Глутаматергическая и дофаминергическая регуляция активности NO-ергической системы прилежащего ядра при реализации условнорефлекторной реакции страха тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 03.03.01, кандидат биологических наук Фофонова, Нелля Владимировна

• Фофонова, Нелля Владимировна
• кандидат биологических наук
• 2010

Оглавление диссертации кандидат биологических наук Фофонова, Нелля Владимировна

1 .ВВЕДЕНИЕ

2.0Б30Р ЛИТЕРАТУРЫ

2.1.МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ СТРИАТУМА

2.1.1.Место стриатума в системе подкорковых структур переднего мозга

2.1.2.Мозаичная организация стриатума

2.1.3.Деление стриатума на дорсальный и вентральный отделы

2.2.ПРИЛЕЖАЩЕЕ ЯДРО

2.2.1 .Топографическая организация прилежащего ядра

2.2.2.Топографическая организация проекций прилежащего ядра

2.3 .НЕЙРОХИМИЧЕСКАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА

2.3.1.ГАМК-ергические парвальбумин-содержащие интернейроны

2.3.2.ГАМК-ергические калретинин-содержащие интернейроны

2.3.3.Ацетилхолин-содержащие интернейроны

2.3.4.ГАМК-ергические интернейроны, содержащие в качестве ко-медиаторов соматостатин, нейропептид У, N

2.4.РОЛБ ОКИСИ АЗОТА В ЦНС

2.4.1.Общая характеристика окиси азота

2.4.2.Синтез N

2.4.3.Ш-синтаз а

2.4.4.Цитруллин-аргининовый цикл

2.4.5.Мишени N0'

2.5.ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ Ш-ЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ СТРИАТУМА С

ДРУГИМИ НЕЙРОМЕДИАТОРНЫМИ СИСТЕМАМИ

2.5.1 .Глутамат-МО-ергическое взаимодействие

2.5.2.Дофамин-ТчЮ-ергическое взаимодействие

2.6. УЧАСТИЕ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА В ОРГАНИЗАЦИИ ПОВЕДЕНИЯ

2.7.РОЛБ ЫО-ЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В РЕГУЛЯЦИИ ПОВЕДЕНИЯ

3 .МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

3.1 .ПРИЖИЗНЕННЫЙ ВНУТРИМОЗГОВОЙ МИКРОДИАЛИЗ

3.2. СХЕМА ПРОВЕДЕНИЯ ДИАЛИЗНЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.2.1. Изготовление диализных канюль

3.2.2. Операция по имплантации диализной канюли в прилежащее ядро

3.2.3. Диализный эксперимент,

3.2.4. Морфологический контроль

3.3. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ДИАЛИЗАТА НА СОДЕРЖАНИЕ АМИНОКИСЛОТ

3.4.СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

3.3. ВВЕДЕНИЕ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ И УРОВЕНЬ

ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА

3.6. ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ В ХОДЕ ПОВЕДЕНЧЕСКОГО ТЕСТИРОВАНИЯ

3.6.1. Выработка и реализация условнорефлекторной реакции страха

3.6.2. Выработка и реализация УРС на фоне блокады ЫМОА-рецепторов глутамата

3.6.3. Реализация УРС на фоне блокады рецепторов дофамина

3.6.4. Вклад звуковых условных сигналов в изменения уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре, вызываемые реализацией УРС

3.6.5. Вклад обстановочных условных сигналов в изменения уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре, вызываемые реализацией

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

4.1. РОЛЬ МУГОА РЕЦЕПТОРОВ ГЛУТАМАТА В АКТИВНОСТИ N0

ЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА

4.1.1. Влияние введений в прилежащее ядро К-метил-Б-аспарагиновой кислоты на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга

4.1.2. Влияние совместных введений в прилежащее ядро И-нитро-Ь-аргинина и М-метил-О-аспарагиновой кислоты на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга

4.1.3. Влияние совместных введений блокатора №уГОА рецепторов глутамата МК-801 и Ы-метил-О-аспарагиновой кислоты на уровень внеклеточного цитруллина этой области мозга;

4.2. РОЛЬ 0-1 РЕЦЕПТОРОВ ДОФАМИНА В АКТИВНОСТИ N0-ЕРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА

4.2.1. Влияние введений в прилежащее ядро агониста Б1 рецепторов дофамина 8КР-38393 на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга

4.2.2. Влияние совместных введений в- прилежащее ядро 8КР-38393 и 7-нитроиндазола на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга

4.3. ГЛУТАМАТЕРГИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА В МЕДИАЛЬНОМ ОТДЕЛЕ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА В ХОДЕ ВЫРАБОТКИ И РЕАЛИЗАЦИИ УРС

4.3.1. Изменения уровня внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра при выработке и реализации УРС

4.3.2. Влияние введений МК-801 во время выработки УРС на изменения уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре при выработке и реализации условнорефлекторной реакции страха

4.3.3. Влияние введений МК-801 во время реализации УРС на изменения уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре при реализации условнорефлекторной реакции страха

4.3.4. Поведение животных в ходе выработки и реализации УРС на фоне блокады №УША-рецепторов глутамата

4.4. ДОФАМИНЕРГИЧЕСКАЯ РЕГУЛЯЦИЯ УРОВНЯ ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА В МЕДИАЛЬНОМ ОТДЕЛЕ ПРИЛЕЖАЩЕГО ЯДРА В ХОДЕ РЕАЛИЗАЦИИ УРС

4.4.1. Влияние введений 8СН-23390 во время реализации УРС на изменения уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре при реализации условнорефлекторной реакции страха

4.4.2. Поведение животных в ходе реализации УРС на фоне блокады рецепторов дофамина

4.5. ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ ПРИ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ ОПАСНОСТИ

4.5.1. Вклад звуковых условных сигналов в изменения уровня внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра в ходе реализации УРС

4.5.2. Влияние введений 7-нитроиндазола на уровень внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра при предъявлении звуковых условных сигналов

4.5.3. Изменения уровня внеклеточного цитруллина в латеральном отделе прилежащего ядра при предъявлении звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением

4.5.4. Поведение животных при предъявлении им условных звуковых сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением

4.6. ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ ВНЕКЛЕТОЧНОГО ЦИТРУЛЛИНА В ПРИЛЕЖАЩЕМ ЯДРЕ ПРИ ПРЕДЪЯВЛЕНИИ ОБСТАНОВОЧНЫХ СИГНАЛОВ ОПАСНОСТИ

4.6.1. Вклад обстановочных условных сигналов в изменения уровня внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра в ходе реализации УРС

4.6.2. Влияние введений 7-нитроиндазола на уровень внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра при предъявлении обстановочных условных сигналов

4.6.3. Изменение уровня внеклеточного цитруллина в латеральном отделе прилежащего ядра при предъявлении обстановочных условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Глутаматергическая и дофаминергическая регуляция активности NO-ергической системы прилежащего ядра при реализации условнорефлекторной реакции страха»

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. Одной из актуальных проблем современной нейрофизиологии является исследование механизмов, межклеточной химической сигнализации, в частности механизмов передачи сигналов окисью азота (NO) ■ и участие нитрергической системы мозга в организации поведения. Межклеточный химический мессенджер NO играет важную роль в функционировании ЦНС в норме и при патологии, участвуя в нейротрансмиссии, регуляции локального мозгового кровотока, в нейродегенеративных процессах [Strosznajder, Chalimoniuk et al., 1994; Vincentn, 1994]. Нейротрансмиттерное действие окиси азота связывают с функционированием NO-синтаза-содержащих нейронов, способных синтезировать это соединение из аргинина под действием нейронной изоформы NO-синтазы [Bredt et al., 1990]. Наибольшее количество NO-синтаза-содержащих нейронов приходится на кору больших полушарий, мозжечок и базальные ганглии. В прилежащем ядре нейроны, содержащие NO-синтазу - это нешипиковые интернейроны средних размеров, в которых также содержатся нейропептид Y, НАДФН-диафораза (ко-фактор, участвующий в синтезе NO), соматостатин и глутаматдекарбоксилаза (фермент синтеза ГАМК) [West et al., 2002]. Окись азота - это короткоживущее соединение (в мозге - менее 1 сек (Garthwaite 2008), что затрудняет прямое определение его продукции. Поэтому привлекательным подходом для прижизненной регистрации продукции NO в отдельных областях мозга свободнодвижущихся животных является микродиализный мониторинг L-цитруллина. Эта аминокислота образуется совместно с окисью азота в результате ферментативного окисления L-аргинина в эквимолярном с NO соотношении и используется в биохимических и морфологических исследованиях в качестве показателя активности NO-синтазы и продукции NO [Garthwaite et al., 1989; Blum-Degen et al., 1999]. В настоящее время имеется много работ, посвященных участию NO-ергических систем мозга в организации поведения [см. обзоры Golombek et al., 2004; Del Bel et al., 2005; 7

Nelson et al.3 2006]. Показано участие NO-ергической системы мозга в регуляции двигательной активности животных, в процессах формирования* памяти, в реакциях животных на болевой стресс. В стриатуме окись азота участвует в модуляции синаптического выброса нейротрансмиттеров, в контроле возбудимости проекционных нейронов^ этой области мозга и в> возникновении^ длительных изменений* эффективности синаптической передачи* в глутаматергических синапсах [Centonze et al., 1999; West et al., 2002; Kraus, Prast, 2002]. Ранее было показано участие всех отделов^ стриатума: (включая прилежащее ядро) в организации^ адаптивного поведения; в частности, в обеспечении процессов целенаправленного внимания, эмоционально-мотивационного реагирования, в выработке и реализации,классических и инструментальных рефлексов [Шаповалова,Л 978; Толкунов, 1978; 2002; Отеллин, 1987; Отеллин, Арушанян, 1989; Саульская, 1990; Saulskaya, Marsden, 1995а,b; Самойлов, 1999; Шуваев, Суворов, 2001; Саульская, Михайлова, 2001; 2003; Савельев, Саульская, 2006]. Есть сведения о вовлечении прилежащего ядра в выработку и реализацию условнорефлекторной реакции страха, моделирующей процессы эмоциональной памяти [Saulskaya, Marsden 1995a,b; Саульская и др., 1999; 2000; 2001]. В нашей лаборатории было установлено [Савельев, Саульская, 2006], что выработка условнорефлекторной реакции страха сопровождается ростом уровня внеклеточного цитруллина (со-продукта синтеза окиси азота) в прилежащем ядре, который воспроизводится условнорефлекторно при предъявлении условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением, и что такой «условнорефлекторный» подъем уровня цитруллина предотвращается локальными введениями ингибиторов нейронной NO-синтазы [Савельев, Саульская, 2006]. Эти данные впервые свидетельствовали об активации NO-ергической системы прилежащего ядра в ходе данной формы условнорефлекторного поведения. Однако нет сведений о механизмах такой активации. Показано, что одним из важнейших путей регуляции продукции оксида азота в ЦНС является глутаматергическая [Garthwaite etal., 1988] и дофаминергическая [см. Раевский, 1997; Bashkatova 8 et al., 1999; West et al., 2002] трансмиссия. Такой путь регуляции может быть, реализован и в прилежащем ядре. Известно, что глутаматергические входы из префронтальной-коры, гиппокампальной формации* и амигдалы, а также дофаминергические волокна из» вентральной области- покрышки, являются* основными афферентными входами прилежащего ядра и оказывают большое влияние на- функционирование этой структуры. Морфологической, основой^ глутамат-ЫО-ергического и дофамин-МО-ергического1 взаимодействия» в» прилежащем ядре является наличие- дофаминергических и глутаматергических синапсов на мембранах NO-продуцирующих интернейронов этой1 области мозга- [French et al., 2005; Hidaka, Totterdell, 2001]. Более того, показано, что системные введения^ингибитора нейронной NO-синтазы 7-нитроиндазола снижают выброс аспартата,. ацетилхолина и ГАМК в прилежащем ядре, вызванный системными введениями дофаминомиметика амфетамина [Bashkatova et al., 2005]. Кроме того, установлено, что введения, в прилежащее ядро ингибитора NO-синтазы N-нитро-Ь-аргинина подавляют выброс дофамина в этой структуре, вызванный локальными введениями Ы-метил-Б-аспартата [Ohno, Arai and al., 1995]. И наконец, продемонстрировано, что введения ингибитора растворимой гуанилатциклазы снижают выброс глутамата, аспартата и ГАМК в этой структуре, вызванный электрической стимуляцией глутаматергического гиппокампального входа [Kraus, Prast, 2002]. Эти данные говорят в пользу существования дофамин-ЖЗ-ергического и глутамат-КО-ергического взаимодействия, возможно происходящего на уровне прилежащего ядра. Все это позволяет предполагать, что активность нитрергической системы прилежащего ядра в ходе реализации условнорефлекторной реакции страха тоже может регулироваться дофаминергическими и глутаматергическими влияниями. Таких сведений в литературе нет и тем более нет данных о рецепторных механизмах такой регуляции. Показано, что в ходе выработки условнорефлекторной реакции страха животное может формировать ассоциацию между звуковым условным сигналом и болевым раздражением, а также и между условнорефлекторной камерой, где вырабатывается этот условный рефлекс, и болевым раздражением: В настоящее время неизвестно,1 какой из компонентов условного сигнала - звуковой* или обстановочный активирует нитрергическую систему прилежащего ядра, при реализации, условнорефлекторной реакции страха и инициирует изменения- уровня внеклеточного цитруллина в этой области мозга.

ЦЕЛЬ- РГ ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Основной? целью-работы стало изучение участия НМВА-рецепторов глутамата и Б1 рецепторов дофамина в регуляции- активности нигрергической системы прилежащего ядра (по показателю уровня внеклеточного* цитруллина, со-продукта синтеза N0) в. ходе реализации условнорефлекторной реакции страха, а также исследование вклада звуковых и, обстановочных компонентов условного сигнала в вызываемые реализацией условнорефлекторной реакции- страха изменения активности ЫО-ергической системы прилежащего ядра.

Для решения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить влияние введений в прилежащее ядро агониста 1ЧМЕ>А-рецепторов глутамата - Ы-метил-О-аспарагиновой кислоты на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга, а также исследовать зависимость этих изменений от локальной активности ЫО-синтазы.

2. Изучить влияние введений в прилежащее ядро агониста 01 рецепторов дофамина - 8КР-38393 на уровень внеклеточного цитруллина в этой области мозга, а также исследовать зависимость этих изменений от локальной активности нейронной Ж)-синтазы.

3. Определить, как изменяется уровень внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре в ходе выработки и реализации условнорефлекторной реакции страха при введениях в эту область мозга антагониста МУГОА-рецепторов глутамата - МК-801.

4. Исследовать, как изменяется- уровень внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре в ходе реализации условнорефлекторной- реакции страха при введениях в эту область мозга селективного антагониста 01 рецепторов дофамина - 8СН-23390.

5. Исследовать вклад звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым- раздражением, в вызываемое реализацией* условнорефлекторной реакции страха увеличение уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре, а также исследовать зависимость этих изменений от локальной активности, нейронной N0-синтазы.

6: Исследовать > вклад обстановочных условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением, в вызываемое реализацией^ условнорефлекторной реакции страха увеличение уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре, а также исследовать зависимость этих изменений от локальной активности нейронной N0-синтазы.

ПОЛОЖЕНИЯ ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ

1. Глутаматергический вход с участием ЫМБА-рецепторов глутамата и дофаминергический вход с участием 01 рецепторов дофамина участвуют в регуляции активности >Ю-ергической системы медиального отдела прилежащего ядра в ходе реализации условнорефлекторной реакции страха.

2. Звуковые и обстановочные сигналы, ранее сочетавшиеся с электрокожным раздражением, вызывают активацию нейронной N0 синтазы и, вероятно, усиление, продукции N0 в этой области мозга.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА Впервые продемонстрировано, что уровень внеклеточного цитруллина прилежащего ядра дозозависимо возрастает при» локальных введениях 1Ч-метил-0-аспарагиновой кислоты (агониста МуЮА-рецепторов глутамата) и этот рост полностью предотвращается« введениями МК-801 (антагониста ЫМОА-рецепторов глутамата) или И-нитро-Ь-аргинина (ингибитора ИО-синтазы). Так же впервые показано, что стимуляция» рецепторов дофамина прилежащего ядра их агонистом БКЕ-38393 дозозависимо повышает уровень внеклеточного цитруллина, что полностью предотвращается введениями ингибитора нейронной Ж)-синтазы — 71! нитроиндазола. Впервые показано, что» блокада ЫМОА-рецепторов прилежащего ядра полностью предотвращает подъем.уровня внеклеточного' цитруллина, происходящий в ходе выработки и реализации' условнорефлекторной реакции страха. Также впервые установлено, что введения в прилежащее ядро 8СН-23390' (селективного антагониста В1 рецепторов» дофамина) во время реализации условнорефлекторной? реакции страха' снижают подъем^ уровня цитруллина, наблюдаемую* в. ходе этой реакции. Впервые установлено, что предъявление в безопасной обстановке звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым подкреплением, также как и пребывание в опасной обстановке (условнорефлекторная-,камера) приводит к подъему уровня внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра, который предотвращается' локальными, введениями ингибитора нейронной Ж)-синтазы.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ Полученные в работе новые данные о глутамат-Ж)-ергическом и дофамин-ЫО-ергическом взаимодействии в прилежащем ядре важны в. теоретическом плане, поскольку впервые демонстрируют рецепторные механизмы дофаминергической и глутаматергической регуляции активности N0-ергической системы этой структуры в ходе реализации условнорефлекторной реакции страха, моделирующей проявления страха, и впервые показывают, что и звуковые и обстановочные сигналы опасности могут активировать N0-ергическую систему прилежащего ядра. Материалы работы, раскрывающие ранее неизвестные механизмы контроля проявлений страха, полученные на условнорефлекторной модели, могут быть использованы при чтении курсов лекций по физиологии высшей нервной деятельности и физиологии центральной нервной системы в университетах и медицинских ВУЗах. Полученные данные о подавлении условнорефлекторной реакции страха антагонистом ИМОА-рецепторов глутамата и ингибитором нейронной N0-синтазы могут быть полезны при разработке подходов фармакологической коррекции проявлений страха.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ Результаты работы были доложены на Международном симпозиуме, посвященном 80-летию организации Института физиологии им. И.П.Павлова РАН (Санкт-Петербург, 2005); 6-ой межвузовской конференции «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2006); Десятой Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2007); Межинститутской конференции молодых ученых, посвященной 100-летию академика В.Н.Черниговского (Санкт-Петербург, 25-27, 2007); XX съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва, 2007); Одиннадцатой Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2008); конференции «Нейрохимические механизмы формирования' адаптивных и патологических состояний мозга» (Санкт-Петербург, 2008); XII научной конференции молодых ученых по физиологии высшей нервной деятельности и нейрофизиологии, (Москва, 2008); 13-ой международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука 21 века» (Пущино, 2009).

ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ: 6 статей и 10 тезисов. Работа выполнена при поддержке РФФИ (Проект № 04-04-48252 и № 07-04-00523).

СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация, состоит из введения, обзора литературы, описания методов исследования, результатов, обсуждения полученных данных, выводов и библиографии. Диссертация изложена на 139 страницах печатного текста, иллюстрирована 22 рисунками и 8 таблицами. Указатель литературы включает 38 отечественных и 205 иностранных источников.

Заключение диссертации по теме «Физиология», Фофонова, Нелля Владимировна

выводы

1. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра агониста НМОА-рецепторов глутамата К-метил-И-аспарагиновой кислоты (ЮмкМ, ЮОмкМ, ЮООмкМ), дозозависимо увеличивают уровень внеклеточного цитруллина (со-продукта синтеза N0) в этой структуре, причем эффекты введений Ы-метил-Б-аспарагиновой кислоты полностью предотвращаются локальными введениями ингибитора ИО-синтазы 14-нитро-Ь-аргинина (0.5мМ) и введениями антагониста ЫМБА-рецепторов глутамата МК-801 (50мкМ).

2. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра агониста рецепторов дофамина 8КР-38393 (100, 250, 500 мкМ), дозозависимо увеличивают уровень внеклеточного цитруллина в этой структуре, причем эффекты введений 8КР-38393 полностью предотвращаются введениями ингибитора нейронной МО-синтазы 7-нитроиндазола (0.5 мМ).

3. Выработка условнорефлекторной реакции страха (сочетание звуковых условных сигналов в условнорефлекторной камере с неизбегаемым электрокожным раздражением) сопровождается увеличением уровня внеклеточного цитруллина в медиальном отделе прилежащего ядра, которое воспроизводится условнорефлекторно при совместном предъявлении звуковых и обстановочных условных сигналов, ранее сочетавшихся с болевым раздражением.

4. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра МК-801 (100 мкМ), антагониста ММОА-рецепторов глутамата, во время обучения существенно снижает рост уровня внеклеточного цитруллина, вызываемый выработкой и последующей реализацией условнорефлекторной реакции страха, и ухудшает формирование этой условнорефлекторной реакции, что отражается в сокращении времени замирания на условный звуковой сигнал (показатель выработанности условнорефлекторной реакции страха) через 2 час после обучения.

5. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра МК-801 (100 мкМ), антагониста ИМОА-рецепторов глутамата, во время реализации условнорефлекторной реакции страха полностью предотвращает рост уровня внеклеточного цитруллина, вызываемый реализацией условнорефлекторной реакции страха, и ухудшает поведенческие параметры реализации этого рефлекса (время замирания на звуковой условный сигнал).

6. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра 8СН-23390 (100 мкМ), антагониста рецепторов дофамина во время реализации условнорефлекторной реакции страха существенно снижает рост уровня внеклеточного цитруллина вызываемый реализацией условнорефлекторной реакции страха, и не влияет на поведенческие параметры реализации этого рефлекса (время замирания на звуковой условный сигнал).

7. Предъявление в безопасной обстановке звуковых условных сигналов, ранее сочетавшихся с электрокожным раздражением, приводит к подъему уровня внеклеточного цитруллина в медиальном, но не в латеральном отделе прилежащего ядра. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра ингибитора нейронной ЖЭ-синтазы 7-нитроиндазола (0.5мМ) предотвращают рост уровня внеклеточного цитруллина, вызываемый звуковыми сигналами, ассоциируемыми с током, и уменьшают поведенческие проявления условнорефлекторной реакции страха (замирание на звуковой условный сигнал).

8. Предъявление животным обстановочных стимулов (условнорефлекторной камеры), ранее сочетавшихся с болевым раздражением, вызывает рост уровня внеклеточного цитруллина в медиальном и латеральном отделах прилежащего ядра. Введения в медиальный отдел прилежащего ядра 7-нитроиндазола (0.5мМ), ингибитора нейронной МО-синтазы, полностью предотвращают подъем уровня внеклеточного цитруллина в этой области, вызываемый обстановочными сигналами, но не влияют на реализацию условнорефлекторной реакции страха (уровень замирания на камеру).

9. В целом полученные данные позволяют заключить, что НМДА рецепторы глутамата и рецепторы дофамина участвуют в регуляции активности ЫО-ергической системы медиального отдела прилежащего ядра в ходе реализации условнрефлекторной реакции страха. Кроме того, они свидетельствуют, что и звуковые и обстановочные сигналы, ранее сочетавшиеся с электрокожным раздражением, вызывают активацию нейронной N0 синтазы и, вероятно, усиление, продукции N0 в этой области мозга.

ОБЩЕЕ ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, в работе изучена активность нитрергической системы медиального отдела прилежащего ядра при реализации условнорефлекторной реакции страха, оцениваемая по показателю уровня внеклеточного* цитруллина, со-продукта синтеза N0. Результаты исследования, свидетельствуют, что и глутаматергический и дофаминергический входы прилежащего ядра могут инициировать активацию ТЧО-синтазы и, видимо,-продукцию N0 в этой области мозга через МуГОА-рецепторы глутамата и рецепторы дофамина соответственно. Полученные в работе новые данные о глутамат-МЭ-ергическом и дофамин-ЫО-ергическом взаимодействии в прилежащем ядре впервые демонстрируют рецепторные механизмы дофаминергической и глутаматергической регуляции активности N0-ергической системы этой структуры в ходе реализации условнорефлекторной реакции страха, моделирующей проявления страха, и впервые показывают, что и звуковые и обстановочные сигналы опасности могут активировать N0-ергическую систему прилежащего ядра. Кроме того, полученные данные о зависимости изменений уровня внеклеточного цитруллина в прилежащем ядре в ходе поведенческой активности (реализация условнорефлекторной* реакции страха на звуковые и обстановочные стимулы) и фармакологической стимуляции (введения агонистов МУЮА рецепторв глутамата и О Г рецепторов дофамина) от локальной активации ЫО-синтазы служат новым I подтверждением того, что внеклеточный цитруллин, определяемый методом прижизненного внутримозгового диализа, является надежным маркером активности Ж)-синтазы и, вероятно, отражает продукцию N0 в этой области

111 мозга. Перечисленные результаты вносят вклад в понимание механизмов нейротрансмиттерной регуляции продукции окиси азота (N0) в изученной области мозга и раскрывают ранее неизвестные механизмы контроля проявлений страха.

Список литературы диссертационного исследования кандидат биологических наук Фофонова, Нелля Владимировна, 2010 год

1. Михашова М.О. Сравнение изменений уровня глутамата в прилежащем ядре мозга крыс в ходе потребления корма при блокаде D1- и D2-рецепторов дофамина // Российск. Физиол. журн. им. И.М.Сеченова -2002. -Т.88, №1. -С. 3-7.

2. Недоспасов А.А. Биогенный NO в конкурентных отношениях // Биохимия. 1998. -Т.63, №7. -С. 881-904.

3. Саульская Н.Б., Михайлова М.О. Влияние мотивационных и эмоциональных факторов на выброс глутамата в прилежащем ядре мозга крыс при потреблении корма // Российск. физиол. журн. им. И.М.Сеченова -2001. -Т.87, №6. -С. 858-864.

4. Саулъская Н.Б., Михайлова М.О., Пудовкина О.Л., Горбачевская А.И. Изменение выброса глутамата в прилежащем ядре (п. accumbens) мозга крыс в ходе пищевого и болевого подкрепления // Журнал ВНД. -2000. -Т.50, №1. -С. 124-132.

5. Саулъская Н.Б., Соловьева H.A., Савельев С.А. Выброс глутамата в прилежащем ядре (n.accumbens) при конкуррентном предъявлении оборонительных и пищевых стимулов // Журн. ВНД. -2005. -Т.55, № 1. -С. 71-77.

6. Сосунов A.A. Оксид азота как межклеточный посредник // Соровский образовательный журнал -2000. -Т.6, №12. -С. 27-34. (источник -www.issep.rssi.ru).

7. Biobehav Rev. -1996. -V.20. №1. -P. 1-25.54 .Blockland A., de Vente J., Prickaerts J., Honig W., Markerink-van Ittersum M.,

8. Gaffan I., Harrison M. Amygdalectomy and disconnection in visual learning for auditory secondary reinforcement by monkeys // J. Neuroscience. -1987. -V.7. -P.2285-2292.

9. Galea E., Feinstein D.L., Reis D.J. Induction of calcium-independent nitric oxide synthase activity in primary rat glial cultures // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. -1992. -V.89. №22. -P. 10945-10949.

10. Golombek D.A., Agostino, P.V., Piano, S.A. & Ferreyra, G.A. Signaling in the mammalian circadian clock: the NO / cGMP pathway // Neurochem. Int. -2004. -V.45. -P.929-936.

11. Gomes M.Z., Del Bel E.A. Effects of electrolytic and 6-hydroxydopamine lesions of rat nigrostriatal pathway on nitric oxide synthase and nicotinamideadenine dinucleotide phosphate diaphorase // Brain Res. -2003. -V.62. №2. -P.107-115.

12. Gracy K.N., Pickel V.M. Ultrastructural immunocytochemical localization of the N-methyl-D-aspartate receptor and tyrosine hydroxylase in the shell of the rat nucleus accumbens // Brain Research. -1996. -V.739. №1-2. -P.169-184.

13. Graybiel A.M. The thalamocortical projection of the so-called posterior nuclear group: A study with anterograde degeneration method in the cat // Brain Res. -1973. -V.49. №2. -P.229-244.

14. Grima G., Cuenod M., Pfeijfer S., Mayer B., Do K.O. Arginine avalability controls the N-methyl-D-aspartate-induced nitric oxide synthesis: involvement of a glial-neuronal transfer // J. Neurochem. -1998. -V.71. №5. -P.2139-2144.

15. Heneka M.T., Schmidlin A., Wiesinger H. Induction of argininosuccinate synthetase in rat brain glial cells after striatal microinjection of immunostimulants // J Cereb Blood Flow Metab. -1999. -V.19. №8. -P.898-907.

16. Henry D.J., White F.J. The persistence of behavioral sensitization to cocaine parallels enhanced inhibition of nucleus accumbens neurons // J Neuroscience. -1995. -V.15. №9. -P.6287-6299.

17. Jayaraman A. Organization of thalamic projections in the nucleus accumbens and the caudate nucleus in cats and its relation with hippocampal and other subcortical afferents // J.Compar.Neurol. -1985. -V.231. №3. -P.396-420.

18. Jimenez-CastellanosJ., Graybiel A.M. Subdivisions of the dopamine-containing A8-A9-A10 complex identified by their differential mesostriatal innervation of striosomes and extrastriosomal matrix //Neuroscience. -1987. -V.23. №1. -P.223-242.

19. Johnson L.R., Aylward R.L.M., Totterdell S. Synaptic organization of the amygdalar input to the nucleus accumbens in the rat I I In G. Percheron, J.S. McKenzie, J.S.Feger (Eds.), Basal ganglia IV. New York: Plenum. -1994. -P.109-114.

20. Kelley A.E. Neural integrative activities of nucleus accumbens subregions in relation to learning and motivation // Psychobiology. -1999. -V.27. №2. -P. 198213.

21. Lee S.C., Yamamoto T., Ueki S. Characteristics of aggressive behavior induced by nucleus accumbens lesions in rat // Neural. Biol. -1983. -V.37. №2. -P.237-245.

22. Martin P.D., Ono T. Effects of reward anticipation, reward presentation, and spatial parameters on the firing of single neurons recorded in the subiculum and nucleus accumbens of freely moving rats // Behav. Brain Res. -2000. -V.116. №1. -P.23-38.

23. Martinelli G.P.T., Friedrich V.L., Holstein G.R. L-citrulline immunostaining identifies nitric oxide production sites within neurons // Neuroscience. -2002. -V.l 14. №1.-P.l 11-122.

24. Martinez R.C.R., Oliveira A.R., Macedo C.E., Molina V.A., Brandao M.L. Involvement of dopaminergic mechanisms in the nucleus accumbens core and shell subregions in the expression of fear conditioning //Neurosci. Lett. -2008. -V.446. -P. 112-116.

25. McFarland K., Davidge S.B., Lapish C.C., Kalivas P.W. Limbic and motor circuitry underlying footshock-induced reinstatement of cocaine-seeking behavior // J Neurosci. -2004. -V.24. №7. -P.1551-1560.

26. McGeorge A.J., Faull R.L.M. The organization of the projection from the cerebral cortex to the striatum in the rat // Neuroscience. -1989. -V.29. №3. -P.503-537.

27. Meffert M.K., Premack B.A., Schulman H. Nitric oxide stimulates calcium-independent synaptic vesicle release // Neuron. -1994. -V.12. -P.1235-1244.

28. Moreira F.A., Guimaraes F.S. Role of serotonin receptors in panic-like behavior induced by nitric oxide in the rat dorsolateral periaqueductal gray: effects of chronic clomipramine treatment // Life Sci. -2005. -V.77. №16. -P. 1972-1982.

29. Nauta W.J.H., Smith G.P., Faull R.L.M., Domesick V.B. Efferent connections of nigral afferents of the nucleus accumbens septi in the rat // Neuroscience. -1978. -V.3.№4/5. -P.385-401.

30. O.Nelson R. J., Trainor, B.C., Chiavegatto, S., Demas, G.E. Pleiotropiccontributions of nitric oxide to aggressive behavior // Neurosci. Biobehav. Rev. -2006. -V.30. -P.346-355.

31. Newman R., Winans S. An experimental study of the ventral striatum of the golden hamster. I. Neuronal connections of the nucleus accumbens // J.Compar.Neurol. -1980. -V.191. №2. -P.167-192.

32. Pape H.C., Mager R. Nitric oxide controls oscillatory activity in thalamocortical neurons //Neuron. -1992. -V.9.№3. -P.441-448.

33. Paxinos C., Watson C. The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates // Second Edition. Acad. Press, San Diego, New York, Berkeley, Sydney, Tokio, Toronto. -1978.

34. Pezze M.A., Dalley J.W., Robbins T.W. Differential roles of dopamine D1 and D2 receptors in the nucleus accumbens in attentional performance on the five-choice serial reaction time task // Neuropsychopharmacology. -2007. -V.32.№2. -P.273-283.

35. Phillips R.G., Le Douxe J.E. Differential contribution of amigdala and hippicampus to cued and contextual fear conditioning // Behav. Neurosci. -1992. -V.106. -P.274-285.

36. Rengasamy A., Johns R.A. Regulation of nitric oxide synthase by nitric oxide // Mol. Pharmacol. -1993. -V.44. -P. 124-128.

37. Reynolds S.M., Berridge K.C. Glutamate motivational ensembles in nucleus accumbens: rostrocaudal shell gradients of fear and feeding // Eur. J. Neurosci. -2003.-V. 17. -P. 2187-2200.

38. Roberts G.W., Woodhams P.L., Polak T.M., Crow T.T. Distribution of neuropeptides in the limbic system of the rat: the amygdaloid complex // Neuroscience. -1982. -V.7. №1. -P.99-131.

39. Saulskaya N., Marsden C.A. Extracellular glutamate in the rat nucleus accumbens during a conditioned emotional response in the rat // Brain Res. -1995a. -V.698. №1. -P. 114-120.

40. Saulskaya N., Marsden C.A. Conditioned dopamine release: dependence upon N-methyl-D-aspartate receptors //Neuroscience. -1995b. -V.67. №1. -P.57-63.

41. Saulskaya N.B., Mikhailova M.O. Feeding-induced decrease in extracellular glutamate level in the rat nucleus accumbens: dependence on glutamate uptake // Neurosci. -2002. -V.l 12. №4. -P.791-801.

42. Saulskaya N.B., Soloviova N.A. Tetrodotoxtin-dependent glutamate release in the rat nucleus accumbens during concurrent presentation of appetitive and conditioned aversive stimuli // J Neurosci. Meth. -2004. -V.140. №1-2. -P. 15-21.

43. Schafe G.E., Rodrigues S.M., Schoute A.M., LeDoux J.E. A role for neuronal nitric oxide synthase (nNOS) in auditory pavlovian fear conditioning // Program №85.7. Abstract Viewer/Itinerary Planner. Washington, DC: Society for Neuroscience. -2002.

44. Schultz W., Dayan P., Montague P.R. A neural substrate of prediction and reward// Science. -1997. №275. -P.1593-1599.

45. Schultz W. Responses of midbrain dopamine neurons to behavioral trigger stimuli in the monkey // J. Neurophysiol. -1986. -V.56. №5. -P.1439-1461.

46. Schultz W., Dickinson A. Neuronal coding of prediction errors // Annual Review of Neuroscience. -2000. №23. -P.473-500.

47. Schutz R.A., Izquierdo I. Effect of brain lesions on rat shuttle behavior in four different tests //Physiol. Behav. -1979. -V.23. №1. -P.97-105.

48. Selemon L.D., Goldman-Rakic P.S. Longitudinal topography and interdigitation of corticostriatal projections in the Rhesus monkey // J. Neurosci. -1985. -V.5. №3. -P.776-794.

49. Setlow B, Schoenbaum G, Gallagher M. Neural encoding in ventral striatum during olfactory discrimination learning // Neuron. -2003. -V.38. -P.625- 636.

50. Voorn P., Jorritsma-Byham B., Van Dijk C., Buijs R.M. The dopaminergic innervation of the ventral striatum in the rat: a light- and electron-microscopical study with antibodies against dopamine // J. Comp. Neurol. -1986. -V.251.-P.84-99.

51. Wise R.A., Spindler J., de Wit H., Gerberg G.J. Neurolepticinduced "anhedonia" in rats: pimozide blocks reward quality of food // Science. -1978. -V.201. №4352. -P.262-264.