1 Ахмадеев А.В. 1 Леушкин Н.Ф. 2
1 Федеральне державне бюджетне освітня установа вищої освіти «Башкирська державний університет»
2 Муніципальне бюджетне освітня установа додаткової освіти «Дитячий еколого-біологічний центр« Росток »
Механізми впливу жіночих статевих гормонів на дофамінергічних систему мозку, порушення діяльності якої є провідною ланкою патогенезу алкоголізму і наркоманії, вивчені недостатньо. Метою роботи став аналіз поведінки віддають перевагу алкоголь самок щурів з генетично детермінованим зниженням короткої ізоформи рецептора дофаміну другого типу на різних стадіях естрального циклу, що є моделлю оваріально-менструального циклу у жінок. Дослідження проведені на 15 статевозрілих віддають перевагу алкоголь щурах. Поведінкові реакції щурів реєстрували за загальноприйнятою методикою з використанням установки «квадратне відкрите поле». Перед реєстрацією поведінкових реакцій визначали стадії естрального циклу на підставі цитологічних характеристик вагінальних мазків. Встановлено, що на відміну від літературних даних по щурам лінії Вістар рухова активність віддають перевагу алкоголь щурів вище на стадії еструс в порівнянні зі стадією діеструс (p
жіночий алкоголізм
статеві стероїди
рецептори дофаміну
поведінка
1. Жіночий алкоголізм в цифрах. Наркологія // Медичний портал [Електронний ресурс]. - Режим доступу: http://medportal.ru/enc/narcology/reading/74 (дата звернення: 19.03.2018).
2. Becker JB, Hu M. Sex differences in drug abuse // Frontiers Neuroendocrin. - 2008. - V. 29. - P. 36-47.
3. Ахмадеев А.В. Феномен статевої диференціації мозку і його експресія в миндалевидном комплексі мозку / А.В. Ахмадеев, Л. Б. Калимуллина. - Уфа: РІЦ БашГУ, 2015. - 116 с.
4. Polymorphisms in human dopamine D2 receptor gene affect gene expression, splicing, and neuronal activity during working memory / Y. Zhang et al. // Journal The Proceedings of the National Academy of Sciences USA. - 2007. - № 51. - P. 20552-20557.
5. Testosterone induces molecular changes in dopamine signaling pathway molecules in the adolescent male rat nigrostriatal pathway / TD Purves-Tyson et al. // PLoS One. - 2014. - № 3. -Р.e91151.
6. Естроген і головний мозок / О.М. Карева та ін. // Вісник РАМН. - 2012. - № 2. - C. 48-59.
7. Казакова С.Б., Федотова Ю.О., Сапронов Н.С. Вплив тамоксифена на тривожність у інтактних і оваріектомірованних самок щурів // Експериментальна і клінічна фармакологія. - 2007. - Т. 70, № 5. - С. 3-8.
8. Lévesque D., Gagnon S., Paolo T. Striatal D1 dopamine receptor density fluctuates during the rat estrous cycle // Neurosci Lett. - 1989. - № 3. - P. 345-350.
9. Variants in the estrogen receptor alpha gene and its mRNA contribute to risk for schizophrenia / CS Weiner et al. // Hum. Mol. Genet. - 2008. - № 15. - P. 2293-2309.
10. Jacobs E., D'Esposito M. Estrogen shapes dopamine-dependent cognitive processes: implications for women's health // J. Neurosci. - 2011. - V. 31. - P. 5286-5293.
11. Ахмадеев А.В., Калимуллина Л.Б. Нейробіологічні характеристики віддають перевагу і відкидають алкоголь щурів, що мають відмінності генотипу по локусу Taq1A DRD2 // Питання наркології. - 2013. - № 3. - С. 22-28.
12. Guivarc'h D., Vernier P., Vincent JD Sex steroid hormones change the differential distribution of the isoforms of the D2 dopamine receptor messenger RNA in the rat brain // Neuroscience. - 1995. - № 1. - P. 159-166.
13. Beaulieu JM, Gainetdinov R. The Physiology, Signaling, and Pharmacology of Dopamine Receptors // Pharmacological Reviews. - 2011. - № 1. - P. 182-217.
14. Variants in the estrogen receptor alpha gene and its mRNA contribute to risk for schizophrenia / CS Weickert et al. // Hum. Mol. Genet. - 2008. - V. 17. - P. 2293-2309.
15. Сашко В.А. Взаємозв'язок рівня статевих стероїдів в мозку з поведінкою і тривожністю у самок щурів з різним гормональним статусом // Вісник нових медичних технологій. - 2009. - Т. ХVI. - № 3. - С. 22-25.
За даними російського інтернет-ресурсу для лікарів і пацієнтів «Медичний портал» [1], «статистика, схильна занижувати реальні цифри, свідчить про неухильне зростання числа росіянок, що пристрастилися до спиртного. За останні кілька років їх кількість зросла з 11,3% до 15,8%. Скандинави і американці вважають, що число жертв жіночого алкоголізму в їх країнах становить не менше 30%, а британці називають шокуючу цифру в 50% ».
Для жінок характерно швидке формування і більш важкий перебіг хвороби, ранні зміни особистості, що призводять до соціальної дезадаптації [2]. Поряд з цим, алкоголізм у жінок важче піддається лікуванню. Все вищевикладене визначає актуальність досліджень патогенезу жіночого алкоголізму, результати яких можуть дозволити розробити систему ранніх діагностичних і лікувальних заходів.
Відомо, що патогенетичні механізми жіночого і чоловічого алкоголізму розрізняються. Це зумовлено особливостями нейроендокринної системи, які формуються в періоді статевої диференціації мозку за участю статевих стероїдів і катехоламінів [3].
В даний час встановлено, що існує не менше п'яти типів дофамінових рецепторів: D1, D2, D3, D4 і D5. Всі ці рецептори є метаботропнимі, сполученими з аденилатциклазой. Їх прийнято об'єднувати в два сімейства - сімейство рецептора D1 (D1і D5) і сімейство рецептора D2 (D2, D3, D4).
Виділено дві ізоформи м-РНК D2-рецептора, які отримали назви довгою (D2L) і короткою (D2S). Вони утворюються в результаті альтернативного сплайсингу гетероядерні РНК, що синтезується на шостому екзоні гена цього рецептора. Коротка изоформа рецептора відрізняється від довгої тим, що у неї відсутня 29 амінокислот, що входять до складу третьої цитоплазматичної петлі рецептора.
Показано, що ізоформи мають різні функції і різну локалізацію на компонентах синапсів. Довга изоформа (D2L) локалізується на постсинаптическом компоненті синапсів, в той час як D2S розташовується пресинаптичними і виконує функції ауторецептор. Ауторецептори можуть розташовуватися на тілах і дендритах нейронів, а також на терміналах аксонів. Перші з них послаблюють збудливість нейронів, в той час як термінальні ауторецептори знижують синтез і виділення дофаміну, а також інгібують імпульс-залежне виділення дофаміну. Основна роль ауторецепторов зводиться до гальмування і модуляції дофаминовой трансмісії в дорослому організмі, але в ембріональному періоді вони грають важливу роль в Нейрогенез дофамінергічних нейронів.
У ранніх роботах, присвячених вивченню изоформ рецептора в мозку, повідомлялося, що D2L широко представлена у всіх відділах мозку, але при цьому співвідношення D2L і D2S може бути різним. Пізніше ці дані були уточнені. Показано, що представництво короткої ізоформи більше в структурах стовбура мозку. З'ясовано, що в мозку приматів коротка ізоформа локалізується в клітинних тілах і проекційних аксонах дофамін-продукують нейронів середнього мозку і гіпоталамуса, в той час як довга ізоформа рецептора більше експресується на нейронах стриатума і прилеглого ядра перегородки, тобто в проекційних полях, які іннервуються дофаминергическими волокнами, що виходять із стовбура мозку. У стриатуме, ядрі ложа перегородки і в неокортексе виявляється густа мережа аксонів з D2S, що пронизує всю товщу кори. Аксони мають множинні варикозні. D2L також визначається в III-V шарах кори на ГАМК-ергічних нейронах, що показують иммунореактивность до парвальбумін.
Нейрони, в яких виявляється иммунореактивность до D2S, мають вигляд, подібний до імпрегнованим азотнокислим сріблом за методом Гольджі. Иммунореактивность осад визначається в клітинних тілах і проксимальних дендритах, терминалях аксонів. Иммунореактивность осад, що виявляються за допомогою сироватки з антитілами до D2L, дає менш інтенсивну картину, і цей осад виявляється переважно в тілах нейронів. Багато авторів вважають, що місцем субклітинному локалізації D2S є мембранні органели - плазматична мембрана і ендоплазматична мережа, а D2L - перинуклеарной зона і область комплексу Гольджі.
При цьому показано, що D2S пригнічує функції, опосередковувані D1-рецептором, показуючи, що між цими рецепторами можлива взаємозв'язок. Це дозволяє авторам обгрунтовано припускати, що ці дві ізоформи мають різні функції in vivo. Важливим при цьому є результати досліджень [4], які показали роль ряду поліморфізмів в DRD 2 у визначенні ходу альтернативного сплайсингу, що визначає зниження експресії короткої ізоформи рецептора, яка в свою чергу призводить до схильності до психоактивних речовин.
Виявлено відмінності у взаємодії ГАМК і глутаматергіческой систем з дофаминергической системою в стриатуме при різної експресії в дофамінергічних нейронах D2L і D2S. З'ясовано, що обидві ізоформи рецептора беруть участь в пресинаптическом гальмуванні ГАМК-ергіческой трансмісії, в той час як в модуляції глутаматергіческой трансмісії бере участь переважно коротка ізоформа рецептора за умови, що вона експресується вище норми. Представництво D2L і D2S і співвідношення цих ізоформ в різних областях мозку може варіювати у різних ліній мишей. Для D2L характерна локалізація не тільки в області синаптического контакту, але і в значній відстані від неї, що дозволяє говорити про існування об'ємної дофаминергической передачі.
Поведінкові ефекти дофаміну неодноразово висвітлювалися в літературі. Вони досить багатогранні і залежать від залучення різних підтипів рецепторів дофаміну. Головним чином, це чотири основних ефекту: 1) регуляція рухової активності; 2) участь в механізмах підкріплення; 3) участь у формуванні та зберіганні пам'ятного сліду; 4) регуляція секреторної активності гіпофіза.
Різноманіття функцій дофаминергической системи мозку забезпечується залученням різних типів дофамінових рецепторів. Однак відомо, що при таких широко поширених формах невропатології, як хвороба Паркінсона і шизофренія, провідним фактором є зміна чутливості і щільності дофамінових D2-рецепторів.
Порушення діяльності дофаминергической системи, що є важливою ланкою патогенезу наркоманії та алкоголізму, формуються за участю жіночих статевих гормонів і нейростероідов [5]. Статеві стероїди і нейростероідов роблять свій вплив на всі ланки системи регуляції трансмісії дофаміну (експресію генів його рецепторів, хід альтернативного сплайсингу первинних транскриптів, активність ферментів синтезу, транспорту і елімінації дофаміну [5; 6]). Крім впливу на нейромедіатори, дофамін тубер-інфундібулярной системи регулює вироблення і виділення гонадотропінів, що визначають циклічність нейроендокринних процесів в жіночому організмі, при цьому не тільки в репродуктивній сфері.
Мета цього повідомлення - аналіз особливостей поведінки віддають перевагу алкоголь щурів на тлі коливань рівнів статевих стероїдів в динаміці естрального циклу, що є моделлю оваріально-менструального циклу у жінок.
матеріали та методи
Використані в роботі віддають перевагу алкоголь (ПА) щури (з генотипом А1 / А1, що детермінують зниження експресії короткої ізоформи Д2 рецептора) отримані з популяції щурів лінії WAG / Rij після генотипування локусу Taq 1A DRD 2, (виконаного під керівництвом проф. Е.К. Хуснутдінова), схрещування гомозиготних тварин і виявлення в подальшому переваги алкоголю в тесті двох поїлок. Більш детально відомості про ПА щурах наведені в роботі [1].
Тварин утримували в дротяних клітках, де вони могли вільно пересуватися, маючи необмежений доступ до води і їжі. У клітці розташовувалося не більше 5 щурів. Температура в приміщенні становила 20-22 ° С, тривалість світлового дня 14 годин. Клітини з самками і самцями на стелажах віварію були розосереджені таким чином, щоб поряд з кліткою, в якій знаходилися самки, перебувала клітина з самцями. Крім того, в клітини з самками періодично вносили тирсу з клітин самців, щоб посилити вплив статевих феромонів, що надають синхронізуючий дію на регуляторні центри естрального циклу (ЕЦ).
Поведінка ПА щурів (всього 15 самок у віці шести місяців) вивчено за загальноприйнятою методикою з використанням установки «квадратне відкрите поле» (ОП). Експеримент тривав 50 днів. Перед реєстрацією поведінкових реакцій брали вагінальний мазок (строго в один і той же час доби) з метою визначення фази ЕЦ. Отримані результати систематизували за стадіями ЕЦ і піддавали статистичній обробці за допомогою пакету програм Statistica 6.
Обчислення описових статистичних характеристик виробляли в програмі Statistica 6 в модулі «Основні статистики» (Basic Statistics). У розділі «Описові статистики» (Descriptive Statistics) обчислювали середнє (середнє арифметичне, Mean), стандартну помилку середнього (Standard Error of Mean). Результати представлені в формі: середнє ± стандартна помилка. Порівняння варіаційних рядів здійснювали за допомогою критерію Стьюдента (значущими вважали відмінності при рівнях значимості p <0,05).
Результати та їх обговорення
Кількість амбуляцій на різних стадіях ЕЦ: діеструс (Д), проеструс (П), еструс (Е) і метеструса (М), що відбиває вираженість рухової активності щурів, приведено в таблиці.
Показники рухової активності щурів у відкритому полі на різних стадіях естрального циклу (M + m)
Кількість амб.
Стадії ЕЦ і результати порівняння чисельних характеристик амбуляцій (амб.)
Д
П
Е
М
Д
Заг.
71,20
+8,25
> 0,05
80,80
+9,86
> 0,05
101,27
+6,03
> 0,05
89,60
+4,95
> 0,05
71,20
+8,25
Центр.
5,78
+1,66
> 0,05
8,26
+2,55
> 0,05
9,93
+2,22
> 0,05
7,66
+1,55
> 0,05
5,78
+1,66
Периферії.
63,80
+6,75
> 0,05
72,13
+7,92
<0,05
91,33
+5,14
> 0,05
81,93
+4,32
<0,05
63,80
+6,75
Наведені в таблиці дані показують, що загальна рухова активність, кількість амбуляцій в центрі і периферії поля підвищуються на стадії проеструс. Підвищення рухової активності триває і на стадії еструс, досягаючи свого піку. Порівняння показників рухової активності на стадії проеструс і еструс виявляє, що її підвищення відбувається за рахунок збільшення кількості амбуляцій на периферії поля (p <0,05).
На стадії метеструса в порівнянні зі стадією еструс загальна рухова активність знижується. Зміна стадії метеструса на діеструс характеризується зниженням рухової активності як центрі, так і на периферії ОП, при цьому це зниження значимо на периферії поля (p <0,05).
Аналіз дослідницької діяльності на різних стадіях ЕЦ не виявив статистично значущих відмінностей, але показав, що вона підвищується на стадії проеструс в порівнянні зі стадією діеструс як на периферії, так і в центрі поля. На стадії еструс кількість стійок, що здійснюються щурами як в центрі, так і на периферії поля практично не змінюється.
Зіставлення кількості стійок, що здійснюються щурами на стадіях еструс і метеструса, показує їх тотожність щодо периферії поля, але виявляє близькі до значних відмінності в центрі поля (p = 0,08), де кількість стійок різко знижується. Це показує, що проявляється певна тенденція, яка свідчить про підвищення рівня тривожності.
Аналіз характеристик грумінг, виявивши певну динаміку за стадіями ЕЦ, не виявив статистично значущих змін в численних характеристиках кількості епізодів і його загальної тривалості. Було відзначено, що спокійна (більш комфортна) чистка покривів відбувається на стадії діеструс, для якої характерний низький рівень статевих гормонів.
Отже, аналіз поведінки в ОП показав, що найбільша вираженість рухової активності має місце на стадії еструс (101,27 + 6,03 амбуляціі) і найменша (71,20 + 8,25) - на стадії діеструс. Крім того, на різних стадіях ЕЦ виявлені відмінності в перевазі центральних або периферичних зон ОП, що вказують на тривожність щурів.
Зіставлення отриманих даних з наявними в літературі відомостями по щурам лінії Вістар [7] показує, що поведінкові реакції ПА щурів явно відрізняються. Якщо у щурів лінії Вістар на стадії проеструс має місце зниження рухової активності (що узгоджується з низькими концентраціями дофаміну і щільністю дофамінових рецепторів в стриатуме в цю стадію в порівнянні зі стадією діеструс [8]), то у ПА щурів реєструється, навпаки, її підвищення.
Дослідницька діяльність у щурів лінії Вістар значимо підвищується на стадіях проеструс і еструс [7], при відсутності таких змін у ПА щурів. Наведені вище дані про відмінності в поведінці щурів лінії Вістар та ПА щурів вказують на те, що при алкоголізмі і наркоманії механізми впливу естрадіолу на дофаминергическую систему відрізняються від контрольних тварин. Виявлено, що причиною відмінностей є особливості активації транскрипційних факторів і сигнал-трансдукторних шляхів в нейронах лимбических структур мозку у контрольних тварин і на тлі експозиції наркотичних речовин [9].
Відомо, що поліморфні локуси генів, продукти експресії яких беруть участь в дофаминергической трансмісії, впливають на взаємодію естрадіолу і D2. Зокрема, це встановлено щодо генотипу COMT Val158Met [10]. Виходячи з цього, можна вважати, що генотип А1 / А1 DRD 2 також може мати значення в зазначеному процесі. Однак питання про асоціації цього генотипу з особливостями дофаминергической трансмісії і вплив на неї статевих стероїдів на сьогоднішній практично не досліджений.
На сьогоднішній день відомо, что мінорні аллели (Т) двох фланкуючіх 6 екзон інтронніх локусів (rs 2283265 и rs 1076560) DRD 2, зніжують експресію короткої ізоформі Д2 рецептора, знаходяться в нерівновазі по зчеплення з мінорнім алелем (T = А1, D '= 0,855) локусу Taq 1A [4]. В силу цього у ПА щурів, що мають генотип А1 / А1, підвищений вміст дофаміну в порівнянні з непредпочітающімі алкоголь щурами [11], і це зумовлює наявність у них високої рухової активності в ОП.
Можна вважати, що у ПА щурів підвищений вміст естрадіолу на стадіях проеструс і еструс, впливаючи на експресію ізоформ Д2 рецептора, підсилює генетично зумовлене зниження короткої ізоформи Д2 рецептора. Підставою для подібного припущення є результати ряду робіт, в яких доведено зміна естрадіолом ходу альтернативного сплайсингу гетерогенної ядерної РНК Д2, в результаті якого знижується утворення короткої на користь довгою ізоформи Д2 рецептора [12]. На думку ряду авторів, переважно довга ізоформа бере участь в регуляції моторних функцій [13].
Не можна виключити і можливість відмінностей в ізоформах ERα (виявлено 12 ізоформ, [14]) в дофамінреактівних нейронах у щурів лінії Вістар та ПА щурів, які також можуть вносити свій вклад в формування особливостей впливу естрадіолу на ДЕС. Відомо, що експериментально створений дефіцит статевих гормонів (гонадектомія) призводить до зниження рухової активності щурів і підвищенню рівня тривожності [15]. Введення 17β-естрадіолу на тлі гонадектоміі (замісна терапія) не змінює показників рухової і дослідницької активності. Однак хронічне введення 17β-естрадіолу (протягом 14 днів) інтактним самкам (модель гіперестрогенії) супроводжується достовірним збільшенням рухової і дослідницької активності і явищами тривожності.
Наведені дані дозволяють пояснити зрушення в поведінці ПА щурів гіперестрогенією. При цьому рівень естрадіолу в тканині мозку може бути вище, ніж в плазмі крові, що зумовлено можливістю його освіти в нервовій тканині різних структур лімбічної системи мозку з тестостерону за рахунок активності ферментів ароматазного комплексу. Аналіз вмісту тестостерону на моделі гіперестрогенії показав, що у всіх структурах лімбічної системи відзначається підвищення його змісту, що є важливим в забезпеченні необхідного субстрату для біосинтезу естрогенів в мозку [15].
бібліографічна посилання
Ахмадеев А.В., Леушкин Н.Ф. НЕЙРОЕНДОКРИННІ АСПЕКТИ патогенетичного механізму АЛКОГОЛІЗМУ // Сучасні проблеми науки та освіти. - 2018. - № 2 .;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=27515 (дата звернення: 06.06.2019).
Пропонуємо вашій увазі журнали, що видаються у видавництві «Академія природознавства»
(Високий імпакт-фактор РИНЦ, тематика журналів охоплює всі наукові напрямки)
Ru/ru/article/view?
