Пептиды тимуса ускоряют процесс обучения и памяти при болезни Паркинсона у крыс различного возраста

2016, том 18 [10]

3-

УДК 612

ПЕПТИДЫ ТИМУСА

УСКОРЯЮТ ПРОЦЕСС ОБУЧЕНИЯ И ПАМЯТИ ПРИ БОЛЕЗНИ ПАРКИНСОНА У КРЫС РАЗЛИЧНОГО ВОЗРАСТА

1 12 А.Г. Королев , А.В. Новоселецкая , Н.М. Киселева ,

А.Н. Иноземцев1

1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова Москва, Россия

2ФГБОУ ВО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России Москва, Россия

Аннотация. Целью данного исследования явилось изучение возможности коррекции пептидами тимуса (тималином и тимозином фракцией 5) внешних признаков болезни Паркинсона у крыс различного возраста и влияние на пространственный компонент памяти.

Работа проведена на 200 крысах Wistar (100 крыс в возрасте 1,5 месяца и 100 — 1,5 года). В каждой возрастной группе животные были разделены на 5 групп, которым вводили препараты в объеме 0,5 мл: 1 группа — 0,9% р-р NaCl; 2 группа — тималин в дозе 0,5 мг/кг; 3 группа — тимозин фракция 5 (0,5 мг/кг); 4 группа — кортексин (0,5 мг/кг); 5 группа — интактные животные. В данном исследовании проведено изучение влияния пептидных препаратов на выработку модифицированного условного рефлекса пассивного избегания у животных в норме и в МРТР-индуцированной модели Паркинсона (после введения метилфенилтетрагидропиридина).

На фоне пептидов отмечалось увеличение латентного периода захода в опасный отсек через 24 часа, 3 дня и две недели, а также предпочтение крысами безопасного отсека у крыс в возрасте 1,5 месяца. Полученные результаты на животных в возрасте 1,5 года, получавших пептиды, не отличались от результатов животных в возрасте 1,5 месяца, что свидетельствует об улучшении пространственной памяти под влиянием пептидов.

Под действием пептидов тимуса у животных в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года после однократного интраназального введения МРТР привели к предпочтению заходов в безопасный отсек через 24 часа и при последующих тестированиях у животных. Эффект кортексина был ниже, чем у пептидов тимуса, однако достоверно превышал контрольный уровень.

Полученные результаты позволяют предположить, что введение тималина и тимозина фракции 5 животным корректирует нарушения, вызванные однократным введением МРТР у животных различного возраста и проявляет положительное влияние на пространственный компонент памяти при выработке мУРПИ в трехкамерной установке.

Ключевые слова: память, болезнь Паркинсона, тималин, тимозин фракция 5.

—--—

.....24 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

Введение. Старение организма сопровождается разнообразными изменениями в органах и тканях, проявляющимися в снижении синтеза регуляторных пептидов в клетках, а также изменением чувствительности клеток-мишеней с течением времени, что часто приводит к нарушениям памяти. Подобные изменения обуславливают рост ней-родегенартивных заболеваний, в частности болезни Альцгеймера и Паркинсона. Поэтому фармакологическая коррекция таких нарушений является актуальной проблемой современной нейроиммунофизиологии [1; 2]. Принимая во внимание вероятную роль некоторых цитокинов в патогенезе нейродеге-нартивных заболеваний [3] и возможность изменения продукции цитокинов в центральной нервной системе с помощью регулятор-ных пептидов, актуальным является изучение влияния пептидных препаратов на обучение и память животных с искусственно индуцированными нейродегенеративными заболеваниями.

Целью данного исследования явилось изучение возможности коррекции пептидами тимуса (тималином и тимозином фракцией 5) внешних признаков болезни Паркинсона у крыс различного возраста и влияние на пространственный компонент памяти при выработке условного рефлекса пассивного избегания.

Материалы и методы. Работа проведена на 200 крысах '^81аг. Животных содержали в виварии при температуре +22— 24 °С в условии свободного доступа к воде и пище. Животные были разделены на две возрастные группы — 1,5 месяца (п = 100) и 1,5 года (п = 100). В каждой возрастной группе животных исследование проводили в 5 экспериментальных группах по 20 особей в каждой

40 животным из каждой возрастной группы однократно вводили по 50 мкл раствора МРТР (1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидро-пиридин) в концентрации 20 мг/мл в каждую ноздрю [4] для получения МРТР-ин-дуцированной модели болезни Паркинсона.

Контрольным крысам — по 50 мкл физиологического раствора в каждую ноздрю. Через 10 дней после введения раствора MPTP этим крысам внутрибрюшинно вводили лекарственные средства. В течение пяти дней один раз в сутки животным внутрибрюшин-но вводили препараты в дозе 0,5 мг/кг объемом 0,5 мл: тималин (Самсон-Мед, Россия), тимозин фракция 5 (Hoffmann-La Inc., Швеция), кортексин (Герофарм, Россия) — препарат сравнения из серого вещества головного мозга телят и физиологический раствор. Для дополнительного контроля была выбрана группа — интактных животных (20 особей из каждой возрастной группы), которым не вводили внутрибрюшинно лекарственные средства.

Для исследования влияния веществ на обучение и память у крыс вырабатывали условный рефлекс пассивного избегания (в модифицированной форме), который используется в экспериментальной психофармакологии в качестве модели для анализа ноотроп-ных веществ. Это обусловлено целым рядом достоинств, таких как быстрота обучения, возможность дифференцированного влияния на различные фазы памяти, не отягощенной последующим обучением.

Выработку модифицированного условного рефлекса пассивного избегания (мУРПИ) [5] проводили в камере, состоящей из трех отсеков: двух темных и центрального светлого, разделенных перегородками с отверстиями. Крысу помещали в освещенный отсек (стартовое положение). Как только она проникала в один из темных отсеков, подавали ток 0,8 мА до момента выхода из отсека, но не более 5 с. Через сутки, 3 дня, неделю и две недели после обучения крысу помещали в установку и в течение 5 минут наблюдали за ее поведением. Регистрировали выбор того или иного темного отсека и латентный период (ЛП) захода в них.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием непараметрического критерия Вилкоксона в компьютерной программе «Statistica 8.0».

~ 25 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

Since 1999 e-ISSN 2226-7417

On line scientific @ educational Bulletin "Health and Education Millennium", 2016. Vol. 18. No 10

—--—

Результаты и их обсуждение. До выработки мУРПИ у животных в возрасте 1,5 месяцев ЛП захода в темный отсек в группе контроль составил 6,6 ± 0,8, на фоне кор-тексина — 7,1 ± 1,3, тималина — 7,5 ± 0,6, тимозина фракции 5 — 5,8 ± 1,3, а у ин-тактных животных — 6,4 ± 0,8. Воздействие тока при выработке мУРПИ вызвало многократное статистически значимое увеличение ЛП захода в опасный отсек во всех группах при тестировании через 24 часа. Это говорит о том, что с точки зрения общепринятого показателя выработки рефлекса, каким является ЛП, обучение имеет место. При остальных тестированиях на фоне пептидных препаратов отмечалось увеличение ЛП захода в опасный отсек через 24 часа, 3 дня и две недели. Помимо увеличения ЛП захода в опасный отсек под влиянием пептидов тимуса (тима-лин и тимозин фракция 5), а также пептидов из серого вещества головного мозга телят (кортексин) через 24 часа, 3 дня и две недели число животных, зашедших в безопасный отсек, превышало данный контрольный показатель. В контрольных группах (физиологический раствор и интактные животные) число животных, зашедших в опасный отсек при каждом тестировании превышало число, выбравших безопасный отсек.

Запоминание места воздействия тока, пространственная дифференцировка и выбор безопасного отсека представляют собой более трудную задачу, чем формирование классической временной связи между экспериментальной обстановкой и током, что дает основание говорить о более эффективном выявлении ноотропной активности у исследуемых пептидных соединений.

Полученные экспериментальные данные на животных в возрасте 1,5 года, получавших пептидные лекарственные препараты, не отличались от результатов, полученных на фоне тималина, тимозина фракции 5 и кортек-сина у животных в возрасте 1,5 месяца, что свидетельствует об улучшении пространственной памяти под влиянием пептидов. Сле-

дует отметить, что у животных контрольных групп (возраст 1,5 года), обучение мУРПИ происходит хуже, чем у животных в возрасте 1,5 месяцев.

Тималин, тимозин фракция 5 и кортексин привели к предпочтению заходов в безопасный отсек через 24 часа и при последующих тестированиях у животных в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года. Так как выявлению ноотроп-ной активности способствует предъявление крысам трудных задач, связанных с определением измененного местоположения в челночной камере или рычага в ящике Скиннера, то можно сделать предположение о наличии ноотропоподобных свойств у пептидов тимуса и кортексина. Полученные в данной работе данные свидетельствуют об улучшении под влиянием пептидных лекарственных средств пространственной памяти и согласуются с результатами, полученными на фоне пирацета-ма [5], а также препарата полипептидов тимуса тактивина и гормона тимуса тимулина в норме и при старении [6].

В МРТР-индуцированной модели болезни Паркинсона у всех животных контрольной группы (крысы в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года) были отмечены такие признаки как: тремор конечностей и головы, наличие замедленной стартовой реакции до начала движений, отсутствие возможности остановить начатое движение без столкновения с препятствием (стенка камеры), нарушение координации — падение из стоек, неспособность пройти по прямой, походка на пальцах задних лап, а не на полной стопе. Все перечисленные признаки отсутствовали у животных на фоне тималина, тимозина фракции 5 и кортексина в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года.

После однократного интраназального введения МРТР у животных контрольной группы в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года воздействие тока при выработке мУРПИ вызвало многократное статистически значимое увеличение ЛП захода в опасный отсек при тестировании через 24 часа. При этом происходило увеличение горизонтальной двигательной активности. Животные перемеща-

—--—

.....26 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

лись вдоль стенки камеры по периферии и не сразу могли остановиться, пока не найдут препятствие — остановка головой в стенку камеры. Следует отметить, что ЛП захода в опасный в контроле был ниже, чем у ин-тактных животных, которым не вводили интраназально МРТР.

Под действием исследуемых пептидов тимуса у животных в возрасте 1,5 месяца и 1,5 года после однократного интраназаль-ного введения МРТР привели к предпочтению заходов в безопасный отсек через 24 часа и при последующих тестированиях у животных. Эффект кортексина был ниже, чем у пептидов тимуса, однако достоверно превышал контрольный уровень.

Показатели, полученные на фоне пептидов тимуса в МРТР-индуцированной модели болезни Паркинсона, схожи с данными, полученными в различных возрастных группах, но без введения МРТР. Полученные результаты позволяют предположить, что введение тималина и тимозина фракции 5 животным корректирует нарушения, вызванные однократным введением МРТР у животных различного возраста и проявляет положительное влияние на пространственный компонент памяти при выработке мУРПИ в трехкамер-ной установке.

ЛИТЕРАТУРА

1. Izquierdo I., Bevilaqua L.R., Rossato J.I., Bonini J.S., Medina J.H., Cammarota M. Different molecular cascades in different sites of the brain control memory consolidation // Trends Neurosci. 2006. V. 29. № 9. P. 496—505.

2. Marshuetz C., Smith E.E. Working memory for order information: multiple cognitive and neural mechanisms // Neuroscience. 2006. V. 139. № l. P. 195—200.

3. Heppner F.L., Ransohoff R.M., Becher B. Immune attack: the role of inflammation in Alzheimer disease // Nature Rev. Neuroscience. 2015. V. 16. Р. 358—372.

4. Prediger R.D., Batista L.C., Medeiros R., Pandolfo P., Florio J.C., Takahashi R.N. The risk is in the air: Intranasal administration of MPTP to rats reproducing clinical features of Parkinson's disease // Exp. Neurology. 2006. V. 202. Р. 391—403.

5. Иноземцев А.Н., Бельник А.П., Островская Р.У. Изучение условного рефлекса пассивного избегания в модифицированной трехкамер-ной установке // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2007. Т. 70. № 2. С. 67—69.

6. Новоселецкая А.В., Киселева Н.М., Иноземцев А.Н. Пептиды тимуса: мнемотропные свойства в норме и при старении // Электронный научно-образовательный вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2016. Т. 18. № 1. С. 6—11.

THYMIC PEPTIDES ARE ACCELERATES THE PROCESS OF LEARNING AND MEMORY IN RATS OF DIFFERENT AGES AFFECTED BY THE PARKINSON'S DISEASE

A.G. Korolev1, A.V. Novoseletskaya1, N.M. Kiseleva2, A.N. Inozemtsev1

1Lomonosov Moscow State University Moscow, Russia

2Pirogov Russian National Research Medical University Moscow, Russia

Annotation. The target of this research is to study the possible correction by means of thymus peptides (thymalinum and thymosin fraction 5) of the main Parkinson disease symptoms of rats of different ages and the influence over the spatial memory component.

The research was performed on 200 Wistar rats (100 rats of 1.5 months and 100 rats of 1.5 years old). The animals of each age group were divided into 5 groups, who were administered drug volumes of 0.5 ml: 1 group —

~ 27 ~

Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

Since 1999 e-ISSN 2226-7417

On line scientific @ educational Bulletin "Health and Education Millennium", 2016. Vol. 18. No 10

—--—

0.9% NaCl solution; 2 group — thymalinum in a dose of 0.5 mg/kg; 3 group — thymosin fraction 5 (0.5 mg/kg); 4 group — cortexin (0.5 mg/kg); 5 group — untreated animals. This research was aimed to study the influence of the peptide drugs over the formation of a modified behaviour reflex of passive avoidance among animals under normal and methylphenyltetrahydropyridine-induced model of Parkinson (after administration of methyl-phenyltetrahydropyridine).

Against the peptides there was the latent period increase of dangerous area entrances after 24 hours, 3 days and 2 weeks and also the preference of the safe area by the rats of 1.5 months. The results among animals of 1.5 years received peptides were the same which demonstrated that the spatial memory was improved under the influence of the peptides.

After single nasal administration of methylphenyltetrahydropyridine the influence of the peptides over the animals of 1.5 month and 1.5 years led to the preference of safe area entrances after 24 hours and at further tests. The effect of cortexin was lower than thymus peptides but reasonably increased the reference level.

The received results suggest that thymalinum and thymosin fraction 5 administrations correct the defects among animals of different ages caused by single administration of methylphenyltetrahydropyridine and influence positively over the spatial memory component during the formation of a modified behavior reflex of passive avoidance in a three-chambered facility.

Key words: memory, Parkinson's disease, Timalin, thymosin fraction 5.

REFERENCES

1. Izquierdo I., Bevilaqua L.R., Rossato J.I., Bonini J.S., Medina J.H., Cammarota M. Different molecular cascades in different sites of the brain control memory consolidation. Trends Neurosci, 2006, vol. 29, no. 9, pp. 496—505.

2. Marshuetz C., Smith E.E. Working memory for order information: multiple cognitive and neural mechanisms. Neuroscience, 2006, vol. 139, no. l, pp. 195—200.

3. Heppner F.L., Ransohoff R.M., Becher B. Immune attack: the role of inflammation in Alzheimer disease. Nature Rev. Neuroscience., 2015, vol. 16, pp. 358—372.

4. Prediger R.D., Batista L.C., Medeiros R., Pandolfo P., Florio J.C., Takahashi R.N. The risk is in the air: Intranasal administration of MPTP to rats reproducing clinical features of Parkinson's disease. Exp. Neurology, 2006, vol. 202, pp. 391—403.

5. Inozemtsev A.N., Bel'nik A.P., Ostrov-skaia R.U. Analysis of passive avoidance learning in a modified three-compartment setup. Eksp. Klin. Farmakol., 2007, vol. 70, no. 2, pp. 67—69.

6. Novoseletskaya A.V., Kiseleva N.M., Inozemtsev A.N. The thymus peptides: mnemotropic properties in young and old rats. On line scientific and educational Bulletin "Health and Education Millennium", 2016, vol. 18, no. 1, pp. 6—11.