STRUCTURAL AND QUANTITATIVE CHARACTERISTICS OF THE AMYGDALA AND PRIMARY SOMATOSENSORY CORTEX OF ALCOHOL-PREFERRING AND ALCOHOL NON-PREFERRING RATS

Full Text

Миндалевидное тело (МТ) и соматосенсорная кора являются важными структурными компонентами мезокортико-лимбической дофаминергической системы мозга, деятельность которой нарушается при многих психоневрологических заболеваниях, включая алкоголизм. Ведущую роль в формировании дисфункции указанной нейромедиаторной системы мозга играют повреждения рецептора дофамина второго типа (DRD2), часто детерминированные генетическими факторами [6]. В ранее проведенных экспериментальных исследованиях была выявлена роль генотипа А1/А1 по локусу Taq 1A DRD2 в ускорении темпов развития толерантности к алкоголю и формирования психической зависимости [2]. Эти данные находят подтверждение в результатах генетических исследований [11, 18], показавших, что генотип А1/А1 предопределяет снижение экспрессии короткой изоформы (DRD2S), что, в свою очередь, приводит к повышению содержания внеклеточного дофамина [9, 16]. Цель данного исследования — структурная и количественная характеристика МТ и первичной соматосенсорной коры мозга крыс с различным предпочтением алкоголя, а также выявление различий в содержании дофамина и его метаболита — 3,4-диоксифенилуксусной кислоты в МТ. Материал и методы. Исследование проведено на 20 половозрелых крысах (по 10 крыс в каждой группе, по 5 особей разного пола). Использованные в работе предпочитающие (ПА) и не предпочитающие алкоголь (НА) крысы получены из популяции крыс линии WAG/Rij после генотипирования локуса Taq 1A DRD2, скрещивания гомозиготных животных и выявления в последующем предпочтения алкоголя в тесте двух поилок [5]. Среди крыс, имевших генотип А1/А1, для получения потомства были отобраны особи (самки и самцы), имевшие высокие темпы нарастания количества потребляемого спирта при принудительной алкоголизации в течение 2 нед и с установкой двух поилок (10% этанол и вода) на 3-й неделе эксперимента предпочитавшие пить спирт. В настоящем исследовании использовано 4-е поколение этих крыс, которые обозначены как крысы ПА. Среди крыс с генотипом А2/А2 для получения потомства использованы особи, которые после принудительной алкоголизации при установке двух поилок предпочитали пить воду. Эта группа крыс обозначена как НА. Всех использованных в работе крыс содержали в стандартных условиях вивария, характеризующихся постоянством комнатной температуры (20–22 ºС) и уровнем влажности. Еду и питье крысы получали ad libitum. Животных декапитировали с соблюдением основных требований к эвтаназии, изложенных в Приложении № 4 к «Правилам проведения работ с использованием экспериментальных животных». Головной мозг ПА-и НА-крыс извлекали из полости черепа и 1 мес фиксировали в 10% нейтральном формалине, промывали и обезвоживали в этаноле возрастающей концентрации, хлороформе и заливали в парафин, готовили серии фронтальных срезов толщиной 20 мкм, которые окрашивали крезиловым фиолетовым по методу Ниссля [7]. Для измерения площади изучаемых структур заднего отдела МТ и периорального поля первичной соматосенсорной коры использовали фронтальные срезы, приготовленные указанным выше способом, и программу JmageJ 1.38 (США). Вычисляли абсолютные и удельные площади структур МТ в обоих полушариях головного мозга. Удельную площадь МТ определяли по отношению к площади всего соответствующего полушария мозга, удельные площади кортико-медиальной и базально-латеральной группировок структур МТ — по отношению к площади МТ. В соматосенсорной коре вычисляли удельную площадь V и VI слоев по отношению к общей площади периорального поля в правом полушарии. Содержание дофамина и его метаболита — 3,4-диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК) в МТ (у 20 ПА-и 20 НА-крыс, у самцов и самок) определяли на высокоэффективном жидкостном хроматографе (Аквилон, Россия) со спектрофотометрическим детектором (UVV-104 M). Область МТ выделяли из нативного мозга [8] и гомогенизировали в 20 объемах холодной 0,1 М перхлорной кислоты (Sigma, США) и 1 пг/50 мкл дигидроксибензиламина гидробромида (Sigma, США) в качестве внутреннего стандарта. Гомогенизат центрифугировали при –20 ºС в течение 10 мин при 6000 об/мин. Супернатант подвергали микрофильтрации с помощью специальных наборов (Биохром, Россия). После повторного центрифугирования пробы анализировали на содержание моноаминов дофамина и ДОФУК. Методика, характеризующая генотипирование локуса Taq 1A DRD2, подробнее описана ранее [2]. При проведении статистической обработки полученных данных использовали программу «Statistica 5.5», с помощью которой определяли среднюю арифметическую величину обрабатываемых вариационных рядов и ее стандартную ошибку. Сравнение вариационных рядов проводили с использованием критерия Стьюдента. Результаты исследования. В состав заднего отдела МТ входят ряд структур, формирующих кортико-медиальную и базолатеральную группировки. Основными структурами кортикомедиальной группировки являются дорсомедиальное, заднее медиальное и заднее кортикальное ядра (рисунок, а). Дорсомедиальное ядро занимает самую дорсальную по сравнению с другими двумя ядрами (задним медиальным и задним кортикальным) позицию, имеет наибольшую плотность расположения нейронов, форма и размеры которых однородны. Оно находится около стенки бокового желудочка (см. рисунок, а, б). Заднее медиальное ядро располагается вентральнее дорсомедиального ядра, отделяясь от него узкой волокнистой прослойкой. Заднее кортикальное ядро — самое большое по площади среди рассматриваемых ядер. Оно выходит на базальную поверхность мозга, где под мягкой оболочкой находится его поверхностная зона. В составе заднего кортикального ядра есть медиальная и латеральная части (см. рисунок, а), отчетливо различающиеся по цитоархитектоническим признакам. Базолатеральная группировка структур заднего отдела МТ включает в себя базолатеральное и латеральное ядра (см. рисунок, а). Скопление этих ядер легко дифференцируется от остальных структур МТ, так как отграничено наружной капсулой и продольной ассоциативной связкой. Первичная соматосенсорная кора располагается на дорсолатеральной поверхности полушарий и включает в себя ряд областей (см. рисунок, в, г), одной из которых является периоральное поле. В его составе выделяют 6 слоев (см. рисунок, г). Проведенный структурно-количественный анализ показал, что суммарные удельные площади МТ у ПА-и НА-крыс не различаются. При сравнении удельной площади МТ в левом и правом полушариях мозга у исследованных групп крыс различий также не обнаружено. Сравнительный анализ удельных площадей кортико-медиальной и базолатеральной группировок МТ выявил, что удельная площадь базолатеральной группировки у НА-крыс значимо больше, чем у ПА-крыс. У НА-крыс также значимо больше удельная площадь МТ в левом полушарии, чем в правом. У них же значимо больше, чем у ПА площадь V–VI слоев первичной сенсомоторной коры (таблица). Было выявлено, что при почти равном содержании ДОФУК в МТ дофамина значимо больше у крыс ПА (P<0,01). Соотношение ДОФУК/дофамин вдвое больше у крыс ПА (0,39±0,03), чем у крыс НА (0,17±0,03), что указывает на его ускоренный метаболизм. Обсуждение полученных данных. Большую роль в разработке ранних диагностических методов для выявления групп риска играют нейровизуализационные методы (компьютерная томография, магнитно-резонансная томография, позитронно-эмиссионная томография). Они позволяют обнаружить обусловленные психоневрологическими отклонениями изменения в морфометрических и функциональных показателях структур мозга. Эти исследования проводятся как на людях, так и на животных. В литературе накоплено немало сведений, характеризующих изменения строения мозга при депрессии, височной эпилепсии и шизофрении, но в отношении болезней зависимости они немногочисленны и противоречивы. Так, исследования, проведенные с помощью ядерно-магнитного резонанса у людей, показали, что в норме различий объема МТ в правом и левом полушариях мозга не существует [10]. Другие авторы [12], наоборот, указывают, что имеющиеся в контроле различия этого показателя исчезают у наркоманов. Проведенный нами сравнительный анализ удельной площади МТ у ПА-и НА-крыс как в левом, так и в правом полушариях не выявил различий. Однако у НА-крыс была обнаружена бóльшая, чем у ПА-крыс, удельная площадь базолатеральной группировки. Следует также отметить, что удельная площадь кортико-медиальной группировки заднего отдела МТ, составляющей субстрат палеоамигдалы [3], у ПА-и НА-крыс не различалась. Известно, что базолатеральная группировка структур МТ участвует в формировании эмоциональной памяти, тревожности и реакций страха, при этом ведущую роль играет DRD2 [13]. С использованием экспериментальных моделей установлено, что у мышей, проявляющих большую тревожность, базолатеральная группировка МТ имеет меньшие размеры по сравнению с таковыми у мышей, у которых проявления тревожности отсутствуют [17]. Это согласуется с результатами наших исследований поведения ПА-и НА-крыс в приподнятом крестообразном лабиринте и в установке «Открытое поле», которые показали наличие признаков тревожного поведения у ПА-крыс [4]. Имеющиеся в литературе сведения позволяют объяснить, как повышенный уровень катехоламинов в МТ, выявленный нами у ПА-крыс, может приводить к повышению уровня тревожности. В основе этого лежит изменение функциональной активности эфферентных (пирамидных) нейронов ядер базолатеральной группировки. Показано, что приходящие из ствола тирозин-гидроксилазасодержащие терминали контактируют не с пирамидными нейронами, а с ГАМК-ергическими интернейронами, формируя тормозные синапсы [15]. Повышенный приток катехоламинов в МТ в этих условиях приводит к дизингибиции пирамидных нейронов, повышению активности в нервных кругах, составляющих субстрат формирования тревожного поведения, в состав которых входит и первичная соматосенсорная кора. У НА-крыс площадь базолатеральной группировки и площадь первичной соматосенсорной коры больше, чем у ПА-крыс, что можно предположительно объяснить увеличением в их составе представительства тормозных интернейронов, однако, это предположение должно быть выяснено в дальнейших исследованиях. Базолатеральная группировка структур МТ появляется в филогенезе позвоночных как надстройка над кортико-медиальной группировкой. Ее развитие происходит параллельно с эволюцией новой коры, и этот процесс находит отражение в особенностях ее нейронной организации. Она связана со структурами кортико-медиальной группировки и центрами конечного мозга. Известно, что эфферентные волокна от базолатерального и латерального ядер следуют к базальным ганглиям, в гиппокампальную формацию, к различным областям неокортекса, включая поля фронтальной коры [1]. Итак, при проведенном структурно-количественном анализе МТ и первичной сенсомоторной коры у ПА-и НА-крыс было выявлено наличие асимметрии МТ у НА-крыс, предопределенной различием удельной площади базолатеральной группировки. У ПА-крыс асимметрия МТ отсутствовала.

About the authors

A. V. Akhmadeyev

Bashkir State University

Email: mpha@ufanet.ru
Department of Human and Animal Morphology and Physiology

A. M. Fyodorova

Bashkir State University

Email: marmishka-06@mail.ru
Department of Human and Animal Morphology and Physiology

L. B. Kalimullina

Bashkir State University

Department of Human and Animal Morphology and Physiology

References

Supplementary files