Опубликовать статью

Информационное партнерство

Инфоресурсы

Контакты

«

ТОМ 22, СТ. 28 (стр. 404-425)   |   25 мая 2021 г.   

»

»

Сравнительный анализ модификаций теста "урпи" по чувствительности выявления скополамин-индуцированной амнезии у крыс

Коновалов А.В., Юдин М.А., Чепур С.В., Бузмакова А.Л., Потапова А.В., Субботина С.Н.

ФГБУ «Государственный научно-исследовательский испытательный институт военной медицины» Министерства обороны Российской Федерации, Санкт-Петербург
ФГБОУ ВО СЗГМУ им. И.И. Мечникова Минздрава РФ, Санкт-Петербург

Резюме

В настоящее время лечение болезни Альцгеймера, сопровождающейся прогрессированием когнитивных нарушений, и проблема адекватности еe моделирования в эксперименте при поиске эффективных лекарственных средств представляют нерешенные медицинские и научно-практические задачи. Выбор модели амнезии в условной реакции пассивного избегания (УРПИ) при проведении доклинических исследований может сильно повлиять на наблюдаемые биологические отклики и интегральные показатели. В связи с этим более глубокая проработка вопроса экспериментального моделирования амнезий может повысить качество и надежность получаемых результатов. Широко распространено использование скополамина для индукции нарушений кратковременной и долговременной памяти (КП и ДП, соответственно) у грызунов. Проведено сравнение чувствительности различных модификаций теста УРПИ, моделирующих антероградную и ретроградную амнезии при внутривенном введении скополамина в диапазоне доз от 0,5 до 20 мг/кг. В отношении КП наиболее чувствительной была модель антероградной амнезии, которую вызывали введением скополамина за 30 мин в дозах более 1 мг/кг. Чувствительность методики подтверждали статистически значимыми изменениями эффективных доз модельного препарата, долей животных с амнезией, средним временем нахождения в светлой камере. В отношении ДП также наиболее чувствительной признана модель антероградной амнезии. Введение скополамина в дозах 1 и 2,5 мг/кг через 24 ч после электроболевого стимулирования приводило к статистически значимым отличиям среднего времени нахождения крыс в светлой камере. Среди моделей ретроградной амнезии модификация теста УРПИ с повторным напоминанием была более чувствительной, чем модификация без напоминания. Минимальное значение дозы скополамина, введение препарата в которой вызывает статистически значимые изменения показателей теста, на модели с повторным напоминанием составило 10 мг/кг, в то время как при использовании модели без напоминания эффективным стало введение холиноблокатора в дозе 20 мг/кг.


Ключевые слова

Болезнь Альцгеймера, скополамин, ретроградная амнезия, антероградная амнезия

Список литературы

1. Soria Lopez J.A., González H.M., Léger G.C.; Alzheimer's disease. Handb Clin Neurol; 2019; 167: 231-255.


2. Brookmeyer R., Johnson E., Ziegler-Graham K., Arrighi H.M. Forecasting the global burden of Alzheimer's disease. Alzheimers Dement. 2007; 3 (3): 186-191.


3. Esquerda-Canals, G.; Montoliu-Gaya, L.; Güell-Bosch, J., Villegas, S. Mouse models of Alzheimer?s disease. J. Alzheimer?s Dis. 2017; 57: 1171-1183.


4. Лобзин С.В., Соколова М.Г., Налькин С.А. Влияние дисфункции холинергической системы головного мозга на состояние когнитивных функций (обзор литературы). Вестн. Сев.-зап. гос. мед. ун-та. 2017; 9 (4): 53 58.


5. Tang K.S. The cellular and molecular processes associated with scopolamine-induced memory deficit: A model of Alzheimer's biomarkers. Life Sci. 2019; 15: 233.


6. Haam J., Yakel J.L. Cholinergic modulation of the hippocampal region and memory function J. Neurochem. 2017; 142 (2): 111 121.


7. Aitta-Aho T., Hay Y.A., Phillips B.U. Basal Forebrain and Brainstem Cholinergic Neurons Differentially Impact Amygdala Circuits and Learning-Related Behavior. Curr. Biol. 2018; 28 (16): 2557 2569.


8. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая: Москва: Гриф и К; 2012.


9. Safar M.M., Arab H.H., Rizk S.M., El-Maraghy S.A. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells protect against scopolamine-induced Alzheimer-like pathological aberrations. Mol. Neurobiol. 2016; 53: 1403-1418.


10. Zhang S.J., et al. Ethyl acetate extract components of Bushen-Yizhi formula provides neuroprotection against scopolamine-induced cognitive impairment. Sci. 2017; 7: 9824.


11. Puangmalai N., et al. Neuroprotection of N-benzylcinnamide on scopolamine-induced cholinergic dysfunction in human SH-SY5Y neuroblastoma cells. Neural Regen. 2017; 12: 1492-1498.


12. Фатеев И.В., Субботина С.Н., Курпякова А.Ф., Тюнин М.А. Изучение возможности применения структурного аналога аминостигмина для лечения когнитивных расстройств токсического генеза. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2013; 156 (9): 331-334.


13. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения: Москва: «Высшая школа»; 1991.


14. Suárez-Pereira I., Canals S., Carrión A.M. Adult newborn neurons are involved in learning acquisition and long-term memory formation: the distinct demands on temporal neurogenesis of different cognitive tasks. Hippocampus. 2015; 25 (1): 51-61.


15. Llorca-Torralba M., Suárez-Pereira I., Bravo L., Camarena-Delgado C., Garcia-Partida J.A., Mico J.A., Berrocoso E. Chemogenetic Silencing of the Locus Coeruleus-Basolateral Amygdala Pathway Abolishes Pain-Induced Anxiety and Enhanced Aversive Learning in Rats. Biol Psychiatry. 2019; 85 (12): 1021-1035.


16. Klinkenberg I, Blokland A. The validity of scopolamine as a pharmacological model for cognitive impairment: a review of animal behavioral studies. Neurosci Biobehav. 2010; 34 (8): 1307-1350.


17. Galvin V.C., Arnsten A.F.T., Wang M. Involvement of Nicotinic Receptors in Working Memory Function. Curr Top Behav Neurosci. 2020; 45: 89-99.


18. Parikh V, Ji J, Decker MW, Sarter M. Prefrontal beta2 subunit-containing and alpha7 nicotinic acetylcholine receptors differentially control glutamatergic and cholinergic signaling. J Neurosci. 2010; 30 (9): 3518-3530.


19. Schmeller, T., Sporer, F., Sauerwein, M., Wink, M. Binding of tropane alkaloids to nicotinic and muscarinic acetylcholine receptors. Pharmazie. 1995; 50: 493-495.


20. Yang Y., Paspalas C.D., Jin L.E., Picciotto M.R., Arnsten A.F., Wang M. Nicotinic alpha7 receptors enhance NMDA cognitive circuits in dorsolateral prefrontal cortex. Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110 (29): 12078-12083.


21. Axmacher N. Rasch B. Cognitive neuroscience of memory consolidation: Switzerland: Springer, 2017.


22. Бородинова А.А, Зюзина А.Б., Балабан П.М.; Роль атипичных протеинкиназ в поддержании долговременной памяти и синаптической пластичности. Биохимия. 2017; 82 (3): 372-388.


23. Полунина А.Г., Брюн Е.А. Эпизодическая память: неврологические и нейромедиаторные механизмы; Анналы клинической и экспериментальной неврологии; 2012; 6 (3): 53-60


24. Clark R.E., Martin S.J. Behavioral Neuroscience of Learning and Memory. Switzerland: Springer; 2018.


25. Бонь Е.И., Зиматкин С.М. Строение и развитие гиппокампа крысы. Журнал Гродненского государственного медицинского университета. 2018; 16 (2): 132-138.


26. Buchanan K.A., Petrovic M.M., Chamberlain S.E-L., Marrion N.V., Mellor J.R. Facilitation of long-term potentiation by muscarinic M1 receptors is mediated by inhibition of SK channels. Neuron. 2010; 68: 948-963.


27. Catterall W.A., Wisedchaisri G., Zheng N. The chemical basis for electrical signaling. Nat. Chem. Biol. 2017; 13 (5): 455 463.


28. Cui E.D., Strowbridge B.W. Selective attenuation of Ether-a-go-go related K(+) currents by endogenous acetylcholine reduces spike-frequency adaptation and network correlation. Elife. 2019; 8: e44954.


29. Robinson L, Platt B, Riedel G. Involvement of the cholinergic system in conditioning and perceptual memory. Behav Brain Res. 2011; 221 (2): 443-465.


30. Nomura, Y., Nishiyama, N., Saito, H., Matsuki, N. Role of cholinergic neurotransmission in the amygdala on performances of passive avoidance learning in mice. Biological & Pharmaceutical Bulletin. 1994; 17: 490-494.





References


1. Soria Lopez J.A., González H.M., Léger G.C.; Alzheimer's disease. Handb Clin Neurol; 2019; 167: 231-255.


2. Brookmeyer R., Johnson E., Ziegler-Graham K., Arrighi H.M. Forecasting the global burden of Alzheimer's disease. Alzheimers Dement. 2007; 3 (3): 186-191.


3. Esquerda-Canals, G.; Montoliu-Gaya, L.; Güell-Bosch, J., Villegas, S. Mouse models of Alzheimer?s disease. J. Alzheimer?s Dis. 2017; 57: 1171-1183.


4. Lobzin S.V., Sokolova M.G., Nal'kin S.A. Influence of dysfunction of the cholinergic system of the brain on the state of cognitive functions (literature review). Vestn. Sev.-zap. gos. med. un-ta. 2017; 9 (4): 53 58.


5.Tang K.S. The cellular and molecular processes associated with scopolamine-induced memory deficit: A model of Alzheimer's biomarkers. Life Sci. 2019; 15: 233.


6. Haam J., Yakel J.L. Cholinergic modulation of the hippocampal region and memory function J. Neurochem. 2017; 142 (2): 111 121.


7. Aitta-Aho T., Hay Y.A., Phillips B.U. Basal Forebrain and Brainstem Cholinergic Neurons Differentially Impact Amygdala Circuits and Learning-Related Behavior. Curr. Biol. 2018; 28 (16): 2557 2569.


8. Part one: Moskva: Grif i K; 2012.9. Safar M.M., Arab H.H., Rizk S.M., El-Maraghy S.A. Bone marrow-derived endothelial progenitor cells protect against scopolamine-induced Alzheimer-like pathological aberrations. Mol. Neurobiol. 2016; 53: 1403-1418.


10. Zhang S.J., et al. Ethyl acetate extract components of Bushen-Yizhi formula provides neuroprotection against scopolamine-induced cognitive impairment. Sci. 2017; 7: 9824.


11. Puangmalai N., et al. Neuroprotection of N-benzylcinnamide on scopolamine-induced cholinergic dysfunction in human SH-SY5Y neuroblastoma cells. Neural Regen. 2017; 12: 1492-1498.


12. Fateyev I.V., Subbotina S.N., Kurpyakova A.F., Tyunin M.A. Study of the possibility of using a structural analogue of aminostigmine for the treatment of cognitive disorders of toxic genesisa. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny. 2013; 156 (9): 331-334.


13. Methods and basic experiments for studying the brain and behavior: Moskva: «Vysshaya shkola»; 1991.


14. Suárez-Pereira I., Canals S., Carrión A.M. Adult newborn neurons are involved in learning acquisition and long-term memory formation: the distinct demands on temporal neurogenesis of different cognitive tasks. Hippocampus. 2015; 25 (1): 51-61.


15. Llorca-Torralba M., Suárez-Pereira I., Bravo L., Camarena-Delgado C., Garcia-Partida J.A., Mico J.A., Berrocoso E. Chemogenetic Silencing of the Locus Coeruleus-Basolateral Amygdala Pathway Abolishes Pain-Induced Anxiety and Enhanced Aversive Learning in Rats. Biol Psychiatry. 2019; 85 (12): 1021-1035.


16. Klinkenberg I, Blokland A. The validity of scopolamine as a pharmacological model for cognitive impairment: a review of animal behavioral studies. Neurosci Biobehav. 2010; 34 (8): 1307-1350.


17. Galvin V.C., Arnsten A.F.T., Wang M. Involvement of Nicotinic Receptors in Working Memory Function. Curr Top Behav Neurosci. 2020; 45: 89-99.


18. Parikh V, Ji J, Decker MW, Sarter M. Prefrontal beta2 subunit-containing and alpha7 nicotinic acetylcholine receptors differentially control glutamatergic and cholinergic signaling. J Neurosci. 2010; 30 (9): 3518-3530.


19. Schmeller, T., Sporer, F., Sauerwein, M., Wink, M. Binding of tropane alkaloids to nicotinic and muscarinic acetylcholine receptors. Pharmazie. 1995; 50: 493-495.


20. Yang Y., Paspalas C.D., Jin L.E., Picciotto M.R., Arnsten A.F., Wang M. Nicotinic alpha7 receptors enhance NMDA cognitive circuits in dorsolateral prefrontal cortex. Proc Natl Acad Sci USA. 2013; 110 (29): 12078-12083.


21. Axmacher N. Rasch B. Cognitive neuroscience of memory consolidation: Switzerland: Springer, 2017.


22. Borodinova A.A, Zyuzina A.B., Balaban P.M.; The role of atypical protein kinases in maintaining long-term memory and synaptic plasticity. Biokhimiya. 2017; 82 (3): 372-388.2017; 82 (3): 372-388.


23. Polunina A.G., Bryun Ye.A. Episodic memory: neurological and neurotransmitter mechanisms..Annaly klinicheskoy i eksperimental'noy nevrologii; 2012; 6 (3): 53-60


24. Clark R.E., Martin S.J. Behavioral Neuroscience of Learning and Memory. Switzerland: Springer; 2018.


25. Bon' E.I., Zimatkin S.M. The structure and development of the rat hippocampus. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta 2018; 16 (2): 132-138.


26. Buchanan K.A., Petrovic M.M., Chamberlain S.E-L., Marrion N.V., Mellor J.R. Facilitation of long-term potentiation by muscarinic M1 receptors is mediated by inhibition of SK channels. Neuron. 2010; 68: 948-963.


27. Catterall W.A., Wisedchaisri G., Zheng N. The chemical basis for electrical signaling. Nat. Chem. Biol. 2017; 13 (5): 455 463.


28. Cui E.D., Strowbridge B.W. Selective attenuation of Ether-a-go-go related K(+) currents by endogenous acetylcholine reduces spike-frequency adaptation and network correlation. Elife. 2019; 8: e44954.


29. Robinson L, Platt B, Riedel G. Involvement of the cholinergic system in conditioning and perceptual memory. Behav Brain Res. 2011; 221 (2): 443-465.


30. Nomura, Y., Nishiyama, N., Saito, H., Matsuki, N. Role of cholinergic neurotransmission in the amygdala on performances of passive avoidance learning in mice. Biological & Pharmaceutical Bulletin. 1994; 17: 490-494.

Журнал основан 16 ноября 2000г.
Выдано Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций

(c) Перепечатка материалов сайта Medline.Ru возможна только с письменного разрешения редакции