Email this article 
The effect of the ghrelin receptors inhibitor [D-Lys3]-GHRP-6 on the levels and metabolism of monoamines in symmetric brain areas of rats treated chronically with alcohol
- Authors: Karpova I.V.1, Bychkov E.R.1,2,3,4, Tissen I.Y.1, Lebedev A.A.1,3, Shabanov P.D.1,2
-
Affiliations:
- Institute of Experimental Medicine
- S.M. Kirov Military Medical Academy
- National Guard Military Academy of the Russian Federation
- Saint Petersburg State Pediatric Medical University
- Issue: Vol 15, No 3 (2017)
- Pages: 48-56
- Section: Articles
- URL: https://journals.eco-vector.com/RCF/article/view/7067
- DOI: https://doi.org/10.17816/RCF15348-56
- ID: 7067
Cite item
Full Text
Abstract
Aim. In the course of the study, the impact of the ghrelin receptor GHS-R1a on the condition of symmetric monoaminergic systems of the rat brain was investigated. In particular, it was intended to find out whether the treatment with the ghrelin receptor antagonist [D-Lys3]-GHRP-6, recover the original content of monoamines and their metabolites in the brain of chronic alcoholic rats.
Methods. The experiments were performed on 22 Wistar male rats. Experimental animals instead of drinking water received 10 % ethanol solution. Rats of the control groups continued to consume tap water. 6 months after the beginning of forced chronic alcohol treatement, 6 rats treated with alcohol, and 6 rats received water, in a month, once in three days, were instilled intranasally with the ghrelin antagonist [D-Lys3]-GHRP-6 (1 мкг/мкл, with 10 µl to each nostril). The other animals in the same manner were administered an equivalent volume of saline. 80 minutes after the last intranasal administration of drugs, rats were decapitated. With the HPLC-method, in the hypothalamus, olfactory tubercle, striatum and hippocampus of the left and right sides of the brain the contents of noradrenaline (NA), dopamine (DA), dioxyphenylacetic acid (DOPAC), homovanillic acid (HVA), serotonin (5-HT) and 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) were measured. The results were processed by Student’s t-test using the statistical software package GraphPad Prism 6.0.
Results. In the control rats (not exposed to either ethanol or drug) in the left striatum revealed a significant predominance of 5-HIAA compared to the same parameter of the other side of the brain. Under the condition of chronic ethanol intake, the initial left-sided asymmetry disappeared. Ethanol increased the content of 5-HT in the left hippocampus, 5-HIAA in the right olfactory tubercle and DA – in the right hypothalamus. [D-Lys3]-GHRP-6, when administered intranasally to the intact rats, significantly increased the 5-HIAA/5-HT ratio in the right olfactory tubercle, and the 5-HIAA, DOPAC and HVA levels – in the right striatum. In contrast, the left-sided effects in hippocampus were observed: the 5-HT levels increased and the 5-HIAA/5-HT ratio decreased. When instilled to intact rats, [D-Lys3]-GHRP-6 does not alter the monoaminergic systems of the hypothalamus. Between the monoaminergic systems of intact animals and alcoholic rats treated with [D-Lys3]-GHRP-6, the significant differences were shown. So, in the left hippocampus of alcoholic rats treated with [D-Lys3]-GHRP-6, the 5-HT level was higher, and the 5-HIAA/5-HT ratio was lower than in the control intact animals. Besides, in the right striatum of alcoholic rats treated with [D-Lys3]-GHRP-6, the DA metabolites levels were higher than those in the intact control animals. When comparing two groups of rats treated with [D-Lys3]-GHRP-6 (consumed water and alcoholic), the only difference was found: the alcoholic animals the content of DA in the left hypothalamus was lower than that of rats consumed water.
Conclusion. Thus, by its influence on the monoaminergic system of the brain, [D-Lys3]-GHRP-6 is not an antagonist of the ethanol. Rather ethanol, when administered chronically, reduces the reactivity of the majority of monoaminergic systems to the ghrelin antagonist. Herewith, the forced chronic treatement with ethanol selectively increases the sensitivity to the [D-Lys3]-GHRP-6 in the hypothalamus DA-ergic system
Full Text
Введение
Грелины представляют собой гормоны, которые секретируются главным образом клетками желудка и в значительно меньшей степени клетками латерального гипоталамуса [3, 9]. Ацилированная форма грелина является специфическим лигандом для рецепторов подкорковых ядер головного мозга [7, 9]. Присутствие ацильного остатка необходимо для связывания грелина с рецептором GHSR1a [3, 22]. Рецепторы этого типа активно экспрессируются в вентромедиальном и латеральном гипоталамусе, дугообразном ядре, черной субстанции, ядрах миндалины и других отделах головного мозга [7, 9]. Взаимодействие грелина с соответствующими рецепторами в гипоталамусе приводит к энергетическим сдвигам в организме [17, 18], в мезолимбической и нигростриатной системах — к изменениям в подкрепляющих системах мозга [10, 19], а в гиппокампе — к процессам, влияющим на обучение и память [6, 9]. Активацию рецепторов GHSR1a у млекопитающих связывают с функционированием систем положительного подкрепления и аддиктивным поведением [5, 7]. Имеются данные об участии грелиновой системы в формировании алкогольной зависимости. Так, введение грелина повышает [12], а блокада грелиновых рецепторов снижает [12, 13, 16] потребление алкоголя мышами. Предполагается, что эти функции либо опосредованы моноаминергической регуляцией, либо реализуются через гетеродимерный рецептор GHSR1a/D1R [14, 23].
По данным наших предыдущих исследований, билатеральное интраназальное введение пептидных препаратов (в частности, окситоцина) вызывает асимметричные сдвиги содержания и обмена моноаминов в различных структурах переднего мозга мышей [2].
Однако различия реактивности правых и левых моноаминергических систем на симметричные воздействия антагонистов грелина до сих пор не исследованы. Данная работа посвящена изучению хронической блокады грелиновых рецепторов GHSR1a на состояние симметричных моноаминергических систем головного мозга крыс. В частности, предполагается выяснить, способствует ли применение антагониста грелина восстановлению исходного состояния моноаминергических систем мозга у животных, хронически потребляющих алкоголь.
Методика
Опыты проведены на 22 самцах крыс линии «Вистар», выращенных в питомнике «Рапполово» (Ленинградская область). В начале исследования масса животных составляла 180–200 г. С момента получения из питомника и до начала эксперимента животных не менее трех недель содержали в общих клетках по 5–6 особей на стандартном пищевом рационе при свободном доступе к пище и воде.
В начале исследования в клетках с экспериментальными животными (5 и 6 крыс) вода в поилке была заменена на 10 % раствор этанола. Крысы контрольных групп (5 и 6 крыс) продолжали получать водопроводную воду ad libitum. Через 7 месяцев после начала полупринудительной хронической алкоголизации масса животных составляла 350–400 г. За месяц до окончания эксперимента 6 крысам, получавшим алкоголь, и 6 крысам, получавшим воду, интраназально вводили водный раствор антагониста грелина [D-Lys3]-GHRP-6 (20 мкг в 20 мкл, по 10 мкл раствора в каждую ноздрю с помощью пипеточного дозатора). Интраназальные инстилляции производили раз в три дня. Остальным животным (5 — из числа хронически потреблявших алкоголь и 5 — получавших воду) интраназально в том же режиме вводили эквивалентный объем физиологического раствора.
Через 80 минут после интраназального введения препаратов крыс декапитировали. На льду из левой и правой половины мозга извлекали гипоталамус, обонятельный бугорок, стриатум и гиппокамп. Образцы взвешивали на торсионных весах, помещали в пластиковые пробирки и хранили до анализа при температуре –80 °С. За неделю до анализа образцы ткани извлекали из холодильника, гомогенизировали в 150 мкл 0,1 N HСl, центрифугировали при 15 000 g в течение 20 минут. Супернатанты отбирали при помощи пипеточного дозатора, помещали в чистые сухие пластиковые пробирки и хранили при –80 °С. Непосредственно в день анализа пробы размораживали, подвергали повторному центрифугированию с ускорением 15 000 g при температуре +4 °С в течение 20 минут, после чего исследовали на хроматографе Beckman Coulter с амперометрическим детектором. Определяли содержание следующих веществ: норадреналина (НА), дофамина (ДА), диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК), гомованилиновой кислоты (ГВК), серотонина (5-ГТ) и гидроксииндолуксусной кислоты (5-ГИУК) [15]. Хроматографическая система включала инжектор Rheodyne 7125 с хроматографической петлей на 20 мкл для нанесения образца, колонку Phenomenex (4,6 × 250,0 мм) с сорбентом Sphere Clone 5 мкл ODS(2) и амперометрический детектор LC-4C BAS. Определение концентраций исследуемых веществ проводили при потенциале +0,70 В. Подвижная фаза содержала 5,5 мМ цитратно-фосфатного буфера с 0,7 мМ октансульфоновой кислотой, 0,5 мМ EDTA и 8 % ацетонитрила (рН 3,0). Скорость элюции подвижной фазы составляла 1 мл/мин, время анализа одной пробы — около 20 минут.
Полученные результаты обрабатывали по t-критерию Стьюдента с использованием стандартного пакета статистических программ GraphPad Prism 6.0.
Результаты
У контрольных крыс (не подвергавшихся воздействию алкоголя или препарата) стриатум был единственной структурой мозга, где обнаружилось асимметричное распределение моноаминов. В данной области мозга отмечено достоверное преобладание уровня 5-ГИУК слева (p < 0,05). Аналогичная тенденция наблюдалась в отношении содержания в стриатуме ДОФУК (метаболита ДА) (p = 0,0597) (табл. 1). В остальных исследованных областях мозга содержание моноаминов и их метаболитов у контрольных крыс было симметричным.
Таблица 1. Уровень моноаминов и их метаболитов (нг/мг ткани) в симметричных структурах мозга крыс линии «Вистар, содержащихся при свободном доступе к воде и в условиях хронического полупринудительного потребления 10 % раствора этанола
Моноамины и их метаболиты | Условия содержания | |||
При свободном доступе к воде (контроль) | При хроническом полупринудительном потреблении 10 % этанола | |||
Левое полушарие | Правое полушарие | Левое полушарие | Правое полушарие | |
Гиппокамп | ||||
НА | 0,381 ± 0,087 | 0,373 ± 0,075 | 0,522 ± 0,047 | 0,630 ± 0,087 |
5-ГТ | 0,193 ± 0,022 | 0,211 ± 0,011 | 0,317 ± 0,041# | 0,294 ± 0,015 |
5-ГИУК | 0,284 ± 0,032 | 0,315 ± 0,022 | 0,337 ± 0,015 | 0,328 ± 0,017 |
5-ГИУК/5-ГТ | 1,477 ± 0,075 | 1,461 ± 0,017 | 1,135 ± 0,155## | 1,344 ± 0,228 |
Обонятельный бугорок | ||||
5-ГТ | 0,470 ± 0,025 | 0,505 ± 0,016 | 0,511 ± 0,035 | 0,543 ± 0,034 |
5-ГИУК | 0,328 ± 0,006 | 0,343 ± 0,011 | 0,398 ± 0,035 | 0,431 ± 0,034# |
5-ГИУК/5-ГТ | 0,705 ± 0,035 | 0,681 ± 0,026 | 0,779 ± 0,031 | 0,801 ± 0,060 |
ДА | 0,319 ± 0,021 | 0,337 ± 0,019 | 0,379 ± 0,051 | 0,367 ± 0,051 |
ДОФУК | 0,191 ± 0,016 | 0,210 ± 0,021 | 0,274 ± 0,052 | 0,279 ± 0,036 |
ДОФУК/ДА | 0,606 ± 0,058 | 0,632 ± 0,070 | 0,713 ± 0,069 | 0,774 ± 0,070 |
Стриатум | ||||
5-ГТ | 0,288 ± 0,025 | 0,220 ± 0,023 | 0,261 ± 0,030 | 0,299 ± 0,030 |
5-ГИУК | 0,321 ± 0,020 | 0,251 ± 0,026* | 0,343 ± 0,048 | 0,330 ± 0,030 |
5-ГИУК/5-ГТ | 1,153 ± 0,137 | 1,192 ± 0,154 | 1,370 ± 0,228 | 1,138 ± 0,120 |
ДА | 0,535 ± 0,045 | 0,419 ± 0,041 | 0,468 ± 0,066 | 0,442 ± 0,051 |
ДОФУК | 0,367 ± 0,053 | 0,265 ± 0,022 | 0,320 ± 0,041 | 0,308 ± 0,011 |
ГВК | 0,209 ± 0,048 | 0,094 ± 0,041 | 0,194 ± 0,027 | 0,217 ± 0,008 |
ДОФУК/ДА | 0,672 ± 0,043 | 0,649 ± 0,068 | 0,690 ± 0,033 | 0,738 ± 0,091 |
ГВК/ДА | 0,355 ± 0,065 | 0,223 ± 0,101 | 0,0427 ± 0,058 | 0,416 ± 0,011 |
Гипоталамус | ||||
5-ГТ | 0,433 ± 0,036 | 0,399 ± 0,029 | 0,532 ± 0,057 | 0,532 ± 0,073 |
5-ГИУК | 0,399 ± 0,050 | 0,379 ± 0,033 | 0,531 ± 0,053 | 0,421 ± 0,088 |
5-ГИУК/5-ГТ | 0,913 ± 0,051 | 0,961 ± 0,081 | 1,020 ± 1,106 | 0,800 ± 0,158 |
ДА | 0,048 ± 0,008 | 0,044 ± 0,008 | 0,050 ± 0,012 | 0,072 ± 0,008# |
ГВК | 0,190 ± 0,068 | 0,112 ± 0,045 | 0,193 ± 0,050 | 0,172 ± 0,069 |
Примечание: жирным шрифтом выделены значения, которые достоверно различаются между собой; * проявление асимметрии (достоверные различия между правой и левой структурой мозга, p < 0,05); # достоверные изменения соответствующего параметра под действием хронического потребления 10 % этанола (p < 0,05) | ||||
Под влиянием хронического потребления алкоголя содержание моноаминов и их метаболитов в стриатуме становилось симметричным, хотя повышение уровня 5-ГИУК в правом стриатуме было недостоверным (p = 0,08).
Хроническое потребление алкоголя вызывало достоверное увеличение содержания 5-ГТ в левом гиппокампе (p < 0,05) и уровня ДА в правом гипоталамусе (p < 0,05), что, однако, не приводило к появлению асимметрии в данных структурах мозга.
При интраназальном введении интактным крысам антагониста грелина асимметрия по уровню 5-ГИУК в стриатуме исчезала (табл. 2). В остальных структурах мозга под действием [D-Lys3]-GHRP-6 сохранялось симметричное содержание моноаминов и их метаболитов. При этом введение [D-Lys3]-GHRP-6 крысам, получавшим воду, вызывало достоверные изменения показателей моноаминергических систем только с одной стороны. Так, под влиянием [D-Lys3]-GHRP-6 достоверно увеличивалось соотношение 5-ГИУК/5-ГТ в правом обонятельном бугорке (p < 0,05), а содержание 5-ГИУК, ДОФУК и ГВК в правом стриатуме. В правом стриатуме также была отмечена выраженная тенденция к повышению уровня серотонина (p = 0,0509). В гиппокампе, напротив, наблюдали левосторонние эффекты. Под действием [D-Lys3]-GHRP-6 в левом гиппокампе повышался уровень 5-ГТ (p < 0,05) и уменьшалось соотношение 5-ГИУК/5-ГТ (p < 0,01), что свидетельствует о левостороннем снижении уровня метаболизма 5-ГТ в данной структуре мозга.
Таблица 2. Уровень моноаминов и их метаболитов (нг/мг ткани) в симметричных структурах мозга крыс линии «Вистар», содержащихся в условиях свободного доступа к воде, после введения физиологического раствора и антагониста грелина [D-Lys3]-GHRP-6
Моноамины и их метаболиты | После введения физиологического раствора (контроль) | После введения антагониста грелина | ||||
Левое полушарие | Правое полушарие | Левое полушарие | Правое полушарие | |||
Гиппокамп | ||||||
НА | 0,381 ± 0,087 | 0,373 ± 0,075 | 0,397 ± 0,088 | 0,367 ± 0,052 | ||
5-ГТ | 0,193 ± 0,022 | 0,211 ± 0,011 | 0,296 ± 0,032# | 0,246 ± 0,038 | ||
5-ГИУК | 0,284 ± 0,032 | 0,315 ± 0,022 | 0,294 ± 0,010 | 0,325 ± 0,029 | ||
5-ГИУК/5-ГТ | 1,477 ± 0,075 | 1,461 ± 0,017 | 1,037 ± 0,084# | 1,337 ± 0,113 | ||
Обонятельный бугорок | ||||||
5-ГТ | 0,470 ± 0,025 | 0,505 ± 0,016 | 0,449 ± 0,037 | 0,434 ± 0,047 | ||
5-ГИУК | 0,328 ± 0,006 | 0,343 ± 0,011 | 0,355 ± 0,028 | 0,363 ± 0,031 | ||
5-ГИУК/5-ГТ | 0,705 ± 0,035 | 0,681 ± 0,026 | 0,799 ± 0,038 | 0,856 ± 0,054# | ||
ДА | 0,319 ± 0,021 | 0,337 ± 0,019 | 0,296 ± 0,042 | 0,309 ± 0,029 | ||
ДОФУК | 0,191 ± 0,016 | 0,210 ± 0,021 | 0,186 ± 0,029 | 0,228 ± 0,023 | ||
ДОФУК/ДА | 0,606 ± 0,058 | 0,632 ± 0,070 | 0,628 ± 0,018 | 0,741 ± 0,069 | ||
Стриатум | ||||||
5-ГТ | 0,288 ± 0,025 | 0,220 ± 0,023 | 0,264 ± 0,027 | 0,296 ± 0,024 | ||
5-ГИУК | 0,321 ± 0,020 | 0,251 ± 0,026 | 0,343 ± 0,026 | 0,345 ± 0,030# | ||
5-ГИУК/5-ГТ | 1,153 ± 0,137 | 1,192 ± 0,154 | 1,368 ± 0,186 | 1,168 ± 0,044 | ||
ДА | 0,535 ± 0,045 | 0,419 ± 0,041 | 0,501 ± 0,029 | 0,506 ± 0,034 | ||
ДОФУК | 0,367 ± 0,053 | 0,265 ± 0,022 | 0,387 ± 0,052 | 0,368 ± 0,030# | ||
ГВК | 0,209 ± 0,048 | 0,094 ± 0,041 | 0,263 ± 0,025 | 0,209 ± 0,019# | ||
ДОФУК/ДА | 0,672 ± 0,043 | 0,649 ± 0,068 | 0,758+ 0,063 | 0,727 ± 0,026 | ||
ГВК/ДА | 0,355 ± 0,065 | 0,223 ± 0,101 | 0,536+ 0,066 | 0,413 ± 0,023 | ||
Гипоталамус | ||||||
5-ГТ | 0,433 ± 0,036 | 0,399 ± 0,029 | 0,472 ± 0,042 | 0,441 ± 0,023 | ||
5-ГИУК | 0,399 ± 0,050 | 0,379 ± 0,033 | 0,446 ± 0,039 | 0,483 ± 0,040 | ||
5-ГИУК/5-ГТ | 0,913 ± 0,051 | 0,961 ± 0,081 | 0,977 ± 0,103 | 1,106 ± 0,106 | ||
ДА | 0,048 ± 0,008 | 0,044 ± 0,008 | 0,075 ± 0,008 | 0,057 ± 0,009 | ||
ГВК | 0,190 ± 0,068 | 0,112 ± 0,045 | 0,239 ± 0,045 | 0,224 ± 0,062 | ||
Примечание: жирным шрифтом выделены значения, которые достоверно различаются между собой; # достоверные изменения соответствующего параметра под действием антагониста грелина АГ-НТ (# p < 0,05; ) | ||||||
Применение [D-Lys3]-GHRP-6 у крыс, хронически потреблявших 10 % этанол, не приводило к возврату моноаминергических систем в состояние, характерное для интактных животных. Более того, между состоянием моноаминергических систем интактных животных и хронически алкоголизированных крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6, обнаруживались значимые различия. Так, в левом гиппокампе у алкоголизированных крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6, уровень 5-ГТ был выше (p < 0,05), а соотношение 5-ГИУК/5-ГТ ниже (p < 0,001), чем у контрольных интактных животных. Кроме того, в правом стриатуме крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6 на фоне хронической алкоголизации, было отмечено более высокое содержание метаболитов ДА (p < 0,001 — для ДОФУК и p < 0,05 — для ГВК), чем в соответствующей зоне мозга интактных контрольных животных.
При сравнении двух групп крыс под воздействием [D-Lys3]-GHRP-6 (потреблявших воду и получавших 10 % этанол) было обнаружено сниженное содержание ДА в левом гипоталамусе хронически алкоголизированных животных (p < 0,05) (табл. 3). Других различий между двумя группами крыс, получавших препарат, выявлено не было.
Таблица 3. Уровень моноаминов и их метаболитов (нг/мг ткани) в симметричных структурах мозга крыс линии «Вистар», содержащихся в условиях хронического полупринудительного потребления 10 % раствора этанола, после введения физиологического раствора и антагониста грелина [D-Lys3]-GHRP-6
Моноамины и их метаболиты | После введения физиологического раствора (контроль) | После введения антагониста грелина | ||
Левое полушарие | Правое полушарие | Левое полушарие | Правое полушарие | |
Гиппокамп | ||||
НА | 0,522 ± 0,047 | 0,630 ± 0,087 | 0,527 ± 0,065 | 0,456 ± 0,095 |
5-ГТ | 0,317 ± 0,041 | 0,294 ± 0,015 | 0,299 ± 0,035 | 0,298 ± 0,039 |
5-ГИУК | 0,337 ± 0,015 | 0,328 ± 0,017 | 0,291 ± 0,025 | 0,320 ± 0,003 |
5-ГИУК/5-ГТ | 1,135 ± 0,155 | 1,344 ± 0,228 | 1,001 ± 0,061 | 1,103 ± 0,070 |
Обонятельный бугорок | ||||
5-ГТ | 0,511 ± 0,035 | 0,543 ± 0,034 | 0,532 ± 0,054 | 0,548 ± 0,061 |
5-ГИУК | 0,398 ± 0,035 | 0,431 ± 0,034 | 0,443 ± 0,054 | 0,446 ± 0,049 |
5-ГИУК/5-ГТ | 0,779 ± 0,031 | 0,801 ± 0,060 | 0,837 ± 0,068 | 0,827 ± 0,065 |
ДА | 0,379 ± 0,051 | 0,367 ± 0,051 | 0,407 ± 0,057 | 0,358 ± 0,046 |
ДОФУК | 0,274 ± 0,052 | 0,279 ± 0,036 | 0,309 ± 0,043 | 0,291 ± 0,029 |
ДОФУК/ДА | 0,713 ± 0,069 | 0,774 ± 0,070 | 0,780 ± 0,076 | 0,838 ± 0,071 |
Стриатум | ||||
5-ГТ | 0,261 ± 0,030 | 0,299 ± 0,030 | 0,287 ± 0,034 | 0,258 ± 0,036 |
5-ГИУК | 0,343 ± 0,048 | 0,330 ± 0,030 | 0,285 ± 0,019 | 0,311 ± 0,027 |
5-ГИУК/5-ГТ | 1,370 ± 0,228 | 1,138 ± 0,120 | 1,031 ± 0,082 | 1,354 ± 0,272 |
ДА | 0,468 ± 0,066 | 0,442 ± 0,051 | 0,506 ± 0,037 | 0,535 ± 0,058 |
ДОФУК | 0,320 ± 0,041 | 0,308 ± 0,011 | 0,363 ± 0,010 | 0,429 ± 0,019### |
ГВК | 0,194 ± 0,027 | 0,217 ± 0,008 | 0,239 ± 0,019 | 0,244 ± 0,032 |
ДОФУК/ДА | 0,690 ± 0,033 | 0,738 ± 0,091 | 0,737 ± 0,056 | 0,852 ± 0,095 |
ГВК/ДА | 0,0427 ± 0,058 | 0,416 ± 0,011 | 0,448 ± 0,048 | 0,411 ± 0,036 |
Гипоталамус | ||||
5-ГТ | 0,532 ± 0,057 | 0,532 ± 0,073 | 0,410 ± 0,030 | 0,393 ± 0,022 |
5-ГИУК | 0,531 ± 0,053 | 0,421 ± 0,088 | 0,457 ± 0,056 | 0,431 ± 0,031 |
5-ГИУК/5-ГТ | 1,020 ± 1,106 | 0,800 ± 0,158 | 1,100 ± 0,083 | 1,097 ± 0,045 |
ДА | 0,050 ± 0,012 | 0,072 ± 0,008 | 0,046 ± 0,007 | 0,053 ± 0,004 |
ГВК | 0,193 ± 0,050 | 0,172 ± 0,069 | 0,132 ± 0,064 | 0,131 ± 0,027 |
Примечание: жирным шрифтом выделены значения, которые достоверно различаются между собой; # достоверные изменения соответствующего параметра под действием антагониста грелина АГ-НТ (### p < 0,001) | ||||
Обсуждение полученных результатов
Согласно полученным данным у крыс линии «Вистар», не подвергавшихся воздействию ни алкоголя, ни препарата, стриатум был единственной структурой мозга, где обнаружилось асимметричное распределение моноаминов. Преобладание уровня 5-ГИУК (метаболита 5-ГТ) в левом стриатуме контрольных животных согласуется с результатами измерения уровней моноаминов в мозге интактных самцов крыс линии Long Evans, полученными в одной из недавних работ [4]. Однако наряду с данным результатом авторами были обнаружены и другие межполушарные различия, которые в настоящем исследовании не воспроизводились [4]. Вместе с тем в одном из ранних исследований асимметрии моноаминергических систем у интактных крыс линии Purdue-Wistar сообщаются совершенно иные сведения [21]. Все это говорит о том, что, несмотря на бесспорность факта наличия асимметрии, конкретные ее показатели очень вариабельны и зависят от линии животных и их функционального состояния. Учитывая, что настоящая работа выполнена на крысах, поступивших одновременно из одного и того же питомника и содержавшихся в контролируемых условиях вивария, мы считаем возможным принять данные, полученные нами на животных контрольной группы за «точку отсчета», с которой допустимо сравнивать результаты воздействий, применявшихся в эксперименте.
При интраназальном введении интактным крысам антагониста грелина асимметрия по уровню 5-ГИУК в стриатуме исчезала. В остальных структурах мозга под действием [D-Lys3]-GHRP-6 сохранялось симметричное содержание моноаминов и их метаболитов. При этом введение [D-Lys3]-GHRP-6 крысам, получавшим воду, вызывало достоверные изменения показателей моноаминергических систем только с одной стороны. Исчезновение исходной асимметрии по показателям дофаминергической и серотонинергической систем в мозге мышей при интраназальном введении другого пептидного препарата (окситоцина) было показано нами ранее [2]. Интересно, что большинство изменений моноаминергических систем, возникавших при билатеральном интраназальном введении окситоцина, были односторонними [2]. То же было характерно и для эффектов антагониста грелиновых рецепторов, обнаруженных в настоящей работе: под влиянием [D-Lys3]-GHRP-6 в основном происходили изменения серотонинергической системы. В частности, в правом обонятельном бугорке возрастало соотношение 5-ГИУК/5-ГТ, а в правом стриатуме — содержание 5-ГИУК, в левом гиппокампе повышался уровень 5-ГТ и уменьшалось соотношение 5-ГИУК/5-ГТ.
Изменения дофаминергической системы под влиянием [D-Lys3]-GHRP-6 были отмечены только в правом стриатуме: в этой структуре мозга увеличивалось содержание ДОФУК и ГВК. Уровень самого ДА при этом не изменялся. Согласно литературным данным системное введение грелина направлено преимущественно на мезолимбическую дофаминовую систему [11, 19]. Это подтверждает, что мишенью грелина являются грелиновые рецепторы, расположенные на поверхности дофаминергических клеток вентральной области покрышки среднего мозга. Таким образом, наши результаты не вполне согласуются с данными литературы, в соответствии с которыми локальное введение антагониста рецептора грелина в вентральную область покрышки уменьшает высвобождение ДА в прилежащем ядре [10].
Известно, что высвобождение дофамина в мезолимбической системе опосредует подкрепляющие свойства стимулов (таких как пища и алкоголь) [8, 20]. Однако, по нашим данным, хроническое потребление алкоголя вызывало достоверное увеличение уровня ДА только в правом гипоталамусе. Отсутствие изменений содержания ДА в обонятельном бугорке (являющегося также частью мезолимбической системы) косвенно подтверждает тот факт, что систематическое полупринудительное потребление алкоголя не обязательно приводит к формированию алкогольной зависимости. Среди крыс линии «Вистар», полученных из питомника «Рапполово» (Ленинградская область), только 65 % демонстрируют предпочтение места введения этанола [1].
По результатам настоящего исследования, хроническое потребление алкоголя вызывало достоверное увеличение содержания 5-ГТ в левом гиппокампе. Известно, что данная область у грызунов отвечает за обучение и память. В гиппокампе обнаружены грелиновые рецепторы [6]. Введение грелина способствует развитию длительной потенциации, повышению плотности нейронов в гиппокампе и увеличивает эффективность гиппокампзависимого обучения и запоминания. При этом действие грелина в гиппокампе связано с серотонином, так как ингибирование обратного захвата серотонина блокирует действие грелина [6, 9]. На основании этих данных мы предположили, что введение антагониста грелина крысам, длительно потреблявшим алкоголь, может вернуть содержание 5-ГТ в гиппокампе к уровню контроля. Вопреки ожиданиям, применение [D-Lys3]-GHRP-6 у крыс, хронически потреблявших 10 % этанол, не приводило к возврату моноаминергических систем в состояние, характерное для интактных животных. Так, в левом гиппокампе у алкоголизированных крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6, уровень 5-ГТ был выше, а соотношение 5-ГИУК/5-ГТ ниже, чем у контрольных интактных животных. Кроме того, в правом стриатуме крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6 на фоне хронической алкоголизации, было отмечено более высокое содержание метаболитов ДА, чем в соответствующей зоне мозга интактных контрольных животных.
У крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6 на фоне хронического алкогольного воздействия, выявлено снижение ДА в левом гипоталамусе по сравнению с интактными животными, получавшими препарат. Таким образом, можно предположить, что хроническое воздействие этанола повышает чувствительность ДА-ергической системы гипоталамуса к антагонисту грелина.
Необходимо отметить, что в большинстве случаев хронически алкоголизированные крысы, получавшие [D-Lys3]-GHRP-6, не отличались по параметрам состояния моноаминергических систем от хронически алкоголизированных крыс, получавших вместо [D-Lys3]-GHRP-6 физиологический раствор. Исключением из данной закономерности был правый стриатум, где у крыс, получавших [D-Lys3]-GHRP-6 на фоне потребления 10 % этанола, уровень ДОФУК оказался выше, чем у алкоголизированных животных, не получавших препарата.
Таким образом, можно заключить, что по своему влиянию на моноаминергические системы головного мозга [D-Lys3]-GHRP-6 не является антагонистом действия этанола, скорее, этанол при хроническом воздействии снижает реактивность большинства моноаминергических систем на антагонист грелина.
Выводы
- Под действием хронического потребления 10 % раствора этанола исчезает исходная левосторонняя асимметрия по содержанию 5-ГИУК в стриатуме.
- Этанол изменяет состояние серотонинергической системы в левом гиппокампе (увеличивая содержание 5-ГТ) и в правом обонятельном бугорке (повышая уровень 5-ГИУК).
- Этанол изменяет состояние ДА-ергической системы в правом гипоталамусе (повышая содержание ДА).
- Препарат [D-Lys3]-GHRP-6 при интраназальном введении интактным крысам способен изменять состояние серотонинергической системы в левом гиппокампе, правом стриатуме и правом обонятельном бугорке. При этом параметры ДА-ергической системы изменяются только в правом стриатуме.
- Препарат [D-Lys3]-GHRP-6 при интраназальном введении интактным крысам не влияет на состояние моноаминергических систем гипоталамуса. Хроническое воздействие этанола повышает чувствительность ДА-ергической системы гипоталамуса к антагонисту грелина.
- При воздействии [D-Lys3]-GHRP-6 на состояние моноаминергических систем крыс, хронически потреблявших этанол, выявлено единственное изменение: повышение уровня ДОФУК в правом стриатуме. Таким образом, этанол при хроническом потреблении снижает реактивность моноаминергических систем на введение антагониста грелина.
About the authors
Inessa V. Karpova
Institute of Experimental Medicine
Author for correspondence.
Email: inessa.karpova@gmail.com
PhD, Docent, Senior Researcher, S.V. Anichkov Dept. of Neuropharmacology
Russian Federation, 12, Academic Pavlov street, Saint-Petersburg, 197376Eugenii R. Bychkov
Institute of Experimental Medicine; S.M. Kirov Military Medical Academy; National Guard Military Academy of the Russian Federation; Saint Petersburg State Pediatric Medical University
Email: bychkov@mail.ru
PhD (Biochemistry), Leading Researcher, S.V. Anichkov Dept. of Neuropharmacology Institute of Experimental Medicine; Assistant Professor, dept. of Pharmacology Kirov Military Medical Academy; Assistant Professor, dept. of General psychology National Guard Military Academy of the Russian Federation; Assistant Professor, dept. of Pharmacology, Saint Petersburg State Pediatric Medical University.
Russian Federation, 12, Academic Pavlov street, Saint-Petersburg, 197376; 6G, Akademika Lebedeva street, Saint-Petersburg, 194044; 1, L. Pilyutova street, Saint-Petersburg, 198206; 2, Litovskay street, Saint-Peterburg, 194100Ilia Yu. Tissen
Institute of Experimental Medicine
Email: iljatis@mail.ru
Researcher, S.V. Anichkov Dept. of Neuropharmacology
Russian Federation, 12, Academic Pavlov street, Saint-Petersburg, 197376Andrei A. Lebedev
Institute of Experimental Medicine; National Guard Military Academy of the Russian Federation
Email: aalebedev-iem@rambler.ru
Dr Biol Sci (Pharmacology), Leading Researcher, S.V. Anichkov Dept. of Neuropharmacology Institute of Experimental Medicine; Professor, dept. of General psychology National Guard Military Academy of the Russian Federation
Russian Federation, 12, Academic Pavlov street, Saint-Petersburg, 197376; 1, L. Pilyutova street, Saint-Petersburg, 198206Petr D. Shabanov
Institute of Experimental Medicine; S.M. Kirov Military Medical Academy
Email: pdshabanov@mail.ru
Dr Med Sci, Professor, Head S.V. Anichkov Dept. of Neuropharmacology Institute of Experimental Medicine; Head of the dept. of Pharmacology Kirov Military Medical Academy
Russian Federation, 12, Academic Pavlov street, Saint-Petersburg, 197376; 6G, Akademika Lebedeva street, Saint-Petersburg, 194044References
- Виноградов П.М., Тиссен И.Ю., Лебедев А.А., и др. Антагонист рецепторов грелина [D-Lys3]-GHRP-6 снижает экспрессию условной реакции предпочтения места этанола у крыс // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. – 2015. – Т. 13. – № 2. – С. 27–33. [Vinogradov PM, Tissen IYu, Lebedev AA, et al. Antagonist receptorov grelina [D-Lys3]-GHRP-6 snizhaet ehkspressiyu uslovnoj reakcii predpochteniya mesta ehtanola u krys. Review on Clinical Pharmacology and Medicinal Therapy. 2015;13(2):27-33. (In Russ.)]
- Карпова И.В., Михеев В.В., Марышева В.В., и др. Изменения содержания моноаминов в симметричных структурах мозга агрессивных мышей-изолянтов линии C57Bl/6 под влиянием окситоцина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2015. – Т. 160. – № 11. – С. 546–550. [Karpova IV, Mikheev VV, Marysheva VV, et al. Oxytocin-induced changes in monoamine level in symmetric brain structures of isolated aggressive C57Bl/6 mice. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2015;160(5):605-609. (In Russ.)]. doi: 10.1007/s10517-016-3228-2.
- Chen Ch-Y, Asakawa A, Fujimiya M, et al. Ghrelin gene products and the regulation of food intake and gut motility. Pharmacol Rev. 2009;61:430-481. doi: 10.1124/pr.109.001958.
- Cory-Slechta DA, Weston D, Liu S, Allen JL. Brain hemispheric differences in the neurochemical effects of lead, prenatal stress, and the combination and their amelioration by behavioral experience. Toxicol Sci. 2013;132(2):419-30. doi: 10.1093/toxsci/kft015.
- Davis KW, Wellman PJ, Clifford PS. Augmented cocaine conditioned place preference in rats pretreated with systemic ghrelin. Regul Peptides. 2007;140(3):148-152. doi: 10.1016/j.regpep.2006.12.003.
- Diano S, Farr SA, Benoit SC, et al. Ghrelin controls hippocampal spine synapse density and memory performance. Nature Neuroscience. 2006;9:381-388. doi: 10.1038/nn1656.
- Dickson SL, Egecioglu E, Landgren S, et al. The role of the central ghrelin system in reward from food and chemical drugs. Molecular and Cellular Endocrinology. 2011;340:80-87. doi: 10.1016/j.mce.2011.02.017.
- Engel JA, Fahlke C, Hulthe P, et al. Biochemical and behavioral evidence for an interaction between ethanol and calcium-channel antagonists. Alcohol and Alcoholism. 1988;23(3):A13-A113. doi: 10.1007/BF01244784.
- Ferrini F, Salio C, Lossi L, Merighi A. Ghrelin in Central Neurons. Curr Neuropharmacol. 2009;7(1):37-49. doi: 10.2174/157015909787602779.
- Jerlhag E, Egecioglu E, Dickson SL, Engel JA. Glutamatergic regulation of ghrelin-induced activation of the mesolimbic dopamine system. Addiction Biology. 2011;16(1):82-91. doi: 10.1111/j.1369-1600.2010.00231.x.
- Jerlhag E, Egecioglu E, Dickson SL, et al. Alpha-conotoxin MII-sensitive nicotinic acetylcholine receptors are involved in mediating the ghrelin-induced locomotor stimulation and dopamine overflow in nucleus accumbens. European Neuropsychopharmacolology. 2008;18(7):508-518. doi: 10.1016/j.euroneuro.2008.02.006.
- Jerlhag E, Egecioglu E, Landgren S, et al. Requirement of central ghrelin signaling for alcohol reward. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2009;106 (27):11318-11323. doi: 10.1073/pnas.0812809106.
- Kaur S, Ryabinin AE. Ghrelin receptor antagonism decreases alcohol consumption and activation of perioculomotor urocortin-containing neurons. Alcoholism – Clinical and Experimental Research. 2010;34(9):1525-1534. doi: 10.1111/j.1530-0277.2010.01237.x.
- Kern A, Mavrikaki M, Ullrich C, et al. Hippocampal Dopamine/DRD1 signaling dependent on the ghrelin receptor. Cell. 2015;163(5):1176-1190. doi: 10.1016/j.cell.2015.10.062.
- Krasnova IN, Bychkov ER, Lioudyno VI, et al. Intracerebroventricular administration of substance P increases dopamine content in the brain of 6-hydrodopamine lesioned rats. Neuroscience. 2000;95(1):113-117. doi: 10.1016/S0306-4522(99)00400-5.
- Moulin A, Demange L, Berge G, et al. Toward potent ghrelin receptor ligands based on trisubstituted 1 2,4-triazole structure. 2. Synthesis and pharmacological in vitro and in vivo evaluations. Journal of Medicinal Chemistry. 2007;50;5790-5806. doi: 10.1021/jm0704550.
- Nagaya N, Itoh T, Murakami S, et al. Treatment of cachexia with ghrelin in patients with COPD. Chest. 2005;128:1187-93. doi: 10.1378/chest.128.3.1187.
- Nass R, Pezzoli SS, Oliveri MC, et al. Effects of an oral ghrelin mimetic on body composition and clinical outcomes in healthy older adults: a randomized trial. Annals of Internal Medicine. 2008;149(9):601-611. doi: 10.7326/0003-4819-149-9-200811040-00003.
- Quarta D, Di Francesco C, Melotto S. Systemic administration of ghrelin increases extracellular dopamine in the shell but not the core subdivision of the nucleus accumbens. Neurochemistry International. 2009;54(2):89-94. doi: 10.1016/j.neuint.2008.12.006.
- Robinson TE, Berridge KC. The neural basis of drug craving – an incentivesensitization theory of addiction. Brain Research Reviews. 1993;18(3):247-291. doi: 10.1016/0165-0173(93)90013-P.
- Rosen GD, Finklestein S, Stoll AL, et al. Neurochemical asymmetries in the albino rat’s cortex, striatum, and nucleus accumbens. Life Sci. 1984;34(12):1143-8. doi: 10.1016/0024-3205(84)90085-7.
- Sato T, Nakamura Y, Shiimura Y, et al. Structure, regulation and function of ghrelin. J Biochem. 2012;151(2):119-128. doi: 10.1093/jb/mvr134.
- Schneider ER, Darby R, Leibowitz SF, Hoebel BG. Orexin, but not ghrelin, injected in the lateral hypothalamus increases alcohol intake in alcohol-drinking rats. Alcoholism – Clinical and Experimental Research. 2007;31(6):199A.
