заключить о преимущественно тревожном,
стоте около 25 кГц. Дополнительные пики напряжённом эмоциональном состоянии
мощности регистрируются на частоте око- животных (рис. 17). ло 37 кГц, однако их СПМ на 20% меньше
Рис. 18. УЗВ крыс группы «АЦХ-липо» в 9-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 18. USV of rats in the acetylcholine liposomal group on the 9st day of the experiment. All designations are similar
to those in Fig. 2.
Обнаруживается в диапазоне 17-25 кГц, пряжённом эмоциональном состоянии жи-что свидетельствует о тревожном, на- вотных (рис. 18).
Рис. 19. УЗВ крыс группы «Инсулин-липо» в 9-й день эксперимента. Все обозначения — как на рис. 2.
Fig. 19. USV of rats in the insulin liposomal group on the 9st day of the experiment. All designations are similar to those
in Fig. 2.
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Пики УЗВ сходной мощности регистрируются на частотах около 16, 22, 36 и 3840 кГц, что свидетельствует о переходном, пограничном эмоциональном состоянии животных (рис. 19).
Установлено, что до начала введения тестируемых веществ психоэмоциональное состояние животных оценивалось как близкое к комфортному. В 1-й день введения во всех группах обнаруживается переходное (пограничное) состояние, что связано с проводимыми манипуляциями. Однако во 2-й день эксперимента в опытных группах СПМ УЗВ существенно выше в диапазоне «комфорта» по сравнению с результатом в контрольной группе. В 4-й день курсового введения данный эффект прослеживается в группе вещества «Инсулин-липо». На 7-й день эксперимента убедительных отличий
в УЗВ животных контрольной и опытных групп не обнаруживается, а спустя 2 дня после окончания курса введения (9-й день) животные группы «Инсулин-липо» снова характеризуются более благоприятным психоэмоциональным состоянием по сравнению с контролем.
В целом следует заключить, что тестируемые вещества обладают признаками анксиолитических средств с седативным компонентом, наиболее выраженный эффект обнаруживается для вещества «Инсулин-липо». Анализ поведенческих параметров Тест «Открытое поле» Результаты исследования свободного поведения крыс представлены в табл. 2. В контрольной группе животных на протяжении всего эксперимента наблюдались
Таблица 2. Средняя длительность поведенческих форм крыс в тесте «Открытое поле» (Laboras), сек Table 2. Mean duration of behavioral forms in rats in the Open Field test (Laboras), sec
Период исследования Длительность формы поведения (сек)
ЭСП Г. а. Им. В. а. Гр.
Контрольная группа
Фон 197 44 116 371 172
1-й день 234 36 163 248 219
2-й день 235 58 186 200 221
4-й день 285 43 144 206 222
7-й день 225 38 180 219 238
9-й день 238 56 95 297 214
Инсулин-липо
Фон 289 52 110 329 120
1-й день 323 33 161 184 199
2-й день 345 25 280 143 107
4-й день 336 35 182 210 137
7-й день 317 44 143 281 115
9-й день 298 47 84 272 199
АЦХ-липо
Фон 181 68 150 261 240
1-й день 222 40 165 224 249
2-й день 295 47 176 203 179
4-й день 200 43 225 188 244
7-й день 220 55 161 245 219
9-й день 278 36 124 202 260
Примечание: ЭСП — элементы системного поведения; Г. а. — горизонтальная активность (локомоции); Им. — иммобилизация (неподвижность); В. а. — вертикальная активность (стойки); Гр. — груминг (умывание). Note: ЭСП — elements of systemic behavior; Г. a. — horizontal activity (locomotion); Им. — immobilization (immobility); В. a. — vertical activity (ascents); Гр. — grooming (washing).
повышение длительности умывания и ЭСП, преимущественное повышение неподвижности, снижение вертикальной активности и полифазные изменения в горизонтальной активности.
В обеих опытных группах также наблюдались повышение длительности ЭСП, преимущественное повышение неподвижности, снижение вертикальной активности, полифазные изменения в горизонтальной активности и длительности умывания.
Можно отметить, что отличия эффектов опытных групп от сопоставимых эффектов контрольной группы заключаются в снижении горизонтальной активности во 2-й и 9-й
дни эксперимента, а также длительности умывания во 2-й и 7-й дни эксперимента.
Таким образом, исследуемые препараты, по всей видимости, обладают седативными признаками. Приподнятый крестообразный лабиринт Результаты исследования информативных этологических параметров крыс представлены в табл. 3.
В контрольной группе животных на протяжении всего эксперимента наблюдались преимущественное снижение длительности пребывания животных в центральной зоне и закрытых «рукавах» лабиринта, преимущественное повышение количества
Таблица 3. Информативные этологические параметры (средние по группе) крыс в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт»
Table 3. Informative ethological parameters (group averages) of rats in the Elevated Plus Maze test
Период исследования Этологические параметры
Т з. р., сек Т о. р., сек Т ц. з., сек N в. а.
Контрольная группа
Фон 10,98 10,00 3,51 0,13
1-й день 11,04 8,51 2,70 0,39
2-й день 8,41 11,56 2,95 0,76
4-й день 12,30 7,50 2,88 0,89
7-й день 6,23 9,68 1,01 0,39
9-й день 10,89 6,94 2,19 0,25
Инсулин-липо
Фон 15,76 7,09 3,68 0,26
1-й день 8,65 8,11 3,49 0,00
2-й день 11,24 7,12 2,52 0,50
4-й день 5,87 12,10 1,59 0,75
7-й день 8,49 7,93 4,50 0,38
9-й день 7,25 11,99 3,61 0,00
АЦХ-липо
Фон 15,53 7,94 2,95 1,64
1-й день 11,25 9,03 2,83 0,76
2-й день 6,11 12,04 2,30 0,13
4-й день 4,30 10,43 2,71 0,26
7-й день 4,66 10,83 2,83 0,51
9-й день 7,58 7,76 2,59 0,00
Примечание: Т з. р. — время нахождения в закрытых «рукавах» лабиринта; Т о. р. — время нахождения в открытых «рукавах» лабиринта; Т ц. з. — время нахождения в центральной зоне лабиринта; N в. а. — количество эпизодов вертикальной активности (стоек).
Note: Tз. р. — the time spent in the closed spaces of the labyrinth;T o. р. — the time spent in the open spaces
of the labyrinth; T ц. з. — the time spent in the central zone of the labyrinth; N в. a. — the number of vertical activity
episodes (ascents).
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
стоек и полифазные изменения длительности пребывания в открытых «рукавах» лабиринта. Такая этологическая картина в целом типична для данного исследования и отражает привыкание животных к новым условиям среды.
В обеих опытных группах наблюдалось: тотальное снижение длительности пребывания животных в закрытых «рукавах» лабиринта; преимущественное (для препарата «Инсулин-липо») и тотальное (для препарата «АЦХ-липо») снижение длительности пребывания животных в центральной зоне; преимущественное (для препарата «АЦХ-липо») и тотальное (для препарата «Инсулин-липо») повышение длительности пребывания в открытых «рукавах» лабиринта; тотальное снижение количества стоек (для препарата «АЦХ-липо») и полифазные изменения этого показателя для препарата «Инсулин-липо».
Таким образом, наблюдаемая этологиче-ская картина, характеризующаяся повышением времени пребывания в открытых «рукавах» лабиринта и снижением - в закрытых «рукавах», центральной зоне и вертикальной активности, свидетельствует об улучшении психоэмоционального состояния животных (снижении тревожности, повышения ориентировочно-исследовательской активности) на фоне применения исследуемых препаратов. По сумме эпизодов, когда были зафиксированы отличия от контрольной группы, наиболее предпочтительным следует считать препарат «АЦХ-липо».
Ацетилхолин - распространённый медиатор нервной системы, контролирующий процесс возбуждения в коре головного мозга, нейронах спинного мозга (клетках Реншоу), парасимпатическом отделе вегетативной нервной системы, в результате чего обеспечиваются линейные изменения в поведении и психоэмоциональном состоянии животных, а также улучшение их когнитивных способностей.
Сопоставляя описанные результаты с полученными нами ранее при изучении основных нейромедиаторов, включая АЦХ, можно проследить общность в установленных седативных эффектах и информативных параметрах УЗВ [5]. Схожие эффекты наблюдаются при использовании липосомированных форм гормона инсулина, контролирующего опосредованное влияние ГАМК на интрацентральные отношения головного мозга и высшую нервную деятельность животных. Это даёт основания предполагать, что действие АЦХ и инсулина отражает центральные механизмы холинергической и ГАМК-ергической модуляции гиппокампа и префронтального неокортекса, а также оказывает позитивное влияние на умственную работоспособность и когнитивные процессы.
Выводы
Установлено, что нейромедиатор аце-тилхолин и гормон инсулин, применяемые в липосомированных формах, оказывают влияние на центральные механизмы высшей нервной деятельности и коррелируют посредством преобразования частотно-спектральных характеристик ультразвуковой вокализации, параметров свободного поведения и когнитивных способностей лабораторных крыс.
Основной результат исследования состоит в том, что липосомированные инсулин и ацетилхолин обладают однонаправленным действием. Тестируемые вещества обладают признаками анксио-литических средств с седативным компонентом. Наиболее выраженный эффект по анализу ультразвуковой вокализации обнаруживается для инсулина, а наиболее информативные этологические параметры крыс по анализу антидепрессивных свойств в лабиринте установлены на фоне применения ацетилхолина. Курсовое недельное применение липосомированного инсулина повышает когнитивные способности жи-
вотных более чем в два раза, ацетилхоли-на - более чем в четыре раза, что отражает высокочастотные в- и у-ритмы (выше 20 Гц) гиппокампального отдела головного мозга, связанные с активностью вставочных нейронов и пирамидных клеток, модулирующих противотревожное, антидепрессивное, обезболивающее и прочие сходные действия исследуемых веществ, а также улучшение консолидации памяти и когнитивных функций.
Полученные результаты указывают на перспективность применения липосоми-рованных форм ацетилхолина и инсулина
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ | REFERENCES
1. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж.П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М.: Высшая школа, 1991. 399 с. [Buresh Ya., Bureshova O., Houston J.P. Metodiki i os-novnye eksperimenty po izucheniyu mozga i povedeni-ya [Methods and basic experiments in the study of the brain and behavior]. Moscow: Vysshaya shkola Publ., 1991. 399 p. (In Russian)].
2. Канаян А.С., Пермаков Н.К., Титова Г.П. и др. Влияние синтетических аналогов лей-энкефали-на на жизнеспособные отделы поджелудочной железы при экспериментальном панкреатите. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1988;4:447-450. [Kanayan A.S., Permakov N.K., Titova G.P., et al. Vliyanie sinteticheskih analogov lej-enkefalina na zhiznesposobnye otdely podzhelu-dochnoj zhelezy pri eksperimenatal'nom pankreatite [Effect of synthetic analogs of leuencephalin on viable pancreas in experimental pancreatitis]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1988;4:447-450. (In Russian)].
3. Каркищенко Н.Н. Психоунитропизм лекарственных средств. М.: Медицина, 1993:208. [Karki-schenko N.N. Psihounitropizm lekarstvennyh sredstv [Psychunitropism of medicines]. Moscow: Medicina Publ., 1993:208. (In Russian)].
4. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Табоякова Л.А., Алимкина О.В., Борисова М.М. Между когнитивностью и нейропатиями: нейро-визуализация эффектов ГАМК-ергической модуляции гиппокампа и префронатального неокортекса по нормированным электрограммам мозга. Биомедицина. 2020;16(2):12-38. [Karkischenko N.N., Karkischenko V.N., Fokin Yu.V., Taboyakova L.A., Alimkina O.V., Borisova M.M. Mezhdu kognitiv-nost'yu i nejropatiyami: nejrovizualizaciya effek-tov GAMK-ergicheskoj modulyacii gippokampa
в качестве инновационных средств лечения заболеваний центральной нервной системы, вызванных дисфункцией холинэргической системы, в т. ч. гериатрических нарушений памяти и деменции. Найденное нами однонаправленное действие липосомиро-ванных форм инсулина и ацетилхолина является основанием для экспериментальной проверки гипотезы о том, что совместное применение инсулина и ацетилхолина может обладать синергическим эффектом на холинэргическую систему, что является предметом дальнейших исследований и публикаций.
i prefronatal'nogo neokorteksa po normirovannym elektrogrammam mozga [Between cognitivity and neuropathies: neuroisualization of effects of GABA-ergic modulation of the hippocampus and prefro-natal neocortexis on normed brain electrograms]. Biomedicine. 2020;16(2):12-38. (In Russian)]. DOI: 10.33647/2074-5982-16-2-12-38.
5. Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Сахаров Д.С., Алимкина О.В. Роль нейромедиатор-ных систем мозга в генерации ультразвуковой вокализации и её корреляции с поведением животных. Биомедицина. 2011;4:8-18. [Karkischenko N.N., Fokin Yu.V., Karkischenko V.N., Sakharov D.S., Alimkina O.V. Rol' nejromediatornyh sistem mozga v generacii ul'trazvukovoj vokalizacii i eyo korre-lyacii s povedeniem zhivotnyh [The role of brain neu-rotransmitter systems in the generation of ultrasonic vocalization and its correlation with animal behavior]. Biomedicine. 2011;4:8-18. (In Russian)].
6. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010:358. [Rukovodstvo po labora-tornym zhivotnym i al'ternativnym modelyam v bio-medicinskih issledovaniyah [Manual on laboratory animals and alternative models in biomedical research]. Ed. by N.N. Karkischenko, et al. Moscow: Profil'-2S Publ., 2010:358. (In Russian)].
7. Узбеков М.Г. Активность триптофан-5-гидролазы в синаптосомах мозга кролика после однократного введения опиоидного пептида Tur D - Ala - Gly -Phe - NH2. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1986;2:159-160. [Uzbekov M.G. Aktivnost' triptofan-5-gidrolazy v sinaptosomah moz-ga krolika posle odnokratnogo vvedeniya opioidnogo peptida Tur D - Ala - Gly - Phe - NH2 [Tryptophan-5-hydrolase activity in rabbit brain synaptosomes af-
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
ter a single administration of the Tur D - Ala - Gly -Phe - NH2 opioid peptide]. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1986;2:159-160. (In Russian)].
8. Abbott M.A., Wells D.G., Fallon J.R. The insulin receptor tyrosine kinase substrate p58/53 and the insulin receptor are components of CNS synapses. J. Neurosci. 1999;19:7300-7308.
9. Apelt J., Mehlhorn G., Schliebs R. Insulin-sensitive GLUT4 glucose transporters are colocalized with GLUT3-expressing cells and demonstrate a chemically distinct neuron-specific localization in rat brain. J Neurosci. Res. 1999;57(5):693-705.
10. Brass B.J., Nonner D., Barrett J.N. Differential effects of insulin on choline acetyltransferase and glutamic acid decarboxylase activities in neuron-rich striatal cultures. J. Neurochem. 1992;59(2):415-424.
11. Catalan R., Martinez A., Mata F., Aragones M. Effect of insulin on acetylcholinesterase activity. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1981;101:1216-1220.
12. Chiu S.L., Cline H.T. Insulin receptor signaling in the development of neuronal structure and function. Neural. Dev. 2010;5:7.
13. Costa L.E. Hepatic cytochrom p-450 in rats submitted to chronic hypobaric hypoxia. Am. J. Physiol. 1987;259(4):654-659.
14. Craft S., Baker L.D., Montine T.J., Minoshima S., Watson G.S., Claxton A., Arbuckle M., Callaghan M., Tsai E., Plymate S.R., Green P.S., Leverenz J., Cross D., Gerton B. Intranasal insulin therapy for Alzheimer disease and amnestic mild cognitive impairment: A pilot clinical trial. Arch. Neurol. 2012;69:29-38.
15. Ferrario C.R., Reagan L.P. Insulin-mediated synaptic plasticity in the CNS: Anatomical, functional and temporal contexts. Neuropharmacology. 2018;136(Pt B): 182-191. DOI: 10.1016/j.neuropharm.2017.12.001.
16. Garwood C.J., Ratcliffe L.E., Morgan S.V., et al. Insulin and IGF1 signalling pathways in human astro-cytes in vitro and in vivo; characterisation, subcellular localisation and modulation of the receptors. Mol. Brain. 2015;8:51.
17. Grillo C.A., Piroli G.G., Hendry R.M., Reagan L.P. Insulin-stimulated translocation of GLUT4 to the plasma membrane in rat hippocampus is PI3-kinase dependent. Brain Res. 2009;1296:35-45.
18. Jin Z., Jin Y., Kumar-Mendu S., Degerman E., Groop L., Birnir B. Insulin reduces neuronal excitability by turning on GABA(A) channels that generate tonic current. PLoS One. 2011;6(1):e16188.
19. Jones M.L., Leonard J.P. PKC site mutations reveal differential modulation by insulin of NMDA receptors containing NR2A or NR2B subunits. J. Neurochem. 2005; 92(6):1431-1438.
20. Kann O. The interneuron energy hypothesis: Implications for brain disease. Neurobiol. Dis. 2016;90:75-85. DOI: 10.1016/j.nbd.2015.08.005.
21. Knusel B., Michel P.P., Schwaber J.S., Hefti F. Selective and nonselective stimulation of central cholinergic and dopaminergic development in vitro
by nerve growth factor, basic fibroblast growth factor, epidermal growth factor, insulin and the insulin-like growth factors I and II. J. Neurosci. 1990;10(2):558-570.
22. Komori T., Morikawa Y., Tamura S., Doi A., Nanjo K., Senba E. Subcellular localization of glucose transported in the hypothalamic arcuate nucleus ofob/ob mice under basal conditions. Brain Res. 2005;1049(1):34-42.
23. Kullmann S., Heni M., Hallschmid M., Fritsche A., Preissl H., Haring H.U. Brain insulin resistance at the crossroads of metabolic and cognitive disorders in humans. Physiol. Rev. 2016;96(4):1169-1209.
24. Liao G.Y., Leonard J.P. Insulin modulation of cloned mouse NMDA receptor currents in Xenopus oocytes. J. Neurochem. 1999;73(4):1510-1519.
25. Liu L., Brown J.C. 3rd, Webster W.W., Morrisett R.A., Monaghan D.T. Insulin potentiates N-methyl-D-aspartate receptor activity in Xenopus oocytes and rat hippocampus. Neurosci. Lett. 1995;192(1):5-8.
26. McNay E.C., Ong C.T., McCrimmon R.J., Cresswell J., Bogan J.S., Sherwin R.S. Hippocampal memory processes are modulated by insulin and high-fat-induced insulin resistance. Neurobiol. Learn. Mem. 2010;93(4):546-553.
27. McNay E.C., Recknagel A.K. Brain insulin signaling: a key component of cognitive processes and a potential basis for cognitive impairment in type 2 diabetes. Neurobiol. Learn. Mem. 2011;96(3):432-442.
28. Moreta M.P., Burgos-Alonso N., Torrecilla M., Marco-Contelles J., Bruzos-Cidón C. Efficacy of acetylcholinesterase inhibitors on cognitive function in Alzheimer's disease. Review of reviews. Biomedicines. 2021;9(11):1689.
29. Mueller E., Cenazzani A. Central and peripheral en-dorphins. Basic and clinical aspects. Raven New York Press, 1984:178.
30. Patel A. Inhibitors of enkephalin-degrading enzymes as potential therapeutic agents. Prag. Med. Chem. 1993;30:327.
31. Pearson-Leary J., Jahagirdar V., Sage J., McNay E.C. Insulin modulates hippocampally-mediated spatial working memory via glucose transporter-4. Behav. Brain Res. 2018;338:32-39.
32. Pearson-Leary J., McNay E.C. Novel roles for the insulin-regulated glucose transporter-4 in hippocampally dependent memory. J. Neurosci. 2016;36(47):11851-11864.
33. Pomytkin I., Costa-Nunes J.P., Kasatkin V., Venia-minova E., Demchenko A., Lyundup A., Lesch K.P., Ponomarev E.D., Strekalova T. Insulin receptor in the brain: Mechanisms of activation and the role in the CNS pathology and treatment. CNS Neurosci. Ther. 2018;24(9):763-774.
34. Ren Y., Holdengreber V., Ben-Shaul Y., Shah B.H., Varanasi J., Hausman R.E. Causal role for Jun protein in the stimulation of choline acetyltransferase by insulin in embryonic chick retina. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1997;232(3):788-793.
35. Rivera E.J., Goldin A., Fulmer N., Tavares R., Wands J.R., de la Monte S.M. Insulin and insulin-like growth factor expression and function deteriorate with progression of Alzheimer's disease: link to brain reductions in acetylcholine. J. Alzheimers Dis. 2005;8(3):247-268. DOI: 10.3233/jad-2005-8304.
36. Sawynok J., Pinsky C., Labella F. Minireview of the specificity of naloxone as the opiate antagonist. Life Sci. 1979;25:1621-1632.
37. Schliebs R., Arendt T. The significance of the cholinergic system in the brain during aging and in Alzheimer's disease. J. Neural. Transm. 2006;113:1625-1644.
38. Selkoe D.J. Alzheimer's disease is a synaptic failure. Science. 2002;298(5594):789-791.
39. Skeberdis V.A., Lan J., Zheng X., Zukin R.S., Bennett M.V. Insulin promotes rapid delivery of N-methyl-D-aspartate receptors to the cell surface by exocytosis. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2001;98(6):3561-3566. DOI: 10.1073/pnas.051634698.
40. Stanley M., Macauley S.L., Holtzman D.M. Changes in insulin and insulin signaling in Alzheimer's disease: cause or consequence? J. Exp. Med. 2016;213(8):1375-1385.
41. Talbot K., Wang H.Y., Kazi H., Han L.Y., Bakshi K.P., Stucky A., Fuino R.L., Kawaguchi K.R., Samoyedny A.J., Wilson R.S., Arvanitakis Z., Schneider J.A., Wolf B.A., Bennett D.A., Trojanowski J.Q., Arnold S.E. Demon-strated brain insulin resistance in Alzheimer's disease patients is associated with IGF-1 resistance, IRS-1 dysregulation, and cognitive decline. J. Clin. Invest. 2012;122(4):1316-1338.
42. Wang H., Wang R., Zhao Z., Ji Z., Xu S., Holscher C., Sheng S. Coexistences of insulin signaling-related proteins and choline acetyltransferase in neurons. Brain Res. 2009;1249:237-243.
43. Wan Q., Xiong Z.G., Man H.Y., Ackerley C.A., Braunton J., Lu W.Y., Becker L.E., MacDonald J.F., Wang Y.T. Recruitment of functional GABA(A) receptors to postsynaptic domains by insulin. Nature. 1997;388(6643):686-690.
44. Wöhr M., Borta A., Schwarting R.K.W. Overt behavior and ultrasonic vocalization in fear conditioning paradigm: A dose-response study in the rat. Neurobio. Learn. Mem. 2005;84:228-240.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ | INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Каркищенко Владислав Николаевич, д.м.н., проф., ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Фокин Юрий Владимирович*, к.б.н., ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Люблинский Станислав Людвигович, к.б.н., ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»;
e-mail: [email protected]
Помыткин Игорь Анатольевич, к.х.н., ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Алимкина Оксана Владимировна, ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Vladislav N. Karkischenko, Dr. Sci. (Med.), Prof., Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
Yuriy V. Fokin*, Cand. Sci. (Biol.), Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
Stanislav L. Lyublinskiy, Cand. Sci. (Biol ), Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
Igor A. Pomytkin, Cand. Sci. (Chem.), Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
Oksana V. Alimkina, Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
В.Н. Каркищенко, Ю.В. Фокин, С.Л. Люблинский, И.А. Помыткин, О.В. Алимкина, Л.А. Табоякова, А.В. Капцов, М.М. Борисова, Н.Н. Каркищенко «Центральные механизмы липосомированных форм ацетилхолина и инсулина посредством анализа когнитивных, психоэмоциональных и поведенческих параметров крыс»
Табоякова Лидия Александровна, ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Капцов Александр Владимирович, ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: a v [email protected]
Борисова Мария Михайловна, ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: borisova [email protected]
Каркищенко Николай Николаевич, д.м.н., проф., акад. РАРАН, чл.-корр. РАН, ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства»; e-mail: [email protected]
Lidiya A. Taboyakova, Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
Alexander V. Kaptsov, Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: a v [email protected]
Mariya M. Borisova, Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: borisova [email protected]
Nikolay N. Karkischenko, Dr. Sci. (Med.), Prof., Academician of the Russian Academy of Rocket and Artillery Sciences, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Scientific Center of Biomedical Technologies of the Federal Medical and Biological Agency of Russia; e-mail: [email protected]
* Автор, ответственный за переписку / Corresponding author
