CC BY
40
УДК 616.1/.9-055.5/.7-092]-085:616.89-008.19:591.481.1:616-001-092.9.259
Бшошицький В.В., Величко О.М., Гридта Н.Я., Циба Л.О., Педаченко С.Г. Вплив лшосомально"1 трансфекцп в кл1тини головного мозку гену апо Е3 на дослщницьку поведшку та емоцшний стан щур1в шсля експериментально? черепно-мозково? травми 1нститут нейрох1рургп iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра!ни, м. Ки!в, 1нститут молекулярно! бiологi'i i генетики НАН Украши, м. Ки!в
Черепно-мозкова травма (ЧМТ) може спричи-нити численнi розлади психiчно'i сфери, що значною мiрою погiршують якiсть життя потерпiлих. Навггь за легко! ЧМТ спостерiгають подiбнi розлади, зок-рема: 1) когштивш порушення; 2) афективнi розлади, до яких належать депреыя, тривожнiсть, психоз; 3) порушення поведшки, зумовленi змшами особистостi. За даними лiтератури, клМчно значущi розлади психiки пiсля ЧМТ виявляють майже у 50% потер-пiлих, у загальнiй популяцп — у 18% [1, 2].
Незважаючи на значне поширення та важли-ву роль порушень психши, зокрема, афективних розладiв при ЧМТ, вони практично не вивчеш, фундаментальнi дослiдження, присвячеш ЧМТ, кон-центрувалися переважно на вивченш когнiтивного, сенсорного та/або рухового дефщиту пiсля травми. Якщо застосування водного лабiринту Мориса й шших способiв оцiнки просторово! пам'ятi широко впроваджене, дослщжень поведiнки тварин за ЧМТ у новому середовиш^, що вщображуе тяжкiсть стресу й виражешсть тривожностi та е еквiвалентом афективних розладiв у людини, не було [1, 3].
Метою роботи е дослщження порушень дослщни-цько! поведiнки й емоцiйного стану шурiв за тяжко! дифузно! ЧМТ в експерименл, а також можливостей корекцп зазначених змiн з використанням методу генно! терапп, спрямовано! на шдукцш синтезу в нервовiй тканинi iзоформи е3 аполiпопроте'iну Е.
Матер1али i методи дослщження. Дослiдження проведене на дорослих (вшом 6-8 мiс) щурах-самцях лшп Wistar, маса тiла вiд 350 до 400 г розведення вь варiю 1нституту. Тварин було розподшено на 4 групи:
- Контроль — 5 штактних тварин.
- Пл — 5 тварин, яким встановлювали в лiвий бiчний шлуночок канюлю, з'еднували !! з встановле-ним пiд шкiру резервуаром (осмотичною помпою) для внутршньошлуночково! шфузп катiонних лiпосом з плазмiдним вектором, що шс ген апо Е3.
- ЧМТ — 5 тварин, у яких моделювали ЧМТ.
- ЧМТ+Пл — 6 тварин з експериментальною ЧМТ, яким встановлювали в лiвий бiчний шлуночок канюлю, з'еднували !! з встановленим шд шюру резервуаром (осмотичною помпою) для внутршньош-луночково! шфузп катiонних лiпосом з плазмщним вектором, що нiс ген апо Е3, у шслятравматичному перюд^
Тяжку ЧМТ моделювали шляхом вшьного падiн-ня вантажу вагою 450 г з висоти 1,5 м. ЧМТ i вы хiрургiчнi маншуляцп здiйснювали пiд загальним наркозом шляхом внутршньом'язового введення розчину калiпсолу в дозi 0,7 мг/кг. Як лшувальний препарат застосовували комплекс катiонних лшосом DOTAP Methosulfate (виробництва Sigma) i 25 мкг плазмiдного вектору pCMV'SPORT6 (виробництва Invitrogen), що мiстив ген апо Е3 шд контролем ци-томегаловiрусного промотора. У тварин оцшювали
вплив генно! терапil на дослщницьку поведiнку й емоцiйний стан у тесл "вiдкрите поле", ефективнiсть трансфекцп методом RT-PCR у зразках тканини мозку, отриманих на 10-ту добу шсля травми, впливу генно! терапп на морфометричш характеристики гi-покампу, яюсш та кiлькiснi ультраструктурнi змши гiпокампу за експериментально! ЧМТ. Результати даних RT-PCR, морфометричного та морфолопчного дослiдження нами опублiкованi ранiше [4].
Дослщницьку поведiнку й емоцiйний стан щурiв дослiджували на 7-му добу шсля травми (операцп) та у тварин контрольно! групи. Експериментальна установка "вщкрите поле" — це квадратна камера розмiрами 90x90 см з пластмасовими чорними стш-ками заввишки 49 см, освгглена единим у примщенш iнтенсивним джерелом свiтла (електричною лампою). Пластикова шдлога апарату розкреслена на 36 од-накових квадратiв розмiрами 15x15 см. Квадрати видiляли як перифершш, прилеглi до стiнок камери (20) та центральш (16). У квадратах, у шаховому порядку просвердлеш 16 отворiв дiаметром 1 см, що iмiтували нiрки. Тварину помщали в центр установки i спостер^али за !! поведiнкою протягом 5 хв. Дослщницьку поведiнку оцiнювали шляхом обчислення юлькосл квадратiв, якi тварина перети-нала всiма лапками протягом тесту (дослщжували загальну кiлькiсть, а також число перифершних i центральних квадрапв), вертикальних стiйок (число епiзодiв вставання на заднi лапки для дослщження навколишнього середовища у вищш плошинi) i за-глядань у шрки. Для додатково! оцiнки емоцшного стану тварин включали кiлькiсть епiзодiв грумiнгу (активно! поведiнки тварин, спрямовано! на очищення поверхнi тiла, тобто, вмивання, вилизування шерсл) i епiзодiв дефекацi! (фекальних болюсiв) протягом 5 хв. Шдлогу установки ретельно витирали спиртом перед вмщенням кожного щура, щоб усунути залишковi нюховi орiентири. Тестування проводили в звукоiзольованому примiшеннi з постiйними температурою й освиленням. Тварин доставляли до лабораторного примщення в "домашнiй" клггщ, !х доглядали тi самi дослщники i персонал вiварiю до завершення експерименту.
Статистична обробка отриманих результапв проведена за допомогою пакету Statistica 5.5 з використанням непараметричних методiв оцшки даних. Oцiнювали правильнiсть розподiлу ознак за кожним з отриманих варiацiйних рядiв, середнi значення за кожною ознакою та стандартш вiдхилення. Достовiр-нiсть рiзницi значень мiж незалежними юльюсними величинами визначали за допомогою U-критерш Мана-У!тнi.
Результати та ix обговорення. Щури групи Контроль протягом 5 хв вщвщували у середньому (65,4±7,33) квадрати "вiдкритого поля" (рис. 1). У тварин групи ЧМТ виявлене значне зниження спон-
танно! дослщницько! поведшки пор1вняно з такою у Контролi на 7-му добу шсля перенесено!! ЧМТ. Кшьюсть квадраив "вщкритого поля", вщвщаних тваринами протягом 5 хв, становила (22,4±6,07), тоб-то, 34,3% вщ показника в груш Контроль (р1зниця достов1рна, Р=0,009). Зниження спонтанно! дослщ-ницько! активносл супроводжувалось фризинговою поведшою (freezing — замерзання), коли тварина "завмирае" на м^щ, часлше в кутку "вщкритого поля" i припиняе дослщжувати навколишне сере-довище. Вважають, що така поведiнка вiдображае пiдвищений рiвень стресу й тривожностi, проте, не зумовлена недостатшстю сенсорно! або рухово! сфери [5, 6]. Подiбних завмирань ми не спостертали в груш Контролю, тварини безперервно дослщжували нову обстановку.
Цшавим результатом, одержаним в нашому дослiдженнi, е достовiрне зниження дослщницько! поведiнки у псевдооперованих щурiв групи Пл, у яких шсля операцп накладання фрезевого отвору й встановлення внутршньошлуночково! канюлi на 7-му добу експерименту виявляли достовiрне зниження юлькосл вiдвiданих квадратiв до 50,8±5,22 (Р=0,016). Такi данi вiдповiдають результатам, одержаним нами при морфолопчному дослщженш головного мозку цих тварин, i даними iнших дослiдникiв про те, що "псевдооперащя" (sham surgery) може спричинити травматичш змiни в головному мозку, що супро-воджуються невролопчними розладами, зокрема судорогами [1, 7, 8].
Проведення тваринам генно! терапi!, спрямовано! на iндукцiю синтезу в нервовш тканинi iзоформи е3 апоЕ (група ЧМТ+Пл), сприяло вщновленню спонтанно! дослiдницько! поведiнки, що вщображае зниження рiвня стресу й тривожноси. Кiлькiсть вiдвiданих квадраив "вiдкритого поля" на 7-му добу шсля травми становила 49,5±6,47, що, на вщмшу вiд групи ЧМТ, складало 75,7% вщ показника в груш Контроль. I хоча цей показник у лшованих щурiв не досягав норми, тобто, значень у груш Контроль (збер^алась достовiрна рiзниця, Р=0,011), вiн достовiрно переви-щував такий у групi ЧМТ (Р=0,006).
Подальше вивчення впливу лiпосомально! транс-фекцi! тканини головного мозку плазмщним вектором з геном апо Е3 на виражешсть стресу й тривожносл у
щурiв з ЧМТ стосувалось оцшки !х звикання до ново! обстановки, що характеризуеться актившшим до-слiдженням центрально! частини "вiдкритого поля". Перебування у перифершних квадратах "вщкрито-го поля" вiдповiдае закономiрностям, характерним для загально! кiлькостi вiдвiданих квадраив. Так, у середньому кiлькiсть перифершних квадраив, вiдвiданих щурами групи ЧМТ на 7-му добу шсля травми, становила 21,0±6,28, що складало 35,2% ввд показника у груш Контроль — 59,6±7,09 (Р=0,009). Пiсля "псевдооперацп" в групi Пл також вщзначали достовiрне пiдвищення рiвня стресу й тривожносл, що характеризувалося зменшенням юлькосл вщвь даних периферiйних квадратiв до 49,2±5,02 (Р=0,022). Пiсля проведеного в груш ЧМТ+Пл лшування кшьюсть вiдвiданих периферiйних квадратiв на 7-му добу шсля травми збшьшилась до 46,8±7,19 (79,3% вiд показника в груш Контроль), хоча й без достовiрно! нормалiзацi! (Р=0,018), проте, з достовiрним переви-щенням даних в груш ЧМТ (Р=0,006).
Дещо iншi змiни вiдзначенi щодо вiдвiдування тваринами центральних квадралв "вiдкритого поля". У порiвняннi з Контролем (кiлькiсть вщвщувань центральних квадратiв — 5,8±2,95), як шсля травми (група ЧМТ), так i "псевдооперацп"(група Пл) рiвень стресу та тривожноси на 7-му добу шсля травми характеризувався вщсутшстю звикання до нового середовища — вщповщно (1,8±0,84) вiдвiдування (Р = 0,016) i (2,4±1,52) вiдвiдування центральних квадратiв (Р=0,028). У той же час, генна терашя з використанням гену апо Е3 сприяла збшьшен-ню кiлькостi вщвщаних центральних квадратiв до 4,33±1,21, що не вiдрiзнялося вiд показника в груш Контроль (Р=0,411) i достовiрно перевищувало данi в групi ЧМТ (Р=0,011).
Дослiдження iнших аспектiв дослщницько! поведiнки щурiв, зокрема вертикально! активносл (рис. 2), показало, що кшьюсть вертикальних стшок в групi ЧМТ на 7-му добу шсля травми становила 7,6±2,88, у Контролi — 19,6±2,79 (Р=0,009). Вертикальна актившсть тварин була також достовiрно зни-жена в групi Пл — (13,4±3,43) вертикальних стiйок протягом 5 хв (Р=0,037), що свiдчило про травматич-нiсть операцi! з встановлення канюлi та !! негативний вплив на дослщницьку поведiнку й емоцшний стан
й
а
«
й и
и
X S и й ¡5 'и
К
80 1 70 60 +50
о 40
^
S
а 30 -Н
и «
■(О 20 +-
10 --
Контроль ЧМТ Пл ЧМТ+Пл
□ Загальна гальгасть □ Центральш квадрати
□ Перифершт квадрати
Рис. 1. Вплив лшосомально! трансфекцп головного мозку геном апо Е3 на дослщницьку поведшку щурiв пiсля тяжко! дифузно! ЧМТ.
25
О
и л и
S
и «
ч
и ы
о s tt и
« .3
Ф10
О CP га о
и в
си
15
5
0
ЧМТ+Пл
" Контроль ЧМТ
□ Вертикальш стшки □ Заглядання в шрки
Рис. 2. Вплив лiпосомально! трансфекцп головного мозку геном апо Е3 на дослщницьку поведiнку щурiв шсля тяжко! дифузно! ЧМТ.
0
експериментальних тварин. Проведене л!кування в груш ЧМТ+Пл сприяло в!дновленню вертикально'! активност! — (15,3±3,88) ст!йки (р!зниця з Контролем недостов!рна, Р=0,10) з достов!рною в!дм!нн!стю в!д показника в груш ЧМТ (Р=0,014).
Под!бн! зм!ни виявлен! й щодо показника "загля-дання в н!рки". Пор!вняно з Контролем — (5,2±2,77) еп!зоди протягом 5 хв цей патерн досл!дницько! повед!нки достов!рно гальмувався на 7-му добу як п!сля ЧМТ — (0,6±0,55) еп!зод!в (Р=0,009), так ! п!сля встановлення канюл! в груш Пл — (1,0±1,0) еп!зод (Р=0,016). Л!посомальна трансфекц!я тканини головного мозку щур!в з ЧМТ плазм!дним вектором, що несе ген апо Е3, сприяла в!дновленню цього показника в груш ЧМТ+Пл — (3,2±1,17) еп!зод!в заглядання в н!рки; в!дм!нн!сть в!д Контролю недостов!рна (Р=0,235) з достов!рною в!дм!нн!стю показник!в у груп! ЧМТ (Р=0,006).
У досл!дженн! не виявлений вплив як ЧМТ, так ! досл!джуваного л!кування на такий показник емоц!йного стану тварини, як "грум!нг" (рис. 3). Пор!вняно з групою Контроль — (3,0±0,71) еп!зоди грум!нгу протягом 5 хв на 7-му добу експерименту, к!льк!сть еп!зод!в грум!нгу достов!рно не р!знилась у групах ЧМТ — (4,2±1,48) еп!зод!в (Р=0,144), Пл
— (3,0±1,0) еп!зод!в (Р=1,0) та ЧМТ+Пл — (3,17±0,98) еп!зод (Р=0,715). Так само не виявлено р!зниц! м!ж показниками в групах ЧМТ ! ЧМТ+Пл (Р=0,201).
1нший показник емоц!йного стану — к!льк!сть фекальних болюс!в протягом 5 хв у "в!дкритому пол!" на 7-му добу експерименту достов!рно в!др!знявся в!д такого у Контролi — (0,6±1,34) болюс!в в групах ЧМТ
— (5,0±2,5) болюав (Р=0,016) ! Пл — (3,4±2,07) болюс!в (Р=0,037), що св!дчило про п!двищений р!вень стресу у тварин цих груп. Шсля проведеного л!кування в груш ЧМТ+Пл цей показник суттево не в!др!знявся в!д такого в !нтактних тварин — (2,33±1,63) болюс!в (Р=0,083), проте, достов!рно! р!зниц! в!д показника в груп! ЧМТ не було (Р=0,10).
Одержан! результати св!дчать, що за тяжко! ди-фузно! ЧМТ у щур!в виникають виражен! порушен-ня досл!дницько! поведшки й емоц!йного стану, що в!дображае п!двищення р!вня стресу й тривожност!. 1ндукц!я синтезу в нервов!й тканин! !зоформи е3 апоЕ методом генно! терап!!, кр!м позитивного впливу
3 к
и 61 ^
& 5--л-
° 4--\ \-
! 1В
о 0 Н—--—I—-1-1—I—-1-1—I—--—I
^ Контроль ЧМТ Пл ЧМТ+Пл
□ Кшьгасть етзод1в грумшгу
□ Кшьгасть фекальних болюив
Рис. 3. Вплив л!посомально! трансфекц!! головного мозку геном апо Е3 на емоц!йний стан щур!в п!сля тяжко! дифузно! ЧМТ.
на структурн! зм!ни, характеризуеться здатн!стю справляти л!кувальний вплив ! на !! функц!ональн! розлади, у тому числ! т!, що стосуються псих!чно! сфери. Це дае змогу вважати генну терап!ю перс-пективним методом л!кування ЧМТ, що дозволить попереджати виникнення спричинених травмою афективних розлад!в.
Афективн! розлади належать до найб!льш поширених розлад!в псих!ки п!сля ЧМТ. Так, де-прес!ю виявляють у 6-77% потерп!лих, тривожн! розлади — в 11-70% з ч!ткою тенденц!ею до зб!ль-шення частоти ц!е! патолог!! з часом [9, 10]. Значн! розб!жност! наведених показник!в можна пояснити тим, що ЧМТ нер!дко супроводжуеться порушенням самосв!домост!, що зумовлюе зм!ни сприйняття й самооц!нки симптом!в афективних розлад!в. Також прояви афективних порушень, як! виникають одра-зу п!сля травми, можуть маскуватися симптомами само! ЧМТ, що ускладнюе !х виявлення ! зумовлюе недооц!нку !х справжнього поширення. Кр!м того, емоц!йн! розлади можуть прогресувати протягом посттравматичного пер!оду, що значно перешкоджае реаб!л!тац!! потерп!лих ! потребуе !х тривалого й витратного л!кування [11, 12].
В експериментальн!й нейроф!з!олог!! !снують численн! методи, що дозволяють вивчати депресив-но-под!бну та тривожно-под!бну повед!нку тварин. Депресивно-под!бну повед!нку досл!джують з ви-користанням тест!в, що виявляють г!перактивн!сть, г!перемоц!йн!сть та пригн!чення соц!ально! й сексуально! активност!. Для тривожно-под!бно! повед!н-ки характерн! пригн!чення соц!ально! взаемод!! та неофоб!я [13]. Вперше в експериментальн!й нейрот-равматолог!! цей аспект псих!ки тварин вивчений досл!дниками з Ун!верситету Адела!ди (Австрал!я) у 2003-2004 рр. [11, 14, 15, 16]. Для оц!нки вираженост! стресу й тривожност!, р!вня депресивно! повед!нки при експериментальн!й ЧМТ запропоноване вико-ристання тесту "в!дкритого поля".
"В!дкрите поле" е достатньо вивченою моделлю, розробленою для оц!нки р!вня стресу й тривожност! у щур!в на основ! зм!н !х спонтанно! досл!дницько! повед!нки [17]. У багатьох досл!дженнях п!дтверджено над!йн!сть методу у вивченн! особливостей тривож-ност! й депрес!! у гризун!в [18, 19]. В камеру квадратно! або кругло! форми, дном яко! е "в!дкрите поле" — б!ла поверхня, розкреслена на однаков! квадрати, вм!щають тварину ! спостер!гають !! повед!нку впро-довж 5 хв [3, 11, 14-16]. П!д час перебування тварини в нов!й обстановц! (яскраво осв!тлен!й камер!, б!льш!й за кл!тку, в як!й живе щур) виникае досл!дницька повед!нка, як!й перешкоджають умови, що спричиня-ють страх. Основним показником, який досл!джують шляхом спостереження, е к!льк!сть квадрат!в, в!дв!-даних твариною. Доведено, що зниження спонтанно! досл!дницько! повед!нки (зменшення к!лькост! в!дв!-даних квадрат!в) в!дображае п!двищення р!вня стресу й/або тривожност! у тварини [5, 6]. Кр!м загально! к!лькост! досл!джених квадрат!в, мае значення, в як!й частин! "в!дкритого поля" в!дбуваеться досл!дницька активн!сть. Тварини за вищого р!вня стресу б!льшу частину часу перебувають на перифер!! "в!дкритого поля" [6], тод! як в!дв!дування центральних квадрат!в в!дображае звикання до середовища ! характерне для тварин за менш виражено! тривожност! [3]. 1ншими показниками досл!дницько! повед!нки, що корелюють
з тяжюстю тpaвми тa eфeктивнicтю лiкyвaльних 3a-хoдiв, e кiлькicть вepтикaльних cтiйoк тa зaглядaнь y [20]. Емoцiйнi cтaни cyпpoвoджyютьcя piзними вeгeтaтивними пpoявaми. Beгeтaтивнoю фyнкцieю, яку 3py4Ko дocлiджyвaти пopяд з oцiнкoю aктивнocтi, e дeфeкaцiя. Рeaкцiя дeфeкaцiï в тecтi "вiдкpитoгo толя" e дocтoвipним пoкaзникoм збyджeння вeгeтa-товто'! нepвoвoï cиcтeми i, oiœe, eмoцiйнoï peaкцiï твapини [21]. Tвapин, яю мeншe пepecyвaютьcя i в яких cпocтepiгaють бiльш чacтy дeфeкaцiю в crnya-цiï "вiдкpитoгo толя", ввaжaють бiльш eмoцiйними, нiж тих, rn;o бaгaтo пepecyвaютьcя, пpoтe, з мeншoю чacтoтoю дeфeкaцiï [22].
Зacтocyвaння тecтy "вiдкpитoгo толя" cвiдчить, щo eкcпepимeнтaльнa 4MT викликae y щypiв стшкий дeфiцит cпoнтaннoï дocлiдницькoï пoвeдiнки, який збepiгaeтьcя 6e3 тeндeнцiï дo pe^ecy нa 7-МУ [16], 14-ту [3, 23], 28-му [14, Щ, 42-гу дoбy [11] i тавггь 4epe3 3 мic [1] шадя тpaвми. Ha пiдcтaвi цьoгo зpoблeний виcнoвoк, щo цeй мeтoд мoжнa викopиcтoвyвaти для дocлiджeння виpaжeнocтi CTpecy й тpивoжнocтi пicля eкcпepимeнтaльнoï 4MT i oцiнки eфeктивнocтi лшу-вaльних зaхoдiв [1]. Дocлiджeння у "в^^итому толГ' щypiв, poзпoдiлeних нa ^упи 3a piвнeм eмoцiйнocтi й тeмпepaмeнтy (пoкaзникoм eнтpoпiï пoвeдiнки), пoкaзaлo, rn;o в гocтpoмy пepioдi мeхaнiчнoï тpaвми ïх пoвeдiнкa oднoмaнiтнa й збщ^та, вoни мaлopyхливi, дocлiдницькa aктивнicть знижeнa [24].
Зaгaлoм, дocлiджeння нoвих oб'eктiв i oбcтaнoвки нaлeжить дo тих хapaктepиcтик пoвeдiнки твapини, якi нaдзвичaйнo бaжaнi для вивчeння, aджe, вoнo ocнoвaнe нa пpиpoднiй дocлiдницькiй пoвeдiнцi твapини i нe тот-pe6ye дoдaткoвoï пoзитивнoï чи нeгaтивнoï стимуляцп. Дocлiджeння нoвих oб'eктiв чи нaвкoлишньoгo пpocтo-py г^УНТУСТ^Я нa пpитaмaннiй твapинaм пoвeдiнцi, якa нe пoтpeбye дocягнeння пeвнoï cпeцифiчнoï мeти. Biдзнaчaють кiлькa чинникiв, щo зyмoвлюють дocлiд-ницьку пoвeдiнкy, цe пpиpoдний дocлiдницький cтимyл (drive), oптимaльний piвeнь збyджeння (arousal) i piвeнь cтpaхy/cтpecy [2^. Iнтaктнi твapини пpи змiнi тавю-лишньoï oбcтaнoвки вiддaють пepeвaгy дocлiджeнню нoвoгo пpocтopy чи oб'eктy та вiдмiнy вiд тих, щo вжв вiдoмi. Taким чинoм, дocлiдницькa пoвeдiнкa мoжe бути вiдoбpaжeнням мeхaнiзмy фopмyвaння пaм'ятi пpo то-вий пpocтip чи oб'eкт [26]. Bплив cтpecy/тpивoжнocтi нa пoвeдiнкy твapини у "вiдкpитoмy толГ' пoлягae в тoмy, rn;o дocлiджeння нoвoгo e нacлiдкoм вибopy в кoнфлiктi мiж пpиpoдним бaжaнням дocлiджyвaти нaвкoлишнe cepeдoвищe i cтpaхoм пepeд вiдкpитим пpocтopoм [1].
Heзвaжaючи нa шиpoкe виcвiтлeння в лiтepaтypi пoшиpeнocтi й клiнiчнoï хapaктepиcтики пocттpaв-мaтичних aфeктивних poзлaдiв, пaтoфiзioлoгiчнi мeхaнiзми, щo лeжaть в ïх ocнoвi, нeдocтaтньo вив-чeнi [1].
Зa дaними лiтepaтypи, фyнкцioнaльний дeфiцит п^ля 4MT пoв'язaний з кiлькoмa мeхaнiзмaми. Me-хaнiчнe пoшкoджeння ткaнини у виглядi poзpивiв, poзтягнeння тa зcyвнoï дeфopмaцiï ("shearing") нeйpoнiв у мoмeнт тpaвми вiдoмe як первинне пошкодження. У пoдaльшoмy виникae кacкaд ^й-poхiмiчних i нeйpoфiзioлoгiчних змiн, rn;o зyмoвлюe пoшкoджeння нeйpoнiв зa мacштaбoм знaчнo бiльшe, нiж пepвиннe пoшкoджeння. Цeй пpoцec, який rap^ чиняe вторинне пошкодження мoзкy, вiдбyвaeтьcя зa кiлькoмa нaпpямкaми, щo включaють зaпaлeння, oкcидaнтний cтpec, ioнний диcбaлaнc, шдвиш^ння
пpoникнocтi cyдин, диcфyнкцiю мiтoхoндpiй. Щ пpo-цecи зyмoвлюють нaбpяк гoлoвнoгo мoзкy, шдвиш^н-ня внyтpiшньoчepeпнoгo ти^у, пopyшeння мoзкoвoï пepфyзiï. Taкe пoeднaння змiн клiтинних cтpyктyp i фiзioлoгiчних пpoцeciв e пpичинoю iнтeнcивнoï зa-гибeлi нepвoвих клiтин шляхoм eкcaйтoтoкcичнocтi (нeкpoзy) тa aпoптoзy, збiльшeння oбcягy пoшкoд-жeння тa фopмyвaння фyнкцioнaльнoгo дeфiцитy — нeвpoлoгiчних i фунодютальних нacлiдкiв тpaвми [23, 27, 28]. З iншoгo бoкy, ocкiльки втopиннe пoшкoд-жeння мoзкy пicля 4MT e тpивaлим пpoцecoм, шo eвoлюцioнye пpoтягoм гoдин, днiв i нaвiть мicяцiв, icнyвaння тaкoгo "тepaпeвтичнoгo вж^" yмoжлив-люс зacтocyвaння мeтoдiв лiкyвaння, cпpoмoжних гaльмyвaти втopиннe пoшкoджeння тa нiвeлювaти нacлiдки тpaвми [1&].
Ocтaннiм чacoм виникнeння дeпpeciï тa шших aфeктивних poзлaдiв пicля 4MT пoв'язyють з двoбiчнoю диcфyнкцieю лoбoвих i cкpoнeвих чac-тoк гoлoвнoгo мoзкy тa пoшкoджeнням глибoких дieнцeфaльних CTpy^ryp i мepeж, нacлiдкoм чoгo e пopyшeння фiзioлoгiчних piвнiв нeйpoтpaнcмiтepiв. Зa вoгнишeвoгo зaбoю мoзкy мoжливe бeзпocepeднe ypaжeння cтpyктyp мoзкy, шo зaбeзпeчyють нacтpiй тa eмoцiï, зoкpeмa, cкpoнeвi чacтки тa лoбoвy кopy. Дифузто пoшкoджeння aкcoнiв, кpiм пpямoгo ypa-жвння нeйpoнaльних мepeж, cпpичиняe джфункцш нeйpoтpaнcмiтepних cиcтeм, зoкpeмa, нopaдpeнaлi-нoвoï, cepoтoнiнoвoï, дoфaмiнoвoï тa aцeтилхoлiнoвoï. Дoвeдeнo, шo тaкe ypaжeння e чacткoю втopиннoгo пoшкoджeння мoзкy пicля 4MT [11, 29, 30]. Бepyчи дo yвaги, шo дoфaмiнepгiчнa cиcтeмa зaдiянa в peaлiзaцiï дocлiдницькoï пoвeдiнки, ми пopяд з A.K. Wagner тa cпiвaвтopaми [3], якi вивчaли вплив 4MT ("кoнтpoль-oвaнoгo ypaжeння ^prf') нa здaтнicть дocлiджyвaти нoвe cepeдoвишe, мoжeмo кoнcтaтyвaти, шo 4MT (в та-шoмy дocлiджeннi — дифуз^ пoшкoджeння aкcoнiв) зyмoвлюe пoшкoджeння дoфaмiнepгiчних cтpyктyp i пpoвiдних шляхiв, яю зaбeзпeчyють oкpecлeння зa-вдaнь й мoтивaцiю тa нeoбхiднi для цiлecпpямoвaнoï взaeмoдiï з нoвим oб'eктoм i дocлiджeння нoвoгo тав-кoлишньoгo пpocтopy. Taкoю cтpyктypoю e, зoкpeмa, пpилeглe ядpo (nucleus accumbens). Цe пpипyшeння пiдтвepджyeтьcя дaними дocлiджeнь, якi cвiдчaть, шo 4MT cпpичиняe тpивaлi poзлaди eкcпpeciï peцeптopiв дoфaмiнy y cмyгacтoмy тiлi тa в пpoeкцiйних зoнaх дoфaмiнepгiчнoï iннepвaцiï в лoбoвiй roopi [31, 32]. Kpiм тoгo, ypaжeння кopкoвo-пiдкopкoвих пpoвiдних шляхiв i CTpy^yp, шo мoдyлюють зaгaльнy pyхoвy a^r^mcra, зoкpeмa, хвocтaтoгo ядpa, мoжe cпpияти знижвнню зaгaльнoï aктивнocтi, якe виявляють пiд чac дocлiджeння пoвeдiнки твapини у "вiдкpитoмy пoлi" пicля 4MT [3].
Heйpoтpaнcмiтepи i нeйpoпeптиди, шш^ нiж дo-фaмiн, тaкoж мoжyть oпocepeдкoвyвaти пopyшeння дocлiдницькoï пoвeдiнки у "в^^итому пoлi" пicля 4MT. Haпpиклaд, виcнaжeння нopaдpeнaлiнoвoï нeйpoтpaнcмiciï, якe кopeлюe з пiдвишeним piвнeм тpивoжнocтi тa пpигнiчeнням дocлiдницькoï пo-вeдiнки [33], вiдбyвaeтьcя oдpaзy пicля тpaвми [34], a вiднoвлeння нopaдpeнepгiчнoï cиcтeми e пpoявoм oдyжaння пicля eкcпepимeнтaльнoï 4MT [3^. Taкoж, зa eкcпepимeнтaльнoï 4MT cпocтepiгaють збiльшeння вмicтy нeйpoпeптидy хoлeциcтoкiнiнy [36], тoдi як збiльшeння шiльнocтi peцeптopiв дo цieï cпoлyки пoв'язaнe з пiдвишeнoю тpивoжнicтю [37].
Щкав1 даш, що пов'язують появу афективних розлад1в з ефектами запалення й нейропластично! реоргашзацп нейронних мереж шсля ЧМТ, наводять N.C. Jones та сшвавтори [1]. У виникненш посттрав-матичних афективних розлад1в можуть брати участь прозапальш цитоюни, вм^т яких збшьшуеться у тканиш мозку шсля ЧМТ. Вщповщно до гшотези G. Spalletta i сп1вавтор1в [38], збшьшення продукцп ш-терлейюшв 1b, 18, а також фактору некрозу пухлин-а зумовлюе aктивaцiю запалення, особливо в лiмбiчних дiлянкaх, i поширену aктивaцiю ферменту iндолaмiн 2,3-дiоксигенaзи з подальшим пригнiченням продук-цiï серотоншу в пaрaлiмбiчних вiддiлaх, зокрема, вентролатеральнш лобовiй корi, скронево-полюснiй корi та базальних ган^ях. Той факт, що ЧМТ може спричиняти формування посттравматично! епiлепсiï, початок яко! спостерiгaють через м^ящ або роки шс-ля травми, свщчить про нaявнiсть нейропластично! структурно! та функцiонaльноï реоргaнiзaцiï, зокрема, в гшокамш i мигдалинах — структурах, зaдiяних у формувaннi афективних розлaдiв. Виявлення за даними пстолопчного дослiдження мозку пaцiGнтiв, що за життя перенесли ЧМТ, ознак пошкодження, aтрофiï тканини й зaгибелi клггин у гiпокaмпi, тала-мусi, сомато-сенсорнш корi, свiдчaть про '¡х можливу участь у розладах поведiнки.
Вщсутшсть звикання до "вщкритого поля", що також може спричиняти зниження руховоï актив-ностi й дослiдження навколишнього середовища, може бути зумовлена також розладами пам'ял, ви-явленими в цш моделi ЧМТ [39]. Пояснюючи зв'язок розлaдiв пaм'ятi та змш поведiнки тварини у "вщ-критому полГ' пiсля ЧМТ, А.К. Wagner та сшвавтори [3] наводять власш результати i даш лггератури про те, що смугасте тшо ввдграе роль iнтегрaторa шфор-мaцiï для шших структур, зокрема, гiпокaмпу, а за травматичного ураження дофaмiнергiчноï шнервацп в смугастому тiлi порушуеться його функщя. Також слiд вiдзнaчити, що при пошкодженш гiпокaмпу, виявленому при ЧМТ на моделi "ударного приско-рення", спостерiгaли дефiцит пaм'ятi [4, 22, 39].
Осюльки основними детермшантами дослщни-цькоï поведiнки е рухова актившсть i рiвень тривожносл, зниження руховоï aктивностi у "вщкри-тому полi" може вiдобрaжaти наявшсть у тварини посттравматичного рухового дефщиту [23]. Дaнi лiтерaтури свiдчaть, що в застосованш нами моделi "ударного прискорення" дефiцит руховоï функцiï е тимчасовим, повне ïï вiдновлення вщбуваеться до 10-ï доби пiсля травми у щурiв, яким не проведене лшу-вання [11]. Крiм того, використана нами модель ЧМТ характеризуеться наявшстю дифузного пошкодження аксошв, що, ^¡м прямого руйнування нейронних мереж, спричиняе порушення таких нейротрансмь терних систем, як норaдренaлiновa, серотошнова та aцетилхолiновa, це зумовлюе появу розлaдiв емоцiй та поведiнки [30]. Таким чином, зниження дослщни-поведiнки у "вiдкритому полi" на 10-ту добу пiсля травми також не може бути ознакою стшкого неврологiчного дефiциту, а вiдобрaжaе наявшсть такого тривалого наслщку ЧМТ, як шдвищений рiвень стресу й тривожносл.
Одержaнi нами дaнi свщчать, що за експеримен-тaльноï ЧМТ виникае помггне зниження дослiдницькоï поведшки й емоцiйного стану, що е вщображенням пiдвищеного рiвня стресу й тривожносл у тварин.
Це спостереження мае суттеве значення для клшши, оскiльки, з огляду на значне поширення афективних розлaдiв пiсля ЧМТ у людини, вони можуть мати, принаймш частково, нейробiологiчну основу.
Результати дослщження свiдчaть, що застосу-вання генноï терапп, спрямовaноï на шдукцш синтезу в нервовiй тканиш ¡зоформи е3 апоЕ, сприяе значному зменшенню вирaженостi функцiонaльного дефiциту, що виникае шсля тяжкоï дифузноï ЧМТ у щурiв. Те, що достовiрнi дaнi отримaнi на невели-юй кiлькостi тварин, використаних у дослщженш, свiдчaть про незаперечну вирaженiсть такого лшу-вального ефекту. Нaшi даш шдтверджують зв'язок функцiонaльного ефекту лiпосомaльноï трансфекцп геном апо Е3 з виявленим позитивним впливом методу на структурш прояви травми, що проявлялися гальмуванням розвитку вторинного ураження мозку, зменшенням вираженосл деструктивно-дистрофiч-них змш, зумовлених ЧМТ, нормaлiзaцiею структури й ультраструктури гшокампу, зменшенням зaгибелi нейронiв, ступеня дифузного пошкодження аксошв, глюзу й мiкроглiaльноï реакцп, реактивного набряку головного мозку. Усе це шдтверджуе концепцш, що функцiонaльнi наслщки травми корелюють з обсягом ураження мозку [15].
Щкавим результатом, який було одержано в нашому дослщженш, е достовiрне зниження до-слiдницькоï поведiнки в псевдооперованих щурiв групи Пл. Операщя з накладання фрезевого отвору й встановлення внутрiшньошлуночковоï кaнюлi з супутнiми змiною обстановки, операцшними травмою та стресом, наркозом i т.п. призводила до наявност в цих тварин на 7-у добу експерименту певного рiвня стресу й тривожносл, що суттево не вiдрiзнявся ввд результaтiв групи ЧМТ+Пл (травмованих щурiв, що одержували лiкувaння за допомогою генноï терапп). Цей факт, що стався, незважаючи на очшуваний лiкувaльний ефект введення в головний мозок плаз-мiдного вектору з геном апо Е3, потребуе, можливо, додаткового дослщження та пояснення.
Висновки 1. Тяжка дифузна ЧМТ у щурiв, вiдтворенa за допомогою "моделi ударного прискорення", характеризуеться вираженим порушенням дослiдницькоï поведiнки й емоцшного стану тварин, що вiдобрaжaе наявшсть у них шдвищеного рiвня стресу й тривожносл.
2. Застосування лiпосомaльноï трансфекцп кль тин ЦНС плазмщним вектором, що несе ген !зоформи е3 апоЕ людини, сприяло регресовi посттравматичних розлaдiв дослiдницькоï поведiнки й емоцшного стану та вщновленню порушених функцш.
3. Генна терaпiя е перспективним методом лшу-вання ЧМТ в експерименл, що справляе позитивний вплив на переб^ спричинених нею функцюнальних розлaдiв.
Список лггератури
1. Experimental traumatic brain injury induces a pervasive
hyperanxious phenotype in rats / N.C. Jones, L.
Cardamone, J.P. Williams [et al.] // J. Neurotrauma.
— 2008. — V.25. — P.1367-1374.
2. Moore E.L. Mild traumatic brain injury and anxiety
sequelae: a review of the literature / E.L. Moore, L.
Terryberry-Spohr, D.A. Hope // Brain Injury. — 2006.
— V.20. — P.117-132.
3. Deficits in novelty exploration after controlled cortical
impact / A.K. Wagner, B.A. Postal, S.D. Darrah [et al.] //
J. Neurotrauma. — 2007. — V.24. — P.1308-1320.
4. BiHHHHe TpaHc^eKqMM reHa anoiHnonpoTeHHa E HeioBeKa
Ha cTpyKTypy rwnnoKaMna m KorHHTMBHHe HapymeHHH nocie HepenHo-Mo3roBow TpaBMbi y Kptic pa3Horo Bo3pacTa / C.A. Maxa^bcKHH, B.B. EeiomHqKHM, .H.A. Цм6a [m flp.] // npo6i. cTapeHMH m floiro^eTHH. — 2008. — T.17, №2.
— C.240-258.
5. Larsson F. Psychological stress and environmental adaptation
in enriched vs. impoverished housed rats / F. Larsson, B. Winblad, A.H. Mohammed // Pharmacol. Biochem. Behav.
— 2002. — V.73. — P.193-207.
6. Prenatal stress induces high anxiety and postnatal handling
induces low anxiety in adult offspring: correlation with stress-induced corticosterone secretion / M. Vallee, W. Mayo, F. Dellu [et al.] // J. Neurosci. — 1997. — V.17.
— P.2626-2636.
7. Brain-derived neurotrophic factor administration after
traumatic brain injury in the rat does not protect against behavioral or histological deficits / G.R. Blaha, R. Raghupathi, K.E. Saatman [et al.] // Neuroscience. — 2000.
— V.99. — P.483-493.
8. Carbonell W.S. Regional and temporal characterization of
neuronal, glial, and axonal response after traumatic brain injury in the mouse / W.S. Carbonell, M.S. Grady // Acta Neuropathol. — 1999. — V.98. — P.396-406.
9. Jorge R.E. Pathophysiologic aspects of major depression
following traumatic brain injury / R.E. Jorge, S.E. Starkstein // J. Head Trauma Rehabil. — 2005. — V.20.
— P.475-487.
10. Psychiatric challenges in the first 6 years after traumatic brain injury: cross-sequential analyses of Axis I disorders / T.A. Ashman, L.A. Spielman, M.R. Hibbard [et al.] // Arch. Phys. Med. Rehabil. — 2004. — V.85. — P.36-42.
11. Magnesium attenuates post-traumatic depression/anxiety following diffuse traumatic brain injury in rats / L. Fromm, B. Pharm, D.L. Heath [et al.] // J. Am. Coll. Nutr.
— 2004. — V.23, N5. — P.529-533.
12. Morton M.V. Psychosocial and emotional sequelae of individuals with traumatic brain injury: a literature review and recommendations / M.V. Morton, P. Wehman // Brain Injury. — 1995. — V.9. — P.81-92.
13. Depression-like and anxiety-like behavioural aftermaths of impact accelerated traumatic brain injury in rats: A model of comorbid depression and anxiety? / D.K. Pandey, S.K. Yadav, R. Mahesh [et al.] // Behav. Brain Res. — 2009.
— V.205, N2. — P.436-442.
14. Effects of daily versus weekly testing and pre-training on the assessment of neurologic impairment following diffuse traumatic brain injury in rats / C. O'Connor, D.L. Heath, I. Cernak [et al.] // J. Neurotrauma. — 2003. — V.10, N6.
— P.985-993.
15. Magnesium attenuates persistent functional deficits following diffuse traumatic brain injury in rats / R. Vink., C.A. O'Connor, A.J. Nimmo [et al.] // Neurosci. Let. — 2003.
— V.336. — P.41-44.
16. O'Connor C.A. Interaction between anesthesia, gender, and
functional outcome task following diffuse traumatic brain injury in rats / C.A. O'Connor, I. Cernak, R. Vink // J. Neurotrauma. — 2003. — V.20, N6. — P.533-541.
17. Kulkarni S. Open Field Test: its status in psychopharmacology
/ S. Kulkarni // Ind. J. Pharmacol. — 1977. — V.9.
— P.241-246.
18. Archer J. Tests for emotionality in rats and mice: A review / J. Archer // Animal. Behav. — 1973. — V.21.
— P.205-235.
19. Cyclosporine A affects open field behavior in DA rats / S. Von Horston, M. Exton, J. Voge [et al.] // Pharmacol. Biochem. Behav. — 1998. — V.60. — P.71-76.
20. BoioxoBa r. A. BiHHHHe coiKocepHia Ha BM3BaHHbie HepenHo-Mo3roBow TpaBMow ЭIeктporpa^мнecкмe H3MeHe-hmh m noBefleHHe Kptic / T.A. BoioxoBa, A.H. Ctohhob // Mi»Hap. HeBpoi. »ypH. — 2008. — №2. — C.51-57.
21. MapKeib A..H. K oqeHKe ochobhhx xapaKTepHcTHK noBe-fleHHH Kptic b TecTe "oTKptiToro noiH" / A..H. MapKeib // ®ypH. Bbicm. HepB. fleHTeibHocTH mm. M.n. naBioBa.
— 1981. — Т.31, №2. — С.301-307.
22. Буреш Я. Открытое поле / Я. Буреш, О. Бурешова, Дж. П.
Хьюстон; пер. с англ Е.Н. Живописцевой // Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения.
— М.: Высш. шк, 1991. — С.119-121.
23. Neuroprotective effects of resveratrol against traumatic brain injury in immature rats / U. Sonmez, A. Sonmez, G. Erbil [et al.] // Neurosci. Let. — 2007. — V.420.
— P.133-137.
24. Индивидуально-типологические особенности поведения крыс после легкой механической травмы / Ю.Н. Шанин, В.Н. Цыган, Ж.Г. Александрова, Н.Б. Суворов // Патол. физиология и эксперим. терапия. — 1987.
— №1. — С.9-11.
25. Hughes R. Intrinsic exploration in animals: motives and measurement / R. Hughes // Behav. Processes. — 1997.
— V.41. — P.213-226.
26. Sutcliffe J.S. Influence of gender on working and spatial memory in the novel object recognition task in the rat / J.S. Sutcliffe, K.M. Marshall, J.C. Neill // Behav. Brain. Res. — 2007. — V.177. — P.117-125.
27. Bramlett H.M. Pathophysiology of cerebral ischemia and brain trauma: similarities and differences / H.M. Bramlett, W.D. Dietrich // J. Cereb. Blood Flow Metab. — 2004.
— V.24. — P.133-150.
28. Leker R.R. Cerebral ischemia and trauma — different etiologies yet similar mechanisms: neuroprotective opportunities / R.R. Leker, E. Shohami // Brain Res. Rev.
— 2002. — V.39. — P.55-73.
29. Mcintosh T.K. Neurochemical sequelae of traumatic brain injury / T.K. McIntosh // Cereb. Brain Metab. Rev. — 1994.
— V.6. — P.109-162.
30. Van Reekum R. Can traumatic brain injury cause psychiatric disorders? / R. Van Reekum, T. Cohen, J. Wong // J. Neuropsychiat. Clin. Neurosci. — 2000. — V.12.
— P.316-327.
31. Controlled cortical impact injury affects dopaminergic transmission in the rat striatum / A.K. Wagner, J.E. Sokolovski, D. Ren [et al.] // J. Neurochem. — 2005. — V.95.
— P.457-465.
32. Gender and environmental enrichment impact dopamine transporter expression after experimental traumatic brain injury / A.K. Wagner, X. Chen, A.E. Kline [et al.] // Exp. Neurol. — 2005. — V.195. — P.475-483.
33. Novelty seeking and stereotypic activation on behavior in mice with disruption of the Dat1 gene / V.M. Pogorelov, R.M. Rodriguiz, M.L.. Insco [et al.] // Neuropsychopharmacology.
— 2005. — V.30. — P.1818-1831.
34. Regional levels of lactate and norepinephrine after experimental brain injury / M.R. Prasad, C. Ramaiah, T.K. Mcintosh [et al.] // J. Neurochem. — 1994. — V.63.
— P.1086-1094.
35. Boyeson M.G. Intraventricular norepinephrine facilitates motor recovery following sensorimotor cortex injury / M.G. Boyeson, D.M. Feeney // Pharmacol. Biochem. Behav.
— 1990. — N5. — P.497-501.
36. Elevated cholecystokininergic tone constitutes an important
molecular/neuronal mechanism for the expression of anxiety in the mouse / Q. Chen, A. Nakajima, C. Meachem [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2006. — V.103.
— P.3881-3886.
37. Increase of insulin-like growth factor (IGF)-1, IGF binding
protein-2, and -4 mRNAs following cerebral contusion / A.-C.S. Nordqvist, H. von Holst, S. Holmin [et al.] // Mol. Brain Res. — 1996. — V.38. — P.285-293.
38. The etiology of poststroke depression: a review of the literature and a new hypothesis involving inflammatory cytokines / G. Spalletta, P. Bossu, A. Ciaramella [et al.] // Mol. Psychiatry. — 2006. — V.11. — P.984-991.
39. Влияние липосомальной трансфекции гена аполипопро-
теина Е3 на динамику неврологического и когнитивного дефицита при черепно-мозговой травме в эксперименте / В.В. Белошицкий, Н.Я. Гридина, Л.А. Цыба [и др.] // Укр. нейрохiрург. журн. — 2009. — №2. — С.59-63.
Одержано 18.02.10
Бглошицький В.В., Величко О.М., Гридгна Н.Я., Циба Л.О., Педаченко С.Г.
Вплив лшосомально"! трансфекцп в клггини головного мозку гену апо Е3 на досл1дницьку поведшку та емоцшний стан щур1в шсля експериментально"! черепно-мозково"! травми
1нститут Heftpoxipypri'i iM. акад. А.П. Ромоданова НАМН Укра!ни, м.Кшв, 1нститут мoлeкyляpнo'i бioлoгi'i i генетики НАН Украши, м.Ки'iв Мета po6o™ — дoслiджeння ступеня пopyшeнь дoслiдницькoí пoвeдiнки й eмoцiйнoгo стану rnypiB за тяжкoí дифyзнoí чepeпнo-мoзкoвoí тpавми (ЧМТ) в eкспepимeнтi, а таюзж мoжли-вoстeй Mope^n зазначeних змш за дoпoмoгoю гeннoí тepапii, спpямoванoí на iндyкцiю синтeзy в нepвoвiй тканинi iзoфopми е3 апoлiпoпpoтeíнy Е. Тяжкoi дифyзнoí ЧМТ завдавали щypам пiд загальнoю анeстeзiGЮ шляхoм вiльнoгo падiння вантажy вагoю 450 г з вишти 1,5 м. Внут-piшньoшлyнoчкoвy iнфyзiю катioнних лiпoсoм DOTAP, щo нeсли 25 мкг плазмiднoгo вeктopy pCMV'SPORT6 з кДНК гену APOE3, здiйснювали за дoпoмoгoю oсмoтичних пoмп ALZET. äom^-ницьку пoвeдiнкy й eмoцiйний стан щypiв eкспepимeнтальних та кoнтpoльнoí гpyп вивчали на 7-му дзбу пiсля тpавми в тeстi '^^^rne пoлe". Рeзyльтати дoслiджeння свiдчили, щo тяжка дифузна ЧМТ у щypiв хаpактepизyGться виpажeним пopyшeнням дoслiдницькoí пoвeдiнки й eмoцiйнoгo стану, шр вiдoбpажаG наявнiсть у них пiдвищeнoгo piвня стpeсy й тpивoжнoстi. Застoсyвання лiпoсoмальнoí тpансфeкцií гoлoвнoгo мoзкy плазмiдним вeктopoм, шo нeсe ген iзoфopми е3 апoлiпoпpoтeíнy Е, спpиялo peгpeсoвi пoсттpавматичних пopyшeнь дoслiдницькoí пoвeдiнки й eмoцiйнoгo стану та вiднoвлeнню пopyшeних фyнкцiй.
Ключов1 слова: черепно-мозкова травма, генна тератя, аполтопротегн Е, do^idnu^Ka поведтка, емоцшний стан, "eidKpume поле", експеримент.
Белошицкий В.В., Величко О.Н., Гридина Н.Я., Цыба Л.А., Педаченко Е.Г.
Влияние липосомальной трансфекции в клетки головного мозга гена апо Е3 на исследовательское поведение и эмоциональное состояние крыс после экспериментальной черепно-мозговой травмы
Институт нeйpoхиpypгии им. акад. А.П. Рoмoданoва НАМН Укpаины, г. Кжв, Институт мoлeкyляpнoй биoлoгии и ге^тики НАН Укpаины, г. К^в Щль pабoты — исслeдoваниe стeпeни наpyшeния исслeдoватeльскoгo пoвeдeния и эмoци-oнальнoгo сoстoяния ^ыс пpи тяжeлoй диффyзнoй чepeпнo-мoзгoвoй тpавмe (ЧМТ) в эксте-pимeнтe, а такжe вoзмoжнoсти кoppeкции указанных измeнeний с пoмoшью гeннoй тepапии, напpавлeннoй на индукцию синтeза в нepвнoй ткани изoфopмы е3 апoлипoпpoтeина Е. Тяжeлyю ЧМТ нанoсили кpысам пoд oбшeй анeстeзиeй пyтeм свoбoднoгo падeния гpyза вeсoм 450 г с вышты 1,5 м. Bнyтpижeлyдoчкoвyю инфузию катиoнных липoсoм DOTAP, нeсyших 25 мкг плаз-миднoгo вeктopа pCMV'SPORT6 с кДНК гeна APOE3, oсyщeствляли с пoмoшью oсмoтичeских пoмп ALZET. Исслeдoватeльскoe пoвeдeниe и эмoциoнальнoe мстаян^ кpыс экспepимeнтальных и кoнтpoльнoй ^упп изучали на 7-e сутки пoслe тpавмы в тeстe "orephiTOe пoлe". Рeзyльтаты исслeдoвания пoказали, чтo тяжeлая диффузная ЧМТ у кpыс хаpактepизyeтся выpажeнными наpyшeниями исслeдoватeльскoгo пoвeдeния и эмoциoнальнoгo сoстoяния живoтных, чтo oтpа-жаeт наличиe у них пoвышeннoгo ypoвня стpeсса и тpeвoжнoсти. Пpимeнeниe липoсoмальнoй тpансфeкции гoлoвнoгo мoзга плазмидным вeктopoм, нeсyшим гeн изoфopмы е3 апoлипoпpoтeина Е, спoсoбствoвалo peгpeссy пoсттpавматичeских наpyшeний исслeдoватeльскoгo пoвeдeния и эмoциoнальнoгo сoстoяния, а такжe вoсстанoвлeнию наpyшeнных функций.
Ключевые слова: черепно-мозговая травма, генная терапия, аполипопротеин Е, исследовательское поведение, эмоциональное состояние, "открытое поле", эксперимент.
Biloshytskiy V.V., Velichko O.M., Gridina N.Ya, Tsyba L.O., Pedachenko E.G.
The influence of liposome-mediated APOE3 gene transfection in brain cells on exploratory behavior and emotionality of rats after experimental traumatic brain injury
Institute of neurosurgery named after A.P. Romodanov of Academy of Medical Sciences of Ukraine, Kiev,
Institute of molecular biology and genetics of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev The goal of study was to estimate in the experiment the levels of exploratory behavior and emotionality disorders of rats with severe diffuse traumatic brain injury (TBI), and also possibilities of such disorders correction using gene therapy that launches 83 synthesis in brain tissue — isoform of apolipoprotein E. Severe diffuse TBI in rats was inflicted under overall anesthesia by free load weighting 450 g, falling from 1.5 m height. The mixture of DOTAP liposome and 25 ^g of plasmid vector pCMV- SPORT6 with cDNA of APOE3 gene was infused intraventricularly using ALZET osmotic pumps. The exploratory behavior and emotionality of rats in experimental and control groups were studied in open field test 7 days after trauma. The obtained results demonstrated that severe diffuse TBI in rats was characterized by evolution of evident exploratory behavior and emotionality disorders that reflected stress and anxiety increasing. The liposome-mediated brain tissue transfection with plasmid vector carrying the gene of apolipoprotein E 83 isoform caused regress of posttraumatic exploratory behavior and emotionality disorders and recovery of affected functions.
Key words: traumatic brain injury, gene therapy, apolipoprotein E, exploratory behavior, emotionality, open field, experiment.
Коментар
до статтi Б/лошицького В.В. i сп/вавтор/в "Вплив л'тосомально)' трансфекци в кл¡тини головного мозку гену апо Е3 на досл/дницьку поведнку та емоцйний стан щур/в тсля експериментальноТ черепно-мозковоТ травми"
Стаття присвячена актуальнш темi — вдосконаленню лкування розладiв психiчноT сфери тсля черепно-моз-ковоТ травми.
Ген ароЕ мае три алели в2, в3 та в4, в сучаснш нау-ковш лiтературi характеризуеться не ттьки як прогнос-тичний фактор тдвищеного ризику виникнення хвороби Альцгеймера а й як ген, що бере участь у метаболiзмi глюкози в ЦНС, синаптогенез^ нейрональнш пластичносп та репарацп.
Доведено, що ендогенний ароЕ в ЦНС виконуе важливi адаптивш функцп тсля травмування: запоб^ае виникненню запалення та пошкодженню вщ збуджуючих нейромедiаторiв. Вважають, що роль ароЕ у захист нервовоТ тканини вщ пошкодження насттьки важлива,
що в майбутньому необхщно переглянути терапевтичну стратепю при гострих та хрожчних невролопчних роз-ладах з огляду на ароЕ. АроЕ вважають одним з бшюв, безпосередньо пов'язаних з когштивною функщею, тому вивчення дослщницькоТ поведшки та емоцшного стану як доказу терапевтичного ефекту трансфекци АроЕ обгрунтоване, отримаш результати доводять надшжсть та шформативнють проведених теспв.
З огляду на високу активжсть дослщжень в галузi практичного використання ароЕ для вщновлення функци ЦНС в свт, робота авторiв е актуальною, заслуговуе позитивно' оцшки. Важливо також вщзначити, що автори використовували метод генноТ терапп, набуття такого досвщу для украТнськоТ науки дуже важливе.
Васильева 1.Г., кандидат бioлoгiчнuх наук зав/'дуюча в/'дд/'лом нейробюх/'мн 1нституту нейрох/'рургп ¡м. акад. А.П. Ромоданова НАМН УкраУни
