Важной и практически значимой задачей современной фундаментальной медицины является исследование механизмов дезадаптации, приводящей к патологическим изменениям в нервной системе. Известно, что интенсивный и длительный стресс приводит к формированию патологических состояний и развитию постстрессовых расстройств (в клинической психиатрии они обозначаются термином «посттравматическое стрессовое расстройство», ПТСР) [1]. Речь идет о комплексе возникающих в результате стрессорных событий разной силы неврологических и психических нарушений, которые иногда могут представлять угрозу жизни [2]. Особенностью ПТСР является его развитие в отсроченный период после стресса. Латентный период может составлять от нескольких недель до 6 мес. В некоторых случаях (в зависимости от интенсивности стресса и функционального состояния организма) течение постстрессового расстройства становится хроническим и возможен его переход в устойчивое изменение поведения. С симптомами ПТСР тесно связаны тревожность и депрессия.

В.Г. Шаляпиной и соавт. [3] для изучения постстрессовых нарушений были разработаны модели на животных на основе стратегии их приспособительного поведения [3—5]. Для этой цели использовались две группы крыс линии Вистар — активные и пассивные. У крыс с активной поведенческой стратегией с высокой психомоторной реактивностью и низкой тревожностью после неизбегаемых аверсивных воздействий быстро возникает поведенческая депрессия, но со временем она исчезает; у пассивных животных с низкой психомоторной реактивностью и высокой тревожностью развивается отсроченная патология, которая сразу приобретает характер длительной поведенческой депрессии.

Исследование этих моделей показало, что в развитие ПТСР вовлечены глутаматергические и ГАМКергические механизмы, а также N-methyl-D-aspartic (NMDA)-рецепторы [6—9]. Отметим, что функционирование NMDA-рецепторов принципиально для передачи, обработки сигналов и формирования адаптивного поведения, как в норме, так и при патологических состояниях.

Цель настоящего исследования — изучение вклада NMDA-зависимых механизмов в развитие ПТСР в экспериментах с аппликацией NMDA на переживающие срезы обонятельной коры мозга крыс с активной и пассивной формами поведения, подвергнутых неизбегаемому водно-иммерсионному воздействию.

Работа выполнялась на животных из биоколлекции «Коллекция лабораторных млекопитающих разной таксономической принадлежности» Института физиологии им. И.П. Павлова РАН.

Эксперименты были проведены на крысах-самцах линии Вистар массой 180—200 г с соблюдением рекомендаций по этике работы с животными European Communities Council Direction.

Методом поведенческого тестирования в Т-образном лабиринте животных разделяли на активную и пассивную группы на основе стратегии приспособительного поведения. Показателем было время, проведенное крысой в активном либо в неподвижном состоянии. Оно рассчитывалось в статистико-вероятностной модели и выражалось индексами поведенческой активности и пассивности, а также средней скоростью движения [4, 10]. Аверсивную неизбегаемую ситуацию создавали путем водно-иммерсионного воздействия [4]. Фиксированных в железных пеналах крыс, укрепленных на общей платформе, погружали в холодную (+16 °С) воду на 1 ч в положении на спине, затем обсушивали и переносили в обычные клетки.

Опыты были проведены на 9 крысах-самцах линии Вистар: 4 крысы с активной и 5 крыс с пассивной формами поведения.

Через 10 дней после стресса крыс декапитировали, и из их мозга готовили переживающие срезы обонятельной коры, в которых регистрировалась биоэлектрическая активность. Анализировали амплитуду возбуждающих постсинаптических потенциалов (ВПСП). Они опосредованы глутаматергическими ионотропными NMDA-рецепторами и генерируются в нейронах в ответ на раздражение латерального обонятельного тракта (ЛОТ) — основного афферентного входа [5]. Оценку изменения амплитуд NMDA-стимулируемых ответов в срезах производили по каждой группе крыс отдельно.

Были исследованы эффекты, наблюдаемые при аппликации агониста NMDA-рецепторов (N-methyl-D-aspartic acid, «Sigma»), растворенном в инкубационном растворе в концентрации 50 мкМ на срезы обонятельной коры мозга крыс с активной и пассивной стратегиями поведения. Данная концентрация выбрана эмпирически как наиболее эффективная при воздействии на NMDA-рецепторы.

Дизайн экспериментов был следующим: в течение 15 мин регистрировали NMDA-зависимые ВПСП в срезах без воздействия агониста, затем апплицировали раствор с NMDA в течение 61 мин. Через 1 мин по завершении воздействия агониста производили тест на изменения нейропластических свойств долговременной посттетанической потенциации (ДПП) и долговременной посттетанической депрессии (ДПД) нейронов срезов. Он заключался в электрической тетанизации ЛОТ с частотой 100 Гц в течение 15 с. После завершения тетанизации регистрировали амплитуды NMDA-индуцируемых ответов на одиночные раздражения ЛОТ.

Контрольные животные стрессу не подвергались.

Статистическую обработку полученных результатов проводили по непараметрическому критерию (U-критерий Вилкоксона—Манна—Уитни). Различия признавали достоверными при р<0,05.

Аппликация агониста NMDA-рецепторов на срезы обонятельной коры мозга крыс с активной стратегией поведения до воздействия стресса сопровождалась градуальным возрастанием амплитуд NMDA-ответов (рис. 1).

Динамика изменений NMDA-ответов в срезах мозга крыс с активной стратегией поведения после стресса отличалась от характера развития во времени реакции в контрольных срезах (без воздействия стресса). Максимальная реакция NMDA-ответов наблюдалась раньше (11 мин, по оси абсцисс), чем в контрольных срезах (16 мин, ось абсцисс) после аппликации NMDA. Затем амплитуда NMDA-ответов снижалась, и к 31-й минуте действия агониста составляла 50% от значений в контрольных срезах. При дальнейшем действии агониста (61 мин, ось абсцисс) амплитуда NMDA-ответов не изменялась (см. рис. 1).

Анализ изменений амплитуд NMDA-ответов в срезах крыс с пассивной стратегией поведения показал, что аппликация агониста NMDA-рецепторов на срезы мозга крыс без воздействия стресса индуцировала незначительное увеличение активности NMDA-рецепторов, которое было кратковременным и инвертировалось в снижение. Такая депрессия развивалась постепенно и достигала 20% по сравнению с NMDA-ответами в срезах контрольной группы (61 мин, ось абсцисс) (рис. 2).

Для оценки функционального состояния NMDA-зависимых ответов после стресса и аппликации агониста был использован нейрофизиологический тест нейропластичности — тетанизация ЛОТ для определения развития ДПП/ДПД, которые в настоящее время рассматриваются как молекулярно-клеточная основа развития обучения и формирования памяти [11].

Вначале был определен спектр возникновения ДПП и ДПД в срезах мозга контрольных крыс с различными стратегиями поведения. Как видно из данных, представленных в табл. 1, в

Через 10 дней после стресса в срезах мозга крыс с активной стратегией поведения спектр нейропластических реакций изменялся. Так, в 55% срезов возникали ДПД и в 16% — Н.Р. Уменьшилось число срезов, в которых развивались ДПП (39%) (см. табл. 1). Представленные данные указывают, что стрессирование крыс ухудшает развитие нейропластических реакций — у них в мозге чаще развиваются депрессивные явления (ДПД) или отсутствуют реакции (НР).

Характер пластических реакций в срезах мозга крыс с пассивной стратегией поведения — как в контроле, так и после стресса — менялся более значительно. В контрольной группе крыс (без стресса) после аппликации NMDA превалировало развитие ДПД (65%) либо наблюдались НР (24%). Развитие ДПП было незначительным и составляло 11% (табл. 2).

Через 10 дней после стресса в срезах мозга от пассивных крыс усилилось проявление того спектра реакции, который наблюдался в контрольной группе. Значительно возросла частота развития ДПД (83%) и блокировалось развитие ДПП (0). Частота Н.Р. после тетанизации сохранилась такой же, как в контроле (см. табл. 2).

Таким образом, в настоящем исследовании было установлено, что активность NMDA-рецепторов в срезах мозга крыс с активной и пассивной стратегиями поведениями меняется различным образом до и после стресса. Эту закономерность удалось выявить с использованием аппликации агониста NMDA-рецепторов на срезы мозга крыс. Было выявлено, что наиболее уязвимыми являются NMDA-зависимые механизмы в мозге крыс с пассивной стратегией поведения. Они отличались выраженным торможением реакций на аппликацию агониста NMDA-рецепторов. В тесте нейропластичности это проявлялось в блокировании развития ДПП, и наоборот, в увеличении частоты развития ДПД. NMDA-зависимые механизмы в срезах мозга крыс с активной стратегией поведения были более устойчивыми к действию стресса: активность реакций снижалась, но не блокировалась, и более того, в них чаще развивались нейропластические реакции — ДПП.

Установленные экспериментальные факты, свидетельствующие о существенных изменениях функционирования NMDA-рецепторов при развитии ПТСР в срезах мозга крыс с активной и пассивной стратегией поведения можно гипотетически объяснить различным субъединичным составом NMDA-рецепторов в мозге крыс с разными стратегиями поведения. Ионотропные NMDA-рецепторы — гетеротетрамерные структуры, образованные двумя субъединицами GluN1 и двумя субъединицами GluN2 или GluN3 [12], формируют ионные кальциевые каналы, участвующие в процессах возбуждения. Согласно данным литературы, функционирование NMDA-рецепторов зависит не только от состава субъединиц, а также от интенсивности их стимуляции [13]. Установлено, что GluN1 как обязательная субъединица играет главную роль в функционировании NMDA-рецепторов [12]. Полагают, что именно она важна для формирования адаптивных реакций организма [14—17] и развития патологии нервной системы при стрессовых воздействиях [17, 18].

Дальнейшие исследования субъединичного состава ионотропных глутаматных рецепторов NMDA-типа у крыс с разными стратегиями поведения могут позволить проверить высказанную выше гипотезу и провести поиск эффективных протективных препаратов, предупреждающих развитие ПТСР.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

e-mail: mok@inbox.ru