Фармакология взаимодействия регуляторных пептидных систем головного мозга в механизмах подкрепления

Глава 4.

Обсуждение полученных результатов

Полученные результаты демонстрируют, что УРПМ, как и реакцию самостимуляции латерального гипоталамуса, можно рассматривать как достаточно адекватную модель для изучения центрального действия исследуемых веществ и для оценки подкрепляющих свойств фармакологических агентов, обладающих эмоциональным подкрепляющим действием (наркогенов). При системном введении фенамин (1 мг/кг, в/бр) на 32% повышал частоту нажатий педали в камере Скиннера (т.е. число нажатий педали за 10 мин) при регистрации реакции самостимуляции латерального гипоталамуса. Исследования влияния на выработку предпочтения места и экспрессию УРПМ показали, что при внутрибрюшинном введении фенамин (1мг/кг) достоверно повышал время нахождения животного в отсеке, в котором вводился препарат. Реализация единого механизма внутримозгового подкрепления зависит как от включения механизмов выработки, так и воспроизведения эмоционально-мотивационных и мнестических компонентов единого интеграционного процесса подкрепления. Использование различных аспектов функционирования подкрепляющего механизма головного мозга, преимущественно связанных с формированием (консолидацией) энграммы или с ее воспроизведением, позволяет выявлять нейрохимические звенья обеспечения условнорефлекторной деятельности. Реализация механизма внутримозгового подкрепления обеспечивается взаимосвязанной работой ряда нейрохимических систем мозга (ДА-, норадреналин-, серотонин-, ГАМК-, глутаматергической, опиоидной). Степень вовлечения нейрохимической системы зависит от ее включения в функциональный компонент единого механизма подкрепления (Шабанов, П.Д., 2014). Патологические изменения функционирования подкрепляющих систем мозга, по-видимому, связаны с нарушением и с разобщением связи между описанными условнорефлекторными компонентами. В этих условиях может наблюдаться дисбаланс нейрохимических систем, изменение чувствительности рецепторов, синтеза медиаторов и их выделения из пресинаптической терминали (Шабанов, П.Д., 2014). Реакция самостимуляции, несмотря на ее сравнительно тонкую физиологическую организацию, жестко детерминирована, работает по принципу «все или ничего» и практически исключает вспомогательные двигательные компоненты, характерные для иных видов условнорефлекторной деятельности. УРПМ, напротив, предусматривает большее число степеней свободы в поведении животного (выбрать предпочитаемый или непредпочитаемый отсек установки при возможности многократных переходов из одного отсека в другой), Кроме того, УРПМ вырабатывается на фоне введения фармакологически активного вещества при тестировании без него, тогда как реакция самостимуляции вырабатывается до введения фармакологического агента вообще (так называемое первичное, или безусловное подкрепление). Приведенные рассуждения предполагают возможность модуляции УРПМ разными фармакологическими агентами. В процессе реализации УРПМ происходит формирование под влиянием наркогенов (устойчивого предпочтения одного из отсеков установки, в обычных условиях не(мало)предпочитаемого. В этом случае препараты, обладающие функциональным антагонизмом к фенамину (в наших опытах антагонист КРГ – астрессин, антагонисты орексина – Orexin B18-28, SB-408124 и грелина – [D-Lys3]-GHRP-6) действуют противоположным образом, устраняя это стойкое предпочтение места. На этом основании можно заключить, что исследуемые препараты подавляют подкрепляющие свойства психомоторных стимуляторов на условнорефлекторное подкрепление (УРПМ).

В наших исследованиях большинство примененных блокаторов (антагонист рецепторов КРГ астрессин, антагонисты орексина и грелина) уменьшало или устраняло подкрепляющие эффекты психомоторного стимулятора фенамина. Фенамин проявляет свойства типичного непрямого агониста рецепторов дофамина и норадреналина, усиливая их высвобождение из пресинаптических терминалей, Следовательно, исходящие из мезокортиколимбической системы и системы расширенной миндалины аксоны нейронов, контролирующие выработку УРПМ, так же как и самостимуляцию латерального гипоталамуса, имеют неоднородную (гетерогенную) нейрохимическую организацию, включающую рецепторы дофамина, КРГ, орексина и грелина. Тогда становится понятным факт, что подкрепляющие эффекты фенамина, как и ожидалось, блокируются не только его антагонистами (SCH23390 и сулпирид), (Шабанов П.Д. др., 2014), но активными оказываются антагонист рецепторов КРГ – астрессин, антагонисты орексина – Orexin B18-28, SB-408124 и грелина – [D-Lys3]-GHRP-6.

При исследование эффектов введения антагонистов орексина показано, что оба исследованных антагониста орексина в используемых дозах при внутрижелудочковом введении достоверно не меняли основных показателей реакции самостимуляции в камере Скиннера (как числа нажатий на педаль, так и порогов реакции самостимуляции). В то же время при введении SB-408124 (1мкг, в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), наблюдается снижение эффектов фенамина. Так число нажатий на педаль за 10 минут, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижается с 132% до 115%, При введении SB-408124 (10мкг, в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), наблюдается явное снижение эффектов фенамина. Так число нажатий на педаль за 10 минут, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижается со 132% до 109,6%, При введении Orexin B18-28 (1мкг, в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), также наблюдается снижение эффектов фенамина. Число нажатий на педаль за 10 минут, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижается со 132% до 113,4%,.При введении Orexin B18-28 (10мкг, в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), также наблюдается снижение эффектов фенамина. Число нажатий на педаль за 10 минут, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижается со 132% до 106,4%. В дозе 0,1 мкг/мкл при введении антагонистов орексина (в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), не наблюдалось достоверное изменение эффектов фенамина (как числа нажатий на педаль, так и порогов реакции самостимуляции). Таким образом, исследованные антагонисты орексина проявляют дозозависимое тормозное действие на реакцию самостимуляции латерального гипоталамуса, ативируемую непрямым адреномиметиком фенамином.

При исследовании действия препаратов на выработку УРПМ фенамина введение SB-408124 (1мкг, в/ж) снижало время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей действия отдельно фенамина (1мг/кг, в/б) с 424,6с до 315с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 11. При введении SB-408124 (10мкг, в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 318с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 8. В опытах на экспрессию УРПМ фенамина (1мг/кг, в/б) при введении SB-408124 (1мкг, в/ж) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей фенамина, снижалось с 424,6с до 329с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 11. При введении SB-408124 (10мкг, в/ж) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей отдельно фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 336с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 11.В опытах влияния препаратов на выработку предпочтения места при введении Orexin B18-28 (1мкг, в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 331с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось так же с 7 до 11. При введении Orexin B18-28 (10мкг, в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 324с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось так же с 7 до 13. В опытах на экспрессию УРПМ фенамина при введении Orexin B18-28 (1мкг, в/ж) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей отдельно фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 382с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось так же с 7 до 10 .При введении Orexin B18-28 (10мкг, в/ж) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей отдельно фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 358с, а число переходов из отсека в отсек не изменялось. При использовании антагонистов орексина в дозе 0,1мкг, на выработку предпочтения места и экспрессию УРПМ фенамина в/ж оба антагониста достоверно не влияли на эффекты фенамина.

Таким образом, антагонисты орексина достоверно снижают как выработку, так и экпрессию УРПМ фенамина, особенно эти эффекты проявляются при использовании 10 мкг, в/ж. При использовании антагонистов орексина в дозе 0,1мкг, как на реакцию самостимуляции, активируемую фенамином, так и на выработку и экспрессию УРПМ фенамина, антагонисты рецепторов орексина не влияли на подкрепляющие эффекты фенамина.

Это согласуется с рядом литературных данных, подтверждающих участие рецепторов орексина в подкрепляющем действии психостимуляторов. В серии работ, выполненных под руководством П.Д. Шабанова, получены данные о вовлечении рецепторов нейропептида головного мозга орексина, как ключевого внутримозгового звена формирования и поддержания зависимости от психоактивных средств, а также реализации механизмов срыва (Шабанов П.Д., Лебедев А.А., 2012; Шумилов Е.Г.и др., 2014). При использовании внутримозгового введения веществ в структуры расширенной миндалины (extended amygdala), центральное ядро миндалины, ядро ложа конечной полоски и медиальный отдел прилежащего ядра, показано тормозное действие антагониста рецепторов орексина SB-408124 на реакцию самостимуляции латерального гипоталамуса, активируемой фенамином. Известно, что система расширенной миндалины помимо рецепторов орексина содержит большое количество рецепторов кортиколиберина (CRF). Она рассматривается как основа экстрагипоталамической системы CRF, влияя на стресс-зависимое поведение, инициируя эмоционально-мотивированные ответы и опосредуя его анксиогенные эффекты (Koob G. F., 2009). Структурам расширенной миндалины принадлежит координирующая роль в формировании эмоциональных, обусловленных стрессом реакций, ведущую роль в запуске которых играют нейромедиаторы дофамин и глутамат, а также ряд нейроактивных пептидов (CRF, орексины, грелин, нейрокинины и др.) (Лебедев А.А. и др., 2011, Шабанов П.Д., Лебедев А.А., 2012; Шабанов П. Д. и др., 2014; GotterA. L. etal.,2012; HutchesonD. M.etal.,2011).

Деятельность дофаминергической системы, как нейрохимической основы механизмов подкрепления, модулируется множеством факторов, в том числе пептидной природы (Шабанов П. Д. и др., 2014). Одним из наиболее перспективных направлений психофармакологии является поиск антиаддиктивных средств среди нейропептидов. Несмотря на сравнительно непродолжительное существование в организме большинства пептидов, они, как правило, способны вызывать долговременные перестройки реактивности рецепторного аппарата синаптических мембран. С этим можно отчасти связать их фармакологический эффект, не только непосредственный, но и отсроченный (Сапронов Н.С., 2005). К числу перспективных нейропептидов, существующих в организме и оказывающих мощное фармакологическое действие при экзогенном введении, можно отнести орексины (Шумилов Е.Г. и др., 2014)

Исследованиями последних лет доказана высокая плотность OX1R в структурах расширенной миндалины (GotterA.L. et al., 2012). В настоящее время стало очевидным, что нейропептиды гипоталамуса орексины (наряду с другими нейропептидами) участвуют в механизмах подкрепления и пищевого поведения. Показано также участие орексинов в механизмах пробуждения (arousal) и поддержания уровня бодрствования (Boutrel B., DeLecea L., 2008). В настоящей работе продемонстрировано блокирующее действие антагониста OX1R SB-408124 и антагониста Orexin B18-28 при внутрижелудочковом введении на вызванную фенамином активацию самостимуляции латерального гипоталамуса. При этом SB-408124, так и Orexin B18-28 существенно не меняли спонтанную самостимуляцию латерального гипоталамуса при введении в боковой желудочек. Полученные данные согласуется с рядом исследований действия орексина и его антагонистов на подкрепляющие свойства психостимуляторов. В частности, показано, что центральные введения орексина вызывают ряд эффектов при использовании экспериментальных моделей аддиктивного поведения (Mahler S.V. et al., 2012). Так, орексин принимает участие в развитии локомоторной сенситизации и экспрессии условной реакции предпочтения места кокаина. Орексин также вызывает активацию реакции самовведения кокаина, если она наблюдается на фоне высокой мотивации (например, голода) или вовлекает стрессорные стимулы среды. Напротив, орексин не действует на реакцию самовведения кокаина в отсутствии этих стимулов. Сделан вывод, что орексин может специфично инициировать тягу к психостимуляторам, но не влиять на их способность вызывать положительные подкрепляющие эффекты (Mahler S.V., 2012).

Последнее согласуется с рядом исследований по изучению действия антагонистов рецепторов орексина на подкрепляющие свойства психостимуляторов на моделях самостимуляции и самовведения. В частности, было показано, что орексин может быть вовлечён в поиск подкрепляющего агента под воздействием стимулов окружающей среды, связанных со стрессом (Espana R. A. et al.,2010). Системное введение антагониста OX1RSB-334867 блокировало восстановление реакции самостимуляции мозга после процедуры наказания электростимуляцией по лапам у животного, при этом внутрижелудочковое введение орексина увеличивало порог самостимуляции мозга (Boutrel B., De Lecea L., 2008). В этих условиях, в противоположность антагонисту OX1RSB-334867, внутрижелудочковое введение орексина восстанавливало тягу к кокаину, а системное введение антагонистов CRF или норадреналина блокировало этот эффект (Boutrel B., De Lecea L., 2008). По-видимому, внутримозговой мишенью действия этих стресс-подобных эффектов не является вентральная область покрышки, дающая начало мезолимбической дофаминергической системе, поскольку восстановление тяги к кокаину после введения орексина в данную структуру не блокировалось введением антагониста CRF (Wang B. et al., 2009).

Орексин также вовлекается и в формирование мотивации к аддиктивному средству в случае, когда для достижения подкрепления требуется большое число попыток (то есть, в режиме вероятностного подкрепления) (Hutcheson D. M. et al., 2011).Показано, что системные или внутриструктурные введения антагониста OX1RSB-334867 не действовали на самовведение кокаина в режиме фиксированного подкрепления (FR1), когда подкрепляется каждое нажатие педали (Smith R. J., Aston-Jones G., 2012). Введение орексина в вентральную покрышку или желудочки мозга также не сопровождались изменением самовведения кокаина в режиме FR1 (Boutrel B., De Lecea L., 2008; Espana R. A.et al.,2010). Предварительное введение кокаина также не приводило к изменению реакции самовведения как при системном введении SB-334867, так и при его введении в вентральную область покрышки (Mahler S.V. et al.,2012).Кроме того, системное введение SB-334867 не влияло на реакцию самостимуляции латерального гипоталамуса и на эффекты снижения порога самостимуляции после введения кокаина у мышей (Riday T.T. et al.,2011). Считают, что орексин в большей степени вовлечён в формировании мотивации достижения стимулирующих аддиктивных средств во время самостимуляции. Так, системное введение SB-334867 или его введение в вентральную область покрышки снижало подкрепляющие свойства кокаина в условиях прогрессивного режима подкрепления, когда число нажатий педали за одно подкрепление током постоянно росло через определенные промежутки времени (Espana R .A. et al., 2010).Напротив, введение орексина в вентральную область покрышки вызывало противоположный эффект (Espana R. A. et al., 2011).Введение SB-334867 в вентральную область покрышки снижало, а введение орексина, напротив, увеличивало самовведение кокаина, когда животные имели непрерывный, в течение суток, доступ к педали в режиме обучения при подаче трех 10-минутных периодов в час, когда подавалась только одно введение вещества за период доступа (Espana R. A. et al., 2010, 2011).Эти данные указывают на преимущественное действие орексина на мотивационные компоненты подкрепления. Однако авторы не исключают влияния на эти явления циркадианных, или суточных ритмов (Estabrooke I.V. et al., 2011).

Таким образом, орексин может модулировать оценку стресса и вероятность достижения положительного подкрепления. В настоящей работе описаны эффекты центральног действия орексина при внутрижелудочковом введении. По-видимому, центральное введение орексина и его антагониста может направленно влиять на стресс-зависимые механизмы действия психостимуляторов. В связи с этим антагонисты орексина могут рассматриваться как возможные перспективные средства профилактики и лечения вызванных стрессом и окружающими стимулами среды приема аддиктивных средств.

При исследовании эффектов введения антагониста грелина [D-Lys3]-GHRP-6 в желудочки мозга нами показано, что его одиночное применение во всех дозах не влияло на показатели реакции самостимуляции в камере Скиннера. При введении антагониста грелина в дозе 1мкг (в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), наблюдалось снижение эффектов фенамина. Так число нажатий на педаль за 10 минут, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижается со 132% до 118%.

При введении антагониста грелина в дозе 10мкг (в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), показатели фенамина не изменялись. При введении [D-Lys3]-GHRP-6 в дозе 0,1мкг (в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), эффект фенамина также достоверно достоверно не менялсяся. Таким образом, при введении антагониста грелина в дозе 1мкг (в/ж) с фенамином (1мг/кг, в/б), наблюдалось достоверное снижение подкрепляющего эффекта фенамина. В то же время применение антагониста грелина в других дозах не вызывало изменений эффектов фенамина.

В опытах влияния препаратов на выработку и экспрессию УРПМ [D-Lys3]-GHRP-6 при введении внутрижелудочково в трех дозах достоверно не влиял на нахождение животного в отсеке. В опытах влияния препаратов на выработку предпочтения места при введении антагониста грелина в дозе 1мкг (в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей отдельно фенамина (1мг/кг, в/б) снижалось с 424,6с до 332с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 10. При введении [D-Lys3]-GHRP-6 в дозе 10мкг (в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) показатели фенамина достоверно не изменялись. В опытах влияния препаратов на экспрессию выработанного предпочтения места при введении антагониста грелина в дозе 1мкг (в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) время нахождения в отсеке с введением препаратов, относительно показателей фенамина (1мг/кг, в/б), снижалось с 424,6с до 360с, а число переходов из отсека в отсек увеличилось с 7 до 9.При введении [D-Lys3]-GHRP-6 в дозе 10мкг (в/ж) совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) показатели фенамина достоверно не изменялись. В опытах влияния препаратов на выработку предпочтения места и экспрессию выработанного предпочтения места [D-Lys3]-GHRP-6 при введении внутрижелудочковов дозе 0,1мкг совместно с фенамином (1мг/кг, в/б) эффекты фенамина не изменялись или изменялись незначительно. Таким образом, в исследованиях влияния препаратов на выработку и экспрессию УРПМ фенамина антагонист грелина при введении внутрижелудочково снижал эффекты фенамина только в дозе 1мкг

1.      Полученные нами результаты с использованием [D-Lys3]-GHRP-6 согласуются с литературными данными. Грелин увеличивает потребление пищи, активируя гипоталамус, ствол мозга и систему подкрепления. Определение обратных связей механизма подкрепления как ключевой функции грелина привело к пониманию его роли в аддикции. Системное введение антагониста GHS-R1A ослабляет подкрепляющие свойства амфетамина и кокаина. Ограничение потребления пищи, вызывающее повышение уровня грелина, также увеличивает и вызванную амфетамином и кокаином локомоторную активность, усиливает поведение поиска кокаина и повышает самовведение кокаина и амфетамина у крыс. В экспериментах с применением антагонистов GHS-R1A у крыс было показано снижение подкрепляющих свойств этанола, которые трактовали по изменению обмена дофамина в прилежащем ядре, локомоторному поведению в актометре и выработке УРПМ. Введение грелина (внутрижелудочковое или локальное в латеродорзальную или вентральную область покрышки) повышает потребление алкоголя у мышей. Действие грелина у грызунов, которые потребляли алкоголь, наиболее выражено, так как введение грелина крысам, не потреблявшим ранее алкоголь, незначительно повышает его потребление. Таким образом, грелин и его рецепторы GHS-R1A могут включаться в регуляцию потребления и поиска подкрепляющих агентов среды (Perello M., et al., 2010).