Scientific journal

Advances in current natural sciences

ISSN 1681-7494

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 0,775

Основная задача генетики поведения - выяснение роли генетических факторов в определении поведения. Она решает ряд проблем, среди которых - исследование механизмов действия генов, определяющих формирование нервной системы, а также изучение механизмов реализации действия мутантных генов, затрагивающих функции ЦНС, которые могут служить моделями заболеваний нервной системы человека. Эти два направления обычно называют нейрогенетикой [3].

Целью данной работы явился анализ динамики показателей поведения гомозиготных (А₂/А₂) по локусу TAG 1A гена рецептора дофамина второго типа (DRD₂) крыс линии WAG/Rij до и после аудиогенной стимуляции.

Всех использованных в работе половозрелых крыс (всего 19 особей в возрасте шести месяцев) содержали в стандартных условиях вивария, характеризующихся постоянством комнатной температуры (20°-22°)С и уровнем влажности. Еду и питье животные получали ad libitum. Крыс содержали в открытых проволочных клетках при естественном освещении. В каждой клетке находилось не более пяти крыс.  

«Открытое поле» представляло собой квадратную освещенную арену, разделенную на 16 равных частей. В течение
5 минут регистрировали такие параметры как латентный период до первого движения, число пересеченных квадратов в центре и на периферии поля, количество стоек в центре и на периферии поля, эпизоды груминга и общее время их проведения, неподвижность, уринации, число болюсов с занесением их в протокольные листы. Регистрацию параметров поведения проводили в течение десяти дней. Тест «открытое поле» был разработан еще в тридцатые годы прошлого века К. Холлом для оценки поведения крыс [13]. В настоящее время это один из самых распространенных методов регистрации поведения грызунов, который широко используется в экспериментальной нейробиологии.

Аудиогенную стимуляцию крыс проводили в специальной камере (60x60x60см) по методике Г.Д. Кузнецовой, используя «звон ключей» («keys ringing», Krushinsky, 1974). Звуковой сигнал имел диапозон 13-85 kHz (максимум спектра 20-40 kHz) и среднюю интенсивность 50-60 dB с величиной пиков до 80-90 дБ. Стимульный раздражитель включал в себя ультразвуковую часть (20 кГц и выше) и был более эффективным для вызова большого судорожного припадка, чем звук звонка или гудка [14]. Он предъявлялся в течение 1,5 минут.  

Ответ на стимул оценивали по четырех - бальной шкале, следуя определенным объективным показателям реакции животного: 0 - отсутствие реакции; 1 балл - сильное двигательное возбуждение; 2 балла - клонические судороги в позе «на животе»; 3 балла - продолжение клонических судорог с переворачиванием на бок; 4 балла - тонические судороги и состояние каталепсии [11]. На следующий день после шестого большого припадка начинали повторную регистрацию поведения крыс А₂/А₂ в открытом поле.

После  шести  сеансов  аудиогенной стимуляции (АС), приводивших каждый раз к формированию большого судорожного припадка, повторное тестирование крыс А₂/А₂ в «открытом поле», выявило изменения, которые отражены в таблице 1.

Таблица 1. .Показатели двигательной активности в открытом поле (ОП) крыс А₂/А₂ до и после аудиогенной стимуляции

Приведенные в таблице 1 результаты убедительно показывают, что у крыс после шести сеансов аудиогенной стимуляции резко возросла неподвижность. Это проявилось как в увеличении латентного периода до первой амбуляции, так и в увеличении времени общей неподвижности, зарегистрированной как сумма остановок крысы во время движений по открытому полю.

Время неподвижности крыс хорошо коррелирует с показателями двигательной активности - она снижается у крыс после сеансов с АС в два раза, и отражается как на показателях общей двигательной активности, так и числе посещений ими периферических квадратов. Последние объясняется тем, что центр поля мало посещают крысы А2А2 как до-, так и после аудиогенной стимуляции.

Данные таблицы 2 показывают, что после повторных сеансов аудиогенной стимуляции снижение двигательной активности крыс А₂/А₂ сопровождается и резким угнетением их исследовательской деятельности. Эти данные позволяют предполагать, что повторяющиеся большие припадки вызвали значительные нарушения в состоянии мозга вследствие формирующейся обширной эпилептической системы.

Таблица 2. Показатели исследовательской деятельности и груминга крыс А₂/А₂ в открытом поле (ОП) до и после аудиогенной cтимуляции

Крысы линии WAG/Rij являются инбредной линией с генетически детерминированной абсансной эпилепсией. Согласно новой гипотезе абсансная эпилепсия является кортико-таламическим типом эпилепсии [6]. В ее формировании принимают участие такие структуры, как кора больших полушарий с эпилептогенной зоной (находящейся в периоральной области сенсомоторной коры), вентробазальное и ретикулярное ядро таламуса. Ранее было показано, что у 30% взрослых крыс линии WAG/Rij аудиогенная стимуляция вызывает конвульсивные судороги (Кузнецова). Так как крысы линии WAG/Rij выявляют устойчивую спонтанную пик-волновую активность, то аудиогенная субпопуляция этих крыс - хорошая модель для исследования смешанной формы эпилепсии, которая является тяжелой клинической проблемой для лекарственной терапии [7].

Впервые с помощью метода ПЦР изучен полиморфизм рестрикционного локуса TAG1A гена рецептора дофамина D₂ и варьирующих тандемных повторов гена переносчика дофамина [4]. Результаты анализа показали, что большинство животных являются гетерозиготами по изученным локусам. Так в локусе TAG1A выявлено два аллеля (А₁ и А₂), при этом генотип А₁/А₂ был у 75% животных, А₂/А₂ - 21% и А₁/А₁ у 4%. В ранее проведенных исследованиях была показана ассоциация гена DRD₂ с особенностями ЭЭГ и гематологическими показателями двух указанных субпопуляций крыс линии WAG/Rij [1]. Целенаправленное скрещивание гомозиготных крыс этой линии позволило получить на кафедре морфологии и физиологии человека Башкирского госуниверситета две субпопуляции крыс линии WAG/Rij (с генотипами А₂/А₂ и А₁/А₁ по локусу TAG 1A DRD2).  

В экспериментах с аудиогенной стимуляцией, проведенной по методике Г.Д. Кузнецовой и соавторов [14], показана ассоциация генотипа А₂/А₂ по локусу TAG 1A DRD₂ у крыс линии WAG/Rij с повышенной чувствительностью к звуку, который приводил к формированию больших судорожных припадков [5]. Последние характерны для конвульсивной формы эпилепсии, клиническая картина которой характеризуется наличием наряду с малыми припадками (абсансами, «petit mal») и большими припадками («grand mal»). Такая форма эпилепсии именуется смешанной эпилепсией [14].

У крыс А₂/А₂ после сеансов повторной аудиогенной стимуляции, сопровождавшихся шестью большими припадками (модель смешанной эпилепсии), результаты исследования поведенческих реакций показывают значимое увеличение латентного периода до первой амбуляции, снижение двигательной активности и почти полное прекращение исследовательской деятельности;

Это позволяет предполагать, что шесть больших конвульсивных припадков, которыми крысы реагировали на аудиогенное воздействие, привели к выраженным деструктивным процессам в мозге крыс. При этом к нарушениям в структурах кортико-ретикулярного кольца, имеющим место при абсансной эпилепсии, присоединились патогистологические процессы в стволовых центрах мозга [8], что, очевидно, привело к формированию «эпилептического мозга».

Наши данные, характеризующие поведение крыс после аудиогенной стимуляции, согласуются с данными [2], которые исследовали поведение крыс линии WAG/Rij с различной чувствительностью к звуку сразу после каждой аудиогенной стимуляции на протяжении десяти сеансов. Авторы отметили изменение поведения чувствительных к звуку крыс, которые проявлялись снижением двигательной и исследовательской активности животных.  

Выявленная этими авторами, так же как и нами, достоверно меньшая исследовательская активность и более выраженная тревожность у аудиогенных крыс согласуется с результатами, полученными [12]. На крысах линии Вистар они показали, что аудиогенно чувствительные крысы линии Вистар показывают меньше исследовательской активности в экспериментальной камере до - и в течение предъявления звукового сигнала, по сравнению с устойчивыми к звуку животными. Эти же исследователи сравнили поведение крыс линии Вистар в «открытом поле» и обнаружили, что аудиогенные крысы менее активны на площадке, что было связано с их большим уровнем тревожности по сравнению с нечувствительными к аудиогенной стимуляции животными.

Изучение характера наследования повышенной чувствительности к звуку у крыс методом диаллельного скрещивания, показало, что данный признак имеет полигенную природу, действие генов аддитивно и гены, детерминирующие нечувствительность к звуку, доминируют. Чувствительность к звуку, характерная для крыс КМ, является почти полностью рецессивным признаком [10]. В природных условиях практически не встречаются животные, столь чувствительные к звуку, как крысы линии КМ. Вопрос о биологической роли аномальной чувствительности к звуку, точнее о его эволюционном генезе, не только не исследован, но и практически никогда не поднимается [3].

Молекулярно-генетические исследования у грызунов с аудиогенными припадками немногочисленны. Недавно показано, что у крыс КМ отсутствуют определенные гипервариабельные фрагменты ДНК (маркеры, свойственные резистентным лабораторным животным), которые, вероятно, отражают структурные изменения в геноме и связаны с проявлением аудиогенного приступа [3].

Признак «чувствительность к звуку» используется для исследования механизма развития судорожных состояний. Линии мышей и крыс, обладающие аудиогенной чувствительностью, служат моделями эпилепсии человека. Аудиогенная эпилепсия относится к категории патологических состояний, которые провоцируются внешней стимуляцией, иначе говоря, рефлекторно [3].

Создание валидных моделей для изучения этиологических и патогенетических механизмов психоневрологических заболеваний и состояний человека представляет собой актуальную, но весьма трудную задачу, решение которой возможно в результате трудоемких и всесторонних исследований. В отношении эпилепсии эта задача облегчается тем фактом, что патогенетические механизмы эпилепсии сходны как у человека, так и животных [9].

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Ахмадеев А.В., Бикбаев А.Ф., Баязитова Л.И. и др. Медицинская генетика, 2005, №4, с.150.
2. Бикбаев А.Ф., Карпова А.В., Калимуллина Л.Б. и др. Мат-лы III Восточно-европейской конференции: эпилепсия и клиническая нейрофизиология», Украина, Крым, 2000, с. 24-25.
3. Зорина З.А.., Полетаева И.И., Резникова Ж.B. Основы этологии и генетики поведения. М.: Высшая школа, 2002. 383 c.
4. Калимуллина Л.Б., Ахмадеев А.В., Бикбаев А.Ф. и др. Медицинская генетика, 2005, №5, с. 198.
5. Леушкина Н.Ф., Ахмадеев А.В., Калимуллина Л.Б. В сб. научных статей «Интегративная физиология», Уфа, БашГУ, с. 48.
6. Меерен Х.К.М., ван Луителаар Е.Л.Дж., да Сильва Ф.Х.Лопес и др.// Успехи физиол. наук ,2004, т.35. № 1. с. 3.
7. Мидзяновская И.С., Кузнецова Г.Д., Туомисто Л. и др. // Нейрохимия, 2004, т. 21, № 4, с. 264.
8. Нагаева Д.В. Ахмадеев А.В., Калимуллина Л.Б. Мат-лы Всеросс. Конф. «Структурно-функциональные и нейрохимические закономерности асимметрии и пластичности мозга - 2006», Москва, РАМН, 2006, с. 196.
9. Погодаев К.И. Эпилептология и патохимия мозга. - М.: Медицина, 1986. - 288 с.
10. Романова и др., 1975.
11. Саркисова К.Ю., Куликов М.А., Шацкова А. Б. // Ж-л. ВНД, 2005, том 55, №2, с. 253.
12. Garcia-Cairasco N.// Hear. Res., 2002, V. 168, p.208.
13. Hall C.S. // J.Comp. Psychol., 1934. V. 18, p. 385.
14. Kuznetsova G.D., Coenen A.M.L., van Luijtelaar E.L.M. In: The WagRij rat model of absence epilepsy: The Nijmagan - Moscow research. 2000, Nijmegen, NICI, p. 141.