The Study of the State of Monoaminergic Systems in the Brain Structures of the Offsprings of Female BALB/C Mice at Different Stages of Formation of Autism Spectrum Disorders

Иная картина онтогенетических изменений нейрохимических параметров структур мозга наблюдалась в группе мышей, матерям которых на ранней стадии беременности (12.5 дней) вводили вальпроат натрия в большой дозе (400 мг/кг). Показатели группы мышат Р15 практически не отличались от величин уровней нейротрансмиттеров в соответствующих структурах мозга животных группы контроля (0.9% NaCl). Исключение составил только стриатум, в котором концентрации ДА и 5-ОТ, а также их метаболитов — ДОФУК, ГВК и 5-ОИУК были понижены (см. рис. 1). Содержание моноаминов в структурах мозга группы Р42 существенно не отличалось от концентрации нейротрансмиттеров той же группы интактного контроля. Интересно отметить, что если показатели ДА-ергической нейропередачи были ниже, чем у взрослых мышей (ДОФУК/ДА в ФК (см. рис. 2), уровни ДА и 3-МТ в стриатуме (см. рис. 1)), показатель скорости утилизации 5-ОТ — 5-ОИУК/5-ОТ — был более высоким во всех изученных структурах мозга. Нейрохимические профили взрослых животных: группы Р64 контроля и мышей, чьи матери получали вальпроат, — группа Р64ВН, существенно различались. У мышей группы Р64ВН по сравнению с контролем было выше содержание ДА в ФК, гипоталамусе (см. рис. 1) и гиппокампе (см. рис. 2), а также ДОФУК в гиппокампе и стриатуме. Параметры серотонинергической системы также были повышены в группе Р64ВН по сравнению с группой Р64 контроля (0.9% NaCl): наблюдалось увеличение содержания 5-ОТ в гипоталамусе и гиппокампе, 5-ОИУК в стриатуме, кроме того, отмечался рост показателя метаболизма 5-ОИУК/5-ОТ в гипоталамусе, гиппокампе и стриатуме (см. рис. 1 и 2).

Рис. 2. Динамика изменения метаболизма моноаминов во фронтальной коре и гиппокампе мышей самок линии BALB/C, матерям которых вводили вальпроат натрия (400 мг/кг, п/к). Белый цвет — контроль, черный цвет — вальпроат натрия. Цифрами обозначен возраст животных: 1 — 15 дней, 2 — 42 дня, 3 — 64 дня; * — р < 0.05; ** — р < 0.05; *** — р < 0.05. Данные представлены как M ± SEM, статистический анализ проводили по двухфакторному дисперсионному анализу (факторы: 1) возраст и 2) эффект веществ) с последующим post-hoc-тестом по критерию Ньюмена—Кейлса. Возраст: 1 — 15 дней, 2 — 45 дней, 3 — 65 дней; * — p < 0.05; ** — p < 0.01 по сравнению с тем же веществом у крыс 15-дневного возраста; # — p < 0.05; ## — p < 0.01 по сравнению с контролем того же возраста; ＄ — p < 0.05; ＄＄— p < 0.01 по сравнению с тем же веществом у крыс 45-дневного возраста.

Таким образом, пренатальное введение вальпроата натрия вызывало снижение всех параметров моноаминергической нейропередачи в стриатуме потомства мышей в возрасте 15 дней (группа Р15ВН), но не оказывало влияния на нейрохимические изменения в других изученных структурах мозга. К 42-му дню ПНР общий паттерн изменения концентраций нейротрансмиттеров не отличался от динамики созревания нейротрансмиттерных систем контрольной группы. В дальнейшем уровень ДА у мышей группы ВН возрастал и к 64-му дню ПНР не отличался от показателей контрольной группы. Параметры серотонинергической системы изменялись по сходной схеме, при этом содержание серотонина у мышей группы ВН достигало максимума к 42-му дню, после чего незначительно снижалось к 64-му дню, тогда как уровень 5-ОИУК в стриатуме увеличивался постепенно и максимальные отличия наблюдались к 64-му дню ПНР. Показатели мышат группы Р15ВН практически не отличались от величин уровней нейротрансмиттеров в соответствующих структурах мозга половозрелых животных контрольной группы Р64 (0.9% NaCl). Исключение составил только стриатум, в котором были понижены концентрации и ДА и 5-ОТ, а также их метаболитов — ДОФУК, ГВК и 5-ОИУК соответственно.

ОБСУЖДЕНИЕ

Полученные данные позволяют полагать, что введение ВН беременным самкам мышей линии BALB/c отражается на активности дофамин- и серотонинергической систем мозга потомства (самки), вызывая снижение их тонуса в стриатуме к 15-му дню ПНР с последующим восстановлением до контрольных значений к 64-му дню ПНР.

Следует отметить, что большая часть публикаций, посвященных исследованию особенностей вальпроатной модели аутизма, касается либо изучения электрофизиологических параметров нейронов [20], либо определения содержания нейротрансмиттеров в микродиализных образцах [21, 22]. Комплексное изучение влияния ВН на содержание моноаминов и их метаболитов в различных структурах мозга до настоящего времени практически не проводилось. Сравнительно недавно появился ряд работ, выполненных коллективом Hara Y. и соавт., посвященных изучению влияния ВН на параметры ДА-ергической нейропередачи [23]. Если на первых этапах исследований этой группы влияния ВН на содержание ДА, НА и 5-ОТ в ПФК и стриатуме потомства животных с РАС обнаружить не удалось [23], то в дальнейшем ими было продемонстрировано снижение активности ДА-ергической системы в ПФК в условиях данной модели [24, 25]. Другими авторами было обнаружено снижение активности тирозингидроксилазы, ключевого фермента, регулирующего скорость синтеза ДА, в стриатуме потомства мышей с РАС [26]. В ряде работ описано снижение уровня ДА и в других структурах мозга животных с РАС, в частности, гиппокампе и среднем мозге [27]. С другой стороны, в некоторых публикациях было показано увеличение содержания ДА и снижение показателя ДОФУК/ДА в стриатуме 27-дневных самок, матерям которых вводили вальпроат [28]. В той же работе было обнаружено сходное возрастание также во фронтальной коре и мозжечке. Различия во влиянии вальпроата на содержания ДА в структурах мозга потомства объясняют разным уровнем экспрессии в структурах мозга в ходе постнатального созревания различных сигнальных молекул, включая рецепторы ДА, разной скоростью ацетилирования транспортера ДА DAT, а также влиянием внешних факторов, таких как стрессирование, социальная изоляция и др. [28–30].

В то же время влияние ВН на динамику изменений активности нейротрансмиттерных систем мозга в онтогенезе до настоящего времени не изучалось. Известна работа Adam A. и соавт., посвященная иммуноцитохимическому и морфологическому гистохимическому изучению состояния дофаминергической системы мозга потомства самок мышей возрастом 7 дней, получавших ВН [31]. Авторами было показано отсутствие каких-либо изменений содержания ДА в структурах нигростриарной системы (вентральная область покрышки, дорсолатеральный стриатум) при существенном уменьшении количества дофаминсодержащих нейронов в образованиях, относящихся к мезолимбической системе (прилежащее ядро) [31]. По всей видимости, срок между 7-м и 15-м днями ПНР является ключевым для проявления изменений активности дофаминергической системы стриатума, вызванного ВН. Сравнительно недавно (11.2022) появилась публикация коллектива Maisterrena A. и соавт., в которой динамика изменений состояния дофаминергической системы мозга потомства мышей C57BL/6J обеих полов в условиях вальпроатной модели изучалась методом ВЭЖХ/ЭД [32]. Было выявлено незначительное снижение содержания ДА с соответствующим увеличением величины соотношения ДОФУК/ДА в дорзальном стриатуме самок. При этом у потомства мужского пола такого снижения не наблюдалось. Не отмечалось также и эффектов вальпроата на содержание ДА и его метаболитов в других структурах мозга (прилежащее ядро, средний мозг). Приведенные в этой публикации данные в целом согласуются с результатами нашего исследования. Однако необходимо отметить, что эта работа была проведена на мышах линии C57BL/6J, тогда как нами использовались мыши линии BALB/с. Кроме того, в упомянутой выше статье не проводилось изучение динамики изменения нейрохимических параметров на различных этапах ПНР новорожденных мышат. Животных декапитировали только на 45-й день развития, т.е. тогда, когда по нашим данным, нейрохимические показатели опытной группы мышей, чьим матерям вводили вальпроат, уже были компенсированы и существенно не отличались от значений параметров контрольной группы. Кроме того, эффекты вальпроата на содержание серотонина и его метаболита 5-ОИУК коллективом Maisterrena A. и соавт. [32] не изучались, хотя, по данным опубликованной нами ранее работы [16], содержание этих нейротрансмиттеров в стриатуме увеличивалось постепенно и максимальные отличия от контрольной группы наблюдались к 64-му дню ПНР, т.е. к возрасту половой зрелости.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, полученные нами данные позволяют полагать, что введение вальпроата натрия беременным самкам мышей линии BALB/с приводит к снижению активности дофамин- и серотонинергической систем в стриатуме потомства к 15-му дню ПНР с последующим восстановлением до соответствующих значений у мышей интактной контрольной группы взрослого возраста к 64-му дню ПНР.

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ

Работа выполнена в рамках бюджетной тематики ФГБНУ “НИИ Фармакологии имени В.В. Закусова” (тема FGFG-2022-0004 “Поиск и разработка новых фармакологических средств лечения эпилепсии, расстройств аутистического спектра и болезни Паркинсона”).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ НОРМ

Конфликт интересов. Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Этическое одобрение. Организация и проведение работ осуществлялись в соответствии с протоколом Совета Евразийской экономической комиссии от 3 ноября 2016 г. № 81 “Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики Евразийского экономического союза в сфере обращения лекарственных средств”. Проведение экспериментов одобрено Комиссией по биомедицинской этике ФГБНУ “НИИ фармакологии имени В.В. Закусова” (протокол № 1 от 2021 г.).