CC BY
66
Since 1999 e-ISSN 2226-7417
2016, том 18 [1]
—--—
УДК 612.821.2
ПЕПТИДЫ ТИМУСА: МНЕМОТРОПНЫЕ СВОЙСТВА В НОРМЕ И ПРИ СТАРЕНИИ
А.В. Новоселецкая1, Н.М. Киселева2, А.Н. Иноземцев1
1Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Биологический факультет Кафедра высшей нервной деятельности г. Москва, Россия
2ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России кафедра фармакологии г. Москва, Россия
Аннотация. Многочисленные клинические синдромы и процессы старения часто сопровождаются нарушениями памяти. Исследования механизмов и обучения и памяти, а также фармакологическая коррекция этих нарушений являются актуальными проблемами современной нейроиммунофизиологии. Целью данного исследования явилось изучение влияния гормона тимуса тимулина и иммунотропного препарата тактивина (полипептидного препарата тимуса) на обучение и память крыс в норме и при старении.
Работа выполнена на 360 крысах линии Wistar (180 животных в возрасте 1 месяца и 180—24 месяца). В каждой из групп выполнено 3 серии экспериментов: выработка условного рефлекса активного избегания (УРАИ), модифицированного условного рефлекса пассивного избегания (мУРПИ), пищедобыва-тельного условного рефлекса (ПУР). В каждой серии экспериментов животных разделяли на 4 группы. Каждой группе внутрибрюшинно в течение пяти дней один раз в сутки вводили препараты в объеме 0,5 мл: 1 группа (контроль 1) — 0,9% р-р NaCl; 2 группа — тактивин в дозе 0,5 мг/кг; 3 группа — тиму-лин (0,15 мг/кг); 4 группа — 0,05% раствор ZnCl2 в PBS 0,5 мл (контроль 2). Статистическую обработку экспериментальных данных проводили стандартными методами с применением программы Statistica 6.0, используя непараметрический критерий Вилкоксона.
Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 1 месяца свидетельствуют о том, что процесс выработки УРАИ, мУРПИ и ПУР в группах животных, получавших тактивин и тимулин, происходил значительно быстрее, чем в контрольных группах. Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 24 месяца, получавших пептиды тимуса, не отличались от результатов, полученных на фоне тактивина и тимулина у животных в возрасте 1 месяца. Следует отметить, что у животных контрольных групп (возраст 24 месяца) процесс выработки всех изучаемых условных рефлексов происходит хуже, чем у животных в возрасте 1 месяц.
Таким образом, пептиды тимуса у молодых и у старых животных оказывают положительное влияние
на выработку пищедобывательного и оборонительных условных рефлексов, проявляя наибольшую
—--—
~ 6 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
активность в начале обучения, из чего можно сделать вывод об активирующем влиянии тактивина и тимулина на процесс формирования условно-рефлекторной памяти у крыс в норме и при старении.
Ключевые слова: пищедобывательный условный рефлекс, оборонительный условный рефлекс, тактивин, тимулин, обучение.
Введение. Известно, что многочисленные клинические синдромы и процессы старения часто сопровождаются нарушениями памяти. Поэтому исследования механизмов обучения и памяти, а также фармакологическая коррекция нарушений этих процессов являются актуальными проблемами современной нейроиммунофизиологии [1; 2].
Клинические и экспериментальные данные доказывают участие пептидов в управлении процессами обучения и памяти [3—5]. При этом неисследованным остается вопрос совместной работы нервной и иммунной систем при обучении и когнитивных нарушениях.
Показано, что у пациентов с болезнью Альцгеймера расстройства когнитивных функций сопровождаются нарушениями в работе иммунной системы. Исходя из этого, можно предположить, что расстройства иммунной системы могут вызвать дисбаланс в нейроэндокринной иммуномодуляционной сети, что, в свою очередь, повлияет на работу когнитивной системы [6].
Также известно, что при некоторых состояниях, имеющийся иммунодефицит сочетается с нарушением процессов высшей нервной деятельности. Так на фоне алкоголизма и героиновой наркомании отмечается стойкий иммунодефицит, преимущественно Т-кле-точный, и отмечаются нарушения обучения и памяти.
Целью данного исследования явилось изучение влияния гормона тимуса тимулина и иммунотропного препарата тактивина (полипептидного препарата тимуса) на обучение и память крыс в норме и при старении.
Материалы и методы. Работа выполнена на 360 крысах линии Wistar (180 животных в возрасте 1 месяца и 180—24 месяца).
Крысы содержались в пластиковых клетках при постоянной температуре (+22 °С), 12-часовом световом дне с неограниченным доступом к воде и пище. В каждой из групп выполнено 3 серии экспериментов: выработка условного рефлекса активного избегания (УРАИ), модифицированного условного рефлекса пассивного избегания (мУРПИ), пище-добывательного условного рефлекса (ПУР). В каждой серии животных разделяли на 4 группы. Каждой группе внутрибрюшин-но в течение пяти дней один раз в сутки вводили препараты в объеме 0,5 мл. Первой группе (контроль 1) вводили 0,9% р-р NaCl; второй — тактивин в дозе 0,5 мг/кг; третьей — тимулин (0,15 мг/кг); четвертой — 0,05% раствор ZnCl2 в PBS (контроль 2).
УРАИ вырабатывали у крыс в челночной камере. К условному раздражителю (звук 700 Гц) через 10 секунд изолированного действия подключался безусловный раздражитель — электрический ток силой 0,4—0,9 мА. При переходе животного через отверстие в другую половину камеры во время действия тока звук и ток выключались. Если животное переходило во время следования только звукового сигнала, тока не следовало, а звук прекращался. Если животное не совершало перехода при действии раздражителей, то через 10 с после включения тока они выключались автоматически. Каждый опыт состоял из 25 предъявлений с межсигнальным периодом 30 с. Опыты проводили ежедневно в течение 14 дней до формирования устойчивого рефлекса (более 80% реакций избегания от числа предъявлений).
Выработку модифицированного УРПИ [7] проводили в камере, состоящей из трех отсеков: двух темных и центрального светлого,
—--—
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
ра '.деленных перегородками с отверстиями. Крысу помещали в освещенный отсек (стартовое положение). Как только она проникала в один из темных отсеков, подавали ток 0,8 мА до момента выхода из отсека, но не более 5 с. Через сутки, 3 дня, неделю и две недели после обучения крысу помещали в установку и в течение 5 минут наблюдали за ее поведением. Регистрировали выбор того или иного темного отсека и латентный период (ЛП) захода в них.
Пищедобывательный рефлекс вырабатывали на наличный раздражитель — тон (400 Гц) по методике, разработанной Т.А. Ме-ринг [8]. До выработки рефлекса проводили 12-часовую пищевую депривацию животных. Для выработки рефлекса использовали деревянную камеру (33x45x34 см) с пластиковым полом. В одной стенке камеры на высоте 2 см от пола находилось отверстие. У этой стенки с внутренней стороны располагалась платформа, становясь на которую, крыса могла получать пищу через отверстие. Тон предъявляли в строгом временном стереотипе с интервалом 60 с. Тон действовал в течение 15 секунд. За это время крыса должна была подняться на платформу и взять пищу. Для анализа были выбраны следующие параметры: число верных решений (в процентах).
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили стандартными методами с применением программы Statis-йса 6.0, используя непараметрический критерий Вилкоксона.
Результаты и их обсуждение. Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 1 месяца свидетельствуют о том, что процесс выработки УРАИ в группах животных, получавших тактивин и тимулин, происходил значительно быстрее, чем в контрольных группах, на протяжении 300 предъявлений условного и безусловного стимулов, как это следует из сопоставления числа предъявлений, необходимых для совершения
реакции избегания до критерия 80%. Первые реакции избегания, а также 5 и 10 подряд реакций избегания у животных, которым вводили пептиды тимуса, появлялись раньше. Следует отметить, что данные препараты ускоряли формирование реакции избегания и способствовали снижению ЛП перехода в другую часть камеры под действием условного сигнала. Таким образом, в настоящей работе получены данные, свидетельствующие
0 том, что тактивин и тимулин ускоряли процесс формирования реакции избегания.
Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 24 месяца, получавших пептиды тимуса, не отличались от результатов, полученных на фоне тактивина и тимулина у животных в возрасте 1 месяца. Полученные данные по выработку УРАИ у крыс на фоне пептидов тимуса выявили оптимизирующий эффект исследуемых пептидов на память и согласуются с результатами, полученными ранее на фоне тактивина и пи-рацетама у животных в возрасте 2 месяца [9; 10]. Следует отметить, что у животных контрольных групп (возраст 24 месяца) обучение происходит хуже, чем у животных в возрасте
1 месяц. Таким образом, тимулин и тактивин ускоряют процесс выработки УРАИ в норме и при старении.
До выработки мУРПИ у животных в возрасте 1 месяца ЛП захода в темный отсек в группе контроль 1 составил 5,4 ± 0,8, контроль 2 — 5,8 ± 1,3, на фоне тактивина 3,1 ± 0,6, тимулина 2,8 ± 0,3. Воздействие тока при выработке мУРПИ вызвало многократное статистически значимое увеличение ЛП захода в опасный отсек во всех группах при тестировании через 24 часа. Это говорит о том, что с точки зрения общепринятого показателя выработки рефлекса, каким является ЛП, обучение имеет место. При остальных тестированиях на фоне пептидов тимуса отмечалось увеличение ЛП захода в опасный отсек через 24 часа, 3 дня и две недели. По-
—--—
~ 8 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
мимо увеличения ЛП захода в опасный отсек под влиянием пептидов тимуса через 24 часа, 3 дня и две недели число животных, зашедших в безопасный отсек, превышало данный контрольный показатель. В контрольных группах число животных, зашедших в опасный отсек при каждом тестировании превышало число, выбравших безопасный отсек.
Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 24 месяца, получавших пептиды тимуса, не отличались от результатов, полученных на фоне тактивина и тимулина у животных в возрасте 1 месяца, что свидетельствует об улучшении пространственной памяти под влиянием тимических пептидов и согласуются с результатами, полученными на фоне пирацетама [7]. Следует отметить, что у животных контрольных групп (возраст 24 месяца), как и при выработке УРАИ, обучение мУРПИ происходит хуже, чем у животных в возрасте 1 месяц.
Также представлялось интересным исследование влияния пептидов тимуса на выработку ПУР. По нашим данным тактивин и тимулин ускоряли выработку ПУР у животных в возрасте 1 месяца, что наиболее ярко проявилось на начальных этапах формирования памятного следа и согласуется с данными, полученными при выработке оборонительных условных рефлексов [3; 9; 10]. Основной характеристикой влияния пептидов тимуса на выработку ПУР служит снижение ЛП совершения правильной реакции (взятие пищи на условный сигнал). Тактивин и тиму-лин в каждый из дней выработки рефлекса значимо превышали показатель контрольных групп. Следовательно, пептиды тимуса оказывают оптимизирующий эффект на обучение, сопоставимый с действием ноотропного препарата пирацетам [9].
Полученные экспериментальные данные по выработке ПУР на животных в возрасте 24 месяца, получавших пептиды тимуса, не отличались от результатов, полученных на фоне тактивина и тимулина у животных
в возрасте 1 месяца. У животных контрольных групп в возрасте 24 месяца обучение происходит хуже, чем у животных в возрасте 1 месяца.
Таким образом, пептиды тимуса у молодых и у старых животных оказывают положительное влияние на выработку пищедобы-вательного и оборонительных условных рефлексов, проявляя наибольшую активность в начале обучения, из чего можно сделать вывод об активирующем влиянии тактивина и тимулина на процесс формирования условно-рефлекторной памяти у крыс в норме и при старении. Пептиды тимуса, как и пира-цетам, проявляют положительное влияние на пространственный компонент памяти при выработке мУРПИ в трехкамерной установке, что проявилось в превалировании выбора животными безопасного темного отсека.
ЛИТЕРАТУРА
1. Izquierdo I., Bevilaqua L.R., Rossato J.I., Bonini J.S., Medina J.H., Cammarota M. Different molecular cascades in different sites of the brain control memory consolidation // Trends Neurosci. 2006. V. 29. № 9. P. 496—505.
2. Marshuetz C., Smith E.E. Working memory for order information: multiple cognitive and neural mechanisms // Neuroscience. 2006. V. 139. № l. P. 195—200.
3. Киселева Н.М., Новоселецкая А.В., Зимина И.В., Иноземцев А.Н., Арион В.Я. Влияние тактивина на функциональное нарушение реакции избегания у крыс // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2009. Т. 147. № 1. С. 75—77.
4. Gard P.R., Naylor C., Ali S., Partington C. Blockade of pro-cognitive effects of angiotensin IV and physostigmine in mice by oxytocin antagonism // Eur J Pharmacol. 2012 V. 15. № 683 (1—3). P. 155—160.
5. Kovalev G.I., Kondrakhin E.A., Sali-mov R.M., Neznamov G.G. The influence of pira-cetam on behavior and brain receptors in C57BL/6 and BALB/c mice: nootropic and anxiolytic effects // Eksp Klin Farmakol. 2013. № 76 (9). P. 3—10.
6. Коляскина Г. И, Секирина Т.П., Андросова Л.В., Кушнер С.Г., Васильева Е.Ф., Бурбае-
—--—
... 9 .
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
ва О.А., Гаврилова С.И., Селезнева Н.Д. Особенности иммунной системы при нормальном старении и при болезни Альцгеймера // Вестник Росс. Акад. Мед. Наук. 1996. № 4. С. 19—23.
7. Иноземцев А.Н., Бельник А.П., Островская Р.У. Изучение условного рефлекса пассивного избегания в модифицированной трехкамер-ной установке // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2007. Т. 70. № 2. С. 67—69.
8. Меринг Т.А. Условнорефлекторная деятельность в процессе старения у белых крыс // Журн. высш. нерв. деят. 1988. Т. 38. № 4. С. 667—673.
9. Новоселецкая А.В., Киселева Н.М., Иноземцев А.Н., Белова О.В., Зимина И.В., Арион В.Я. Мнемотропные свойства иммунокорригирующего препарата тимуса тактивина // Аллергология и иммунология. 2011. Т. 12. № 3. С. 255—257.
10. Горлова А.В., Новоселецкая А.В., Киселева Н.М., Иноземцев А.Н., Арион В.Я. Влияние иммуноактивных пептидов на выработку реакций избегания // Журнал научных статей «Здоровье и образование в XXI веке». 2014. Т. 16. № 4. С. 22—25.
THE THYMUS PEPTIDES: MNEMOTROPIC PROPERTIES
IN YOUNG AND OLD RATS
A. V. Novoseletskaya1, N.M. Kiseleva2, A.N. Inozemtsev1
1Lomonosov Moscow State University Faculty of Biology
Department of Higher Nervous Activity Moscow, Russia
2Pirogov Russian National Research Medical University Department of Pharmacology Moscow, Russia
Annotation. Numerous clinical syndromes and the aging process are often accompanied by memory and learning disorders. Studies of mechanisms of learning, memory and pharmacological correction of the mnestic and cognitive disorders are urgent problems of modern neuroimmunologie. The aim of this study was to investigate the influence of the thymus hormone thymulin and immunostimulant taktivin (the polypeptide thymus drug) on learning and memory of rats in normal conditions and during aging.
The work was performed on 360 Wistar rats (180 animals in the age of 1 month and 180 — in the age of 24 months). In each group, 3 series of experiments were performed: elaboration of a conditioned reflex of active avoidance (CRAV), a modified conditioned reflex of passive avoidance (mCRPV) and food conditioned reflex (FCR).
In each series of experiments, animals were divided into 4 groups. Each group for five days once a day was intraperitoneally injected with drugs in a volume of 0.5 ml: group 1 (control 1) — 0,9% p-p NaCl; group 2 — taktivin (0.5 mg/kg); group 3 — thymulin (0.15 mg/kg); group 4—0,05% solution of ZnCl2 in 0.5 ml of PBS (control 2). Statistical processing of experimental data was performed by standard methods using software Statistica 6.0, applying nonparametric Wilcoxon test.
The experimental data obtained on animals in the age of 1 month demonstrated that taktivin and thymulin enhanced process of developing the CRAV, mCRPV and FCR.
The obtained experimental data on animals aged 24 months who received thymus peptides, did not differ from the results obtained on animals injected with taktivin and thymulin in the age of 1 month. It should be noted that in the control groups of animals (age 24 months) the conditioning of all reflexes was worse than in the animals at the age of 1 month.
—--—
- 10 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
—--—
Thus, the peptides of the thymus in young and old animals have a positive influence on the development of defensive and food-procuring conditioned reflexes, manifesting the greatest activity at the beginning of learning what leads to the conclusion that taktivin and thymulin activate learning and memory in rats in the normal conditions and during aging.
Key words: food conditioned reflex, active avoidance conditioned reflex, taktivin, thymulin, learning.
REFERENCES
1. Izquierdo I., Bevilaqua L.R., Rossato J.I., Bonini J.S., Medina J.H., Cammarota M. Different molecular cascades in different sites of the brain control memory consolidation. Trends Neurosci., 2006, vol. 29, no. 9, pp. 496—505.
2. Marshuetz C., Smith E.E. Working memory for order information: multiple cognitive and neural mechanisms. Neuroscience, 2006, vol. 139, no. l, pp. 195—200.
3. Kiseleva N.M., Novoseletskaya A.V., Zimina I.V., Inozemtsev A.N., Arion V.Y. Effect of tacti-vin on functional disturbances in avoidance reaction in rats. Bull. Exp. Biol. Med, 2009, vol. 147, no. 1, pp. 70—72.
4. Gard P R., Naylor C., Ali S., Partington C. Blockade of pro-cognitive effects of angiotensin IV and physostigmine in mice by oxytocin antagonism. Eur. J. Pharmacol., 2012, vol. 15, no. 683(1—3), pp. 155—160.
5. Kovalev G.I., Kondrakhin E.A., Sali-mov R.M., Neznamov G.G. The influence of pira-cetam on behavior and brain receptors in C57BL/6 and BALB/c mice: nootropic and anxiolytic effects. Eksp. Klin. Farmakol., 2013, no. 76 (9), pp. 3—10.
6. Koliaskina G.I., Sekirina T.P., Androso-va L.V., Kushner S.G., Vasil'eva E.F., Burbaeva O.A., Gavrilova S.I., Selezneva N.D. The immune system characteristics during normal aging and in Alzheimer's disease. Vestn Ross Akad Med Nauk, 1996, no. 4, pp. 19—23.
7. Inozemtsev A.N., Bel'nik A.P., Ostrov-skaia R.U. Analysis of passive avoidance learning in a modified three-compartment setup. Eksp. Klin. Farmakol, 2007, vol. 70, no. 2, pp. 67—69.
8. Mering T.A. Conditioned reflex activity in the aging process in white rats. Zh Vyssh Nerv Deiat im I.P. Pavlova, 1988, vol. 38, no. 4, pp. 667—673.
9. Novoseletskaya A.V., Kiseleva N.M., Inozemtsev A.N., Belova O.V., Zimina I.V., Arion V.Ya. Mnemotropic effect of thymus immunocorrecting drug tactivin. Allergology and immunilogy, 2011, vol. 12, no..3, pp. 255—257.
10. Gorlova A.V., Novoseletskaya A.V., Kiseleva N.M., Inozemtsev A.N., Arion V.Ya. Influence of immunoactive peptides on formation of avoidance response. The journal of science articles "Health and education millennium", 2014, vol. 16, no. 4, pp. 22—25.
