CC BY
57
УДК 612.017.1+615.015
С.М. Давыдова, М.А. Чейдо, М.М. Геворгян, Г.В. Идова ВКЛАД СЕРОТОНИНОВЫХ ПРЕ- И ПОСТСИНАПТИЧЕСКИХ
5-нт1а рецепторов в иммуномодуляцию
ГУ НИИ физиологии СО РАМН, Новосибирск
Установлен дифференцированный вклад в процесс иммуномодуляции пресинаптиче-ских (соматодендритных ауторецепторов) и постсинаптических серотониновых 5-НТ1А рецепторов. Иммуностимулирующий эффект, наблюдаемый при активации 5-НТ1А рецепторов избирательным агонистом 8-OH-DPAT (0,1 мг/кг), не проявляется при выключении 5-НТсодержащих нейронов ядер шва среднего мозга и при предварительной блокаде пресинаптических 5-НТ1А рецепторов высокоселективным антагонистом WAY-100635 (0,1 мг/кг). Снижение иммунного ответа, вызванное действием на постсинапти-ческие 5-НТ1А рецепторы агонистом 8-OH-DPAT (1,0 мг/кг), сохраняется при разрушении ядер шва среднего мозга и не проявляется при предварительной их блокаде WAY-100635 (1,0 мг/кг), который сам по себе вызывает повышение иммунной реакции.
Ключевые слова: нейроиммуномодуляция, пре- и постсинаптические 5-НТ1А рецепторы, 8-OH-DPAT, WAY-100635, ядра шва среднего мозга.
Несмотря на обширные сведения о роли се-ротонинергической (5-НТергической) системы и ее рецепторных механизмов в нейроиммуно-модуляции [1, 10, 13, 14], данные о значимости отдельных типов 5-НТ рецепторов в этом процессе практически отсутствуют. Вместе с тем, именно 5-НТ рецепторы, различающиеся по своим характеристикам, распределению и функциям, обеспечивают широкий спектр биологических эффектов серотонина (5-НТ). С помощью молекулярно-биологических, им-мунофлуоресцентных и фармакологических методов установлена выраженная гетерогенность 5-НТ рецепторов (более 14 подтипов) [5]. Особый интерес исследователей вызывают 5-НТ1А рецепторы, которые обладают наибольшим сродством к 5-НТ и могут включаться в регуляцию многих функций организма, а также в развитие различных психоэмоциональных состояний и психопатологий [3, 12], сопровождающихся изменением иммунной функции [1, 2, 14].
Вопрос об участии пре- и постсинаптических 5-НТ1А рецепторов в регуляции иммунного ответа до настоящего времени оставался открытым. Существуют лишь единичные данные, полученные в основном in vitro, о влиянии аго-ниста 5-НТ1А рецепторов 8-OH-DPAT на кил-лерную и пролиферативную активность лимфоцитов [15]. Данная информация касается лишь периферических механизмов и не дает
основания говорить о процессах иммуномодуляции, которые происходят в целостном организме. В то же время в экспериментах, проведенных in vivo, использовались только агони-сты, которые не отличались своей селективностью в отношении 5-НТ1А рецепторов (ЛСД и ипсапирон) [6, 10].
В настоящее время установлено, что 5-НТ1А рецепторы располагаются не только постсинап-тически, но и пресинаптически, главным образом, на телах 5-НТергических нейронов ядер шва среднего мозга (соматодендритные 5-НТ1А ауторецепторы). Кроме того, пре- и постсинаптические 5-НТ1А рецепторы вносят различный вклад в функционирование 5-НТергической системы и отличаются по своей чувствительности к агонистам и антагонистам [5]. В связи с этим целью настоящего исследования было выяснение вклада в нейроиммуномодуляцию 5-НТ1А рецепторов пре- и постсинаптической локализации, которые участвуют в ауторегуляции активности нейронов и секреции 5-НТ в синап-тическую щель.
Материалы и методы
Работа выполнена на 210 мышах-самцах линии СВА в возрасте 2,0-2,5 месяца с массой 1823 г (питомник Научно-исследовательской лаборатории экспериментального биомоделирования РАМН, г. Томск, сертификат N 159-87) и на 45 крысах-самцах в возрасте 2,0 месяца массой 170-200 г (виварий ГУ НИИ физиологии
СО РАМН). Опыты проводили с соблюдением принципов гуманности, изложенных в Директивах Европейского сообщества (86/609/ЕС) и одобрены Комитетом по биомедицинской этике ГУ НИИ физиологии СО РАМН.
Для фармакологического анализа использовали 8-OH-DPAT (Sigma, USA) в дозах, действующих на пресинаптические (0,1 мг/кг) и постсинаптические (1,0 мг/кг) 5-НТ1А рецепторы. Препарат вводили внутрибрюшинно (в/б) в 0,2 мл дистиллированной воды за 15 мин и 30 мин до иммунизации животных. В качестве антигена были эритроциты барана (ЭБ) (5х108), которые вводили в хвостовую вену мышам и в/б крысам. Блокаду 5-НТ1А рецепторов осуществляли селективным антагонистом WAY-10063 5 (Sigma, USA) в дозах 0,1 и 1,0 мг/кг в объеме 0,2 физиологического раствора за 30 мин до получения антигена. В случае комбинированного применения препаратов инъекцию WAY-100635 проводили за 15 мин до 8-OH-DPAT. Контрольные животные получали соответствующие объемы растворителей.
Двустороннее электролитическое разрушение группы нейронов в ядрах шва среднего мозга проводили у крыс линии Вистар под нембуталовой анестезией (40 мг/кг) с помощью стереотаксической техники стальным изолированным полиэфирным лаком электродом, через который пропускали анодный ток 2,5 мА в течение 10 секунд. Контролем служили ложно-оперированные крысы, которых подвергали аналогичной процедуре, исключая электрокоагуляцию. После разрушения устанавливалась точность его локализации с помощью морфологического контроля на серии гистологических срезов. В дальнейших экспериментах крыс использовали через 10 дней после операции.
Иммунный ответ тестировали на пике его развития по числу бляшкообразующих (IgM-антителообразующих, АОК) [8] и розеткообра-зующих (РОК) клеток в селезенках мышей и крыс [6].
Полученные данные обрабатывали с помощью однофакторного дисперсионного анализа (ANOVA) с использованием статистического пакета STATISTICA for Windows ver. 5,1 и парного сравнения по t-критерию Стьюдента.
Результаты исследования и обсуждение
В настоящей работе установлено, что эффект активации 5-НТ1А рецепторов на иммунный ответ зависит от того, на какой тип рецепторов (пре- или постсинаптический) осуществлялось фармакологическое воздействие. В ча-
стности, у мышей при однократном введении 8-ОН-БРАТ в низкой (0,1 мг/кг) дозе, активирующей пресинаптические 5-НТ1А рецепторы, наблюдается резкое повышение уровня АОК (Рис. 1). После воздействия агониста также происходило нарастание числа РОК у мышей (от 15,9±0,6 в контроле до 29,4±3,9 (Б(1,26) = = 44,52; р < 0,001)) и крыс (Рис. 2, сравнить ЛО и ЛО+8-ОН-БРАТ 0,1 мг/кг). Вместе с тем, 8-ОН-БРАТ в более высокой дозе (1,0 мг/кг), действующей на постсинаптические 5-НТ1А рецепторы, оказывает противоположное влияние — значительное подавление иммунных параметров: АОК (Рис. 1) и РОК (от 15,9±0,6 в контроле до 8,1±0,6 (Б(1,26) = 57,09; р < 0,001)) у мышей и РОК у крыс (Рис. 2, сравнить ЛО и ЛО+8-ОН-БРАТ 1,0 мг/кг).
Известно, что действие 8-ОН-БРАТ распространяется не только на 5-НТ1А, но отчасти и на 5-НТ7 рецепторы, которые являются 5-НТ1А-подобными, и также представлены в мозге млекопитающих [5]. Однако эксперименты с использованием 8-ОН-ЭРАТ на фоне предварительной блокады 5-НТ1А рецепторов высокоселективным антагонистом WAY-100635 показали участие именно этого типа рецепторов в изменении иммунного ответа у мышей. Оказа-
АОК на 106 клеток
1 2 3 4 5 6
Рис. 1. Влияние активации (8-OH-DPAT) и блокады (WAY-100635) пре- и постсинаптических 5-HT1A рецепторов на число антителообразующих клеток (АОК) у мышей CBA.
К — контрольные животные (растворитель); 1 — введение 8-OH-DPAT в дозе 1 мг/кг, внутрибрюшинно (в/б), за15 минут до иммунизации ЭБ (5*108); 2 — введение WAY 100635 в дозе 1 мг/кг за 30 минут до иммунизации; 3 — введение WAY 100635 в дозе 1 мг/кг за 30 минут до иммунизации + 8-OH-DPAT в дозе 1 мг/кг за 15 минут до иммунизации; 4 — введение 8-OH-DPAT в дозе 0,1 мг/кг за 15 минут до иммунизации; 5 — введение WAY 100635 в дозе 0,1 мг/кг за 30 минут до иммунизации; 6 — введение WAY 100635 в дозе 0,1 мг/кг за 30 минут до иммунизации + 8-OH-DPAT в дозе 0,1 мг/кг за 15 минут до иммунизации. * p < 0,05 по сравнению с контролем, ** P < 0,001 по сравнению с контролем.
лось, что независимо от используемой дозы (0,1 мг/кг для блокады иресинаитических или 1,0 мг/кг для блокады постсинаптических 5-НТ1А рецепторов) [16] WAY-100635 предотвращает иммуномодулирующие эффекты, наблюдаемые, соответственно, при активации 8-ОН-БРАТ пре- или постсинаптических 5-НТ1А рецепторов (Рис. 1).
Как показали эксперименты на мышах, блокада постсинаптических 5-НТ1А рецепторов при введении только WAY-100635 (1,0 мг/кг) приводит к стимуляции количества АОК (Рис. 1) и РОК (43,8±4,1 против 26,5±1,5 в контроле) (Б(1,24) = 8,31; р < 0,01). В то же время из рисунка 1 видно, что воздействие антагониста в пресинаптической дозе (0,1 мг/кг) не вызывает изменения величины иммунного ответа. Выявленное отсутствие эффекта пресинаптической дозы WAY-100635 можно объяснить с позиции данных, указывающих на то, что WAY-100635 относится к «молчащим» антагонистам. Это выражается в отсутствии его способности вызывать изменения активности 5-НТ нейронов и интенсивности синтеза 5-НТ и, соответственно, существенно влиять на ряд физиологических функций [9], в том числе, и на иммунную функцию, как показано нами при применении WAY-100635 в низких дозах.
На сегодняшний день известно, что 5-НТ1А рецепторы располагаются не только постсинап-тически во фронтальной коре и в структурах лимбической системы — в гиппокампе (пирамидальные клетки областей СА1 и СА3 и гранулярные клетки зубчатой извилины), латеральной перегородке, миндалине, но и пресинаптически, главным образом, на телах 5-НТергических нейронов ядер шва среднего мозга (соматодендрит-ные 5-НТ1А ауторецепторы) [5]. Установлено, что соматодендритные 5-НТ1А ауторецепторы регулируют синтез и секрецию 5-НТ в синап-тическую щель [4, 7].
Одним из доказательств участия пре-и постсинаптических 5-НТ1А рецепторов в им-муномодуляции являются результаты, полученные нами при активации 5-НТ1А рецепторов 8 OH-DPAT у крыс с предварительно разрушенными ядрами шва среднего мозга и, таким образом, выключенными соматодендритными 5-НТ1А ауторецепторами. Оказалось, что имму-носупрессивный эффект 8-OH-DPAT (1,0 мг/кг), наблюдаемый у ложнооперированных животных, сохраняется и на фоне разрушения 5-НТсодер-жащих нейронов ядер шва среднего мозга
ЛО РЭ ЛО РЭ ЛО РЭ
Рис. 2. Влияние активации и блокады пре- и постсинаптических 5-НТ1А рецепторов на фоне разрушения ядер шва среднего мозга у крыс линии Вистар.
ЛО — ложнооперированные крысы (контроль, растворитель, в/б); РЭ — крысы с разрушенными ядрами шва;
1 колонка — контроль (растворитель, в/б); 2 колонка — введение ЛО и РЭ крысам 8-OH-DPAT в дозе 0,1 мг/кг за 15 мин до иммунизации ЭБ (5*108); 3 колонка — введение ЛО и РЭ крысам 8-OH-DPAT в дозе 1,0 мг/кг за 15 мин до иммунизации. * р — <0,01, ** р < 0,001 по сравнению с ложнооперированными животными без введения препарата, # р < 0,001 по сравнению с крысами с разрушенными ядрами шва без введения препарата.
(Рис. 2). Вместе с тем, обращает на себя внимание отсутствие иммуностимулирующего влияния при активации пресинаптических рецепторов 8-OH-DPAT (0,1 мг/кг) у крыс с разрушенными 5-НТергическими нейронами (Рис. 2).
Факт увеличения иммунного ответа при активации 5-НТ1А рецепторов 8-OH-DPAT (0,1 мг/кг), а также отсутствие этого эффекта на фоне предварительной блокады пресинаптических рецепторов WAY-100635 (0,1 мг/кг) или выключения ядер шва среднего мозга, свидетельствует о том, что в иммуномодуляции принимают участие преимущественно пресинапти-ческие соматодендритные 5-НТ1А ауторецепторы. При этом снижение иммунной реакции, достигнутое активацией постсинаптических 5-НТ1А рецепторов 8-OH-DPAT (1,0 мг/кг), предотвращается их предварительной блокадой WAY-100635 (1,0 мг/кг), но сохраняется у животных с разрушенными ядрами шва среднего мозга, что указывает на участие в иммуносу-пресии и постсинаптических 5-НТ1А рецепторов мозга.
Обращает на себя внимание, что активация соматодендритных 5-НТ1А ауторецепторов, как и блокада постсинаптических 5-НТ1А рецепторов, приводят к однонаправленному эффекту — значительному повышению иммунной функ-
ции, что является следствием снижения активности 5-НТергической системы в этих условиях. Известно о тесном анатомическом, биологическом и функциональном взаимодействии 5-НТергической и дофаминергической систем с участием 5-HTiA рецепторов [11] и важной роли реципрокного межсистемного взаимоотношения в иммуномодуляции [1]. В связи с этим можно думать, что усиление иммунных реакций в наших экспериментах обусловлено изменением баланса 5-НТергической и дофаминергической систем с преобладанием последней, которая, как известно, активирует иммунную функцию [1].
Таким образом, совокупность полученных данных свидетельствует о том, что в процессе иммуномодуляции участвуют 5-НТ1А рецепторы пре- и постсинаптической локализации. Обнаружено, что фармакологическое воздействие на эти типы рецепторы, которое ведет к активации 5-НТергической системы (стимуляция постсинаптических рецепторов), подавляет иммунный ответ. В то же время снижение активности 5-НТергической системы (через активацию пресинаптических или блокаду постсинаптических рецепторов) приводит к иммуностимуля-ции. Полученные результаты исследования представляют особый интерес в связи с вкладом 5-НТ1А рецепторов в действие широко применяемых в клинике анксиолитиков, антидепрессантов и антипсихотических средств.
ROLE PRE- AND POSTSYNAPTIC 5-HTia RECEPTORS IN IMMUNOMODULATION
S.M. Davydova, M.A. Cheido, M.M. Gevorgjan, G.V. Idova
Differential contribution of presynaptic (somatodendritic autoreceptors) and postsynaptic 5-HT1A receptors to the process of immunomodulation is established. Immunostimulation caused by 5-HT1A receptor activation with an agonist 8-OH-DPAT (0.1 mg/kg) was not manifested following preliminary electrical lesion of 5-HTergic neurons of the midbrain nucleus raphe or blockade of 5-HT1A receptors with a selective antagonist WAY-10063 5 (0.1 mg/kg). Although the immunosuppressive effect of 8-OH-DPAT at a dose activating postsynap-tic 5-HT1A receptors (1.0 mg/kg) was not changed after lesioning of 5-HTergic neurons of the nucleus raphe it was not observed after preliminary blockade of 5-HT1A receptors with WAY-100635 at a higher dose (1.0 mg/kg) that is known to produce the immune response increase.
Литература
1. Девойно Л.В. Нейромедиаторные системы в пси-хонейроиммуномодуляции / Л.В. Девойно, Р.Ю. Ильюче-нок. Новосибирск, 1993. - 237 c.
2. Клиническая психонейроиммунология / В.Я. Семке, Т.П. Ветлугина, Т.И. Невидимова и др. Томск, 2003. - 300 c.
3. Попова Н.К. Серотонин в генетически детерминированных видах защитного поведения / Н.К. Попова // Журн. высш. нервной деят. - 1997. - Т. 47. - № 2. -С. 350-357.
4. Antagonism by WAY-100635 of the effects of 8-OH-DPAT on performance on a free-operant timing schedule in intact and 5-HT-depleted rats / S. Body, S. Kheramin, S. Mobini, et al. // Behav. Pharmacol. - 2002. - Vol. 13. -№ 8. - P. 603-614.
5. Barnes N.M. A review of central 5-HT1A receptors and their function / N.M. Barnes, T. Sharp // Neuropharmacology. - 1999. - Vol. 38. - P. 1083-1152.
6. Brain neuromediator systems in the immune response control: pharmacological analysis of pre- and postsynaptic mechanisms / L.V. Devoino, G.V. Idova, E.L. Alperina, M.A. Cheido // Brain Res. - 1994. - Vol. 633. - P. 267-274.
7. Coadministration of 5-hydroxy-tryptamine (1A) antagonist WAY-100635 prevents fluoxetine-induced desensiti-zation of postsynaptic — hydroxy-triptamine (1A) receptors in hypothalamus / F. Serres, N.A. Muma, D.K. Raap, et al. // J. Pharmacol. Exp. Ther. - 2000. - Vol. 294. - № 1. - P. 296301.
8. Cunningham A.J. A method of increased sensitivity for detecting single antibody forming cells / A.J. Cunningham // Nature. - 1965. - Vol. 207. - P. 1106-1107.
9. Electrophysiological, biochemical, neurohormonal and behavioural studies with WAY-100635, a potent, selective and silent 5-HT1A receptor antagonist / A. Fletcher, E.A. Forster, D.J. Bill, et al. // Brain Res. - 1996. Vol. 73. -P. 337-353.
10. Hennig J. 5-HT agonist-induced changes in peripheral immune cells in healthy volunteers: The impact of personality / J. Hennig, H. Becher, P. Netker // Behav. Brain Res. - 1996. - Vol. 73. - P. 359-363.
11. 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. Ichikawa, H. Ishii, S. Bonaccorso, et al. // J. Neuro-chem. - 2001. - Vol. 76. - P. 1521-1531.
12. 5-Hydroxytryptamine 1A receptors, major depression, and suicidal behavior / W. Pitchot, M. Hansenne, E. Pinto, et al. // Biol. Psychiatry. - 2005. - Vol. 8. - № 11. -P. 854-858.
13. Pellegrino T.C. Role of central 5-HT2 receptors in fluoxetine-induced decreases in T lymphocyte activity / T.C. Pellegrino, B.M. Bayer // Brain Behav. Immun. - 2002. -Vol. 16. - P. 87-103.
14. Reiche E.M. Stress, depression, the immune system, and cancer / E.M. Reiche, S.O. Nunes, H.K. Morimoto // Lancet Oncol. - 2004. - Vol. 5. - № 10. - P. 617-625.
15. Sempere T. 5-HTiA and beta-adrenergic receptors regulate proliferation of rat blood lymphocytes / T. Sempere, M. Urbina, L. Lima // Neuroimmunomodulation. - 2004. -Vol. 11. - № 5. - P. 307-315.
16. The 5-HT1A serotonin receptor is located on cal-bindin- and paravalbumin-containing neurons in the rat brain / S. Aznar, Z. Qian, R. Shah, et al. // Brain Res. - 2003. -Vol. 959. - № 1. - P. 58-67.
