ЭФФЕКТ АГОНИСТА РЕЦЕПТОРА TAAR5 СЛЕДОВЫХ АМИНОВ КАК МОДЕЛЬ ШИЗОФРЕНИИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАФИИ КРЫС
PDF

Ключевые слова

следовые амины
a-NETA
TAAR5
гамма-ритм
шизофрения
электрокортикография

Как цитировать

Белов, Д. Р., Фесенко, З. С., Лакстыгал, А. М., Гайнетдинов, Р. Р., & Колодяжный, С. Ф. (2018). ЭФФЕКТ АГОНИСТА РЕЦЕПТОРА TAAR5 СЛЕДОВЫХ АМИНОВ КАК МОДЕЛЬ ШИЗОФРЕНИИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОКОРТИКОГРАФИИ КРЫС. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 104(11), 1275—1290. https://doi.org/10.1134/S086981391811002X

Аннотация

В хронических экспериментах на крысах оценивалось влияние на электрокортикографию (ЭКоГ) вещества a-NETA, агониста рецептора TAAR5 следовых аминов. Оценивались изменения спектральной мощности основных ритмов ЭКоГ и отдельно — пространственная синхронизация в гамма-диапазоне из-за роли гамма-колебаний в передаче информации между областями, предположительно страдающей при шизофрении. Взрослым самцам крыс линии Вистар вживлялись 6 низкоомных электродов в кору обоих полушарий двумя рядами по 3 с целью обследовать топографию всей коры. Проведено 20 опытов: в 10 опытах системно вводилась a-NETA, в 10 контрольных опытах — физраствор. Инъекция a-NETA вызывала повышение мощности в дельта-диапазоне 0—5 Гц и сцепленное с ним снижение мощности в диапазоне 5—10 Гц. Максимальные отличия были в первые 10 мин. После введения физраствора отличий не наступало. Рост медленных волн сопровождался снижением пространственной синхронизации гамма-колебаний между всеми 6 точками регистрации по сравнению с фоном до инъекции и по сравнению с контролем. Все эффекты были более выражены для передних зон коры. Предполагается, что a-NETA через влияние на TAAR5 изменяет дофаминовую передачу, что в свою очередь нарушает глутаматергическую передачу, приводя к дисфункции гамма-синхронизации, аналогично шизофрении.
https://doi.org/10.1134/S086981391811002X
PDF

Литература

Кануников И. Е., Ламкин П. Э., Белов Д. Р. Показатели пространственной синхронизации ЭЭГ у школьников 10--12 лет в норме и при трудностях обучения. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова 85(3). 360--371. 1999. [Kanunikov I. E., Lamkin P. E., Belov D. R. Indicators of EEG spatial synchronization in schoolchildren 10--12 years old in normal and with learning difficulties. Russ. J. Physiol. 85 (3): 360--371. 1999. (In Russ.)].

Ливанов М. Н. Пространственная синхронизация биопотенциалов головного мозга. М. Наука. 1973. [Livanov M. N. Prostranstvennaya sinhronizaciya biopotencialov golovnogo mozga [Spatial synchronization of brain biopotentials]. Moscow. Nauka. 1973].

Ливанов М. Н., Свидерская Н. Е. Психологические аспекты феномена пространственной синхронизации потенциалов. Психол. журн. 5(5): 71--83. 1984. [Livanov M. N., Sviderskaya N. E. Psychological aspects of the phenomenon of potentials spatial synchronization. Psychol. J. 5(5): 71--83. 1984. (In Russ.)]

Свидерская Н. Е. Синхронная электрическая активность мозга и психические процессы. М. Наука. 1987. [Sviderskaya N. E. Sinhronnaya aktivnost mozga i psihisheskie processi [Synchronous electrical activity of the brain and mental processes]. Moscow. Nauka. 1987].

Шеповальников А. Н., Цицерошин М. Н., Зайцева Л. Г., Гальперина Е. И. Особенности системного взаимодействия разных областей коры левого и правого полушарий мозга в различных стадиях сна у человека. Рос. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 98(10): 1228--1241. 2012. [Shepovalnikov A. N., Tsitseroshin M. N., Zaitseva L. G., Galperina E. I. Features of systemic interaction of different cortex areas of the left and right brain hemispheres in different sleep stages in humans. Russ. J. Physiol. 98(10): 1228--1241. 2012. (In Russ.)].

Abi-Dargham A., Rodenhiser J., Printz D., Zea-Ponce Y., Gil R., Kegeles L. S., Weiss R., Cooper T. B., Mann J. J., Van Heertum R. L., Gorman J. M., Laruelle M. Increased baseline occupancy of D2-receptors by dopamine in schizophrenia. Proc Natl Acad Sci USA. 97(14): 8104--8109. 2000.

Abi-Dargham A., Guillin O. Integrating the neurobiology of schizophrenia. Vol. 78 (Internat. Rev. Neurobiol.). San Diego. 2007.

Aleksandrov A. A., Knyazeva V. M., Volnova A. B., Dmitrieva E. S., Korenkova O., Espinoza S., Gerasimov A., Gainetdinov R. R. Identification of TAAR5 agonist activity of alpha-NETA and its effect on mismatch negativity amplitude in awake rats. Neurotoxicity Res. 2018 May 1. doi: 10.1007/s12640-018-9902-6.

Aleksandrov A. A., Dmitrieva E. S., Volnova A. B., Knyazeva V. M.,, Gerasimov A. S., Gainetdinov R. R. TAAR5 receptor agonist affects sensory gating in rats. Neurosci. Lett. 666(14): 144--147. 2018.

Benes F. M., Lim B., Matzilevich D., Walsh J. P. , Subburaju S. , Minns M. Regulation of the GABA cell phenotype in hippocampus of schizophrenics and bipolars. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 104: 10 164--10 169. 2007.

Borowsky B., Adham N., Jones K. A. et al. Trace amines: identification of a family of mammalian G protein-coupled receptors. Sci. Proc. Natl. Acad. USA. 98: 8966--8971. 2001.

Burchett S. A., Hicks T. P. The mysterious trace amines: Protean neuromodulators of synaptic transmission in mammalian brain. Prog. Neurobiol. 79(5--6): 223--246. 2006.

Buzsбki G. Neural syntax: Cell assemblies, synapsembles, and readers. Neuron. 68(3): 362--385. 2010.

Buzsбki G., Wang X.-J. Mechanisms of gamma oscillations. Annu. Rev. Neurosci. 35: 203--225. 2012.

Cardin J. A., Carlґen M., Meletis K., Knoblich U., Zhang F., Deisseroth K., Tsai L. H., Moore C. I. Driving fast-spiking cells induces gamma rhythm and controls sensory responses. Nature. 459(7247): 663--667. 2009.

Gainetdinov R. R., Mohn A. R., Caron M. G. Genetic animal models: focus on schizophrenia. Trends Neurosci. 24(9): 527--533. 2001.

Gallinat J., Winterer G., Herrmann C. S., Senkowski D. Reduced oscillatory gamma-band responses in unmedicated schizophrenic patients indicate impaired frontal network processing. Clin. Neurophysiol. 115: 1863--1874. 2004.

Gonzalez-Burgos G., Lewis D. A. GABA neurons and the mechanisms of network oscillations: implications for understanding cortical dysfunction in schizophrenia. Schizophr Bull. 34: 944--961. 2008.

Graham K. L., Zhang J. V., Lewen S., Burkc T. M., Dang T., Zondilova M., Sobel R. A., Butcher E. C., Zabel B. A. A Novel CMKLR1 Small Molecule Antagonist Suppresses CNS Autoimmune Inflammatory Disease. PLoS ONE. 9(12): e112925. 2014.

Guillin O., Abi-Dargham A., Laruelle M. Neurobiology of dopamine in schizophrenia. Int. Rev. Neurobiol. 78: 1--39. 2007.

Halberstadt A. L. The phencyclidine-glutamate model of schizophrenia. Clin. Neuropharmacol. 18: 237--249. 1995.

Hong L. E., Summerfelt A., McMahon R., Adami H., Francis G., Elliott A., Buchanan R. W., Thaker I. K. Evoked gamma band synchronization and the liability for schizophrenia. Schizophr. Res. 70: 293--302. 2004.

Howes O., McCutcheon R., Stone J. Glutamate and dopamine in schizophrenia: an update for the 21st century. J. Psychopharmacol. 29(2): 97--115. 2015.

Klimash A. V., Tsitseroshin M. N., Shepovalnikov A. N., Zajceva L. G., Kondakov E. N., Borovikova V. N. Disorders of the spatiotemporal organization of the brain's bioelectrical activity in patients with different depressions of consciousness after severe head injury. Human Physiology. 36(5): 535--549. 2010.

Kocsis B. Differential role of NR2A and NR2B subunits in N-methyl-D-aspartate Receptor antagonist-induced aberrant cortical gamma oscillations. Biol. Psychiatry. 71: 987--995. 2012.

Kolb B. Functions of the frontal cortex of the rat: a comparative review. Brain Res. 320(1): 65--98. 1984.

Kutsenko D. O., Ivonin A. A., Shuvaev V. T., Lisyanskaya N. G., Nozdrachev A. D. Spatial structure of EEG in depression patients with co-occurring anxiety disorders. Human Physiol. 41(1): 34--38. 2015.

Kwon J. S., O'Donnell B. F., Wallenstein G. V., Greene R. W., Hirayasu Y., Nestor P. G., Hasselmo M. E., Potts G. F., Shenton M. E., McCarley R. W. Gamma frequency-range abnormalities to auditory stimulation in schizophrenia. Arch. Gen. Psychiatry. 56: 1001--1005. 1999.

Lewis D. A., Hashimoto T., Volk D. W. Cortical inhibitory neurons and schizophrenia. Nature Rev. 6 (4): 312--324. 2005.

Lewis D. A., Curley A. A., Glausier J. R., Volk D. W. Special Issue: Neuropsychiatric disorders cortical parvalbumin interneurons and cognitive dysfunction in schizophrenia. Trends Neurosci. 35(1): 57--67. 2012.

Light G. A., Hsu J. L., Hsieh M. H., Meyer-Gomes K., Sprock J., Swerdlow N. R., Braff D. L. Gamma band oscillations reveal neural network cortical coherence dysfunction in schizophrenia patients. Biol. Psychiatry. 60: 1231--1240. 2006.

Lindemann L., Hoener M. C. A renaissance in trace amines inspired by a novel GPCR family. TiPS. 25: 274--281. 2005.

Lodge D. J., Grace A. A. Gestational methylazoxymethanol acetate administration: a developmental disruption model of schizophrenia. Behav. Brain Res. 204: 306--312. 2009.

O'Donnel B. F., Hetrick W. P., Vohs J. L., Krishnan G. P., Carroll C. A., Shekhar A. Neural synchronization deficits to auditory stimulation in bipolar disorder. Neuroreport. 15: 1369--1372. 2004.

Phillips K. G., Cotel M. C., McCarthy A. P., Edgar D. M., Tricklebank M., O'Neill M. J., Jones M. W., Wafford K. A. Differential effects of NMDA antagonists on high frequency and gamma EEG oscillations in a neurodevelopmental model of schizophrenia. Neuropharmacology. 62: 1359--1370. 2012.

Premont R. T., Gainetdinov R. R., Caron M. G. Following the trace of elusive amines. PNAS. 98(17): 9474--9475 . 2001.

Preuss T. M. Do rats have prefrontal cortex? The rose-woolsey-akert program reconsidered. J. Cogn. Neurosci. 1995 Winter. 7(1): 1--24. 1995.

Sakurai T., Gamo N. J., Hikida T., Kim S. H., Murai T., Tomoda T., Sawa A. Converging models of schizophrenia -- Network alterations of prefrontal cortex underlying cognitive impairments. Progr. Neurobiol. 134: 178--201. 2015.

Schin Y.-W., O'Donnell B. F., Youn S., Kwon J. S. Gamma oscillation in schizophrenia . Psychiatry Investig. 8: 288--296. 2011.

Simen A. A., DiLeone R., Arnsten A. Primate models of schizophrenia: future possibilities. Genetic Models Schizophrenia. 179: 117--125. 2009.

Sohal V. S., Zhang F., Yizhar O., Deisseroth K. Parvalbumin neurons and gamma rhythms enhance cortical circuit performance. Nature. 459: 698--702. 2009.

Traub R. D. Fast oscillations. Scholarpedia. 1(12): 1764. 2006.

Uhlhaas P. J., Singer W. Neural synchrony in brain disorders: relevance for cognitive dysfunctions and pathophysiology. Neuron. 52(1): 155--168. 2006.

Uhlhaas P. J., Singer W. Abnormal neural oscillations and synchrony in schizophrenia. Nature Rev. Neurosci. 11(2): 100--113. 2010.

Uylings H. B., Groenewegen H. J., Kolb B. Do rats have a prefrontal cortex? Behav. Brain Res. 146(1--2): 3--17 . 2003.

Von der Malsburg C. Binding in models of perception and brain function. Curr. Opin. Neurobiol. 5: 520--526 . 1995.

Weinberger D. R., Harrison P. J. Dopamine and schizophrenia. Rds Abi-Dargham A., Grace A. Schizophrenia. Published Online: 2011.

Williams S., Boksa P. Gamma oscillations and schizophrenia. J. Psychiatry Neurosci. 35(2): 75--77. 2010.