Blockade of GluA1 AMPA receptors reduces impulsive behavior in a gambling addiction model by modulating extracellular dopamine levels

Full Text

ОБОСНОВАНИЕ

В настоящее время в условиях широкого распространения расстройств аддиктивного поведения становится актуальной задачей изучение механизмов игровой зависимости. Расстройства аддиктивного поведения классифицируются по МКБ-11: 6C50 расстройство вследствие пристрастия к азартным играм (патологический гэмблинг); 6C51 расстройство вследствие пристрастия к компьютерным играм (патологический гейминг). Нарушения игровой деятельности определяется как расстройство импульсивности в поведении и обладает свойствами, характерными для алкогольной или наркотической зависимости [1, 2]. Для анализа поведения, связанного с импульсивностью и риском в опытах на животных, применяется метод Iowa Gambling Task [3]. Он основывается на выборе величины подкрепления для увеличения значимости подкрепления [4]. В наших исследованиях был использован вариант теста Iowa Gambling Task в трехлучевом лабиринте у крыс [5]. Показано, что антагонист грелиновых рецепторов [D-Lys3]-GHRP-6 снижает проявления импульсивности в поведении в модели игровой зависимости в лабиринте, влияя на обмен дофамина [6]. Ранее исследования импульсивности в поведении были проведены в ряде исследований [7–9].

Ключевая роль в системе награды и подкрепления при исследовании аддиктивных расстройств поведения принадлежит дофаминовой системе мозга [6, 64]. Имеются убедительные доказательства ведущей роли глутамата в механизмах зависимости, связанной с модификацией активности дофаминовой системы [10–12]. Дофаминергические клетки вентральной области покрышки (VTA) и терминальная область мезолимбической системы прилежащее ядро (NAc) получают массивный глутаматергический вход преимущественно из префронтальной коры, миндалевидного тела и гиппокампа [13, 14], структур, которые вовлечены в аспекты оценки вознаграждения при игровой зависимости [10, 15]. Глутаматергический вход активирует клетки VTA и увеличивает высвобождение дофамина в NAc [16, 17]. Дофамин-высвобождающий эффект глутамата в NAc преимущественно опосредован AMPA (а не NMDA) рецепторами [18]. При формировании зависимости меняется соотношение АМРА/NMDA в сторону увеличения активности АМРА-рецепторов, способствуя возникновению синаптической пластичности в возбуждающих синапсах дофаминергических нейронов VТА [20]. Повышение активности АМРА-рецепторов в постсинаптической мембране дофаминергических нейронов VTA связано с заменой субъединицы GluА2 в существующих АМРА-рецепторах или включением новых АМРА-рецепторов из цитоплазматического пула, содержащих субъединицы GluА1. Это сопровождается увеличением проводимости через АМРА-рецепторы и проницаемости для ионов кальция [19]. Аддиктивное поведение вызывает увеличение числа GluA1-AMPA-рецепторов, при этом падает доля GluA2-AMPA-рецепторов в VTA и NAc [21]. Показано, что при отмене наркотика также резко увеличивается количество GluA1-рецепторов в VTA [22].

Блокаторы AMPA-рецепторов более эффективно, чем NMDA-блокаторы (мемантин), подавляют активацию нейронов VTA и NAc глутаматом, вызванную развитием аддикции к наркогенам [22]. Имеются прямые доказательства того, что AMPA-блокаторы не только устраняют сенситизацию, толерантность и абстиненцию (синдром отмены) кокаина, опиатов, алкоголя, амфетамина, но и предупреждают реакцию возобновления, вызванную повторным введением этих веществ [23]. При этом антиаддиктивное действие AMPA-блокаторов более универсальное и сильное, чем у NMDA-блокаторов и антагонистов рецепторов дофамина [22]. Антагонисты AMPAR подавляют реакции самостимуляции и самовведения у крыс, а aнтагонисты NMDAR их активируют [24, 25].

Характеристикой многих известных AMPA-блокаторов аллостерического типа (талампанел¹, перампанел) является их неселективность к субъединицам АМРА, ведущая к одновременному блоку GluA2- и GluA1-рецепторов.

Блок GluA2 ведет к угнетению когнитивных функций, локомоции и исследовательской активности [24, 27, 28]. Для лечения игровой зависимости в клинике предложены антагонист AMPAR топирамат [29] и антагонист NMDAR акампросат [30], которые мало эффективны и имеют тяжелые побочные эффекты. В отделе нейрофармакологии Института экспериментальной медицины (Санкт-Петербург) был синтезирован селективный антагонист GluA1-AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 [31, 32], имеющий принципиальное преимущество перед известными неизбирательными AMPA-блокаторами. В опытах был показан его потенциальный антиаддиктивный эффект [24].

В настоящей работе исследован механизм действия антагонистов AMPAR на проявление аддиктивного поведения при использовании варианта теста Iowa Gambling Task в трехлучевом лабиринте у крыс и внеклеточное высвобождение дофамина в NAc в ответ на стимуляцию VTA. В доступной литературе крайне мало исследований действия антагонистов AMPAR на проявление игрового расстройства поведения и высвобождения дофамина. Существуют единичные данные о тормозном влиянии антагониста AMPAR топирамата на элементы игровой зависимости [29] и о повышении внеклеточного уровня дофамина в NAc на фоне антагониста рецептора mGlu 2/3 LY341495 [33].

Цель исследования. Изучение антиаддиктивного влияния антагониста GluA1 AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 в модели игровой зависимости и его роль в модуляции уровня дофамина, а также доказать антагонистическую активность ИЭМ-1460 в отношении глутаматных АМРА-рецепторов.

МЕТОДЫ

Эксперименты проведены на 42 половозрелых крысах самцах Вистар массой 250–300 г и на 15 изолированных нейронах, полученных от 8 рыб Danio rerio. В виварии ФБГНУ «Институт экспериментальной медицины» (ИЭМ) крыс содержали в стандартных клетках (40×50×20 см) при свободном доступе к воде и гранулированному корму. Использовали световой режим с 8:00 до 20:00 и при температуре 22±2°C. Danio rerio (дикий тип, wild type) возрастом 6–8 мес. фирмы «Аква Петер» были выращены в ФГБНУ «ИЭМ». Опыты проведены в соответствии с этическими принципами, обозначенными в Директиве Европейского парламента и Совета Европейского Союза 2010/63/EC от 22 сентября 2010 г., одобренной комиссией по биоэтике ФГБНУ «ИЭМ».

Для исследования импульсивности в модели игровой зависимости применяли вариант Iowa Gambling Task [6, 34]. Идея теста состоит в возможности изучения предпочтения животным подкрепления разной силы и вероятности. Установка (модифицированный трехлучевой лабиринт) включала стартовую площадку (33×50×35 см) и три рукава (по 50×15×35 см). В конце каждого из рукавов находилась кормушка с автоматическим управлением. Пищевое подкрепление (семена подсолнечника) осуществлялось при достижении кормушки. Когда животное выходило из рукава на стартовую площадку, происходила подача следующего подкрепления. Фиксировали побежки к кормушке и возвращения в стартовую камеру в течение 10 мин. Животных обучали ежедневно 1 раз в течение 21 дня. Животных кормили, ограничивая время питания 4 ч в сутки, при этом осуществлялся свободный доступ к воде.

Эксперименты по обучению крыс в трехлучевом лабиринте проводили в два этапа. На первом этапе применяли тренировочный (упрощенный) режим пищевого подкрепления для образования условной связи (рукав – кормушка). При каждом выборе рукава-1 животное получало одно семя подсолнечника. При каждом выборе рукава-2 подавали два семени и при каждом выборе рукава-3 — три. Тренировочный режим подачи пищевого подкрепления длился 5 дней. В течение последующих двух дней эксперименты не осуществляли. На 8-й день приступали ко второму этапу обучения и изменяли режим пищевого подкрепления с разной вероятностью и силой подкрепления. При каждом заходе рукава автоматически включался свет освещенностью 100 люкс в течение 2 с. В рукаве-1 подавали два семени (режим подкрепления FR1-2). При этом каждое достижение кормушки подкреплялось пищей. В рукаве-2 подавали три семени в режиме FR2-3 и подкрепляли каждую вторую побежку к кормушке, в рукаве-3 подавали четыре семени в режиме FR3-4 (то есть только каждая третья побежка к кормушке подкреплялась пищей). Таким образом, без вознаграждения оставались 1/2 заходов в рукав-2 и 2/3 заходов в рукав-3 лабиринта. В этом режиме крыс обучали 2 нед. На первом и втором этапах обучения применяли разное по силе и вероятности подкрепление для моделирования ситуации, приближенной к азартным играм к концу обучения [35]. Крыс, не совершавших заходы в рукава лабиринта, из эксперимента изымали (не более 15%).

Операцию по вживлению электродов производили у животных, предпочитавших совершать заходы в рукав-3 трехлучевого лабиринта (n=9). Животных, не предпочитавших заходы в рукав-3 лабиринта (не демонстрирующих отчетливые элементы аддиктивного поведения), не оперировали. Крыс наркотизировали препаратом тилетамин+золазепам в дозе 50 мг/кг. В VTA вживляли электрод для стимуляции (стальной биполярный электрод толщиной 0,2 мм с изоляцией). Координаты электрода относительно брегмы: АР=–5,3 мм, L=0,8 мм, Н=8,2 мм [36]. Для регистрации повышений уровня DA в NAc ипсилатерально вживляли углеродный электрод в стеклянной изоляции (длина не покрытого изоляцией конца углеволокна 100 мкм и толщина 7 мкм). Электрод для регистрации имплантировали согласно координатам: AP=+2,0 мм (от брегмы), L=1,2 мм, Н=7,3 мм от поверхности черепа [36]. Вживляли также электрод сравнения диаметром 3 мм из прессованного Ag/AgCl по координатам: АР=+5,5 мм (от брегмы), L=0. Для крепления электрода на поверхности черепа использовали акрил с УФ-отверждением. Далее в течение 1 нед. животных содержали в индивидуальных клетках для восстановления после оперативного вмешательства [37].

Эксперимент выполнен с помощью телеметрического аппаратно-программного комплекса «Циклон», включающего в себя несколько блоков: блок быстросканирующей циклической вольтамперометрии (потенциостат), электрический раздражитель (стимулятор нервной ткани), световой и звуковой раздражитель, акселерометр для определения положения головы, блок видеорегистрации положения крысы [38]. Регистрацию высвобождения дофамина осуществляли у крыс в ответ на электрическое раздражение VTA [39]. Выброс дофамина оценивали по изменению его внеклеточного уровня в прилежащем ядре in vivo методом циклической вольтамперометрии с быстрым сканированием у наркотизированных животных после операции по вживлению электродов в ответ на электростимуляцию VTA одиночной пачкой импульсов (240 мкА, 100 Гц, 1с) [66, 67]. Поскольку VTA является источником дофаминергических (но не серотонинергических и норадренергических) волокон, поступающих в прилежащее ядро, мы предполагаем, что усиление интенсивности вольтамперометрического сигнала в прилежащем ядре при стимуляции VTA вызвано увеличением выброса именно дофамина [16, 17].

Эти значения принимали за базовый (или контрольный уровень) высвобождения дофамина. Затем вводили внутрибрюшинно 0,9% раствор натрия хлорида или исследуемое вещество — ИЭМ-1460 в дозе 1 мг/кг. Через 20 мин повторно оценивали выброс дофамина. Для регистрации повышений уровня дофамина в ответ на стимуляцию VTA использовали потенциал удержания 0,4 В и продолжительность сканирования 9 мс. Cканирующий импульс при этом подавали каждые 100 мс. Величина анодного предела составляла +1,3 В. Для анализа полученных данных применяли веб-приложение Analysis Kid с открытым исходным кодом. Приложение Analysis Kid разработано лабораторией Hashemi Lab (США), позволяет визуализировать, калибровать и фильтровать нейрохимические сигналы [40].

По завершении экспериментов был произведен морфологический контроль локализации положения электродов. Крыс умерщвляли передозировкой этаминала натрия и перфузировали 0,9% раствором натрия хлорида, затем фиксировали в формалине, мозг выделяли и заливали целлоидином, делали фронтальные срезы и окрашивали крезиловым фиолетовым по методу Ниссля (рис. 1). Область локализации электродов верифицировали после завершения эксперимента в гистологических срезах мозга, используя стереотаксический атлас [36]. Для морфологической верификации следа электрода для электростимуляции в VTA делали фронтальный разрез на уровне «Bregma –5,3 мм», согласно стереотаксическому атласу. В этой области головного мозга ткань VTA наиболее обширна и представлена дофаминергическим паранигральным ядром. Для верификации следа электрода и регистрации в прилежащем ядре делали фронтальный срез на уровне «Bregma +2,7 мм» согласно атласу. Далее продолжали иссекать срезы на протяжении 0,7–1 мм до той области переднего мозга, в которой прилежащее ядро занимает наибольшую площадь (рис. 1). В этой части мозга передняя комиссура смещалась к верхней медиальной части ядра, тогда как в его наиболее крупной средней области располагался след электрода для регистрации (рис. 1).

 

Рис. 1. Морфологический контроль следа электродов в головном мозге крыс: a — cлед электрода для стимуляции в VTA на уровне Bregma –5,3 мм: ок. ×4, об. ×10; b — область начала поиска следа тонкого регистрирующего электрода на уровне Bregma +2,7 мм: ок. ×4, об. ×10; c — передняя часть прилежащего ядра с дефектом мозга из области вживления тонкого регистрирующего электрода на уровне Bregma +2,0: ок. ×10, об. ×10. IG — обонятельные ядра; Cpu — стриопаллидарный комплекс; Pir — грушевидная кора; SepN — ядра перегородки; VL — боковой желудочек; ca — передняя спайка мозга. Окраска методом Ниссля.

 

Исследование действия антагониста AMPAR ИЭМ-1460 проведено с помощью метода patch-clamp (SyncroPatch 384/768PE) на изолированных нейронах мозга Danio rerio [41]. Методика проведения опыта описана в статье [65]. Для регистрации трансмембранных токов применяли метод локальной фиксации потенциала. В работе использована точечная фиксация потенциала –80 мВ в конфигурации «целая клетка». Для получения АМРА-ответов использовали раствор № 1 [65] + 100 мкМ каиновой кислоты (Sigma-Aldrich, США), температура 20°C, рН 7,4 [42]. Исследуемое вещество ИЭМ-1460 в соответствующих концентрациях растворяли в растворе № 1 [65], температура 20°C, рН 7,4.

Фармакологические агенты. В работе исследовали фармакологическую активность антагониста АМРА-рецепторов ИЭМ-1460 [5-(1-адаментилметиламино)пентил триметазалин бромид] (рис. 2). Вещество ИЭМ-1460 растворяли в дистиллированной воде, рН раствора доводили до 7,2 с помощью 0,1 М NaOH. Вещество вводили внутрибрюшинно за 30 мин до изучения аддиктивного поведения в трехлучевом лабиринте, затем внутрибрюшинно во время операции после вживления электродов и регистрировали уровень дофамина через каждые 5 мин. В качестве контроля служил 0,5 мл 0,9% раствор натрия хлорида.

 

Рис. 2. Структурная формула соединения ИЭМ-1460.

 

Статистика. При обработке данных, полученных с помощью метода patch-clamp для построения кривых «концентрация вещества – действие» использовали нелинейную аппроксимацию регрессионной кривой, представляющей собой зависимость логарифма концентрации антагониста AMPA от степени угнетения (в процентах) стационарного тока, по графику определяли IC50 исследуемого антагониста. Для статистической обработки и построения графиков использовали программу Graph Pad Prism 9 for Windows, version 9.5.1. (GraphPad Software, США). При обработке данных поведения и уровня дофамина для оценки соответствия распределений случайных величин гауссовым использовали критерий нормальности Д’Агостино–Пирсона. Анализ данных проводили с помощью методов непараметрической статистики с использованием U-критерия Манна–Уитни для малых выборок. Данные на рисунках представлены в виде медианы и квартилей [Q₁, Me, Q₃]. Различия считали статистически значимыми при р <0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ

При изучении аддиктивного поведения в тесте величины и вероятности подкрепления (вариант IOWA-теста) определяли число заходов в каждый рукав трехлучевого лабиринта. Не заходили в рукава лабиринта на первом этапе обучения и были исключены из эксперимента 7 крыс. После обучения 35 крыс в течение 21 дня тестировали на 22-й и 23-й дни. ИЭМ-1460 1 мг/кг внутрибрюшинно (в/бр) снижал удельный вес числа заходов в рукав-3 лабиринта относительно числа заходов у группы крыс, получающих 0,9% раствор натрия хлорида, с 46,55±1,86 до 39,63±2,80% (p <0,01) и повышал число заходов в рукав-1 c 31,5±3,1 до 38,5±4,1% (p <0,05) по сравнению с показателем введения 0,9% раствора натрия хлорида, что говорит об антиаддиктивном действии вещества (табл. 1).

 

Таблица 1. Сравнение удельного веса в процентах посещения рукавов в трехлучевом лабиринте в контроле и под действием GluA1-AMPA-антагониста ИЭМ-1460
Показатель	Процент числа заходов в рукав			Суммарное число заходов в рукав
	рукав-1	рукав-2	рукав-3
0,9% раствор натрия хлорида	31,5±3,12	21,4±3,4	46,55±1,86	39,3±1,9
ИЭМ-1460 1 мг/кг в/бр	38,5±4,1*	23,1±5,5	39,63±2,8**	42,8±4,5
ИЭМ-1460 3 мг/кг в/бр	34,7±4,1	24,6±3,7	41,98±3,7*	36,8±4,5
ИЭМ-1460 10 мг/кг в/бр	34,6±3,8	22,4±3,3	43,5±1,3	31,4±6,5
Примечание. *p ≤0,05; **p ≤0,01 по сравнению с контролем (0,9% раствор натрия хлорида). в/бр — внутрибрюшинно.

 

ИЭМ-1460 в дозе 3 мг/кг в/бр снижал число заходов в рукав-3 лабиринта по сравнению с 0,9% раствором натрия хлорида с 46,55±1,86 до 41,98±3,70% (p <0,05), что также говорит об антиаддиктивном действии вещества (рис. 3). ИЭМ-1460 в дозе 10 мг/кг не вызывал достоверных изменений, в то же время наблюдалась тенденция к снижению числа заходов в рукав-3 лабиринта по сравнению с 0,9% раствором натрия хлорида. Суммарное число заходов в рукава статистически значимо не изменялось.

 

Рис. 3. Удельный вес в процентах посещений лабораторным животным (крысой) рукава-3 в трехлучевом лабиринте под действием соединения ИЭМ-1460 в разных дозах внутрибрюшинно и контроль (0,9% раствор натрия хлорида). *p ≤0,05; **p ≤0,01 по сравнению с контролем.

 

Таким образом, показано, что антагонист AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 снижает проявление импульсивного поведения в модели игровой зависимости, уменьшая число побежек в рукав лабиринта, связанное с получением более статистически значимого пищевого подкрепления, но с низкой вероятностью его достижения.

Введение ИЭМ-1460 в активной дозе 1 мг/кг в/бр, установленной при изучении аддиктивного поведения в лабиринте, приводило к усилению вызванных стимуляцией реакций дофамина. Вызванная фазическая реакция через 5 мин после инъекции ИЭМ-1460 статистически значимо не отличалась от выброса дофамина в контрольной группе, получавшей 0,9% раствор натрия хлорида, однако через 30 мин после введения ИЭМ-1460 выброс фазического дофамина был статистически выше, чем в контрольной группе, в которой проводили измерение фазического выброса через 30 мин после введения 0,9% раствор натрия хлорида (p ≤0,01) (рис. 4).

 

Рис. 4. Динамика величины фазических волн повышения уровня дофамина в прилежащем ядре в ответ на электрическую стимуляцию вентральной области покрышки после введения ИЭМ-1460 в дозе 1 мг/кг внутрибрюшинно. ***p ≤0,01.

 

Таким образом, при стимуляции VTA наблюдается увеличение фазического повышения уровня дофамина при введении ИЭМ-1460 (рис. 5).

 

Рис. 5. Кинетика изменения внеклеточного уровня дофамина в прилежащем ядре в ответ на электрическую стимуляцию зоны вентральной области покрышки. Вольтамперограмма после стимуляции вентральной области покрышки у животных, получающих 0,9% раствор натрия хлорида (a), и после введения ИЭМ-1460 (b). Цветовая шкала отражает величину изменения электрического тока по сравнению с его уровнем в точке 0 по оси времен.

 

Нами были исследованы АМРА-блокирующая активность соединения ИЭМ-1460 в дозе 3 мкМ. Протокол исследований patch-clamp представлен на рис. 6.

 

Рис. 6. Исследование антагониста ИЭМ-1460 в дозе 3 мкМ. С помощью перфузионной системы Ala VC3/4 последовательно подается агонист (каинат 100 мкМ), далее агонист (каинат 100 мкМ) + антагонист (ИЭМ-1460 3 мкМ) и далее агонист (каинат 100 мкМ).

 

Таким образом, в нашем исследовании мы подтверждаем, что соединение ИЭМ-1460 оказывает блокирующее действие на АМРА-рецепторы. Степень блокирования АМРА-рецепторов у ИЭМ-1460 составила 86,7±8% в одной дозе 3 мкМ, что коррелирует с данными другого исследования [32].

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящей работе показано, что селективный антагонист GluA1-AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 снижает проявление импульсивного поведения в модели игровой зависимости, уменьшая число побежек в рукав трехлучевого лабиринта, связанное с получением более значимого пищевого подкрепления, но с низкой вероятностью его достижения. Это согласуется с данными литературы о снижении химических форм зависимости на фоне блокады AMPA-рецепторов [22]. Показано, что антагонисты AMPAR снижают проявления патологического пристрастия к алкоголю, психостимуляторам и опиатам. При этом они предупреждают реакцию срыва, вызванную введением психоактивных средств [22]. В наших ранних исследованиях показано, что антагонист GluA1-AMPA-рецепторов ИЭМ-1460 подавляет подкрепляющие свойства электрической стимуляции гипоталамуса [24]. Существуют литературные данные о тормозном влиянии антагониста AMPAR топирамата на элементы игровой зависимости [29].

Таким образом, что для изучения и применения в качестве антиаддиктивных средств таких компонентов игровой зависимости, как импульсивность, целесообразно использовать селективные антагонисты GluA1-АМРА-рецепторов. В нашем исследовании мы подтверждаем, что соединение ИЭМ-1460 оказывает блокирующее действие на АМРА-рецепторы, соответствующее действию на GluA1R. Степень блокирования АМРА-рецепторов у ИЭМ-1460 составила 86,7+8% в дозе 3 мкМ, что коррелирует с данными другого исследования [32]. Возможно было бы использовать также и спермин. Спермин, природный полиаминный агонист NMDA-рецепторов, проявляющий свойства AMPA-блокатора, вызывает блок GluA1-рецепторов интернейронов. Спермин способствовал улучшению памяти и обучения, активации двигательной и исследовательской активности, однако он слабо устранял токсические эффекты каината и усиливал токсическое действие глутамата на NMDA-рецепторы в коре, VTA и NAC [26]. Показано, что активность ИЭМ-1460 на два порядка выше, чем у спермина [44]. В отличие от спермина, ИЭМ-1460 вызывал полный блок GluA1-AMPA-рецепторов и обладал высокой нейропротекторной активностью [45, 46].

Показано, что ИЭМ-1460 не только является селективным антагонистом GluA1-АМРА-рецепторов, но и обладает никотиновой (н) холинорецепторной типа α3β4 блокирующей активностью и является прямым агонистом GluA2-AMPA-рецепторов [26]. Показано, что блокаторы α3β4-н-холинорепцепторов подавляют самостимуляцию и самовведение кокаина, амфетамина, морфина, никотина и других наркотических веществ, ослабляют поведенческую сенситизацию к ним, а также подавляют толератность и устраняют синдром отмены наркотика [47]. α3β4-н-холинорецепторы находятся в пресинапсах интернейронов, и их активация вызывает массивный выброс эндогенного глутамата, что ведет, в частности, к развитию судорог через активацию GluA1-AMPA-рецепторов в коре мозга. Установлено, что в пресинапсах интернейронов пирамидных клеток мозга в основном и находятся α3β4-н-холинорецепторы [48]. Именно этим, видимо, и обьясняется факт, что этот тип стимуляции вызывает выброс глутамата [49]. ИЭМ-1460 является избирательным блокатором парасимпатических ганглиев [50], включающих в себя никотиновые рецепторы α3β4-типа [51]. Так как ИЭМ-1460 устраняет судороги и аналгезию, вызванную никотином [52], можно ожидать, что блокирующее действие ИЭМ-1460 на пресинаптические α3β4-н-холинорецепторы в окончаниях глутаматергических нейронов в NAc будет важным компонентом его потенциального антиаддиктивного действия. Более того, в отличие от мемантина, ИЭМ-1460 полностью лишен фенциклидино-подобной активности и способен устранять ее у мемантина и МК-801 [23], что свидетельствует о его высоком антиаддиктивном потенциале [24]. ИЭМ-1460 является прямым агонистом GluA2-AMPA-рецепторов на пирамидных клетках коры мозга [53].

Уникальное сочетание в одной молекуле ИЭМ-1460 сразу трех антиаддиктивных свойств (GluA1-AMPA-блокирующего, н-холиноблокирующего и GluA2-стимулирующего действия) позволяет говорить о высоком антиаддиктивном потенциале данного препарата. Лекарства с подобным набором свойств для лечения игрового расстройства поведения неизвестны. Отмеченное сочетание свойств в одном препарате должно было бы придать ему высокую эффективность и в других тестах, что и подтвердилось в наших экспериментах по изучению проявления импульсивного поведения на модели игровой зависимости в варианте Iowa Gambling Task в трехлучевом лабиринте у крыс.

Основной индикатор наличия у веществ противоаддиктивных свойств — это его эффективность в отношении модуляции внеклеточного уровня дофамина в NAc, структуре мозга, где определяется результирующая составляющая мотивационного состояния и его трансформация в двигательную активность приближения или избегания [54]. При анализе динамики величины фазических волн повышения дофамина в NAc в ответ на электрическую стимуляцию VTA нами показано увеличение фазического повышения уровня дофамина после введения ИЭМ-1460 в активной дозе 1 мг/кг в/бр, которая была наиболее эффективна при изучении проявления импульсивного поведения на модели игровой зависимости в варианте теста Iowa Gambling Task в трехлучевом лабиринте. Это во многом согласуется с данными литературы. Показано, что антагонист рецептора mGlu 2/3 LY341495 повышает внеклеточный уровень дофамина NAc [33]. Показано, что антиаддиктивными свойствами обладают фармакологические средства, которые способны эффективно модулировать внеклеточный уровень дофамина, повышая или снижая его выброс в NAc [55]. Известно, что антагонисты рецепторов дофамина также могут повышать высвобождение дофамина в NAc. In vivo микродиализ показал, что лево-тетрагидропальматин (l-THP), антагонист рецепторов дофамина D1 и D2, повышает внеклеточный уровень DA в NAc и дозозависимо усиливает выброс дофамина на фоне его повышенного высвобождения, вызванного предварительным введением кокаина. Показано, что l-THP снижает выработку условной реакции предпочтения места введения кокаина и его возобновление, вызванное кокаином или метамфетамином [56]. l-THP также ослаблял на фоне действия кокаина подкрепляющие свойства самостимуляции гипоталамуса и дозозависимо снижал самовведение кокаина в условиях прогрессивного режима подкрепления [57]. Данный режим самовведения во многом приближен к ситуации азарта и риска гемблинга, которое мы стремились моделировать в настоящих исследованиях по изучению проявления импульсивного поведения на модели игровой зависимости в трехлучевом лабиринте.

Возникает вопрос, как повышение внеклеточного уровня дофамина может привести к возможному терапевтическому эффекту аддиктивного поведения после применения антагонистов AMPAR. Сообщалось, что фазический выброс дофамина в NAc, вызванный подкрепляющим стимулом (вознаграждением при игровой ситуации риска и азарта или введением наркогена), также может запускать и процессы нейроадаптации. При этом сигналы из NAc вызывают циркуляцию стриапаллидарных и паллидоталамокортикальных нейронных сетей, которые, включая в дальнейшем и дорсальный стриатум, приводят к формированию адаптивных изменений и стереотипного поведения, что лежит в основе импульсивных и компульсивных реакций на аддиктивные воздействия [58]. Ключевыми синаптическими изменениями при этом выступают рецепторы NMDA и AMPA в глутаматергических проекциях от префронтальной коры и миндалевидного тела к VTA и NAc [59]. Длительное употребление аддиктивных средств, по-видимому, связано со снижением функции дофамина, о чем свидетельствует снижение его высвобождения и числа D₂-рецепторов. Более того, снижение числа D₂-рецепторов в стриатуме связано со снижением активности орбитофронтальной коры (области, связанной с оценкой значимости и мотивацией, а также с компульсивным поведением) и поясной извилины (области, связанной со снижением контроля и импульсивностью), что приводит к дисрегуляции префронтальной коры, потере контроля и компульсивному приему аддиктивных средств, что характеризует состояние зависимости [60]. Подкрепляющие эффекты аддиктивных средств и стимулов в основном зависят от силы и скорости высвобождения дофамина в прилежащем ядре, а хроническое их воздействие запускает глутаматергически опосредованную нейроадаптацию в дофаминовых терминальных областях мезолимбической системы, снижение высвобождения дофамина и числа D₂-рецепторов [61]. Повышение риска рецидива при лечении аддиктивных расстройств, депрессивные симптомы и дисфория часто могут быть связаны с низкой функцией дофамина [61, 62]. Следовательно, использование антиаддиктивных средств, повышающих внеклеточный уровень дофамина, крайне перспективно в отличие от заместительной терапии веществами с аддиктивным потенциалом [63].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, блокада GluA1-AMPA-рецепторов с помощью соединения ИЭМ-1460 снижает проявление импульсивного поведения в модели игровой зависимости, влияя на внеклеточный уровень дофамина. ИЭМ-1460 снижает число побежек в рукав трехлучевого лабиринта, связанный с получением более значимого пищевого подкрепления, но с низкой вероятностью его достижения, уменьшая тем самым степень импульсивного поведения на модели игровой зависимости в варианте Iowa Gambling Task. При анализе динамики величины фазических волн повышения уровня дофамина в NAc в ответ на электрическую стимуляцию VTA нами показано увеличение фазического повышения уровня дофамина после введения ИЭМ-1460 в активной дозе 1 мг/кг в/бр, которая была наиболее эффективна при изучении проявления импульсивного поведения в трехлучевом лабиринте. В нашем исследовании мы подтвердили, что ИЭМ-1460 оказывает сильное блокирующее действие на АМРА-рецепторы, что согласуется с данными других исследований.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. А.А. Лебедев — организация проведения экспериментов, обзор литературы, сбор и анализ литературных источников, написание текста; А.М. Потапкин — продвижение идеи, биоинформатический анализ данных, экспериментальные процедуры, редактирование статьи; С.С. Пюрвеев, В.В. Сизов, В.Н. Мухин, М.А. Нетеса — экспериментальные процедуры; В.Е. Гмиро — синтез соединения, редактирование статьи; П.Д. Шабанов — общая идея и руководство работой. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой ее части.

Этическая экспертиза. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины», протокол № 2/23 от 15.06.2023.

Источники финансирования. Исследование выполнено в рамках государственного задания ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины» FGWG-2025-0020 «Поиск молекулярных мишеней для фармакологического воздействия при аддиктивных и нейроэндокринных нарушениях с целью создания новых фармакологически активных веществ, действующих на рецепторы ЦНС».

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Все данные, полученные в настоящем исследовании, доступны в статье.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента и член редакционной коллегии.

ADDITIONAL INFO

Author contributions: A.A. Lebedev: project administration, data curation, writing—original draft; A.M. Potapkin: conceptualization, formal analysis, investigation, writing—review & editing; S.S. Pyurveev, V.V. Sizov, V.N. Mukhin, M.A. Netesa: investigation; V.E. Gmiro: resources, writing—review & editing; P.D. Shabanov— conceptualization, supervision. All the authors approved the version of the draft to be published and agreed to be accountable for all aspects of the work, ensuring that issues related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethics approval: The study was approved by the local ethical committee of Institute of Experimental Medicine (protocol No. 2/23 dated 2023 Jun 15).

Funding sources: This study was part of the state assignment of the Federal State Budgetary Scientific Institution Institute of Experimental Medicine (FGWG-2025-0020), “Search for Molecular Targets for Pharmacological Intervention in Addictive and Neuroendocrine Disorders to Develop New Pharmacologically Active Compounds Acting on CNS Receptors.”

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities or interests for the last three years related with for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: No previously obtained or published material (text, images, or data) was used in this study or article.

Data availability statement: data generated in this study are available in the article.

Generative AI: Generative AI technologies were not used for this article creation.

Provenance and peer-review: This work was submitted to the journal on its own initiative and reviewed according to the standard procedure. Two external reviewers, and a member of the editorial board participated in the review.

 

¹ ЛС не зарегистрировано в РФ.

About the authors

Andrei A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine; St. Petersburg State Institute of Psychology and Social Work

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-code: 4998-5204

Dr. Sci. (Biology), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Aleksandr M. Potapkin

Institute of Experimental Medicine; St. Petersburg State Institute of Psychology and Social Work

Author for correspondence.
Email: potanin.alexander@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-6034-364X

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

Sarng S. Pyurveev

Institute of Experimental Medicine

Email: dr.purveev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4467-2269
SPIN-code: 5915-9767

MD, Cand. Sci. (Medicine);

Russian Federation, Saint Petersburg

Vadim V. Sizov

Institute of Experimental Medicine

Email: sizoff@list.ru
ORCID iD: 0009-0001-6198-1821
SPIN-code: 1397-7380
Russian Federation, Saint Petersburg

Valerii E. Gmiro

Institute of Experimental Medicine

Email: g2119@online.ru
SPIN-code: 1526-2154

Cand. Sci. (Chemistry)

Russian Federation, Saint Petersburg

Eugenii R. Bychkov

Institute of Experimental Medicine

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-code: 9408-0799

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Valery N. Mukhin

Institute of Experimental Medicine

Email: Valery.Mukhin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0999-6847
SPIN-code: 3655-9126

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Saint Petersburg

Mariia A. Netesa

Institute of Experimental Medicine

Email: aintula@gmail.com
ORCID iD: 0009-0002-7353-1745
SPIN-code: 8429-6486
Russian Federation, Saint Petersburg

Dmitrii E. Anisimov

Institute of Experimental Medicine

Email: anisimov_bb@mail.ru
Russian Federation, Saint Petersburg

Andrey V. Droblenkov

Institute of Experimental Medicine

Email: droblenkov_a@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5155-1484

Dr. Med. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Petr D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-code: 8974-7477

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

References