Изучение роли Д1, Д2 и Д4 подтипов дофаминовых рецепторов в механизмах действия психомоторных стимуляторов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 14.00.25, кандидат биологических наук Новоселов, Илья Александрович

• Новоселов, Илья Александрович
• кандидат биологических наук
• 2003

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Новоселов, Илья Александрович

1. Введение

2. Обзор литературы

2.1. Дофаминергические системы мозга

2.1.1 Нейрохимия дофаминергической нейропередачи

2.1.2. Дофаминовые рецепторы

2.1.2.1. Классификация рецепторов дофамина

2.1.2.2. Сигнальная функция рецепторов дофамина

2.1.2.3. Области экспрессии и локализации рецепторов дофамина. Ауторецепторы, их функциональное значение

2.1.3.Фармакологическая модуляция дофаминергической нейропередачи

2.1.4. Функциональная роль рецепторов дофамина

2.2. Психостимуляторы

2.2.1 Общая характеристика класса психостимуляторов

2.2.2. Амфетамин и сиднокарб

3. Материалы и методы

3.1 Экспериментальные животные

3.2. Метод внутримозгового микродиализа

3.3. Методика оценки стереотипного поведения животных

3.4. Регистрация спонтанной двигательной активности мышей

3.5. Оценка активности гена c-Fos

3.5.1. Оценка двигательной активности мышей линий С57В1 и

BALB/c

3.5.2 Иммуногистохимическое выявление c-Fos белка.

3.6. Материалы

4. Результаты исследований

4.1. Изучение эффектов веществ, модулирующих дофаминергическую нейропередачу, на динамику изменения содержания дофамина, ДОФУК и ГВК в дорзальном стриатуме крыс in vivo.

4.1.1. Влияние d-амфетамина на нейрохимические параметры дофаминергической нейропередачи в дорзальном стриатуме крыс.

4.1.2. Влияние сиднокарба на нейрохимические параметры 70 дофаминергической нейропередачи в дорзальном стриатуме крыс.

4.1.3. Влияние селективного антагониста Д2-подтипа 76 дофаминовых рецепторов раклоприда на параметры дофаминергической нейропередачи в дорзальном стриатуме крыс линии Вистар

4.1.4. Влияние селективного антагониста Д1-подтипа 92 дофаминовых рецепторов SCH23390 на параметры дофаминергической нейропередачи в дорзальном стриатуме крыс линии Вистар

4.1.5. Влияние антагониста Д4-подтипа дофаминовых рецепторов 106 клозапина на параметры дофаминергической нейропередачи в дорзальном стриатуме крыс линии Вистар

4.2. Изучение эффектов веществ, модулирующих 117 дофаминергическую нейропередачу, на динамику развития стереотипного поведения

4.2.1. Влияние d-амфетамина и сиднокарба на развитие стереотипного поведения.

4.2.2. Влияние селективного Д1-антагониста SCH23390 на динамику развития стереотипного поведения, вызванного введением d-амфетамина и сиднокарба.

4.2.3. Влияние селективного Д2-антагониста раклоприда на 119 динамику развития стереотипного поведения, вызванного введением d-амфетамина и сиднокарба

4.2.4. Влияние Д4-антагониста клозапина на динамику развития стереотипного поведения, вызванного введением d-амфетамина и сиднокарба.

4.3. Влияние веществ, модулирующих дофаминергическую передачу 129 мозга, на локомоторную активность мышей С57В1.

4.3.1. Эффект d-амфетамина на локомоторную активность мышей

С57В1.

4.3.2. Эффект сиднокарба на локомоторную активность мышей

С57В1.

4.3.3. Влияние селективного антагониста Д1-подтипа рецепторов

SCH23390 на локомоторную активность мышей С57В1.

4.3.4. Влияние селективного антагониста Д2-подтипа рецепторов раклоприда на локомоторную активность мышей С57В1.

4.3.5. Влияние антагониста Д4-подтипа рецепторов клозапина на локомоторную активность мышей С57В

4.4. Сравнительный анализ влияния d-амфетамина и сиднокарба на локомоторную активность и паттерны экспрессии белка c-Fos в мозге мышей инбредных линий С57В1 и BALB/c

4.4.1. Изучение эффектов d-амфетамина и сиднокарба на локомоторную активность мышей линий С57В1 и BALB/c

4.4.2. Эффект однократного введения d-амфетамина и сиднокарба на уровень экспресии белка c-Fos в структурах мозга мышей двух линий

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение роли Д1, Д2 и Д4 подтипов дофаминовых рецепторов в механизмах действия психомоторных стимуляторов»

Психомоторные стимуляторы до настоящего времени находят применение в клинической практике при лечении ряда психоневротических расстройств, таких как адинамические, анергические и апатические состояния, нарколепсия, а также синдрома гиперактивности с нарушением внимания у детей. Вещества, близкие по структуре к фенилалкиламинам применяются для коррекции избыточного веса [Машковский, 1993; Арушанян, 2003; Holmes, 1995; Poulin, 2001].

Вместе с тем, использование психостимуляторов в значительной степени ограничено наличием серьезных побочных эффектов (периферическое симпатомиметическое действие, возможность развития моторной гиперактивности, агрессивных реакций, психотических шизофреноподобных состояний с бредом и галлюцинациями, нарушения аппетита и сна, нейротоксический потенциал).

Существенной особенностью фармакологического спектра психомоторных стимуляторов является характерный эйфоризирующий эффект, с которым связан высокий риск развития физической и психической зависимости. Указанное обстоятельство является причиной широкого немедицинского использования психостимуляторов, что влечет за собой развитие наркомании.

Наиболее распространенными психостимуляторами являются представители группы фенилэтиламина (d-амфетамин, метамфетамин, катинон, метилфенидат и их многочисленные структурные производные). Близким по действию к фенилэтиламинам является растительный алкалоид кокаин.

Медицинское, а особенно немедицинское применение психостимуляторов в последние годы постоянно растет, представляя собой серьезную социальную проблему. Так, по данным зарубежной статистики, немедицинское потребление амфетаминов среди подростков в США и Канаде в период 80-90х годов прошлого века выросло в 1,5-2 раза [Poulin, 2001]; в то же время число людей, официально зарегистрированных в качестве потребителей кокаина в США оценивается приблизительно в 25 млн человек [Lange and Hillis, 2001].

Таким образом, одной из актуальных задач современной психофармакологии является изучение тонких механизмов, лежащих в основе психостимулирующего и нейротоксического действия соединений данной группы. Не менее важной задачей психофармакологии представляется создание нетоксичных заменителей амфетаминов с одной стороны, и веществ эффективных для профилактики и лечения патологических состояний, связанных с хроническим приемом психостимуляторов.

Механизм действия наиболее популярных психомоторных стимуляторов (кокаин, амфетамины) тесным образом увязывается с их способностью влиять на состояние катехоламинергической нейропередачи мозга [Seiden et al., 1993; Cho and Segal, 1994; Berke et al., 1998; Jones et al., 1998]. В частности, принято считать, что развитие психостимулирующего эффекта амфетамина и его аналогов, в значительной степени, обусловлено воздействием на процесс «обратного захвата» пресинаптическими нервными окончаниями. Другими вероятными «мишенями» действия психостимуляторов являются стимуляция перераспределения внутриклеточного нейротрансмиттера из везикулярного «депо» в цитоплазму, а также прямое ингибирование активности моноаминооксидазы (ключевого фермента метаболизма дофамина) [Cho and Segal, 1994; Jones et al., 1998].

Многочисленные исследования, проведенные в последнее время, подтвердили высказанное ранее предположение, согласно которому нейрохимической основой механизма действия амфетаминов является их способность избирательно связываться со специфическим мембранным белком -дофаминовым транспортером (ДАТ), обеспечивающим процесс обратного захвата (re-uptake) нейротансмиттера из синаптической щели в нервные окончания дофаминергических нейронов соответствующих структур мозга.

Результатом этого является значительное возрастание внеклеточной концентрации дофамина и усиление функциональной активности дофаминергической нейропередачи [Seiden et al., 1993; Cho and Segal, 1994; Jones et al., 1998].

Недавние исследования, выполненные на мышах с делецией гена ДАТ (так называемые ДАТ-нокаутированные мыши) показали, что эти животные характеризуются повышенной локомоторной активностью, значительно более высоким уровнем внеклеточного дофамина и состоянием длительной гиперактивации дофаминовых рецепторов. Обнаружено также, что ДАТ-нокаутированные мыши неадекватно реагируют на амфетамин: введение психостимулятора этим животным не сопровождается накоплением внеклеточного дофамина, а изменения на поведенческом уровне характеризуются парадоксальным успокаивающим ответом, который предположительно связан с ингибиторным влиянием психостимулятора на серотониновый мембранный транспортер [Jones et al., 1998; Gainetdinov et al., 1999].

В клинической практике получены доказательства генетического полиморфизма ДАТ, ассоциированные с той или иной патологией мозга.

Все вышеизложенное позволяет заключить, что именно механизм регуляции функциональной активности дофаминового транспортера является ведущей «мишенью» фармакологических воздействий, модулирующих эффективность нейропередачи, в частности - действия амфетаминоподобных стимуляторов.

По мере высвобождения во внеклеточное пространство, дофамин способен взаимодействовать со специфическими дофаминовыми рецепторами, инициируя активацию таких процессов, как запуск каскадов вторичных мессенджеров, изменение проницаемости Na+-, К+-, Са2+ - каналов, индукцию генов раннего ответа и т. д., что опосредует клеточный ответ [Missale et al., 1998].

Традиционно дофаминовые рецепторы подразделяют на 2 основных семейства: Д2-подобные (включает Д2-, ДЗ- и Д4-рецепторы) и Д1-подобные (содержит Д1- и Д5-рецепторы, соответственно). Отличительной особенностью Д2/ДЗ дофаминовых рецепторов считается их локализация на самих дофаминергических нейронах, что, очевидно, подразумевает ауторецепторную функцию.

В последнее время, применение различных фармакологических и генетических манипуляций позволило выявить наличие сложной регуляторной взаимосвязи между дофаминовым транспортером и Д2-подтипом дофаминовых рецепторов. В частности было показано, что введение Д2-антагониста раклоприда значительно удлиняет время клиренса дофамина в структурах мозга крыс, обнаруживая тем самым непосредственное модулирующего влияние со стороны Д2-подтипа дофаминовых рецепторов на функциональную активность дофаминового транспортера. [Cass et al., 1994]. С другой стороны, стимуляция Д2-рецепторов опосредует повышение скорости работы ДАТ и обратного захвата дофамина (по-видимому, через К+-опосредованную гиперполяризацию нейрональной мембраны) [Lacey et al., 1987; Malenka et al., 2000].

Использование методики внутримозгового микродиализа на свободно-подвижных животных, позволяющей оценить in vivo изменения нейрохимических параметров (внеклеточного содержания нейротрансмиттеров и их основных метаболитов) в условиях комбинированного введения Д2-антагонистов и соединений, вызывающих функциональную блокаду «обратного захвата» дофамина дало противоречивые результаты [Sharp et al., 1986; Pehek, 1999; Rahman et al., 2001а]. Принципиальную роль, как предполагается, в этом случае может играть механизм «отрицательной обратной связи», опосредованный участием Д2-ауторецепторов [Iravani and Kruk, 1995; Schmitz et al., 2001].

Тем не менее, истинная роль как пре-, так и постсинаптического рецепторного компонента в механизме действия психостимуляторов изучена явно недостаточно.

Планируемое в данной работе детальное изучение возможной роли отдельных подтипов дофаминовых рецепторов в нейрохимических и фармакологических эффектах соединений психостимулирующего типа, открывает принципиально новый подход к изучению данной проблемы.

Наряду с хорошо известным психостимулятором d-амфетамином, в представленной работе использовался оригинальный отечественный препарат сиднокарб (З-(р-фенилизопропил)-Ы-фенилкарбамоилсиднонимин). Сиднокарб обладает сходным с амфетамином спектром фармакологической активности, при умеренном побочном действии. Известно также, что в отличие от амфетамина сиднокарб не угнетает активность МАО. Важным шагом вперед в изучении механизма действия пихостимуляторов явилось применение метода внутримозгового микродиализа [Андяржанова и соавт., 1999; Zetterstrom et al., 1983; Gainetdinov et al, 1997; Afanas'ev et al., 2001]. Эти исследования показали, что сиднокарб по ряду показателей существенно отличается от амфетамина [Gainetdinov et al., 1997; Anderzhanova et al., 2000; Afanas'ev et al., 2001]. Цель и задачи исследования.

Целью настоящей работы явилось изучение функциональной роли рецепторного звена дофаминергической нейропередачи мозга, в том числе участие отдельных подтипов дофаминовых рецепторов, в механизме действия психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба. Для достижения этой цели в исследовании были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба на динамику изменения внеклеточной концентрации дофамина и его метаболитов (ДОФУК и ГВК) в дорзальном стриатуме свободноподвижных крыс in vivo.

2. Оценить влияние антагонистов Д1-, Д2- и Д4-подтипов дофаминовых рецепторов на изменение внеклеточного уровня дофамина и его метаболитов (ДОФУК и ГВК), обусловленное введением психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба.

3. Оценить эффекты антагонистов различных подтипов дофаминовых рецепторов на динамику стереотипного поведения крыс, вызванного психостимуляторами.

4. Оценить вклад отдельных подтипов дофаминовых рецепторов (Д1, Д2 и Д4) в механизмы формирования локомоторной гиперактивности, обусловленной воздействием d-амфетамина и сиднокарба.

5. Изучить эффекты психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба на локомоторную активность и паттерн экспрессии белка c-Fos (продукта «раннего гена» c-fos) в мозге мышей инбредных линий С57В1 и BALB/c

Научная новизна.

В данной работе впервые продемонстрировано различное влияние Д1, Д2 и Д4-подтипов дофаминовых рецепторов на изменение дофаминергической нейропередачи в стриатуме крыс линии Вистар (in vivo), обусловленное введением оригинального психостимулятора сиднокарба. Впервые проведен сравнительный анализ участия отдельных подтипов (Д1, Д2 и Д4) дофаминовых рецепторов в механизме развития стереотипного поведения, вызванного введением d-амфетамина и сиднокарба. С помощью методики регистрации двигательной активности животных в установке "Opto-Varimex", впервые продемонстрировано неодинаковое вовлечение Д1, Д2 и Д4 дофаминовых рецепторов в механизм локомоторной гиперактивности, вызванной введением d-амфетамина и сиднокарба. В представленной работе впервые продемонстрирована экспрессия белка Fos (продукта гена «раннего ответа» c-Fos) в мозге мышей инбредных линий, вызванная острым введением психостимулятора сиднокарба. Теоретическая и практическая значимость.

Был проведен сравнительный анализ изменения нейрохимических и поведенческих параметров в условиях воздействия психостимуляторами d-амфетамином и сиднокарбом. Продемонстрированы значительные отличия в участии дофаминовых рецепторов Д1-, Д2- и Д4-подтипов в механизме психостимулирующего действия. Учитывая сниженный риск возникновения лекарственной зависимости, а также менее выраженные побочные эффекты отечественного психостимулятора по сравнению с d-амфетамином, выяснение тонких механизмов действия этих соединений вносит существенный вклад в определение стратегии направленного поиска агентов обладающих необходимым психостимулирующим спектром действия, при сниженном риске возникновения побочных эффектов.

Апробация работы.

Результаты исследований были доложены и обсуждены на 5th ECNP Regional Meeting, С.-Петербург, Россия, 2000, на VIII Всероссийской школе молодых ученых «Актуальные проблемы нейробиологии», Россия, Казань, 2001, на XXIII Congress of Neuropharmacology, Montreal, 2002, Международном симпозиуме «Neuron differentiation and plasticity - regulation by intercellular signals», Москва, Россия, 2003, Ежегодной Всероссийской конференции «Человек и лекарство», Москва, Россия, 2003, на лабораторных и межлабораторных семинарах НИИ Фармакологии РАМН. Публикации.

Основное содержание работы отражено в 11 публикациях (8 тезизов и 3 статьи).

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Фармакология, клиническая фармакология», Новоселов, Илья Александрович

выводы

При сравнительном изучении психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба показано, что оба препарата в эквиэффективных дозах вызывают значительные изменения в дофаминергической нейропередаче в неостриатуме свободноподвижных крыс Вистар, проявляющиеся в выраженном увеличении внеклеточного уровня дофамина Селективный антагонист Д2-подтипа дофаминовых рецепторов раклоприд потенциирует вызванное d-амфетамином повышение внеклеточного уровня дофамина и не влияет на стимулирующий эффект сиднокарба Селективный антагонист Д1-подтипа рецепторов SCH23390 и антагонист Д4-подтипа рецепторов клозапин проявляют позитивное модулирующее влияние на повышение внеклеточного уровня дофамина, вызванное как d-амфетамином так и сиднокарбом

SCH23390 и раклоприд (антагонисты Д1 и Д2 дофаминовых рецепторов, соответственно) в дозах, не влияющих на спонтанную активность мышей линии С57В1, предотвращают развитие двигательной гиперактивности, обусловленное d-амфетамином, не оказывая заметного влияния на эффект сиднокарба

Клозапин в дозе, не вызывающей снижения локомоторной активности, не оказывает заметного влияния на стимулирующее действие d-амфетамина, но вместе с тем значительно ослабляет эффект сиднокарба Введение d-амфетамина и сиднокарба, наряду с повышением локомоторной активности, сопровождается выраженной индукцией Fos-белка в структурах мозга мышей двух инбредных линий, С57В1 и BALB/c. При этом, поведенческий ответ мышей С57В1 на d-амфетамин оказывается значительно более выраженным по сравнению с реакцией мышей BALB/c, что коррелирует с выраженностью экспрессии Fos-белка во вторичной моторной коре.

5. Заключение

Наиболее популярные психомоторные стимуляторы (амфетамин и его аналоги, кокаин) обладают выраженным эйфоригенным действием и способны вызывать формирование лекарственной зависимости. Указанное обстоятельство является причиной их постоянно повышающегося немедицинского использования. В связи с этим, актуальной проблемой психофармакологии остается поиск препаратов, обладающих сниженным риском формирования лекарственной зависимости, а также менее выраженными побочными эффектами по сравнению с традиционными психостимуляторами.

Изучение соединений, проявляющих подобный спектр фармакологической активности, представляется не менее значимым и для решения задач, направленных на эффективную профилактику и лечение патологических состояний, вызываемых стимуляторами. В литературе последнего времени активно дискутируется вопрос о возможности использования в клинической практике подобных соединений, для лечения лекарственной зависимости, развивающейся на фоне хронического приема амфетаминов или кокаина [Witkin, 1994; Deutsch et al., 1996; Villemagne et al., 1999].

С этих позиций представлялось интересным проведение сравнительного анализа нейрохимических и поведенческих эффектов d-амфетамина и оригинального отечественного психостимулятора сиднокарба, выгодно отличающегося от первого по целому ряду признаков: низкая токсичность, умеренное стимулирующее действие, слабый периферический и эйфоригенный эффект, предрасположенность к формированию лекарственной зависимости) [Машковский и соавт., 1971; Rudenko and Altshuler, 1979].

Широкий спектр психостимулирующих эффектов, вызываемых амфетаминами, кокаином и их аналогами, тесным образом увязывается с их способностью модулировать дофаминергическую нейропередачу в соответствующих структурах мозга [Seiden et al., 1993; Cho and Segal, Jones et al., 1998].

По всей видимости, принципиальной «мишенью» действия амфетаминов является специфический мембранный белок - дофаминовый транспортер, осуществляющий поддержание нейронального гомеостаза, путем эффективного закачивания дофамина из внеклеточной среды обратно внутрь нервной терминали [Jones et al., 1998; Gainetdinov and Caron, 2001]. Процесс «обращения» функционирования ДАТ, вызываемый данными психостимуляторами опосредует значительное повышение уровня содержания внеклеточного дофамина и ассоциирующийся с ним стимулирующий эффект [Cho and Segal., 1994; Berke et al., 1998; Jones et al., 1998].

В то же время другие психомоторные стимуляторы, такие как кокаин, метилфенидат, а также селективные блокаторы ДАТ, не являющиеся его субстратами (GBR12909 и его аналоги) вызывают повышение внеклеточного уровня содержания дофамина, непосредственно ингибируя «обратный захват» нейротрансмиттера нервными терминалями [Zetterstrom et al., 1988; Hurd and Ungerstedt, 1989; Baumann et al., 1994]. Важно отметить, что многие из них активно изучаются на предмет их использования в клинической практике. В частности, метилфенидат (наряду с амфетаминами) применяется в Северной Америке для лечения синдрома гиперактивности с нарушением внимания у детей, и некоторых других психоневротических заболеваний. Соединения группы GBR и ряд других блокаторов «обратного захвата» моноаминов в мозге, в настоящее время рассматриваются как потенциальные средства для лечения лекарственной зависимости и нейротоксических эффектов, вызываемых амфетаминами [Witkin, 1994; Witkin etal., 1999]

С этой точки зрения, представляется интересным, что нейрохимические особенности механизма действия сиднокарба, нашедшего применение в отечественной клинической психиатрии (в частности, для лечения детей с синдромом гиперактивности) [Машковский и соавт., 1971; Авруцкий, 1973; Красов, 1988], изучены явно недостаточно. В более ранних исследованиях было продемонстрировано наличие норадрен- и серотонинергического компонентов в фармакологическом спектре действия психостимулятора [Анохина и соавт. 1974; Арушанян и Батурин, 1981]. Примерно в то же время Erdo и соавт. обнаружили, что сиднокарб эффективно угнетает процесс «обратного захвата» дофамина синаптосомами мозга крыс [Erdo et al., 1981].

Исследования, проводившиеся в нашей лаборатории, на протяжении ряда последних лет выявили выраженное изменять состояние дофаминергической нейропередачи в ряде дофаминзависимых структур мозга [Андяржанова и соавт., 1999; Gainetdinov et al., 1997; Afanas'ev et al., 2001; Anderzhanova et al., 2001]. При этом по целому ряду параметров (выраженность и динамика развития эффекта, влияние на метаболиты) действие амфетамина и сиднокарба значительно отличается. Кроме того, выявлены значительные расхождения во влиянии двух психостимуляторов на другие нейромедиаторные системы мозга (глутамат-, аспартат-, пептидергические) [Anderzhanova et al., 2000; Bashkatova et al., 2002].

Одним из наиболее актуальных вопросов в области дофаминергической нейропередачи остается выяснение истинной роли различных рецепторов дофамина (Д1-Д5) в механизме действия психотропных препаратов. В частности, во многом остаются неизученными тонкие нейрохимические эффекты, лежащие в основе подобного взаимодействия. Исходя из этого, основной целью данной работы явился сравнительный анализ возможного участия дофамин-рецепторного звена в психостимулирующих эффектах d-амфетамина и сиднокарба. В первой части было продемонстрировано, что однократное введение d-амфетамина вызывает мощное и быстрое повышение уровня внеклеточного содержания дофамина, сопровождающееся достоверным падением внеклеточной концентрации его метаболитов, ДОФУК и ГВК. В то же время, повышение уровня содержания дофамина в диализатах мозга носило значительно более умеренный и пролонгированный характер, сопровождаясь незначительным повышением внеклеточной концентрации ДОФУК и ГВК.

Подобное расхождение в эффектах двух психостимуляторов можно объяснить тем, что в отличие от d-амфетамина, сиднокарб не вызывает «обращения» дофаминового транспортера, а ингибирует процесс «обратного захвата» дофамина, высвобождающегося, как предполагают, из везикулярного внутриклеточного «депо».

Исследования последнего времени позволили выявить наличие сложной комплексной связи между различными компонентами механизма дофаминергической нейротрансмисси, такими как высвобождение (release) и обратный захват (uptake) нейротрансмитттера, поддержание нейронального гомеостаза, опосредующиеся функциональной активностью дофаминового транспортера с одной стороны, и дофаминовыми рецепторами (в частности Д2-подтипа) с другой [Jones et al., 1998, 1999; Gainetdinov and Caron, 2002]. В связи с этим, представлялось интересным оценить вклад дофаминовых рецепторов различных подтипов в механизм повышения внеклеточного уровня дофамина, вызванного введением психостимуляторов d-амфетамина и сиднокарба, учитывая обнаруженные ранее различия в их влиянии на нейрохимические параметры дофаминергической нейропередачи.

Селективный антагонист Д2-подтипа дофаминовых рецепторов раклоприд, в дозе вызывающей их эффективную блокаду, по-разному влиял на повышение внеклеточного содержания дофамина, обусловленное введением двух психостимуляторов. В частности, раклоприд оказывал достоверный стимулирующий эффект на повышение уровня внеклеточной концентрации дофамина, обусловленное d-амфетамином, тогда как влияния Д2-антагониста, в тех же условиях, на фоне сиднокарба отмечено не было.

Потенциирующее действие антагонистов Д2-подтипа рецепторов на повышение внеклеточной концентрации дофамина, вызванное d-амфетамином или другими соединениями, эффективно блокирующими обратный захват дофамина, но не являющимися специфическими субстратами ДАТ (амфонелиевая кислота, номифензин), хорошо известно из литературных источников [Sharp et al., 1986; Watanabe et al., 1989; Tyler and Galloway, 1992; Pehek, 1999; Rahman and McBride, 2000]. По-видимому, нейрохимической основой их взаимодействия является повышение внеклеточного уровня дофамина (путем блокады «обратного захвата» дофамина или обращения ДАТ) на фоне блокады «отрицательной обратной связи», опосредуемой ауторецепторами Д2-подтипа.

Механизм взаимовлияния эффектов раклоприда и сиднокарба неясен. Неспособность раклоприда вызывать дальнейшее повышение внеклеточной концентрации дофамина, на фоне стимулирующего действия сиднокарба может объясняться тем, что последний, в отличие от d-амфетамина не вызывает перераспределения внутриклеточного дофамина из везикул в цитоплазму и последующий выброс содержимого во внеклеточное пространство, опосредуемый обращением функции ДАТ [Jones et al., 1998; Gainetdinov and Caron, 2002]. Действие сиднокарба, скорее, проявляется в ингибировании процесса «re-uptake» дофамина из внеклеточного пространства [Erdo et al., 1981], на фоне повышенного высвобождения нейротрансмиттера из везикулярного Са2+зависимого «депо», обусловленного введением Д2-антагониста раклоприда. Таким образом, полученные данные подтверждают высказанное ранее предположение о том, что механизм, опосредующий эффекты сиднокарба на дофаминергическую нейропередачу мозга, отличается от такового для d-амфетамина.

Селективный антагонист Д1-подтипа рецепторов SCH23390 и антагонист Д4-рецепторов клозапин вызывали положительный модулирующий эффект на накопление внеклеточного дофамина в диализатах, обусловленное введением обоих психостимуляторов, принципиально не меняя динамику высвобождения дофамина и его метаболитов (ДОФУК и ГВК). Учитывая, что Д1 и Д4 рецепторные подтипы локализуются в стриатуме преимущественно постсинаптически на проекционных среднешипиковых нейронах, интернейронах и терминалях корковых волокон, их позитивный модулирующий эффект на высвобождение дофамина, обусловленное психостимуляторами, очевидно, определяется вовлечением иных нейромедиаторных систем мозга (ГАМК-, глутамат-, ацетилхолинергической) [Starr, 1987; Abercrombie and DeBoer, 1997; Price and Pittman, 2001; Wang et al., 2002]

Наблюдаемое в представленной работе, неодинаковое влияние дофаминовых рецепторов различных подтипов, на обусловленное введением психостимуляторов повышение уровня содержания внеклеточного дофамина и динамику развития стереотипного поведения животных, позволило нам произвести оценку специфичности участия индивидуальных рецепторных подтипов в механизме стимулирующего действия d-амфетамина и сиднокарба. С этой целью, было проведено изучение роли Д1, Д2 и Д4 подтипов дофаминовых рецепторов в механизме локомоторной гиперактивности, вызванной d-амфетамином и сиднокарбом, у мышей линии С57В1. Путем предварительных экспериментов были установлены дозы психостимуляторов, вызывающие эквиэффективный поведенческий ответ животных. Использование низких доз дофамин-рецепторных антагонистов (SCH2390, раклоприда и клозапина), не влияющих самих по себе на двигательную активность животных, позволило выявить специфический вклад индивидуальных рецепторов.

В частности, было показано, что антагонист Д2-рецепторов раклоприд и антагонист Д1-рецепторов SCH23390 эффективно предотвращают локомоторную гиперактивность мышей С57В1, индуцированную d-амфетамином, не влияя в этих же условиях на эффект сиднокарба. В то же время, Д4-антагонист клозапин не оказывает значимого влияния на действие d-амфетамина, и достоверно (хотя и не полностью) подавляет эффект сиднокарба. Последнее, как предполагается, может быть обусловлено наличием в фармакологическом спектре психостимулятора, серотонин- и норадренергического нейромедиаторного компоненнтов [Анохина и соавт., 1974; Альтшулер и соавт., 1977; Арушанян и Батурин, 1981].

Полученные данные подтверждают обнаруженные ранее в исследованиях нашей лаборатории различия в тонких механизмах действия двух психостимуляторов [Андяржанова и соавт.,1999; Gainetdinov et al., 1997; Anderzhanova et al., 2000; Afanas'ev et al., 2001]. Учитывая, что экспрессия поведенческой гиперактивности и формирование лекарственной зависимости в значительной степени ассоциируются с мезолимбической дофаминергической системой (а развитие стереотипного поведения и проявление психотических симптомов при отравлении психостимуляторами с нигростриатной дофаминовой системой) [Арушанян, 2003], представленные в данной работе результаты дают основание предположить наличие неодинаковой индивидуальной роли дофаминовых рецепторов различных подтипов (Д1, Д2 и Д4), в психостимулирующих эффектах d-амфетамина и сиднокарба.

Исследования последнего времени позволяют предполагать, что подобные эффекты психостимуляторов, на фоне их острого или хронического применения, проявляются не только в изменении поведения животных, но и в индукции экспрессии т.н. «ранних генов» в корковых, стриатных и лимбических структурах мозга, что, по-видимому, определяет вовлеченность данных структур в механизм действия двух психостимуляторов и служит одним из ключевых этапов в развитии процессов сенситизации и формирования лекарственной зависимости [Badiani et al., 1998; Berke et al., 1998; Nestler and Landsman, 2001]. В связи с этим нами был проведен сравнительный анализ эффектов сиднокарба и d-амфетамина на локомоторную активность и паттерн экспрессии белка c-Fos (продукта активности «раннего гена» c-fos) в мозге мышей двух инбредных линий С57В1 и BALB/c, различающихся по характеру поведенческого фенотипа [Середенин, Ведерников, 1979; Машковский и соавт., 1980; Moisset and Welch, 1973].

Показано, что оба психостимулятора вызывают значительное повышение локомоторной активности и выраженную индукцию Fos-белка в стриатуме, прилежащем ядре, перегородке, и ряде областей коры мозга мышей, тесно связанных с различными проявлениями психомоторных функций. Эффект d-амфетамина в отношении двигательной активности оказался более выраженным у мышей С57В1, что коррелирует со степенью индукции c-Fos в области вторичной моторной коры мозга. Сиднокарб вызывает более сильную по сравнению с d-амфетамином экспрессию Fos-белка в центральной части прилежащего ядра мозга мышей С57В1. Сложная комплексная картина паттерна экспрессии гена c-Fos в мозге, наблюдающаяся на фоне действия обоих психостимуляторов, позволяет заключить, что различия в эффектах d-амфетамина и сиднокарба, как на клеточном, так и системном уровне, могут в значительной мере определяться исходным генотипом животных.

Кроме того, выраженная индукция активности гена раннего ответа c-Fos в дофаминзависимых структурах мозга, обусловленная введением d-амфетамина и сиднокарба, на фоне выраженного повышения спонтанной локомоторной активности мышей обеих линий, свидетельствует о вовлечении данных областей в психостимулирующие эффекты обоих психостимуляторов. Таким образом, получено дополнительное подтверждение наличия выраженного дофаминергического компонента в механизме действия оригинального психостимулятора сиднокарба. В целом, представленные в данной работе результаты свидетельствуют о значительной нейрохимической гетерогенности механизмов, лежащих в основе психостимулирующего действия амфетаминоподобных соединений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Новоселов, Илья Александрович, 2003 год

1. Abetcrombie E.D., DeBoer P. Substantia nigra DI receptors and stimulation of striatal cholinergic interneurons by dopamine: a proposed circuit mechanism. J. Neurosci., vol.17, №21, 8498-8505, 1997.

2. Afanas'ev I.I., Anderzhanova E.A., Kudrin V.S., Rayevsky K.S. Effects of amphetamine and sydnocarb on dopamine release and free radical generation in rat striatum. Pharmacol. Biochem. Behav., vol.69, 653-658, 2001

3. Amalric M., Koob G.F. Dorsal pallidum as a functional motor output of the corpus striatum. Brain Res., vol.483, №2, 389-94, 1989.

4. Andersen P.H. Comparison of the pharmacological characteristics of 3H.raclopride and [3HJSCH23390 binding to dopamine receptors in vivo in mouse brain. Eur. J. Pharmacol., vol.146, 113-120, 1988.

5. Andersen P.H., GingrichI J.A., Bates M.D., Dearry A., Falardeau P., Senogles S.E., Caron M.G. Dopamine receptor subtypes: beyond the D1/D2 classification. Trends Pharmacol. Sci., vol.11, 231-236, 1990.

6. Anderzhanova E.A., Afanas'ev 1.1., Kudrin V.S., Rayevsky K.S. Effects of sydnocarb and d-amphetamine on the extracellular levels of amino acids in the ratcaudato-putamen. Eur. J. Pharmacol., vol.428, 87-95, 2001.

7. Arbilla S., Langer S.Z. Morphine and beta-endorphin inhibit release of noradrenaline from cerebral cortex but not of dopamine from rat striatum. Nature, vol.271, №5645, 559-61, 1978.

8. Arbuthnott G.W., Fairbrother I.S., Butcher S.P. Dopamine release and metabolism in the rat striatum: An analysis by the in vivo brain microdialysis. Pharmacol. Therap., vol.48, 281-293, 1990.

9. Arnt J., Hyttel J., Perregaard J. Dopamine D-l receptor agonists combined with the selective D-2 agonist quinpirole facilitate the expression of oral stereotyped behaviour in rats. Eur. J. Pharmacol, vol.133, №2, 137-45, 1987.

10. Arnt J. Antistereotypic effects of dopamine D-l and D-2 antagonists after intrastriatal injection in rats. Pharmacological and regional specificity. Naunyn-Schmiedeberg's Arch. Pharmacol., vol.330, 97-104, 1985.

11. Arnt J., Bogeso K.P., Hyttel J., Meier E. Relative dopamine DI and D2 receptor affinity and efficacy determine whether dopamine agonists induce hyperactivity or oral stereotypy in rats. Pharmacol. Toxicol., vol.62, 121-130, 1988.

12. Badiani A., Oates M.M., Day H.E.W., Watson S.J., Akil H., Robinson Т.Е. Amphetamine-induced behavior, dopamine release, and c-fos mRNA expression: modulation by environmental novelty. J Neurosci., vol.18, 10579-10593, 1998.16.