Механизм тревожного состояния и новый метод борьбы с ним
Современный мир полон стрессов, которые с разной степенью силы оказывают влияние на психическое состояние человека. Одними из самых распространенных расстройств психики являются те, что связаны с тревожным состоянием. Конкретных причин тревожных состояний может быть множество, однако механизм их возникновения в рамках нейрофизиологических эффектов пока не ясен. Ученые из Токийского научного университета (Япония) провели исследование, в котором попытались установить механизмы, ответственные за тревожные состояния. Также ученые проверили анксиолитический эффект агонистов дельта-опиоидных рецепторов, которые были открыты довольно давно, но слабо изучены. Какие именно опыты проводили ученые, что показали наблюдения, и как данный труд может помочь в борьбе с тревогой? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых.
Основа исследования
Дельта-опиоидный рецептор (DOP от delta opioid receptor) преимущественно локализован в областях мозга, связанных с эмоциональной регуляцией, и участвует в модуляции поведения, связанного с тревогой. Примечательно, что агонисты* DOP продемонстрировали мощные анксиолитические (противотревожные) эффекты у грызунов, что требует дальнейшего изучения основных механизмов, которые помогут в разработке лекарств от тревожных расстройств.
Агонист* — химическое соединение (лиганд), которое при взаимодействии с рецептором изменяет его состояние, приводя к биологическому отклику.
Предыдущие исследования с использованием обратного микродиализа in vivo показали, что локальная перфузия активатора потенциалзависимых натриевых каналов вератрина в прелимбической коре (PL от prelimbic cortex) увеличивает внеклеточную концентрацию глутамата и вызывает тревожное поведение. Любопытно также и то, что селективный агонист DOP KNT-127 ослабляет чрезмерное высвобождение глутамата, вызванное вератрином, и оказывает анксиолитическое действие. Кроме того, перфузия KNT-127 внутри PL значительно снижала количество клеток, экспрессирующих c-Fos, маркер активности нейронов, в местах проекции PL, таких как базолатеральное ядро миндалевидного тела (BLA от basolateral nucleus of the amygdala). Этот эффект можно обратить вспять инфузией ингибитора рецептора N-метил-D-аспарагиновой кислоты (NMDA от N-methyl- D-aspartic acid). Более того, KNT-127 ингибировал глутаматергическую нейротрансмиссию в срезах PL ex vivo путем подавления высвобождения глутамата из пресинапсов через DOP. Эти наблюдения позволяют предположить, что активация DOP может оказывать анксиолитическое действие путем подавления нейротрансмиссии глутамата внутри PL или от PL к BLA.
В рассматриваемом нами сегодня труде ученые изучили влияние нейронных проекций PL-BLA на врожденное тревожно-подобное поведение у мышей, комбинируя целевую активацию оптогенетического пути с поведенческим анализом. Было проведено несколько вариантов тестов в зависимости от формата тестовой камеры: EPM (от elevated plus maze, т. е. приподнятый крестообразный лабиринт), OF (от open field, т. е. открытое пространство). Активация оптогенетического пути также использовалась для изучения влияния нейронных проекций PL-BLA на выученный страх в тесте контекстуального обуславливания страха (CFC от contextual fear conditioning, т. е. контекстуальное обусловливание страха). Кроме того, ученые исследовали эффективность агониста DOP KNT-127 в снижении тревожно-подобного поведения, вызванного активацией нервного пути PL-BLA.
Подготовка к исследованию
В опытах использовались самцы мышей C57BL/6J (возраст 4 недели).
Мышам билатерально вводили аденоассоциированный вирус (AAV от adeno-associated virus), кодирующий каналродопсин 2 (ChR2), слитый с усиленным желтым флуоресцентным белком (EYFP) под контролем промотора CaMKIIa (AAV2-CaMKIIa-ChR2[H134R]-EYFP или контрольного вектора AAV (AAV2-CaMKIIa-EYFP) в прелимбическую кору.
Через пять недель после инъекции вируса в BLA была имплантирована оптическая канюля с двойным светодиодом. За мышами наблюдали в течение как минимум 5 дней после операции, чтобы гарантировать выздоровление, о чем свидетельствовали нормальное питание, питье и дефекация.
Нейронная цепь PL-BLA была активирована специально для поведенческого анализа с использованием беспроводной системы оптогенетической стимуляции, позволяющей доставлять цифровые импульсы через стимулятор для активации имплантированного светодиода. Спустя неделю ученые приступали к поведенческим тестам.
Пример установки для EPM теста.
Тест EPM (тест с приподнятым крестообразным лабиринтом) проводился в течение 10 минут. Камера EPM состояла из четырех коридоров, установленных крестообразно от центрального квадрата. Вертикальные стены (закрытые коридоры, 25×6×30 см) ограничивали два противоположных коридора, тогда как два других противоположных коридора имели незакрытые края (открытые коридоры, 25×6 см). Общее количество входов в закрытые и открытые коридоры, а также совокупное время, проведенное в открытых коридоры (процент времени в открытых коридоры), определяли количественно в течение 5-минутного окна наблюдения.
Тест OF (тест с открытым пространством) также проводился в течение 10 минут. Камера OF представлял собой квадратную арену (45×45 см), разделенную на пять равных частей, включая центральную (27×27 см). Поведенческие показатели включали долю времени, проведенного в центральной зоне (процент времени в центре), и количество случаев пересечения границ между секциями.
Во время теста CFC (теста с контекстуальным обусловливанием страха) в день №1 мыши получали восемь ударов током силой 0.8 мА (длительностью 1 секунда с интервалом 30 секунд) с помощью генератора тока в камере кондиционирования (20×20×33 см). Спустя 24 часа (день №2) мышей помещали обратно в ту же камеру без электрошока на 6 минут. Поведение замирания анализировалось вручную на основе предыдущих отчетов во время каждого сеанса.
KNT-127 разводился в физрастворе и вводился мышам подкожно в дозе 10 мг/кг за 30 минут до проведения теста EPM.
Результаты исследования
Изображение №1
Чтобы исследовать вклад пути PL-BLA во врожденное и обусловленное тревожное поведение, мышей, экспрессирующих активируемый светом возбуждающий ионный канал ChR2 или YFP, особенно в пути PL-BLA, изучали в поведенческих тестах во время оптической стимуляции (1A).
Первым был тест EPM. Процент времени в открытых коридорах (1B) и количество входов в коридор (1C) в группе ChR2 были значительно меньше по сравнению с группой YFP. Более того, в группе ChR2 наблюдалось значительное снижение процента времени, проведенного в центральной области во время теста OF (1D, 1E). Это также согласуется с большей врожденной тревожностью, в то время как двигательная активность, измеренная по частоте пересечения границы в другие секции OF, не отличалась между группами (1F). В отличие от врожденной тревоги, обусловленный кондиционированием страх, измеряемый процентом замирания в CFC тесте, оставался сопоставимым между группами ChR2 и YFP во время стимуляции (1G, 1H).
Изображение №2
Также ученые исследовали влияние KNT-127 на тревожное поведение, вызванное специфической активацией пути PL-BLA в тесте EPM. В группе ChR2 + KNT-127 наблюдалось увеличение процента времени пребывания в открытых коридорах по сравнению с группой ChR2 + физраствор (2A). Аналогичные эффекты были получены в зависимости от времени, проведенного в открытых коридорах (2B). Напротив, не было существенных различий в этих поведенческих показателях между группами YFP + KNT-127 и YFP + физраствор (2C). Эти данные свидетельствуют о том, что KNT-127 смягчает врожденное тревожно-подобное поведение, возникающее в результате активации специфического пути PL-BLA.
Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых.
Эпилог
В ходе рассмотренного нами сегодня исследования ученые установили, что специфическая активация пути PL-BLA усиливала врожденное тревожное поведение у мышей, но не оказывала заметного влияния на контекстуально обусловленный страх. Кроме того, KNT-127 эффективно снижал врожденное тревожное поведение, вызванное активацией цепи PL-BLA.
Ранее было установлено, что активация PL способствует индукции тревожного поведения. Другие исследования также указывают на участие пути PL-BLA, особенно в процессах, связанных с тревогой. Результаты, полученные в ходе рассмотренного исследования, подтверждают данные наблюдения, поскольку специфическая активация пути PL-BLA у мышей постоянно вызывает врожденное тревожно-подобное поведение.
Также было установлено, что KNT-127 подавляет увеличение внеклеточной концентрации глутамата в PL с помощью DOP и одновременно смягчает тревожное поведение мышей. Кроме того, KNT-127 значительно снижал частоту спонтанных миниатюрных возбуждающих постсинаптических потенциалов (mEPSC от miniature excitatory postsynaptic potential) в PL и повышал соотношение парных импульсов электрически вызванных EPSC.
Специфическая активация пути PL-BLA не оказала существенного влияния на обусловленное тревожное поведение в тесте CFC. Этот результат противоречит сообщениям о том, что активация PL и нейронные цепи PL-BLA участвуют в выражении обусловленного страха. Однако предыдущие труда были сосредоточены на слуховом страхе, а не на контекстуальном. Следовательно, нейронные цепи PL-BLA могут играть разные роли в возникновении контекстуального и слухового страха. Эти результаты показывают, что различные нейронные пути управляют врожденным тревожным поведением и обусловленными реакциями страха, из которых нейронная цепь PL-BLA преимущественно участвует в выражении именно врожденного страха.
Это исследование предоставляет убедительные доказательства того, что путь PL-BLA является ключевым регулятором врожденной тревоги и мишенью анксиолитических эффектов, вызванных DOP. Как отмечают ученые, нервные цепи головного мозга, на которых сосредоточено внимание в этом исследовании, консервативны у людей, а исследования по визуализации человеческого мозга показали, что область PL-BLA сверхактивна у пациентов с депрессией и тревожными расстройствами. Ученые уверены, что подавление гиперактивности в этой области мозга с помощью терапии, нацеленной на DOP, может оказывать значительное анксиолитическое действие.
Немного рекламы
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5–2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Maincubes Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5–2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4×960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5–2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2×960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5–2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
