Кругликов Р.И. (ред.) Нейрохимические основы обучения и памяти

Подождите немного. Документ загружается.

[5, 6], пептиды этого семейства оказывают выраженное

влияние на обучение и память, модифицируя эти про-

цессы в дозах меньших, чем те, при которых проявля-

ются другие их свойства, в том числе обезболивающие.

В настоящее время установлено, что опиатные пепти-

ды реализуют свои эффекты не только через связывание

с опиатными рецепторами, но и за счет взаимосвязи с

биогенными моноаминами [5].

Уже в наших первых исследованиях была обнаружена

четкая зависимость эффектов одного из представителей

эндогенных опиоидов метэнкефалина на процессы обуче-

ния и памяти от функционального состояния серото-

нинергической системы [6]. Для выявления этой зависи-

мости использовалась методика двустороннего избегания,

по условиям которой животным в 1-ми 2-м опытном

сеансе, проводившемся через 7 сут, предъявлялось по

50 сочетаний света и электрокожных раздражений и под-

считывалось число избеганий в каждом из этих сеансов.

Общий результат проведенных исследований состоял в

том, что снижение содержания серотонина в мозге моди-

фицирует эффекты метэнкефалина в меньшей степени,

чем его накопление. В последнем случае отрицательное

влияние метэнкефалина на выработку и закрепление

условных рефлексов двустороннего избегания полностью

устраняется. Следует при этом отметить, что создание

избытка серотонина в мозге, так же как и введение мет-

энкефалина, порознь ухудшает выработку и сохранение

временных связей, но при совместном их действии они

взаимно устраняют отрицательные эффекты друг друга.

Еще более демонстративно зависимость эффектов НП

от функционального состояния серотонинергической сис-

темы проявилась в экспериментах с использованием дру-

гих представителей эндогенных опиоидов — р-эндор-

фина — и аналога лейэнкефалина — даларгина. Экс-

перименты были выполнены на модели оборонительных

условных рефлексов, вырабатываемых в одно- и много-

кратных сочетаниях. Условные рефлексы «пассивного»

избегания (УРПИ) и условные рефлексы двустороннего

избегания (УРДИ) вырабатывали по общепринятым

методикам с последующей проверкой их сохранения че-

рез 7 сут. Упрочение условных рефлексов двустороннего

избегания проводили до достижения критерия пяти из-

беганий из шести. Проверку сохранения оборонительных

условных рефлексов, вырабатываемых в многократных

сочетаниях, проводили путем их повторной выработки

121

до такого же критерия с вычислением показателя сохра

нения в процентах. p-эндорфин и даларгин в физиологи-

ческом растворе вводили подкожно в дозе 10 и 5 мкг

соответственно за 10 мин до выработки условных рефлек-

сов или сразу после нее. Изменение функционального

состояния серотонинергической системы достигалось вве-

дением предшественника серотонина 5-ОТФ. НИ вво-

дили после предпринимавшихся вмешательств в деятель-

ность серотонинергической системы.

Использование разных однородных условных реф-

лексов, вырабатываемых в одно- и многократных соче-

таниях, позволило выявить закономерные изменения

эффектов НП при фармакологических вмешательствах

в деятельность серотонинергической системы. Эти изме-

нения в зависимости от конкретных условий экспери-

мента проявились в усилении или ослаблении эффектов

НП.

Как показали проведенные исследования, введение

Р-эндорфина в дозе 10 мкг сразу после выработки УРПИ

приводит к глубокой амнезии, проявляющейся в резком

снижении времени пребывания подопытных животных

в освещенном отсеке камеры при проверке сохранения

рефлекса по сравнению с контрольными. Даларгин

в этих условиях на сохранение УРПИ не влияет. Созда-

ние избытка серотонина в мозге изменяет эффекты (3-эн-

дорфина. Это приводит к тому, что амнезия, вызываемая

p-эндорфином в обычных условиях, полностью устра-

няется. В отличие от Р-эндорфина, эффекты даларгина

в этих условиях не изменяются (табл. 1).

В следующих сериях экспериментов исследовали

влияние НП на выработку и сохранение УРДИ в норме

и в условиях избытка серотонина в мозге. Как видно

из табл. 2, введение Р-эндорфина в используемой дозе

ускоряет выработку УРДИ и не влияет на их сохране-

ние. В отличие от этого даларгин, почти не сказываясь

на выработке этих рефлексов, достоверно ухудшает их

сохранение. Само по себе создание избытка серотонина

в мозге, существенно замедляя выработку УРДИ, нару-

шает и их последующее сохранение. Так же как и в слу-

чае с УРПИ; вмешательства в деятельность серотонинер-

гической системы изменяет эффекты НП. При этом моди-

фикации эффектов НП проявляются как на выработке

этих рефлексов, так и на их сохранении. Так, та же доза

Р-эндорфина, но введенная на фоне избытка серотонина

в головном мозге приводит не к ускорению выработки

122

Таблица 1

Влияние Р-эндорфина и даларгина на выработку и сохранение

УРПИ у животных с измененным функциональным состоянием

серотонинергической системы

Время пребывания живот-

ных в освещенном отсеке

камеры, с

Группа животных

Исходный

опыт

Проверка

сохранения

через 7 сут,

Физраствор 27 7,50 ±0,95 300

II.

Р-эндорфин сразу после

УРПИ

9,70± 1,21

III.

Даларгин сразу после

УРПИ

15 6,0±0,73 300

IV. 5-ОТФ за 1 ч до

УРПИ

27 21,60±2,45 300

V. 5-ОТФ за 1 ч до УРПИ +

(5-эндорфин сразу после

УРПИ

13,37± 1,60

300

VI.

5-ОТФ за 1 ч до УРПИ +

даларгин сразу после

УРПИ

Ю,37± 1,12

300

* I-

р<0,0 5.

условных рефлексов, а к некоторому недостоверно вы-

раженному устранению эффекта 5-ОТФ. Изменение со-

держания серотонина в головном мозге модифицирует

эффекты и даларгина. Введение даларгина в обычных

условиях, не влияя на выработку УРДИ, ускоряет ее

на фоне 5-ОТФ, хотя сам 5-ОТФ приводит к четкому за-

медлению выработки. В равной степени модификация

эффектов даларгина проявляется и на сохранении

УРДИ. При этом отрицательное воздействие даларгина

на сохранение УРДИ, наблюдаемое в обычных условиях,

устраняется на фоне избытка серотонина в мозге.

Обращает на себя внимание в этих исследованиях

и тот факт, что «отрицательные» эффекты избытка серо-

тонина на выработку и отчасти на сохранение УРДИ,

в свою очередь, предотвращаются даларгином. Факт

зависимости эффектов даларгина от функционального

состояния серотонинергической системы нашел под-

тверждение и в экспериментах, проведенных на модели

123

Таблица 2

Влияние (i-эндорфина и даларгина на выработку и сохранение

УРДИ у животных с измененным функциональным состоянием

серотонинергической системы (ге=15)

Число сочетаний, необходимых для

Группа животных

достижения критерия 5 из 6

Группа животных

Исходный

Повторный

Показатель

опыт

опыт сохранения, %

I. Физраствор 30,43=1-2,13* 6,12±0,84 77,87±2,71

II. Р-эндорфин за 20,50±2,85* 6,32±1,60 67,30±7,64

10 мин до УРДИ

III. Даларгин за 36,81 ±6,31* 12,18±3,74 45,52± 11,97**

10 мин до УРДИ

IV. 5-ОТФ за 1 ч до 47,79±4,85* 13,92±3,35 58,47±8,80**

УРДИ

V. 5-ОТФ+ Р-эндор- 37,67±5,02* 7,00±1,87 64,49± 10,02

фин

VI. 5-ОТФ+далар- 20,94±2,17* 5,38±1,35 72,88±5,98*

гин

» I —II, IV—I, V —II, III—VI р<0,05; «» I —III, I —IV, VI —III р<0,05.

оборонительных условных рефлексов, вырабатываемых

в Y-образном лабиринте (ЛОУР). В этом случае, так же

как и с УРДИ, «ухудшающий» эффект даларгина на со-

хранение ЛОУР полностью предотвращается введением

5-ОТФ.

Таким образом, при изменении функционального со-

стояния серотонинергической системы эффекты эндо-

генных опиоидов и их аналогов меняются, причем в наи-

большей степени это проявляется на сохранении оборо-

нительных условных рефлексов. При этом разные нейро-

химические механизмы, лежащие в основе использовав-

шихся типов оборонительного поведения («активное»

и «пассивное»), определяют как различный характер

влияния, так и особенности модифицирующих эффектов

(3-эндорфина и даларгина на сохранение условных

рефлексов.

Проведено исследование влияния на процессы обуче-

ния и памяти особой группы опиоидных пептидов —

циклических энкефалинов [3], синтезированных в Ин-

ституте органического синтеза АН ЛатвССР Г. И. Чи-

пенсом и И. В. Бобровой, в условиях измененного функ-

ционального состояния серотонинергической системы

124

головного мозга. Опыты были проведены на мышах

с использованием УРДИ. Показателем выработки и со-

хранения условных рефлексов служило, как и в ранее

проведенных исследованиях, число сочетаний, необхо-

димых для достижения критерия в исходном и повтор-

ном опытных сеансах. Изменение функционального со-

стояния серотонинергической системы в этом случае

достигалось введением ипразида. Последний вводили в

дозе 100 мг/кг за сутки перед исходным или повторным

опытным сеансом. Циклический аналог энкефалина

(ЦАЭ) вводили контрольным животным и животным,

получавшим ипразид, в дозе 10 мкг на животное за

10 мин до выработки УРДИ, сразу после нее и за 10 мин

до проверки сохранения.

Проведенные исследования показали, что введение

ЦАЭ контрольным животным приводит к выраженному

ускорению выработки условных рефлексов. Такой же

ускоренной оказывается выработка и в повторном опыт-

ном сеансе, в результате чего показатель сохранения

у подопытных животных оказывался таким же, как и в

контроле. Введение ЦАЭ сразу после выработки УРДИ

и за 10 мин до проверки их сохранения существенно не

влияло на сохранение и последующее воспроизведение

условных рефлексов.

Иной эффект наблюдался при введении ЦАЭ на фоне

измененного функционального состояния моноаминер-

гических, в первую очередь серотонинергической, сис-

тем. Выработка УРДИ в этих условиях протекала так

же, как и в контроле. Однако сохранение УРДИ глубоко

нарушалось, что проявлялось в значительном снижении

числа животных, достигающих критерия обученности при

повторной выработке условных рефлексов. В свою оче-

редь, амнезирующий эффект самого ипразида в этих ус-

ловиях также усиливался. Своеобразные изменения на-

блюдались и при введении ЦАЭ сразу после выработки

УРДИ животным, получившим предварительно ипра-

зид. В этом случае введение ЦАЭ предотвращало амне-

зию, вызываемую в обычных условиях ипразидом. В от-

личие от этого введение ЦАЭ на фоне ипразида за 10 мин

перед проверкой сохранения, так же как и введение са-

мого ипразида, существенно не сказывалось на воспро-

изведении этих рефлексов.

Специального внимания заслуживает тот факт, что

амнезия, вызываемая ипразидом, усугублялась только

в случае введения ЦАЭ до выработки условных рефлек-

125

Сов. Можно думать, что одна из причин наблюдаемых

нами различий в эффектах ЦАЭ состоит в том, что при

введении пептида перед сеансом обучения, длящегося

25—30 мин, процесс консолидации, в особенности его

самые ранние критические этапы, протекают на фоне

уже снизившегося содержания пептида. При оценке полу-

ченных результатов следует иметь в виду, что введение

ипразида, сопровождаясь преимущественным накопле-

нием серотонина, увеличивает и уровень норадреналина

в мозге 18]. Поэтому вряд ли правомерно в выявляемых

нами эффектах говорить только об изолированном учас-

тии серотонинергической системы. Это заключение выте-

кает как из данных о тесном взаимодействии моноаминер-

гических систем [4, 6], так и из данных о том, что серо-

тонинергическая система может вовлекаться в процесс

консолидации не непосредственно, а через норадренерги-

ческую систему [14].

С целью выявления непосредственной роли серото-

нинергической системы в эффектах ЦАЭ в дальнейших

исследованиях, проведенных на крысах, вводили ЦАЭ

на фоне избытка серотонина, создаваемого 5-ОТФ, и на

фоне снижения серотонина, вызываемого электролити-

ческим разрушением ядер шва. Введение ЦАЭ, так же

как и в опытах на мышах, вызывало выраженное уско-

рение выработки УРДИ, существенно не сказываясь

при этом на их сохранении. «Ускоряющий» эффект ЦАЭ

был четко выражен у плохо обучающихся и отсутствовал

у хорошо обучающихся животных. Так, например, у

группы животных, у которых исходная выработка УРДИ

требовала 46,10+2,17 сочетаний для достижения крите-

рия обученности, введение ЦАЭ в дозе 10 мкг на животное

снизило эту величину до 24,25±3,11 сочетаний; у жи-

вотных, которым для достижения такого же критерия

потребовалось 23,8±3,12 сочетаний, введение ЦАЭ прак-

тически не изменило этой величины. Это означает, что от

введения ЦАЭ в наибольшей степени выигрывают плохо

обучающиеся животные, что отражает какие-то общие

закономерности биологического действия циклических

аналогов энкефалинов, а возможно, и других НП.

В специальной серии экспериментов ЦАЭ вводили

сразу после выработки условных рефлексов. Как и в

случае введения аналога пептида до обучения, введение

его после обучения не оказывало существенного влияния

на сохранение условных рефлексов. Иная картина наблю-

далась в условиях избытка серотонина. В этом случае

126

введение 5-ОТФ полностью предотвращает ускорение

выработки УРДИ, вызываемое ЦАЭ в обычных условиях.

Помимо этого, введение ЦАЭ на фоне снижения (разру-

шение ядер шва) или повышения (введение 5-ОТФ) со-

держания серотонина в мозге улучшает сохранение

УРДИ (в последнем случае достоверно). Это означает,

что влияние ЦАЭ на сохранение УРДИ, отсутствующее

в норме, выявляется в условиях измененного функцио-

нального состояния ЦНС — при изменениях уровня

серотонина в мозге.

Приведенные данные, вскрывая некоторые частные

закономерности действия эндогенных опиоидов, указы-

вают на важную регулирующую роль НП в нормализа-

ции измененного функционального состояния мозга.

Весьма демонстративной иллюстрацией взаимодейст-

вия серотонинергической системы и опиоидных пептидов

является работа [21]. По данным этих авторов, подкож-

ное или интравентрикулярное введение сразу после вы-

работки УРПИ стабильного аналога метэнкефалина —

0-А1а

-метэнкефалинамида вызывает четкую амнезию.

Такой же эффект наблюдается при введении высокой дозы

5-ОТФ. В этом случае амнезии, вызываемые в обычных

условиях аналогом метэнкефалина и 5-ОТФ, предотвра-

щаются введением антагониста опиатных рецепторов —

налоксона. Введение ингибитора пептидаз бацитроцина

усиливает амнезирующий эффект низкоэффективных доз

5-ОТФ на сохранение УРПИ, хотя введение их порознь

(бацитроцина и 5-ОТФ в дозе 10 мгк/кг) не влияет на

сохранение условных рефлексов. Амнезия, вызываемая

совместным введением бацитроцина и 5-ОТФ, также

предотвращается налоксоном. В специальных исследо-

ваниях этих авторов было показано, что налоксон не

влияет на серотониновые рецепторы. Все это свидетель-

ствует о том, что влияние серотонина на процесс консо-

лидации опосредуется через систему опиоидных пепти-

дов. На непосредственное участие серотонинергических

механизмов мозга в регуляции высвобождения [3-эндор-

фина указывается в работе [15].

Дополнением к приведенным исследованиям явля-

ются также и биохимические данные о модулирующем

влиянии опиатных пептидов на серотонинергическую

систему. Имеются данные [22] о том, что снижение уров-

ня серотонина, вызванное различными способами, бло-

кирует морфиновую анальгезию, тогда как повышение

содержания моноамина ее потенциирует. Более того,

127

повреждение серотонинергических нейронов 5,6-дигидро-

окситриптамином отрицательно влияет на проявление

болеутоляющих эффектов метэнкефалина.

О значении серотонинергической системы в действии

эндогенных опиоидов свидетельствуют данные работы [9].

Фармакологический анализ, проведенный авторами с

использованием блокатора синтеза серотонина парахлор-

фенилаланина и ингибитора обратного захвата серото-

нина флуоксетина, показал, что ранняя гипотензивная

реакция на p-эндорфин усиливается при накоплении

серотонина и блокируется при истощении запасов или

блокаде рецепторов серотонина. Усиление высвобожде-

ния серотонина из нервных окончаний, вероятно, яв-

ляется необходимым фактором для проявления противо-

болевого эффекта морфина и энкефалинов, так как

предварительное опустошение депо серотонина резер-

пином снижало анальгетическую активность этих со-

единений. Имеются данные о том, что морфин и синтети-

ческие аналоги энкефалинов повышают в ткани мозга

не уровень серотонина как такового, а содержание его

метаболита 5-оксииндолуксусной кислоты (5-ОИУК) [32].

Иными словами, можно полагать, что морфин и опиат-

ные пептиды повышают степень утилизации серотонина.

Известно также [28], что под действием морфина и

аналогов метэнкефалина значительно активируется вы-

свобождение меченого серотонина в перфузат из срезов

комплекса: серое вещество сильвиевого водопровода—

дорсальное ядро шва (предварительно эти срезы инкуби-

ровали с меченым серотонином). Такой же эффект обна-

руживался и в опытах с синаптосомами. В этой работе

морфин in vitro стимулировал высвобождение серотонина

из синаптосом и тормозил связывание моноамина с серо-

тонинсвязывающим белком растворимой фракции синап-

тосом, который предположительно вовлекается в хра-

нение или транспорт серотонина. Следовательно, можно

полагать, что высвобождение серотонина из мест хране-

ния под действием опиатных пептидов, с одной стороны,

вызывает ускорение его выделения из нервных оконча-

ний, а с другой — повышает его доступность для мета-

болического действия моноаминоксидазы.

Все это свидетельствует о том, что опиоидные пеп-

тиды принимают участие в регуляции активности серо-

тонинергической системы. В свою очередь, имеются ука-

зания на важную роль серотонинергической системы в

механизмах регуляции опиоидных рецепторов [31]. Со-

128

гласно этим данным, в условиях специфического инги-

бирования обратного захвата серотонина индалпином

чувствительность опиоидных рецепторов к энкефалинам

повышается. Вместе с тем ингибирование синтеза серо-

тонина парахлорфенилаланином, устраняя эффект индал-

пина, приводит к снижению сродства опиатных рецепто-

ров к энкефалинам. Это последнее обстоятельство в зна-

чительной мере обусловливает зависимость эффектов

эндогенных опиоидов от функционального состояния

серотонинергической системы, что достаточно четко об-

наруживается в результатах приведенных выше иссле-

дований. Вместе с тем полученные данные в целом могут

служить иллюстрацией и подтверждением принципа

взаимосвязи НП и «классических» нейромедиаторов и

указывать на важную роль серотонинергической системы

мозга в механизмах влияния опиоидных пептидов на

процессы обучения и памяти.

Вазопрессин

Показано участие серотонинергической системы мозга

в механизмах действия и другой группы НП — вазо-

прессина, но в этом отношении данные немногочис-

ленны.

Систематические исследования участия моноаминер-

гических систем в механизмах действия вазопрессина и

его аналогов на процессы обучения и памяти были начаты

Ковачем и др. [25]. В этих исследованиях (а также см.:

[14]) было установлено, что химическое разрушение це-

руло-кортикальной системы с помощью локального вве-

дения 6-гидроксидофамина предотвращает усиливающее

действие аргинин-вазопрессина (АВП) на процесс консо-

лидации. В то же время «облегчающий» консолидацию

эффект наблюдается при введении АВП в дорсальное яд-

ро шва, что можно было бы связать с непосредственным

влиянием АВП на серотонинергические нейроны этого

ядра. Однако эффект АВП предотвращался при предва-

рительном введении в ядро шва 6-гидроксидофамина,

разрушающего норадренергические терминали или 5,6-

дигидроокситриптамина, разрушающего серотонинерги-

ческие нейроны.

На этом основании авторы пришли к выводу, что пер-

вичное действие АВП оказывает на норадренергические

терминали, которые, в свою очередь, влияют на серото-

нинергические нейроны дорсального ядра шва.

5 Нейрохимические

129

Однако выявлена более существенная роль серото-

нинергической системы в модулировании вазопрессином

процесса консолидации [24]. В этих экспериментах было

показано, что локальная инъекция антисыворотки к

АВП в дорсальное ядро шва сразу после обучения нару-

шает сохранение условного рефлекса «пассивного» избе-

гания. Большая причастность серотонинергической сис-

темы к механизму модулирующего влияния АВП на

процессы воспроизведения ранее сформированной ус-

ловной связи была обнаружена в более поздних исследо-

ваниях этой группы авторов [14]. Оказалось, что селек-

тивное разрушение серотонинергических нейронов в дор-

сальном ядре шва предотвращало эффект АВП на вос-

произведение условного рефлекса. В отличие от этого

разрушение дорсального норадренергического пучка

6-оксидофамином лишь незначительно ослабляло эф-

фект АВП на процесс воспроизведения. На этом основа-

нии авторы делают вывод о том, что дорсальный норад-

ренергический пучок не играет существенной роли в мо-

дулирующем влиянии АВП на процесс воспроизведения

временной связи, в то время как роль серотонинергиче-

ской системы является очевидной.

Обнаружена интересная корреляция между содержа-

нием серотонина и эффектом АВП на сохранение УРПИ

[29]. По данным этих авторов, выработка УРПИ сопро-

вождалась повышением концентрации серотонина в гип-

покампе через 24 ч после обучения. Применение С0

сразу после сеанса обучения вызывало ретроградную

амнезию и предотвращало повышение концентрации серо-

тонина. Введение АВП перед выработкой условных

рефлексов или перед проверкой их сохранения ослабляло

вызванную С0

амнезию и сопровождалось таким же,

как и в контроле, повышением содержания серотонина

в гиппокампе.

Вмешательства в деятельность серотонинергических

механизмов мозга, достигаемые электролитическим раз-

рушением дорсального и медиального ядер шва, в значи-

тельной степени модифицируют эффекты АВП на выра-

ботку оборонительных, но не пищевых условных рефлек-

сов

[ 1

Более демонстративно участие серотонинергической

системы в механизмах влияния аналога вазопрессина

З-глицилдесглициламидлизин-8-вазопрессина на процес-

сы памяти обнаружилось в наших исследованиях на мо-

дели с УРДИ [7]. Согласно этим данным, введение 10 мкг

130