Изменения активности церебральной МАО-А и содержания моноаминов - нейротрансмиттеров в отдалённом периоде постстрессорной и стероид-индуцированной инволюции надпочечников

Автор: Лапшин Максим Сергеевич, Цейликман Вадим Эдуардович, Павлова Вера Ивановна, Кондашевская Марина Владиславовна, Цейликман Ольга Борисовна, Сарапульцев Алексей Петрович, Губайдуллин Мунир Ибрагимович, Андриевских Игорь Аркадьевич

Журнал: Вестник Челябинского государственного университета. Образование и здравоохранение @vestnik-csu-obrazovaniye-i-zdravookhraneniye

Рубрика: Экспериментальные материалы

Статья в выпуске: 4 (12), 2020 года.

Бесплатный доступ

Одним из наиболее распространённых видов посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) является комплексное посттравматическое стрессовое расстройство, которое чаще всего наступает вслед за хроническим стрессом или повторными неблагоприятными событиями, такими как рабство, геноцид, длительное домашнее насилие или повторное детское сексуальное или физическое насилие. При этом комплексное ПТСР сопровождается различными осложнениями внутренних органов, среди которых наиболее часто встречается надпочечниковая дисфункция. В свою очередь, уникальность предложенной нами экспериментальной модели ПТСР состоит в том, что она характеризовалась снижением уровня кортикостерона как в крови, так и в самих надпочечниках, между тем в большинстве экспериментальных моделях ПТСР уровень кортикостерона резко повышался. Целью данного исследования являлось изучение соотношения между уровнем активности моноаминоксидазы-А (МАО-А) и содержанием норадреналина, дофамина и серотонина через 14 суток после введения высокой дозы триамцинолона ацетонида (ТА). Посттравматические стрессорные расстройства моделировали у крыс линии Вистар запахом хищника (моча кошки). Стероид-индуцированную инволюцию надпочечников моделировали путём введения животным однократного пролонгированного глюкокортикоидного препарата триамцинолон ацетонид. Уровень кортикостерона определяли в надпочечниках и плазме крови. Содержание биогенных аминов и активность базального МАО-А определяли в головном мозге. Сопоставление ятрогенной и постстрессорной надпочечниковой недостаточности подтверждает, что именно глюкокортикоиды играют ключевую роль в стресс-реализующих механизмах и что при снижении глюкокортикоидов меняется нейрохимический профиль, связанный с ростом тревожно-депрессивных расстройств.

Еще

Комплексное птср, мозг, биогенные амины, мао-а, триамцинолон ацетонид, кортикостерон

Короткий адрес: https://sciup.org/170191246

IDR: 170191246   |   DOI: 10.24411/2409-4102-2020-10403

Текст научной статьи Изменения активности церебральной МАО-А и содержания моноаминов - нейротрансмиттеров в отдалённом периоде постстрессорной и стероид-индуцированной инволюции надпочечников

В современном мире количество военных и насильственных противоправных действий, стихийных бедствий и других опасных для жизни катастрофических событий, которые могут психологически травмировать людей, неуклонно растёт. Это приводит к увеличению количества тревожных расстройств, например, посттравматического стрессового расстройства, которое возникает как отсроченная реакция на психотравмирующее событие [4; 5; 17; 19; 20]. При этом у больных ПТСР отмечено снижение уровня кортизола — гормона коры надпочечников, который играет ключевую роль в подготовке организма к будущим стрессор-ным событиям, что, собственно говоря, лежит в основе его препаративной функции [18; 20; 21]. Среди разновидностей ПТСР особую позицию занимает осложнённый ПТСР, или Complex PTSD, включённый в МКБ-11 в качестве отдельного диагноза [9; 13]. В отличие от «классического ПТСР» он вызван хроническим стрессом и сопровождается различ- ными нарушениями функций внутренних органов. Развитие ПТСР часто сопровождается признаками надпочечниковой дисфункции, как это было продемонстрировано в работах D. Ragu Varman [12], и которая воспроизводится в нашей модели хронического стресса [8; 15; 16]. Одна из основных особенностей нашей модели заключается в том, что количество ежедневных эпизодов стресса увеличилось до 10, что позволило воспроизвести симптоматику ПТСР после хронического стресса. Уникальность предложенной нами модели состоит в том, что она характеризуется сниженным уровнем кортикостерона как в крови, так и в самих надпочечниках, в то время как большинство общепринятых моделей характеризуются резким повышением уровня глюкокортикоидов. Так, в экспериментальных моделях ПТСР при низкоинтенсивном воздействии — двухкратной экспозиции крыс запахом хищника — было отмечено повышение уровня кортикостерона, которое сопровождалось гипертрофией надпочечников [18; 21; 22].

В предложенной нами модели хронического стресса выявлен низкий уровень кортикостерона и активности церебрального МАО-А [8; 15]. При этом MAO-A является одним из ключевых ферментов, опосредующих обмен биогенных аминов, таких как норадреналин. Важно отметить, что экспрессия МАО-А непосредственно регулируется глюкокортикоидами [4; 6]. Соответственно, характерные для экспериментального ПТСР сниженный уровень активности МАО-А и повышенный уровень норадреналина могут быть обусловлены сниженным уровнем содержания кортикостерона в крови и в надпочечниках.

Основываясь на нашей гипотезе о ключевой роли сниженной активности МАО-А в развитии ПТСР, мы создали феноменологическую математическую модель, которая иллюстрирует зависимость моноаминов-нейротрансмиттеров от уровня активности МАО-А, которая в свою очередь обусловлена положением глюкокортикоид-зависимой регуляции экспрессии МАО, и от связи гормонального эффекта от тканевого метаболизма [16].

В настоящее время широкое распространение в экспериментальных исследованиях получило введение экзогенных глюкокортикоидов, которые применяются с целью воспроизведения глюко-кортикоид-зависимых эффектов стресса или для изучения регуляции по механизму обратной связи в пределах гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы [4; 5; 7]. Наибольшей популярностью в экспериментальных исследованиях пользуют- ся экзогенные глюкокортикоиды — триамцинолон ацетонид (ТА). В основе терапевтических эффектов ТА лежит его противовоспалительное действие. Его основным побочным эффектом является надпочечниковая недостаточность, выражающаяся в низких концентрациях эндогенных глюкокортикоидов. Ранее было показано, что у крыс однократное подкожное введение ТА в концентрации 2мг/кг приводит к инволюции надпочечников, сопровождавшейся сниженным уровнем кортикостерона. Более того, на поведенческом уровне побочным эффектом этой дозы ТА является повышенная тревожность [14].

В связи с этим возникает вопрос, насколько результаты, полученные при введении животным триамцинолона ацетонида, будут сопоставимы с полученными результатами стрессированных животных применительно к активности МАО-А и биогенным нейротрансмиттерам в отдалённый период. Поэтому целью данного исследования являлось изучение соотношения между уровнем активности МАО-А и содержанием норадреналина, дофамина и серотонина через 14 суток после введения высокой дозы ТА.

Материалы и методы. Исследование выполнено в осенне-зимний период на 80 половозрелых самцах крыс линии Вистар (массой 220–255 г), содержавшихся в отдельных клетках по 10 особей.

Для моделирования ПТСР использовалась авторская модификация экспериментальной модели Cohen et al. (2012) [10; 11], воспроизводящая симптоматику ПТСР как следствие хронического стресса [15; 17].

Для моделирования ПТСР кошачья моча в количестве 100 мл устанавливалась на 10 мин ежедневно на протяжении 10 дней непосредственно в клетке лабораторных животных.

Экспериментальные животные были рандомно разделены на 4 группы: 1) животные с предатор-ным стрессом (ПС); 2) животные, которым на фоне ПС однократно на 10-й день эксперимента осуществляли подкожное введение ТА в дозе 2 мг/кг и две группы контрольных животных: 3) для животных контрольной группы (1) ставилась чашка Петри с водой в количестве 100 мл на 10 мин ежедневно, на протяжении 10 дней; 4) животные контрольной группы (2) получали эквиобъёмное количество 0,9 % NaCL.

В качестве конечной точки эксперимента были выбраны 14-е сутки. Это связано с тем, что триамцинолон ацетонид имеет пролонгированное действие и его последствия возникают в отдалён- ный период, помимо этого, промежуточные точки (3-, 7- и 10-е сутки) после хронического предатор-ного стресса были представлены в более ранних работах [8; 15].

Уровень активности МАО-А и концентрацию нейротрансмиттеров определяли на 14-е сутки после завершения хронического предаторного стресса. Уровень кортикостерона определяли на 14-е сутки хронического предаторного стресса.

Активность МАО-А определяли в митохондриальных мембранах, при этом не производили солюбилизации и очистки фермента [2–5].

Определение содержания ДОФА, дофамина и норадреналина в гомогенатах головного мозга осуществляли методом колоночной хроматографии на флуориметре «Флюорат-02 АБЛФ-Т» (Россия) [4–7].

Содержание серотонина определяли флюори-метрическим методом по реакции с офталевым диальдегидом [5].

Уровень кортикостерона в сыворотке крови определяли при помощи микропланшетного им-муноферментного анализатора «ANTHOS2010» (Австрия) с использованием иммуноферментных наборов («IBL» Германия). В ткани надпочечника уровень кортикостерона определяли спектрофлуорометрически [3].

Все экспериментальные процедуры проводили в соответствии с принципами Базельской декларации от 30 ноября 2010 г.

Для обработки результатов исследования использован пакет прикладных программ Statistica 8.0. Для парных сравнений экспериментальных групп применяли U -критерий Манна—Уитни. Данные выражены в виде ±SEM. Различия считали статистически значимыми при p ≤0,05 U .

Результаты исследования. Установлено, что на 14-е сутки после предаторного стресса у группы (ПС) достоверно снизился уровень кортикостерона в надпочечниках по сравнению с контролем (1), при этом уровень кортикостерона в плазме при отсутствии достоверных различий имел тенденцию к снижению. Что касается группы животных (ТА), которым был введён триамцинолон ацетонид, то здесь наблюдается достоверное снижение кортикостерона как в надпочечниках, так и в плазме крови по сравнению с группой контроля (2) (таблица).

В этот же период после завершения хронического предаторного стресса нами отмечен сниженный уровень активности МАО-А, как у животных группы (ПС), так и у животных, получавших дозу триамцинолона ацетонида. При этом введение ТА сопровождалось достоверным увеличением содержания норадреналина в головном мозге по сравнению с контролем (2). В свою очередь у группы (ПС) отсутствовали достоверные изменения уровня норадреналина по отношению к группе контроля (1) (таблица).

Изменение уровня активности кортикостерона, МАО-А и нейротрансмиттеров в головном мозге у животных групп (ПС) и (ТА) на 14-е сутки после завершения воздействия ( M±m )

Показатель

Контрольная группа (1)

Группа животных (ПС)

Контрольная группа (2)

Группа животных (ТА)

МАО-А, нмоль/мин/мг белка

3,97±0,26

1,4±0,14

1,99±0,45

0,87±0,25#

МАО-А (инд), нмоль/мин/мг белка

2,42±0,71

2,37±0,34

Норадреналин, мкг/г

0,25±0,08

0,3±0,09

0,31±0,12

0,92±0,24#

ДОФА, мкг/г

0,03±0,006

0,08±0,04

0,10±0,04

0,16±0,12

Дофамин, мкг/г

3,4±0,51

3,6±0,59

3,07±1,79

5,31±2,34#

Серотонин, мкг/г

1,8±0,26

1,13±0,23#

Кортикостерон, нмоль/л (в надпочечниках)

420,74±39,70

192,81±31,99*

144,21±10,91

64,90±33,63#

Кортикостерон, нмоль/л (в плазме)

397,76±83,82

120,53±15,80

324,71±84,80

104,68±27,58#

Примечание: * — статистически значимые отличия группы животных (ПС) от контрольной группы (1); # — статистически значимые отличия группы животных (ТА) от контрольной группы (2); p <0,05 U ; ДОФА — дигидроксифенилаланин; МАО-А — моноаминоксидаза типа А.

Уровень серотонина и дофамина у группы (ПС) не имел достоверных различий по сравнению с контрольной группой (1). В свою очередь, введение триамцинолона ацетонида способствовало росту уровня дофамина и параллельному снижению уровня серотонина у группы (ТА) по сравнению с контролем (2). Статистически значимых различий по уровню ДОФА не выявлено ни у группы животных (ПС), ни у группы животных (ТА) (таблица).

Обсуждение результатов. Результаты исследований демонстрировали у животных группы (ТА) достоверное снижение уровня кортикостерона как в надпочечниках, так и в плазме крови по сравнению с показателями контрольной группы (2). При этом у животных группы (ПС) отмечено достоверное снижение уровня кортикостерона только в надпочечниках. Полученные нами данные согласуются с данными литературы, свидетельствующими, что при стрессе и ПТСР происходит нарушение отклика гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы, сопровождающееся снижением уровня кортикостерона и изменением числа и чувствительности рецепторов к данному гормону [18; 20].

Следует отметить, что и у группы ТА, и группы ПС наблюдалось достоверное снижение активности МАО-А на фоне увеличения содержания норадреналина. Активация системы синтеза и доставки норадреналина необходима для ответных реакций организма на стресс и адекватного процесса адаптации, в то же время дисрегуляция норадренэргической системы может изменить результат стрессового ответа в сторону патологических последствий, в частности, к формированию тревожности или депрессии.

Существенным моментом является то, что сте-роид-индуцированная инволюция надпочечников привела к снижению у животных на 14-е сутки уровня кортикостерона, МАО-А и одновременному росту содержания норадреналина, являющегося основным маркёром тревожности. Это вполне согласуется с представленной нами ранее феноменологической математической моделью, иллюстрирующей зависимость циркуляции ней- ротрансмиттеров от уровня МАО и от положения глюкокортикоид-зависимой регуляции экспрессии МАО [16].

Что касается содержания уровня серотонина в головном мозге, то у животных после хронического предаторного стресса он оставался без изменения, при этом у животных введение ТА привело к его достоверному снижению по сравнению с контролем. Нейротрансмиттер серотонин влияет на настроение, агрессию, возбуждение, беспокойство и когнитивные функции, помимо этого он может оказывать ингибирующее действие на нейроны норадреналина на уровне голубого пятна и снижать реакции страха и тревоги.

Сопоставление между собой ятрогенной и пост-стрессорной надпочечниковой недостаточности выявило определённые сходства нейрохимического профиля, а именно: прирост содержания норадреналина дофамина и ДОФА; снижение каталитической активности МАО-А.

Это свидетельствует о стереотипности изменений содержания моноаминов и активности МАО в условиях снижения функциональной активности надпочечников. Однако кинетика этих изменений имеет различный характер, что выражается в гомологичности изменений на 10-е сутки после завершения предаторного стресса и 14-е сутки после введения синтетического стероида.

Кроме того, результаты исследования при ятрогенной надпочечниковой недостаточности согласуются с данными нейрохимического профиля, полученными не в цельном мозге, а при рассмотрении различных отделов головного мозга на 14-е сутки после хронического предаторного стресса [15]: снижение уровня серотонина в гиппокампе; повышение уровня дофамина; повышение уровня норадреналина в гиппокампе и мозжечке.

Таким образом, поведенческие нарушения, возникающие при ПТСР, связаны с низким уровнем кортикостерона, который в свою очередь может приводить к изменению нейрохимического профиля, связанного с каталитической активностью МАО-А и уровнем нейротрансмиттеров, при этом кинетика этих изменений имеет различный характер.

Список литературы Изменения активности церебральной МАО-А и содержания моноаминов - нейротрансмиттеров в отдалённом периоде постстрессорной и стероид-индуцированной инволюции надпочечников

  • Балашов, Ю. Г. Флюорометрический микрометод определения кортикостероидов: сравнение с другими методами / Ю. Г. Балашов // Физиол. журн. СССР. — № 12. — С. 280-283.
  • Горкин, В. З. Аминоксидазы и их значение в медицине. — М. : Медицина, 1981.
  • Камышников, В. С. Справочник по клинико-биохимическим исследованиям и лабораторной диагностике / В. С. Камышников. — М. : МЕДпресс-информ, 2009. — 896 с.
  • Москвитина, Т. А. Физиологическое значение аминоксидаз и методы определения их активности / Т. А. Москвитина, Н. И. Соловьева // Клиническая лабораторная диагностика. — 2011. — № . 1. — С. 3.
  • Комелькова, М. В. О первпективе коррекции синдрома постравматических стрессорных расстройств обогащенными ресвератролом продуктами питания / М. В. Комелькова, П. Н. Попков, Д. А. Попова, П. О. Платковский, М. С. Лапшин, В. Э. Цейликман // Вестник ЧелГУ. Серия Образование и здравоохранение. — 2019. — № 3-4 (7-8). — С. 9-14.
  • Лапшин, М. С. Глюкокортикоид-зависимая регуляция свободнорадикального окисления у конькобежцев / М. С. Лапшин, И. В. Резанович, Н. Я. Платунова, Е. А. Резанович, М. В. Комелькова // Вестник ЧелГУ. Серия Образование и здравоохранение. — 2019. — № 1-2 (5-6). — С. 11-15
  • Филаретова, Л. П. Влияние больших доз кортикостероидов на язвообразование желудка: Новая гипотеза / Л. П. Филаретова, А. А. Филаретов // Физиол. журн. им. И. М. Сеченова. — 1992. — Т. 78, № 10. — С. 77-83.
  • Цейликман, В. Э. Динамика изменения содержания ГАМК, катехоломинов и активности МАО-А при экспериментальном посттравматическом стрессовом расстройстве у крыс / В. Э. Цейликман, М. С. Лапшин, М. В. Комелькова [и др.] // Российский физиол. журнал им. И. М. Сеченова. — 2018. — Т. 104. — № . 2. — С. 156-163.
  • American Psychiatric Association. Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders. — Fifth. — Arlington, VA : American Psychiatric Publishing. (DSM-V), 2013. Р. 271-280.
  • Cohen, H. Animal model for PTSD: from clinical concept to translational research / H. Cohen, N. Kozlovsky, C. Alona [et al.] // Neuropharmacology. — 2012. — Т. 62, № 2. — P. 715-724.
  • Cohen, H. Gender differences in animal models of posttraumatic stress disorder / H. Cohen, R. Yehuda // Disease markers. — 2011. — Т. 30, № 2, 3. — P. 141-150.
  • Ragu, V. D. Environmental enrichment reduces anxiety by differentially activating serotonergic and neuropeptide Y (NPY)-ergic system in Indian field mouse (Mus booduga): an animal model of post-traumatic stress disorder / V. D. Ragu, K. E. Rajan // PLoS One. — 2015. — № 10 (5). — Р. e0127945.
  • Reed, G. M. Innovations and changes in the ICD-11 classification of mental, behavioural and neurodevelopmental disorders / G. M. Reed, M. B. First, C. S. Kogan, et al. // World Psychiatry. — 2019. — № 18 (1). Р. 3-19.
  • Schott, S. Secondary adrenal insufficiency after local injections of triamcinolone acetonide / S. Schott, G. Schnauder, K. Mtissig // Dtsch. Med. Wochenschr. — 2009. — № 134 (7). — Р. 298-301.
  • Tseilikman, V. Dynamics of Changes in GABA and Catecholamines Contents and MAO-A Activity in Experimental Post-Traumatic Stress Disorder in Rats / V. Tseilikman, M. Lapshin, M. Komelkova, O. Tseilikman, R. Deev, P. Popkov, P. Platkovskii // Neuroscience and Behavioral Physiology. — 2019. — Vol. 49, no. 6. — P. 754-758.
  • Tseilikman, V. Post-Traumatic Stress Disorder Chronification via Monoaminooxidase and Cortisol Metabolism / V. Tseilikman, E. Dremencov, E. Maslennikova, A. Ishmatova, E. Manukhina, H. Downey, I. Klebanov, O. Tseilikman, M. Komelkova, M. Lapshin, M. Vasilyeva, S. Bornstein, S. Perry, M. Wong, J. Licinio, R. Yehuda, E. Ullmann // Hormone and Metabolic Research. — 2019. — № 51 (9). — P. 618-622.
  • Tseylikman, V. High and low anxiety phenotypes in a rat model of complex post-traumatic stress disorder are associated with different alterations in regional brain monoamine neurotransmission / V. Tseilikman, M. Komelkova, M. Lapshin, A. Alliluev, O. Tseilikman, M. Karpenko, N. Pestereva, E. Manukhina, H. F. Downey, M. Kondashevskaya, A. Sarapultsev, E. Dremencov // Psychoneuroendocrinology. — 2020. — Vol. 117. — P. 6-9.
  • Wilson, C. B. Inflammation and oxidative stress are elevated in the brain, blood, and adrenal glands during the progression of post-traumatic stress disorder in a predator exposure animal model / C. B. Wilson, L. D. McLaughlin, A. Nair, P. J. Ebenezer, R. Dange, J. Francis // PLoS One. — 2013. — № 8 (10). — Р. e76146.
  • Yehuda, R. Mini review: Stress-related psychiatric disordrs with low cortisol levels: a metabolic hypothesis / R. Yehuda, J. Seckl // Endocrinology. — 2011. — № 152 (12). — Р. 4496-4503.
  • Yehuda, R. The use of biomarkers in the military: From theory to practice / R. Yehuda, T. C. Neylan, J. D. Flory // Psychoneuroendocrinology. — 2013. — Т. 38, № 9. — P. 1912-1922.
  • Yehuda, R. Status of glucocorticoid alterations in post-traumatic stress disorder / R. Yehuda // Annals of the New York Academy of Sciences. — 2009. — P. 56-69.
  • Zoladz, P. R. Psychosocial animal model of PTSD produces a long-lasting traumatic memory, an increase in general anxiety and PTSD-like glucocorticoid abnormalities / P. R. Zoladz, M. Fleshner, D. M. Diamond // Psychoneuroendocrinology. — 2012. — № 37. Р. 1531-1545.
Еще
Статья научная