CC BY
65
УДК 612.017.1:612.82
УЧАСТИЕ ДОФАМИНОВЫХ D1- И D2-РЕЦЕПТОРОВ В МЕХАНИЗМАХ ИММУНОСТИМУЛЯЦИИ ПРИ РАЗРУШЕНИИ ДОРЗАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ ГИППОКАМПА
Маргарита Маиловна ГЕВОРГЯН, Светлана Михайловна КУЗНЕЦОВА, Елизавета Лазаревна АЛЬПЕРИНА
НИИ физиологии СО РАМН 630117, Новосибирск, ул. Тимакова, 4
Установлено, что двустороннее электролитическое разрушение дорзальной области гиппокампа приводит у крыс Вистар к увеличению иммунного ответа на эритроциты барана. Выявленное при разрушении гиппокампа повышение иммунной реакции не проявляется при подавлении дофаминергической активности селективными антагонистами либо Бг, либо Б2-рецепторов (8СН-23390 и галоперидол соответственно). Полученные результаты свидетельствуют о дофаминзависимом характере иммуностимуляции при выключении дорзальной области гиппокампа и вкладе в ее обеспечение дофаминовых рецепторов Б1- и Б2-типа.
Ключевые слова: гиппокамп, дофаминергическая система мозга, дофаминовые Б1- и Б2-рецеп-торы, иммуномодуляция.
Гиппокамп является центральной структурой лимбической системы, вовлеченной в регуляцию многих физиологических функций, таких как эмоции, обучение, память. Известно, что гиппокамп играет важную роль в развитии целого ряда психических заболеваний (шизофрения, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, эпилепсия) [1, 2], которые сопровождаются нарушениями иммунной функции [1, 3—5]. В настоящее время существуют и прямые доказательства участия гиппокампа в нейроиммуномодуляции, на что прежде всего указывает изменение его электрической и нейромедиатор-ной активности в первые часы после иммунизации [1, 6]. Показано также, что электрическая стимуляция или электролитическое разрушение структур дорзального или вентрального гиппокампа оказывают влияние на показатели врожденного иммунитета, митогенную активность лимфоцитов [7] и развитие гуморального иммунного ответа на различные антигены [1, 8]. По некоторым данным, повреждение гиппокампа приводит к нарастанию титра антител у животных, иммунизированных растворимым антигеном [8], а электрическая субпоро-говая стимуляция структур дорзального гиппокампа (в полях СА1 — СА2) — к увеличению иммунного ответа на микробные антигены [1].
Учитывая интегративную роль гиппокампа в регуляторных процессах, его тесные функциональные взаимоотношения с различными подкорковыми образованиями мозга, включая дофаминергические нигростриатные и мезолимбические структуры, ко-
торые включены в механизмы иммуностимуляции [6, 9], можно ожидать, что повышение иммунных показателей, наблюдаемое некоторыми авторами при экспериментальных воздействиях на гиппокамп, обеспечивается дофаминергической системой мозга. В связи с тем, что иммуностимулирующий эффект данной системы реализуется с участием дофаминовых Б1- и В2-рецепторов [10], целью настоящей работы было установить, является ли стимуляция иммунного ответа при разрушении гиппокампа до-фаминзависимой и какой вклад в ее обеспечение вносят оба типа дофаминовых рецепторов.
Материал и методы
Эксперименты проведены на 100 крысах-самцах линии Вистар в возрасте 2 месяцев массой 150—200 г, полученных в питомнике НИИ физиологии СО РАМН (г. Новосибирск). Животных содержали в стандартных условиях вивария при естественном освещении и обычной диете лабораторных животных.
Опыты проводили с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕС), одобренных Комитетом по медицинской этике НИИ физиологии СО РАМН.
Двустороннее электролитическое разрушение дорзальной области гиппокампа у крыс Вистар проводили под нембуталовой анестезией (40 мг/кг) в стереотаксической установке стальным изолированным электродом, через который пропускали анодный ток 2,5 мА в течение 30 с. Электрод опускали в симметричные трепанационные отверстия на глубину, соответствующую разрушаемой обла-
Геворгян М.М. — к.б.н., н.с. лаборатории механизмов нейрохимической модуляции, e-mail: [email protected]
Кузнецова С.М. — к.б.н., н.с. лаборатории механизмов нейрохимической модуляции, e-mail: [email protected]
Альперина Е.Л. — д.м.н., гл.н.с. лаборатории механизмов нейрохимической модуляции, e-mail: [email protected]
сти (рис. 1). Координаты разрушения определяли по атласу J.F.R. Konig, R.A. Klippel (1963): AP от lambda — 4,0 мм; L — 2,0 мм; H — 4,0 мм.
Крыс вводили в опыт через 2 недели после операции. В каждой группе использовали не менее 10 животных. Контролем служили ложнооперированные крысы, которых подвергали аналогичной процедуре, исключая электрокоагуляцию. По окончании экспериментов устанавливали точную локализацию разрушения на гистологических срезах мозга.
Для подавления активности дофаминергической системы использовали селективные антагонисты D1- и Б2-рецепторов, соответственно R(+)-7-хлоро-8-гидрокси-3-метил-1-фенил-2,3,4,5-тетрагидро-1Н-3-бензазепина гидрохлорид (SCH 23390) («Sigma», США) и 4-[4-(гидрокси-4-(4-хлорфенил)-пиперидино] -4-фторбутирофенон (галоперидол) («Ферейн», Россия). SCH 23390 применяли в дозе 1,0 мг/кг, а галоперидол — в дозе 2,0 мг/кг. Оба препарата разводили в физиологическом растворе и вводили в объеме 0,2 мл внутрибрюшинно однократно за 30 минут до иммунизации. Контрольные животные получали равный объем растворителя.
Животных иммунизировали эритроцитами барана однократно внутрибрюшинно в дозе 5 х 108 клеток в
0,5 мл физиологического раствора. Иммунный ответ оценивали в селезенке на 5 день после введения эритроцитов барана по числу розеткообразующих клеток (РОК), которые являются гетерогенной популяцией, содержащей антигенпредставляющие клетки, IgM- и IgG антителообразующие клетки [11].
Полученные данные обрабатывались с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим парным сравнением с применением t-критерия Стьюдента. Статистическую обработку проводили, используя стандартный пакет программ «Sta-tistica for Windows» для персональных компьютеров.
Результаты и обсуждение
В настоящее время существуют данные, свидетельствующие об участии гиппокампа в нейроиммуномодуляции [1, 7, 8]. Анализ литературы показывает, что характер изменения иммунологической реактивности (повышение или снижение способности к иммунному ответу) при экспериментальных воздействиях, направленных на гиппокамп, зависит от их локализации, природы используемого антигена, вида тестируемой иммунной реакции. В наших экспериментах двустороннее электролитическое разрушение дорзальной области гиппокампа вызывало у крыс на пике иммунного ответа (5 сутки после иммунизации эритроцитами барана) выраженное увеличение числа РОК по сравнению с ложноопе-рированными животными (рис. 2, 3). Повышение иммунологических показателей при разрушении или электростимуляции структур гиппокампа отмечали и другие авторы [1, 8]. Эти данные, так же, как и полученные в настоящей работе результаты, могут указывать на иммуноугнетающее влияние данной области гиппокампа, обусловленное высоким содержанием в ней серотониновых рецепторов, в частности, 5-НТ1А-типа, активация которых, как было показано
3990 мкм
Рис. 1. Схема разрушения дорзальной области
гиппокампа. Стрелками указана зона разрушения
ранее, приводит к выраженному подавлению иммунной функции, а блокада — к стимуляции [5].
Гиппокамп в силу своей сложной нейрохимической организации содержит рецепторы, относящиеся к различным нейромедиаторным системам, что обеспечивает его тесные анатомические и функциональные связи с этими системами. Так, например, в экспериментальной модели шизофрении у крыс показано, что субкортикальная дофаминергическая гиперактивность (усиление дофаминовой нейротрансмиссии в мезолимбических структурах — вентральной тегментальной покрышке и прилежащем ядре), характерная для данного заболевания, является результатом дисфункции гиппокампа [2].
Установлено, что дофаминергическая система мозга участвует в механизмах иммуностимуляции с включением в этот процесс нигростриатных и мезолимбических отделов [6, 9, 10, 12, 13]. Повышение ее активности сопровождается увеличением числа антителообразующих клеток и РОК в селезенке у молодых и старых животных, отменой стресс-индуцированного угнетения иммунного ответа [6, 10], усилением пролиферативного ответа Т-лимфоцитов к митогенам [14], подавлением развития опухолеообразования [13].
Кажется вероятным, что иммуностимуляция, выявленная при разрушении дорзальной области гиппокампа, обусловлена дофаминергическими механизмами. И, действительно, как представлено на рис. 2 и 3, усиление иммунной реакции, вызванное разрушением дорзальной области гиппокампа, не проявлялось при подавлении дофаминергической активности введением таким животным антагониста либо Б1-, либо Б2-рецепторов (8СН 23390 и га-лоперидола соответственно).
Блокада Б1- или Б2-рецепторов у животных с разрушенным гиппокампом не только не повышала уровень иммунного ответа, а так же, как и у ложно-оперированных крыс, получавших один из агонистов, снижала его по сравнению как с оперированными, так и с контрольными крысами. Выявленное подавление иммунной реакции при блокаде Б1- или
12 3 4
Рис. 2. Предотвращение стимуляции иммунного ответа при разрушении дорзальной области гиппокампа блокадой DA D-рецепторов.
1 — ложнооперированые крысы,
2 — крысы с разрушенным гиппокампом,
3 — введение SCH 23390 в дозе 1,0 мг/кг,
4 — разрушение гиппокампа + SCH 23390;
* - p < 0,05,
** — р < 0,001 по сравнению с ложнооперированными животными,
# — р < 0,001 по сравнению с крысами с разрушенным гиппокампом
Dj-рецепторов у неоперированных животных полностью согласуется с ранее полученными данными об иммуноугнетающем влиянии SCH-23390 и галопери-дола [10] и, вероятно, возникает в результате нарушения баланса между нейромедиаторными системами, включенными в контроль иммунной функции [6].
Обращает на себя внимание тот факт, что в случае введения галоперидола его иммуносупрес-сивный эффект у оперированных крыс был более выраженным, чем у неоперированных, что может указывать на более глубокую нейромедиаторную дисрегуляцию в этих условиях.
Таким образом, предотвращение повышения иммунного ответа при разрушении дорзальной области гиппокампа блокадой дофаминовых рецепторов свидетельствует о дофаминзависимом характере этой стимуляции. Так как иммуностимуляция при выключении дорзальной области гиппокампа не проявляется на фоне блокады обоих типов дофаминовых рецепторов (D1 и D2), можно сделать вывод, что в ее обеспечение вносят вклад как D1-, так и Dj-рецепторы.
Вместе с тем нельзя исключить, что в этот процесс вовлечены медиаторные рецепторы, относящиеся к другим нейромедиаторным системам, например, серотониновые, которые широко представлены в дорзальной области гиппокампа, участвуют в механизмах взаимодействия серотонин- и дофаминергической систем [15], а также в нейроиммуномодуляции [16].
Заключение
1. Двустороннее электролитическое разрушение дорзальной области гиппокампа приводит у
Рис. 3. Предотвращение стимуляции иммунного ответа при разрушении дорзальной области гиппокампа блокадой DA D-рецепторов.
1 — ложнооперированые крысы,
2 — крысы с разрушенным гиппокампом,
3 — введение галоперидола в дозе 2,0 мг/кг,
4 — разрушение гиппокампа + галоперидол;
* — p < 0,05, ** — р < 0,001 по сравнению с ложнооперированными животными,
# — р < 0,001 по сравнению с крысами с разрушенным гиппокампом,
@ — р < 0,001 по сравнению с крысами, получившими галоперидол
крыс Вистар к значительному увеличению иммунного ответа на Т-зависимый антиген (эритроциты барана) по сравнению с ложнооперированными животными.
2. Повышение иммунной реакции, вызванное разрушением гиппокампа, не проявляется при блокаде дофаминовых Dj- или Dj-рецепторов селективными антагонистами (SCH 23390 и галоперидолом соответственно), которые у ложнооперированных животных оказывают иммуносупрессивное действие.
3. Иммуностимуляция при выключении дорзальной области гиппокампа является дофаминза-висимой и обеспечивается участием дофаминовых рецепторов как Dj-, так и Dj-типа.
Список литературы
1. Магаева С.В., Морозов С.Г. Нейроиммунофизиология. М., 2005. 158 с.
Magaeva S.V., Morozov S.G. Neuroimmunophy-siology. M., 2005. 158 p.
2. Lodge D.J., Grace A.A. Aberrant hippocampal activity underlies the dopamine dysregulation in an animal model of schizophrenia // J. Neurosci. 2007. 27. (42). 11424-11430.
3. Крыжановский Г.Н., Магаева С.В., Макаров С.В., Сепиашвили Р.И. Нейроиммунопатология. М., 2003. 438 с.
Kryzhanovsky G.N., Magaeva S.V., Makarov S.V., Sepiashvili R.I. Neuroimmunophathology. M., 2003. 438 p.
4. Семке В.Я., Ветлугина Т.П., Невидимова Т.И. и др. Клиническая нейроиммунопатология. Томск, 2003. 298 с.
Semke V. Ya., Vetlugina T.P., Nevidimova T.I. et al. Clinical neuroimmunophathology. Tomsk, 2003. 298 p.
5. Segerstrom S.C. Social networks and immuno-supression during stress: relationship conflict or energy conservation // Brain Behav. Immun. 2008. 22. (3). 279-284.
6. Девойно Л.В., Ильюченок Р.Ю. Нейромедиа-торные системы в психонейроиммуномодуляции: допамин, серотонин, ГАМК, нейропептиды. Новосибирск, 1993. 237 с.
Devoino L.V., Ilyuchenok R.Yu. Neuromediator systems in psychoneuroimmunomodulation: dopamine, serotonin, GABA, neuropeptides. Novosibirsk, 1993. 237 p.
7. Devi R.S., Sivaprakash R.M., Namasivayam A. Rat hippocampus and primary immune response // Indian J. Physiol. Pharmacol. 2004. 48. (3). 329-336.
8. Nance D.M., Rayson D., Carr R.I. The effects of lesions in the lateral septal and hippocampal areas on the humoral immune response of adult female rats // Brain Behav. Immun. 1987. 1. (4). 292-305.
9. Альперина Е.Л. Участие допаминергических структур мозга в нейроиммуномодуляции // Бюл. СО РАМН. 1994. (4). 40-45.
Al’perina E.L. Participation of brain dopaminergic structures in neuroimmunomodulation // Byul. SO RAMN. 1994. (4). 40-45.
10. Девойно Л.В., Идова Г.В., Альперина Е.Л. и др. Нейромедиаторные системы мозга в модуляции иммунной реакции (дофамин, серотонин, ГАМК) // Нейроиммунология. 2005. 3. (1). 1-8.
Devoino L.V., Idova G.V., Al’perina E.L. et al. Neuromediator brain systems in the immune reaction
modulation (dopamine, serotonin, GABA) // Neuroim-munologiya. 2005. 3. (1). 1-8.
11. Devoino L., Idova G., Al’perina E., Cheido M. Brain neuromediator systems in the immune response control: pharmacological analysis of pre- and postsynsp-tic mechanisms // Brain Res. 1994. 633. 267-274.
12. Девойно Л.В., Альперина Е.Л. Анализ взаимодействия дофаминергической и серотонинергиче-ской систем в иммуномодуляции // Физиол. журн. СССР. 1984. 70. (2). 239-246.
Devoino L.V., Al’perina E.L. Analysis of the interaction between dopaminergic and serotoninergic systems in immunomodulation // Fiziol. zhurn. SSSR. 1984. 70. (2). 239-246.
13. Basu S., Dasgupta P.S. Dopamine, a neurotransmitter, influences the immune system // J. Neuroim-munol. 2000. 102. (2).113-124.
14. Tsao C.W., Lin Y.S., Cheng J.T. Effect of dopamine on immune cell proliferation in mice// Life Sci. 1997. 61. (24). 361-371.
15. Ichikawa J., Ishii H., Bonaccorso S., Flower W.L. et al. 5-HT2A and D2 receptor blockade increases cortical DA release via 5-HT1A receptor activation: a possible mechanism of atypical antipsychotic-induced cortical dopamine release // J. Neurochem. 2001. 76. (5). 1521-1531.
16. Идова Г.В., Давыдова С.М., Жукова Е.Н. Психонейроиммуномодуляция. Важная роль центральных серотонинергических механизмов // Бюл. СО РАМН. 2006. (3). 141-144.
Idova G. V., Davydova S.M., Zhukova E.N. Psych-neuroimmunomodulation. An important role of central serotoninergic mechanisms // Byul. SO RAMN. 2006. (3). 141-144.
PARTICIPATION OF DOPAMINE D1- AND D2-RECEPTORS IN THE MECHANISMS OF IMMUNOSTIMULATION UNDER DESTRUCTION OF HIPPOCAMPUS DORSAL AREA
Margarita Mailovna GEVORGYAN, Svetlana Mikhailovna KUZNETSOVA, Elizaveta Lazarevna AL’PERINA
Institute of Physiology SB RAMS 630117, Novosibirsk, Timakov st., 4
It is established that bilateral electrolytic destruction of hippocampus dorsal area in Wistar rats leads to an increase of the immune response to sheep red blood cells. The immune response enhancement revealed under hippocampus destruction was not observed following dopaminergic activity suppression with selective antagonists of Dr or D2-receptors (SCH 23390 and haloperidol respectively). The data obtained give evidence for the dopamine dependent character of immunostimulation under lesion of the hippocampus dorsal area with contribution of Dr and D2-receptors in this process.
Key words: hippocampus, dopaminergic system of the brain, dopamine Dj- and D2-receptors, immu-nomodulation.
Gevorgyan M.M. — candidate of biological sciences, researcher of laboratory of the mechanisms of neurochemical modulation, e-mail: [email protected]
Kuznetsova S.M. — candidate of biological sciences, researcher of laboratory of the mechanisms of neurochemical modulation, e-mail: [email protected]
Al’perina E.L. — doctor of medical sciences, leading researcher of laboratory of the mechanisms of neurochemical modulation, e-mail: [email protected]
