CC BY
17
90рччя ДДМА
УДК 577.112+612.812.2-092.9
О.Л. Дроздов, ЗМ1НИ ВМ1СТУ НЕЙРОСПЕЦИФ1ЧНОГО
А.М. Куштр* , Б1ЛКА S-100 В П1Д ВПЛИВОМ
ОСКОШеЛ™ , НЕЙРОЛЕПТИК1В В УМОВАХ
'' орна МОДЕЛЮВАННЯ ПСИХОТИЧНИХ
РОЗЛАД1В
Днтропетровська державна медична академiя Центральна науково-до^дна лабораторiя (зав. - д. мед. н., проф. О.Л.Дроздов) м. Днтропетровськ Украна
Днтропетровський нацiональний утверситет
Ключовi слова: нейроспецифiчний бшок S-100fi, експериментальний психоз, нейролептики Key words: neurospesific protein S-100fi, experimental psychosis, neuroleptics
Резюме. В данной статье представлена динамика изменений концентрации нейроспецифического белка (НСБ) S-100fi во фронтальной зоне неокортекса, Варолиевом мосту и гиппокампе при моделировании психотических расстройств путем подострого введения сиднокарба. Исследовано влияние нейролептиков (аминазина, галоперидола и дро-перидола) на содержание S-100fi на разных этапах формирования «психотического эквивалента» у крыс. Количественную оценку содержания S-100fi проводили на 3,7 и 14 сутки после начала выработки устойчивого патологического состояния (УПС) мозга. Установленные изменения S-100fi свидетельствуют о вовлечении данного НСБ астроглии в процессы формирования психоза и могут служить объективной оценкой формирования УПС мозга.
Summary. In the article the dynamics of changes of the neurospeafic protein (NSP) S-100 fi concentration in the frontal area of neurocortex, pons and hippocampus in modeling of experimental psychosis by means of subacute introduction of sidnocarb is presented. Influence of neuroleptics (aminazin, galoperidol and droperidol) on the content of S-100 fi at different stages of «psychotic equivalent» forming in rats is investigated. Quantitative estimation of S-100 fi content was conducted on 3, 7 and 14 day after the onset of development of the stable pathological state (SPS) of the brain. The established S-100 fi changes testify to involving of given NSP astrogly in the processes of psychosis forming and they may serve as an objective estimation of SPS forming in the brain.
Нейроспецифiчний бшок $-100 В (НСБ, НСБ S-100 В) належить до родини бшюв "$-100", е кислим Са2-залежним бшком з молекулярною масою 21кДа, який складаеться з двох бета-субодиниць, тобто являе собою гомодимер [9]. Методами iмуноцитохiмil показано, що $-100 В синтезуеться переважно в астроцитах ЦНС, асо-цшований iз промiжними фшаментами i регулюе динамшу структурно! штеграци кл^ин [6]. Визначена роль $-100 В у цитоскелетнш мо-дифшаци, енергетичному метаболiзмi, клггиннш пролiферацil та диференщаци [6,9]. Основна маса (до 85%) даного бшка зосереджена в ци-тозол^ а 15% - в мембранних структурах олк-о-дендрогле!. До 85-90 % вщ загального вмюту в нервовш тканиш бшка $-100 В синтезуеться в астроцитах. У нейронах наявно не бшьше шж 1015% вщ загально! кшькосп НСБ $-100 В.
Проходить визначення ролi бшка $100В у процесах функцюнального дозрiвання нейрошв i
транспорту ГАМК через 1хню мембрану. Вва-жаеться, що $-100 В реатзуе сво! ефекти через постсинаптичш ГАМК-рецепторш комплекси [8].
1нтерес до вивчення НСБ $-100 В зростае у звязку з тим, що його обмш i бюсинтез значно змшюються при навчанш та формуванш нових поведшкових навичок [14], яю являють собою важливi прояви мшливост i пластичностi нерво-во! системи.
Спрямовашсть i рiвень цитохiмiчних змш у вiдповiдностi до iнформацiйного навантаження можуть бути маркерами рiвня навченост [14]. Пiд час навчання вщбуваеться пiдсилення бю-синтезу бiлка $-100 В, що шдтверджуеться бiльш штенсивним включенням у нього мiчених ам> нокислот [11]. Однак питання про безпосередню участь бiлка $-100 В у формуванш i збереженнi енграм памят не можна вважати до кшця виз-наченим.
Позакттинний бшок S-100 ß виявляе регу-ляторний вплив на нейрони, астроцити, мшро-глiю, ендотелiальнi i епiтелiальнi клiтини, рецеп-тори клиинно! поверхш [6].
Змiни концентраци НСБ S-100 ß призводять до ушкоджень мозку, якi супроводжуються пато-фiзiологiчними i нейродегенеративними проце-сами. Щцвищену секрецiю S-100 ß спостерiгали при старшш, хворобi Альцгеймера, синдромi Дауна [6], мозковш травмi, шеми, нейроде-генеративних, запальних i деяких псж!атричних захворюваннях [13].
У звязку з цим актуальним е дослiдження змш концентраци нейроспецифiчного бiлка S-100 ß у процес моделювання у щурiв психо-тичних розладiв, шляхом тдгострого введення сиднокарбу, а також визначення впливу психо-фармакологiчних препаратiв на його вмют у структурах головного мозку тд час формування стшкого патологiчного стану.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Дослiдження проведенi на 90 статевозрших щурах лши Вiстар масою 190-220 г. Формування стiйкого патолопчного стану мозку (СПС) проводили шляхом внутршньошлункового введення психостимулятора сиднокарбу в дозi 5мг/кг два рази на день протягом 14 дiб. Для вивчення були обранi нейролептики, як застосовуються при лiкуваннi психозiв, амiназин - 5мг/кг i гало-перидол, а також дроперидол, що використо-вуеться переважно в анестезюлоги, по 0,25 мг/кг, яю вводили внутршньоочеревно пiддослiдним тваринам. Контрольнiй групi вводили iзотонiч-ний розчин хлористого натрда в обсязi 1 мл/кг.
Дослщження вмiсту нейроспецифiчного бiлка S-100 ß у фронтальнiй зонi неокортекса (ФЗН), Варолiевому мостi (ВМ) i гшокамш (Гп) головного мозку контрольних i дослiдних щурiв проводили на 3, 7 i 14 дш пiсля початку моделювання психотичних розладiв тварин. Всi операци з тканинами головного мозку проводили при +4 С. Концентращю НСБ S-100 ß визначали методом твердофазного iмуноферментного ана-лiзу iз застосуванням моноспецифiчних полшло-нальних антисироваток, якi отримували за [1], використовуючи бiлок S100 ß ("Sigma" USA).
1муноферментне кшьюсне визначення нейро-специфiчного бiлка S100 ß проводили в два етапи. Перший - шпбування антитiл у рщин-ному середовищi. Другий - взаемодiя сумiшi, яка прореагувала на першому етапi з сорбованим на твердш фазi антигеном. Анти-S-100 ß iмуно-глобулiни, що зв язалися, виявлялись за допо-могою вторинних антитш, конюгованих iз пе-роксидазою хрону ("Sigma" USA).
Концентращю НСБ S-100 В розраховували в нг/г тканини вщповщних структур головного мозку.
Отримат результати статистично обчислю-вали за ^крш^ем Стьюдента [5].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
У результатi проведених дослiджень були визначенi змiни концентраци НСБ S-100 В у структурах головного мозку щурiв при моде-люваннi експериментального психозу шляхом тдгострого введення сиднокарбу та при застосуванш в цей час психотропних лшарських препаратiв (амiназину, галоперидолу та дропе-ридолу).
Динамiка змiн вмiсту дослщжуваного бiлка в структурах мозку при формуванш "психотичного еквiваленту" наведена в таблиц 1.
Через 3 доби шсля початку введення сиднокарбу рiвень S-100 В вiрогiдно збшьшувався в дослiджуваних мозкових утвореннях шддослщ-них щурiв. Тенденцiя пiдвищення концентраци S-100 В зберiгаeться також через 7 i 14 дiб шсля початку моделювання СПС мозку. Формування стабшьного експериментального психозу у щурiв завершаешься на 14 добу [3]. При цьому най-бiльший рiвень на кiнцевiй стади вироблення експериментального психозу вмюту S-100 В спостер^али в гiпокампi (рис.1.), який досягав 781,14+26,7 нг/г тканини, (р<0,05 порiвняно з контролем). Вiдомо, що ця структура ЦНС вщ> грае важливу роль у процесах формування, збереження i вiдтворення енграм памят , а бшки И астрогли i нейронiв беруть участь у пластич-них перебудовах нейроглiальних паттернiв [14]. Встановлене нами тдвищення вмiсту S100 В на 7 i 14 доби в 4 та 7 разiв вщповщно у гiпокампi головного мозку щурiв пiсля початку формування СПС, тобто на шзшших його етапах, свщчить про виражену стiйкiсть цього мозкового утворення до нейротоксично! ди сиднокарбу. Встановлено зниження концентраци НСБ S-100 В у ФЗН i ВМ на 14 добу спостережень на 28% i 77% вщповщно у порiвняннi з попередшм тер-мiном застосування сиднокарбу, але даний по-казник залишався вище контрольних значень. Аналогiчне тдвищення концентраци НСБ S-100 В спостерталося при травматичних, iшемiчних i запальних ушкодженнях головного мозку, а також при нейродегенеративних i психiатричних розладах [13].
Наведеш данi про iстотне пiдвищення вмюту НСБ S-100 В в головному мозку щурiв при формуваннi СПС свщчать про його безпо-середню участь у пластичних перебудовах астро-цитiв i, можливо, !х пошкодженш. Встановленi
06 / Том XI/ 3
157
90^ччя ДДМА
змши узгоджуються з уявленнями про те, що психiатричнi i запальнi захворювання мозку суп-роводжуються зростанням рiвня S-100 В за рахунок або вившьнення його з пошкоджених
астроцитiв, або зростання секреци, механiзм яко!, iмовiрно, подiбний до вивiльнення ней-ротрофiчного фактору, штерлейюшв або ендо-телiального росткового фактору людини [10].
Змiни концентрацп нейроспецифнчиого бiлка S-100 у структурах головного мозку в процесi моделювання стшкого патологiчного стану
СерН спостережень Терм1н спостережень Структури головного мозку (концентращя НСБ 8-100 в нг/г тканини)
Фзн вм гп
М ± т М ± т М ± т
Контроль (п=6) 14,91 2,1 39,69 2,09 110,72 19,47
Введення сиднокарбу 3 доба 394,43* 13,76 308,10* 13,56 151,02 12,47
(п=6)
7 доба 436,78* 4,08 516,87* 3,63 418,06* 12,16
14 доба 312,49* 45,11 118,11* 3,12 781,14* 26,7
Примiтки: * - р<0,05 при спiвставленнi з контролем
На фош дп амiназину, який являе собою "еталонний" препарат серед нейролептичних за-собiв, спостерiгалася тенденщя до зниження концентрацп НСБ S-100 В у фронтальнiй зонi неокортекса на вшх етапах формування СПС. У гшокамш, на фонi дп амiназину, спостерiгали пiдвищення концентрацп бiлка в 2,2 раза на 3 добу формування СПС iз наступним зниженням
на 7 1 14 доби в 2,2 та 4,3 раза вщповщно. Динамша змши S-100 В у ВМ вiдрiзнялась тим, що концентращя цього астроглiального бшка ютотно зменшувалася на 3 ! 7 доби дп амiназину ! зростала в 2,5 раза на 14 добу спостережень, коли у тварин було сформовано „психотичний екв!валент".
150
%
125 100 75 50 25 0 -25 -50 -75 -100
*
01 Фронтальна кора □ Варо. пев чкч Ш Гшокамп
Примiтка : * - р < 0,05 - у пор!внянш з введениям сиднокарбу
Вплив амшазину на концентрац1ю НСБ S-100 В у структурах головного мозку при моделюванш
психотичних розлад1в
Пщ впливом галоперидолу, похщного бу-тирофенону, який в умовах психотичних розла-дiв полiпшуe умовно-рефлекторну память, спо-стерiгали накопичення бiлка S-100 В у Варо-лieвому мостi на 3 i 14 доби спостережень, а у ФЗН - на 14 добу, коли його вмют збшьшився на 26,5%, при сшвставлент з СПС, викликаним тдгострим введенням сиднокарбу.
У тканинах гiпокампа вмют S-100 В ютотно знижувався в ус дослiджуванi термiни розвитку експериментального психозу пiсля застосування галоперидолу. Вщомо, що при вивченнi нейро-хiмiчних механiзмiв впливу галоперидолу основна увага придшяеться його здатносп блокувати дофамiновi рецептори Д2 -типу та пригшчувати як базальний, так i К -стимульований синтез дофамiну [2].
Змши рiвня S-100 В шд впливом дроперидолу за умов моделювання СПС мозку характери-зувалися накопиченням його у гiпокампi на 3 добу i ВМ на 14 добу спостережень, при вiро-пдному зниженнi концентрацп S-100 В у тканинах Гп на 7 i 14 добу.
Вщомо, що секретований дальний бiлок S-100 В може виявляти трофiчнi або токсичт ефекти в залежностi вщ його концентраци. Наномолярнi концентраци S-100 В стимулюють нейритний рiст i пiдвищують виживання ней-ронiв шд час розвитку, тодi як його мшромолярш рiвнi in vitro не лише стимулюють експресда прозапальних цитоюшв, а i викликають iндукцiю клгтинного апоптозу [13].
Таким чином, визначеш нами вiрогiднi зни-ження концентраци НСБ S-100 В пiд впливом
нейролептиюв на рiзних етапах моделювання психотичних розладiв мозку можуть пояснювати антипсихотичну дiю нейролептикiв (амiназину, галоперидолу i дроперидолу) [2]. Окрiм цього, вони вщбивають механiзм зникнення у нейро-лептикiв гальмiвного ефекту на перебп умовно-рефлекторно! памят та покращення И, пiд впливом амшазину, в умовах сформованого шляхом двотижневого введення сиднокарбу "психо-тичного е^валенту" [2].
Отриманi данi свщчать про iстотну роль НСБ $-100 В у регуляци пластичностi ЦНС, процесiв метаболiзму i активностi нейрошв, яка, можливо, пов язана з перебудовою синаптичних звязюв [12], елементiв цитоскелету та змшою рiвня екзо-та ендоцитозу [7].
П1ДСУМОК
Таким чином, експериментально встановлено, що в процес формування стiйкого патологiчного стану мозку у щурiв у фронтальнш зонi неокор-текса, гiпокампi та Варолiевому мостi шдви-щення рiвня нейроспецифiчного бiлка астроглп $-100 В мало вiрогiдний характер, починаючи з 3 доби спостережень, i зберпалося до кiнця моделювання психотичних розлащв.
Визначена наявнiсть коригувального впливу дослщжуваних нейролептикiв ( амiназин, гало-перидол та дроперидол) на динамшу вмiсту Са+2 -залежного НСБ $-100 В в залежносп вщ термiну формування експериментального психозу та моз-кових утворень.
Кiлькiсне визначення НСБ $-100 В може бути використано для объективно! оцiнки наявносп
психотичних розладiв.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Антитела. Методы / Под ред. Кетти Д.- М.: Мир, 1991.-384 с.
2. Дроздов О.Л., Зубковська Г.Г. Вплив дофа-мшом1метичних засоб1в на показники стану штегра-тивних функцш головного мозку // Запорож. мед. журн.- 2004.- № 56 .- С. 37- 39.
3. Дроздов О.Л., Зубковська Г.Г. Кушшр А.М. Змши поведшки тварин в процес формування експериментального психоза // Арх. псих1атри .-2005.-Т.11, № 1(40). - С.80-83.
4. Дроздов А.Л., Черная В.И. Нейроспеци-фические белки ГФКБ и NCAM гиппокампа при формировании энграмм условно- рефлекторной памяти // Нейрохимия.- 2005.- Т.22, № 4 .- С.285-289.
5. Плохинский Н.А. Биометрия. - М.:Изд-во Моск. ун-та, 1970.-368 с.
6. Donato R. Intracellular and extracellular roles of S-100 proteins // Microscopy Res. Technique .- 2003.-Vol.60 .-P.540-551.
7. Donato R. S-100 proteins, calcium - bindings proteins of the EF - hand type // Biochem. Biophysis.
Acta . - 1999.- Vol.3 .- P. 191 - 231.
8. Elting J., Suiter G. AMPA antagonist ZK 200775 in patients with acute ischemic stroke : possible glial cell toxicity detected by monitoring of S-100 serum levels // Stroke .- 2002.- Vol.33 .-P.2813-2818.
9. Garbuglia M., Verrini M., Hofmann A. S-100 A and S-100 B interactions with annexins // Biochem. Biophysis. Acta .- 2000.- Vol.98 .-P.192-206.
10. Marshak D.R. S-100 as a neurotrophic factor // Prog. Brain Res. .- 1990.- Vol.86 .-P.169-181.
11. Nishiyama H., Knopfee T. Glial proteins S-100 modulates long-term neuronal synaptic plasticity // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 2002.- Vol.99 .-P.4037-4042.
12. Pineda J., Wang K. Biomarkers of proteolitic damage following traumatic brain injury // Brain Pattol. .2004.- Vol.14 .-P.202-209.
13. Rothermundt M., Peters M. S-100 in brain damage and neurodegeneration // Microscopy Res. Technique .- 2003.- Vol.60 .-P.614-632.
14. Spinkova M., Gerstein L., Nikolskaya K. // Eur.J. Neurosci .- 1998.- Vol.98, №10 .-P.156-162.
06 / Том XI/ 3
♦
159
