ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТОГЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА У КРЫС САМЦОВ ПРИ ИНТРАНАЗАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ АНТАГОНИСТА Р-234 КИССПЕПТИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ В ТЕСТЕ «ТЕМНО-СВЕТЛАЯ КАМЕРА»

Margarita Zhuravleva

training master of the department of human and animal physiology, Samara university,

Russia, Samara

АННОТАЦИЯ

В статье исследуется поведение крыс самцов при интараназальном введении антагониста р-234 кисспептиновых рецепторов в тесте «темно-светлая камера» с измененным режимом освещения. Адаптация организма к различным условиям окружающей среды на сегодняшний день является актуальной проблемой. Цель исследования выявить особенности поведения у крыс в условиях блокады рецепторов. Задачи в экспериментах in vivo определить значимые изменения поведенческих реакций. Для решения поставленной задачи будут представлены результаты о количестве выглядываний из темного отсека в светлый.

ABSTRACT

The article examines the behavior of male rats with intaranasal administration of the p-234 antagonist of kisspeptin receptors in the "dark-light chamber" test with a modified lighting mode. The adaptation of the body to various environmental conditions is an urgent problem today. The aim of the study is to identify the features of behavior in rats under conditions of receptor blockade. Tasks in in vivo experiments to determine significant changes in behavioral reactions. To solve this problem, the results on the number of peeks from the dark compartment to the light one will be presented.

Ключевые слова: антагонист кисспептиновых рецепторов, интраназальная доставка лекарственных средств, циркадианные ритмы, темно-светлая камера.

Keywords: antagonist of kisspeptin receptors, intranasal drug delivery, circadian rhythms, dark-light chamber.

Супрахиазматическое ядро (СХЯ) гипоталамуса регулирует циклические циркадианные изменения функций в организме человека и млекопитающих. Основными из них являются суточные ритмы метаболизма, температуры тела, двигательной активности, утилизации кислорода, потребления воды и пищи, продукции кортикостерона надпочечниками, синтеза мелатонина в эпифизе, суточный ритм сна и бодрствования.

Нейронная сеть супрахиазматического ядра генерирует собственный околосуточный ритм спайковой активности, экспрессии часовых генов и метаболизма in vivo и in vitro. В механизмах генерации этого ритма активное участие принимает ГАМК [1, p. 6] и целый ряд нейропептидов, продуцируемых нейронами супрахиазматического ядра: аргинин-вазопрессин, вазоактивный интестинальный пептид (ВИП), гастрин-рилизинг пептид, субстанция Р, нейропептид Y, кальбиндин и др. [2, p. 145]. Одновременно в нейронах этого ядра активно осуществляется экспрессия рецепторов к перечисленным пептидным трансмиттерам, что указывает на богатство локальных процессов пептидергической регуляции циркадианной ритмики. Для точной синхронизации эндогенного осциллятора супрахиазматического ядра с суточным геофизическим 24-часовым ритмом существует совокупность фотических и нефотических механизмов настройки. Фотическая настройка осуществляется через ретиногипоталамический тракт, обеспечивающий поступление в гипоталамус периодической афферентации от светочувствительных ганглиозных клеток сетчатки. Данные клетки экспрессируют фотопигмент меланопсин, который делает их чувствительными к коротковолновому световому излучению [3, p. 8; 4, p. 1253]. Нефотические механизмы настройки синхронизируют эндогенный ритм циркадианного осциллятора с группой физиологически значимых стимулов, в частности, режимом сна и бодрствования, физической активностью, режимом приема пищи, социальными стимулами [5. p. 340]. Важнейшей структурой ЦНС, ответственной за интеграцию фотических и нефотических сигналов, является межколенчатая пластинка таламуса [6. p. 250].

Нейрохимическим носителем возбуждающих входных сигналов, восходящих из мозговых структур регуляции репродукции, является гонадотропин-рилизинг-гормон, активирующий нейроны, продуцирующие кисспептин (Kiss1) в передне-вентральном паравентрикулярном ядре. Основным носителем ингибирующего сигнала служит гонадотропин-ингибирующий гормон (GnRG), высвобождаемый нейронами дорсомедиального гипоталамуса (DMH).

У самок нейронов, экспрессирующих кисспептин, в антеровентральном перивентрикулярном ядре примерно в 25 раз больше, чем у самцов [7. p. 6]. Показано, что в область антеровентрального перивентрикулярного ядра проецируются вазопрессинергические проекции из супрахиазматического ядра [8. p. 597]. Cуществует четкая разница по полу в отношении общей плотности этих проекций, а также в количестве вазопрессина, высвобождающегося из окончаний этих проекций [9. p. 1033].

В супрахиазматическом ядре продемонстрирован суточный ритм продукции вазопрессина с ростом в утренние часы [10. p. 368]. Этот ритм важен для суточной регуляции параметров выходного драйва, в частности, для циклической регуляции тонуса вегетативной нервной системы, а также гормональных гипоталамогипофизарно-надпочечниковой и гипоталамо-гипофизарно-гонадальной осей. В рамках последней важнейшую физиологическую роль играет кисспептин. Данный пептид является регулятором фертильности и размножения, оказывающим значительное влияние на гонадотропную ось [11. p. 175]. Данные о возможной модуляции параметров выходного циркадианного драйва нейронной сети супрахиазматического ядра кисспептином [12. p. 600] предполагают возможность непосредственного влияния этого пептида на активность нейронов циркадианного осциллятора. С использованием стандартного теста «Темно-светлая камера» выполнено исследование основных аспектов поведения (уровень тревожности, исследовательской активности) в условиях интраназального введения специфического антагониста кисспептиновых рецепторов р-234 в различные моменты циркадианного цикла.

Материалы и методы исследования

В исследовании рассматривается влияние блокады кисспептиновых рецепторов на проявление эмоционально-поведенческих реакций крыс in vivo в стандартном поведенческом тесте «темно-светлая камера». Данный раздел работы выполнен на крысах самцах Вистар (массой 240-270 грамм), имеющейся на кафедре физиологии человека и животных Самарского национального исследовательского университета им. академика С.П.Королёва. Данная тест-система входит в перечень установок для выполнения психофармакологических тестов согласно приказу Минздрава России, N 281 от 30.04.2013. В начале теста крыса помещалась в тёмный отсек. В течение 10 мин. регистрировалось количество выглядываний из темного отсека в светлый.

Исследование произведено на контрольной и экспериментальной группах животных. Крысам контрольной группы произведено закапывание в нос воды в соответствии с графиком для экспериментальной группы. Животным экспериментальной группы интраназального введен антагонист р-234 кисспептина троекратно (в течение трёх последовательных суток) в каждый из следующих шести моментов циркадианного цикла: ZT 2, 6, 10, 14, 18 и 22 часа (ZT = 0 соответствует моменту включения освещения при световом режиме свет/темнота 12 : 12 часов). Экспериментальная методика интраназального введения антагониста р-234 кисспептина дает возможность его быстрого проникновения непосредственно в головной мозг в значительной концентрации вдоль обонятельных и тройничных нервов, минуя гематоэнцефалический барьер. При этом вводимое вещество практически не попадет в кровоток, что даёт возможность изучать центральные эффекты вещества изолировано от его периферических, возникающих при системном введении. Через 15 мин. после интраназального введения антагониста р-234 кисспептина крыса помещалась в установку и в течение 10 мин. производилась видео регистрация поведенческих паттернов. Для регистрации перемещений животных осуществлялся видео-трекинг с использованием камеры Panasonic fullhd hc-x810 установленной на штатив. Полученные данные обработаны при помощи статистической программы SigmaPlot.

Результаты исследования

Исследование контрольной и экспериментальной групп крыс самцов Вистар в тесте «темно-светлая камера» при интраназальном введении антагониста р-234 кисспептиновых рецепторов в разные моменты суточного цикла представило следующие особенности.

Активность животных контрольной и экспериментальной групп, зарегистрированная при применении антагониста в субъективные дневные часы (ZT 2, ZT 6 и ZT 10) и субъективные ночные (ZT 14, ZT 18 и ZT 22) оказалась неодинаковой. При сравнении суммарного количества выглядываний из темного отсека в светлый, обнаружен рост данного показателя по сравнению с контролем (P<0,001) после введения антагониста в субъективное дневное время суток в ZT 10. При введении антагониста в остальные моменты субъективного суточного цикла статистически значимых различий значения этого параметра относительно контрольных обнаружено не было (P = 0,987 для ZT 2; P = 0,692 для ZT 6 ).

Обсуждение результатов исследования

В поведенческих экспериментах изучено влияние специфического антагониста р-234 кисспептиновых рецепторов на поведение самцов крыс в стандартном тесте «темно-светлая камера» при интраназальном введении антагониста в различные моменты субъективного суточного цикла. В настоящей работе были проанализированы важнейшие показатели поведенческой активности животных в установке «темно-светлая камера»: суммарного количества выглядываний из темного отсека в светлый.

Полученные данные подтверждают гипотезу о том, что кисспептин способен выполнять роль нейрохимического фактора обратной связи между системой репродукции и циркадианными биологическими часами супрахиазматического ядра, нейроны которого осуществляют экспрессию специфических Kiss1 рецепторов.

Список литературы:

1. Ono D. GABA in the suprachiasmatic nucleus refines circadian output rhythms in mice / D. Ono, K. Honma, Y. Yanagawa, A. Yamanaka, S. Honma // Communicat. Biol 2. - 2019. № 232. P. 1-12.
2. Dardente H. Daily and circadian expression of neuropeptides in the suprachiasmatic nuclei of nocturnal and diurnal rodents / H. Dardente, J. S. Menet, E. Challet, B. B. Tournier, P. Pevet, M. Masson-Pevet // Mol. Brain. Res. - 2004. № 124. P. 143-151.
3. Lucas J.A. Cellular properties of intrinsically photosensitive retinal ganglion cells during postnatal development / J.A. Lucas, T.M. Schmidt // Neural Dev. - 2019. № 14: 8. P. 1-19.
4. Mure L.S. Functional diversity of human intrinsically photosensitive retinal ganglion cells / L.S. Mure, F. Vinberg, A. Hanneken, S. Panda // Science. - 2019. № 366 (6470). P. 1251-1255.
5. Mistlberger R.E. Nonphotic Entrainment in Humans? / R.E. Mistlberger, D.J. Skene // J. Biol. Rhythms. - 2005. № 20(4). P 339-352.
6. Challet E. Interactions between photic and nonphotic stimuli to synchronize the master circadian clock in mammals / E. Challet, P. Pevet // Front. Biosci. – 2003. № 8. P. 246-257.
7. Wilbur P. Circadian control of neuroendocrine circuits regulating female reproductive function / P. Wilbur, 3rd Williams, L.J. Kriegsfeld // Front. Endocrinol. - 2012. № 3: 60. P. 1-14.
8. Wilbur P. Circadian control of kisspeptin and a gated GnRH response mediate the preovulatory luteinizing hormone surge / P. Wilbur, 3rd Williams, G.J. Stephan, D.M. Jens, J.K.  Lance // Endocrinology. - 2011. № 152. P. 595-606.
9. Vida B. Evidence for suprachiasmatic vasopressin neurones innervating kisspeptin neurones in the rostral periventricular area of the mouse brain: regulation by oestrogen / B. Vida, L. Deli, E. Hrabovszky, T. Kalamatianos, A. Caraty, C.W. Coen, Z. Liposits, I.J. Kallo // Neuroendocrinol. - 2010. № 22. P.1032-1039.
10. Kalsbeek A. Vasopressin and the output of the hypothalamic biological clock / A. Kalsbeek, E. Fliers, M.A. Hofman, D.F. Swaab, R.M. Buijs // J. Neuroendocrinol. -2010. № 22. P. 362-372.
11. Harter C.J.L. The role of kisspeptin neurons in reproduction and metabolism / C.J.L. Harter, G.S. Kavanagh, J.T.J. Smith // Endocrinol. - 2018. № 238. P. 173-183.
12. Padilla S.L., Perez J.G., Ben-Hamo M., Johnson C.W., Sanchez R.E.A., Bussi I.L., Palmiter R.D., de la Iglesia H.O. Kisspeptin neurons in the arcuate nucleus of the hypothalamus orchestrate circadian rhythms and metabolism / S.L. Padilla, J.G. Perez, M. Ben-Hamo, C.W. Johnson, R.E.A. Sanchez, I.L. Bussi, R.D. Palmiter, H.O. de la Iglesia // Curr. Biol. - 2019. № 29. P. 592-604.