Взаимосвязь между содержанием катехоламинов в мозжечке и некоторых структурах эмоциогенной лимбико-неокортикальной системы моз

Взаимосвязь между содержанием катехоламинов в мозжечке и некоторых структурах эмоциогенной лимбико-неокортикальной системы мозга у крыс с доминантным и субмиссивным типами поведения

Попова Л.Д., Васильева И.М.

Харьковский национальный медицинский университет

Кризисные процессы, происходящие в современном обществе, негативно влияют на психологию людей, вызывая тревожность, напряжение, жестокость и насилие (1).

Исследование особенностей нейрогуморального статуса у животных, склонных к доминантному или субмиссивному типу поведения имеет большое значение для понимания нейробиологических механизмов развития агрессии и депрессии у человека. Нейрофизиологические и биохимические исследования нейромедиаторного обеспечения формирования агрессивных и депрессивных состояний, в основном, сфокусированы на структурах эмоциогенной лимбико-неокортикальной системы мозга. В то же время, роль мозжечка в этих процессах практически не изучена, хотя мозжечок, который является важной структурой регуляции локомоторной функции организма, очевидно, имеет отношение к реализации агрессивного поведения. Кроме того, в последние годы появились работы, согласно которым мозжечок принимает участие в регуляции высших когнитивных (2) и психоэмоциональных функций (3). Некоторые авторы считают мозжечок незаменимым узлом в нейрональных цепях, поддерживающих высшие уровни поведения (4).

В связи с этим, целью нашей работы было изучение взаимосвязей между содержанием катехоламинов, играющих важную роль в развитии депрессивных и агрессивных состояний, в мозжечке и фронтальной коре/гиппокампе.

Материалы и методы. Работа выполнена на 26 белых лабораторных крысах-самцах молодого репродуктивного периода (6 мес.), которые содержались в стандартных условиях вивария. Манипуляции на животных проводились в соответствии с положениями «Общих этических принципов экспериментов на животных», одобренных Первым Национальным конгрессом по биоэтике (Киев, 2001). Для разделения животных на группы с альтернативными типами поведения была использована модель эмоциогенного стресса «Сенсорный контакт» с некоторыми модификациями (5, 6). Согласно этой модели, животные в течение 5 суток находились в условиях индивидуального содержания с целью предупреждения эффекта группового взаимодействия. Потом крыс содержали 2 дня в экспериментальных клетках, разделенных на два равных отсека прозрачной перегородкой с отверстиями, что обеспечивало условия сенсорного контакта. Тестирование типа поведения проводили через 2 дня после адаптации животных к новым условиям содержания и сенсорного знакомства. В период тестирования перегородку убирали на 10 минут. Тестирование проводили в течение 10 дней во второй половине дня (14.00-16.00).

Содержание катехоламинов в структурах головного мозга определяли флуометрическим микрометодом (7). Для экстракции моноаминов 5мг ткани головного мозга гомогенизировали в 1.0 мл смеси НСl-бутанола. После центрифугирования в течение 20 минут при 2000g надосадочную фракцию переносили в пробирку, содержащую 2.0 мл гептана и 0.25 мл 0.1 М НСl. В течение 10 минут пробирку встряхивали, потом центрифугировали в течение 10 минут при 2000g. После этого водную фазу использовали для определения норадреналина (НА) и дофамина (ДА). После окисления катехоламинов измеряли флуоресценцию НА на спектрофлуориметре «Hitachi» (длины волн возбуждения и люминесценции составляли, соответственно, для НА – 395 и 485, для ДА – 330 и 375нм).

Статистическую обработку полученных результатов проводили методами непараметрической статистики при помощи пакета общего назначения «Statistica 6.0». Для выявления зависимости показателей от группы использовали непараметрические аналоги дисперсионного анализа – критерии Крускала-Уоллиса и медианный тест. Для попарного сравнения групп использовали критерий Манна-Уитни и корреляционный анализ по Спирмену.

Результаты исследования

Согласно полученным результатам, во всех изученных структурах содержание норадреналина у субмиссивных и доминантных самцов достоверно отличались от содержания данного моноамина у уравновешенных животных. При этом у субмиссивных самцов наблюдалось повышение, а у доминантных -понижение данного показателя (табл.1).

Таблица 1

Содержание норадреналина (нмоль/г ткани) в структурах головного мозга крыс с альтернативными типами поведения

Тип поведения	Фронтальная кора		Гиппокамп			Мозжечок
Тип поведения	Медиана Ме	Квартили 25%; 75%	Медиана Ме		Квартили 25%; 75%	Медиана Ме	Квартили 25%; 75%
Субмиссивный	7.88^,*	5.81; 9.21	8.92^,*	6.27; 9.48		4,51^,*	4,05; 4,81
Уравновешенный	4.65	4.65; 5.03	5.79	4.34; 5.79		2,79	2,17; 3,11
Доминантный	2.32^*	2.32; 3.48	3.37^*	2.89; 4.34		2,17*	1,86; 2,76

Примечание: * - р<0.05 по сравнению с самцами с уравновешенным типом поведения; ** - р<0.05 по сравнению с самцами с доминантным типом поведения.

Полученные нами результаты согласуются с большинством литературных данных, согласно которым депрессия чаще ассоциируется с избыточной активностью НА-ергической системы (8). По данным литературы, стресс сопровождается освобождением НА в большинстве структурах головного мозга (9). Поскольку гиппокамп опосредованно вовлекается в медиацию начала ответа на стресс, а также способствует контролю продолжительности ответа на стресс (10), повышенное содержание НА в этих структурах у субмиссивных животных будет способствовать гиперактивации гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, развитию депрессивных состояний и импульсивной агрессии, которая может проявляться на фоне депрессии. Фронтальная кора управляет когнитивными функциями, оказывает ингибирующее влияние на агрессию и жестокость (11). Атрофия фронтальной коры приводит к патологической жестокости, сопровождается уменьшением чувствительности к боли. Возможно, что уменьшение содержания НА в этой структуре у доминантных самцов имеет отношение к проявлению адаптивной агрессии в этой группе животных.

При изучении содержания ДА обнаружено его достоверное снижение во всех исследуемых структурах у субмиссивных самцов по сравнению как с уравновешенными, так и доминантных крысами. Разница в содержании ДА между доминантными и уравновешенными животными наблюдается только во фронтальной коре (рис. 1).

Рисунок 1. Содержание дофамина (нмоль/г ткани) в структурах головного мозга крыс с альтернативными типами поведения.

Дофаминергические мезолимбические и мезокортиколимбические пути имеют проекции от вентрального мезенцефалона к лимбическим и кортикальным структурам, регулирующим когнитивные и эмоциональные функции (12). Полученные результаты согласуются с мнением Olanow C.W., Kollor W.C. (2001) о том, что основное значение в патогенезе депрессии, в частности у больных паркинсонизмом, может иметь поражение мезокортиколимбических дофаминергической и серотонинергической систем, модулирующих состояние фронтостриарных кругов и лимбических структур (13).

Анализ корреляционных связей между содержанием катехоламинов в мозжечке и структурах эмоциогенно-неокортикальной системы выявил существование у доминантных самцов тесной положительной связи между содержанием НА в мозжечке и фронтальной коре (+0.746, р<0.05), содержанием НА в мозжечке и гиппокампе (+0.704, р<0.05). Кроме этого, как у доминантных, так и субмиссивных самцов обнаружена высокая положительная корреляционная связь между содержанием ДА в мозжечке и фронтальной коре (субмиссивные: + 0.881, р<0.05; доминантные: + 0.779, р<0.05), в мозжечке и гиппокампе (субмиссивные: + 0.887, р<0.05; доминантные: + 0.683, р<0.05).

Выводы. Принимая во внимание нейронные связи мозжечка с корой мозга и структурами лимбической системы, однонаправленность изменений в содержании катехоламинов в мозжечке, фронтальной коре и гиппокампе, существование корреляционных связей между содержанием катехоламинов в мозжечке и структурах эмоциогенной лимбико-неокортикальной системы, можно предположить, что мозжечок вовлекается в формирование доминантного/субмиссивного типов поведения, в развитие агрессивных и депрессивных состояний.

Литература

1.	Ho H.P. The serotonin reuptake inhibitor fluoxetine reduces sex steroid – related aggression in female rats: an animal model of premenstrual irritability? / H.P. Ho, M. Olsson, L. Westberg [et al.]// Neuropsycho-pharmacology. – 2001. – Vol. 24, N5. – P. 502-5011.
2.	Steinlin M. Cerebellar disorders in childhood: cognitive problems / М. Steinlin // Cerebellum. - 2008. – Vol. 7, N 4. – P. 607-610.
3.	Ito M. Long-term depression. / M. Ito // Annu Rev Neurosci. – 1989. – N 12. – P. 85-102.
4.	Levisohn L. Neuropsychological consequences of cerebellar tumour resection in children Cerebellar cognitive affective syndrome in a paediatric population /L. Levisohn, A. Cronin-Golomb, J.D. Schmahmann //Brain. - (2000. – Vol. 123, N 5. – P. 1041-1050.
5.	Kudryavtseva N.N. The sensory contact model for the study of aggressive and submissive behaviors male mice/ N.N. Kudryavtseva //Aggres. Behav. – 1991. – Vol. 17, №5. - P.285-291.
6.	Патент на корисну модель № 55046 МПК А61В5/16 «Спосіб визначення типу поведінки експериментальних гризунів», Попова Л.Д., Васильєва І.М. Харківський національний медичний університет. Заявка №U201002821від 12.03.2010.Опубл.: 10.12.2010 Бюл.№23
7.	Schlumpf M. A Fluorometric micromethod for the simultaneous determination of serotonin, noradrenaline and dopamine in milligram amounts of brain tissue / M. Schlumpf, W. Lichtensteiger, H. Langemann [et al.] //Biochemical Pharmacology. – 1974. – Vol. 23, N 17. – P. 2437-2446
8.	Ressler K.J. Role of serotonergic and noradrenergic systems in the pathophysiology of depression and anxiety disorders. / K.J. Ressler, C.B. Nemeroff // Depress Anxiety. – 2000. – Vol. 12, Suppl 1. – P. 2-19.
9.	Tanaka M. Emotional stress and characteristics of brain noradrenaline release in the rat. / M. Tanaka // Ind Health. – 1999. – Vol. 37, N2. P. 143-156.
10.	Herman J.P. Role of the ventral subiculum in stress integration./ J.P. Herman, N.K. Mueller // Behav Brain Res. – 2006. – N174. – P. 215–224.
11.	Ferris C.F. Vasopressin and serotonin interactions in the control of agonistic behavior. /C.F. Ferris, Y. Delville // Psychoneuroendocrinology. 1994. – Vol. 19, N5-7. – P. 593-601.
12.	Liberman A. Depression in Parkinson's disease: a rewiew / A. Liberman // Acta Neurol. Scand. – 2006. – Vol. 113. – P. 1-8
13.	Olanow C.W. An algorithm (decision tree) for the management of Parkinson's Disease: treatment guidelines / C.W. Olanow, W.C. Koller // Neurology 2001. – Vol. 50, Suppl. 3. – P. 1-63

Тип поведения

Субмиссивный