РОЛЬ МЕЖПОЛУШАРНОЙ АСИММЕТРИИ ФОСФОЛИПИДОВ В МЕХАНИЗМАХ СТРЕССА ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС.
1НОВОСЕЛОВА Н. Ю., 2САПРОНОВ Н. С., 2РЕЙХАРДТ Б. А., 1Иванова в.П.
1Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН,
194233, Санкт-Петербург, пр. М. Тореза, 44, Россия; электронная почта: nina.novoselova@mail.ru
2Институт экспериментальной медицины РАМН,
197376, Санкт-Петербург, ул. акад. Павлова, 12, Россия; электронная почта: reichardt@mail.ru
К настоящему времени установлена неравная функциональная роль полушарий в адаптации организма к стрессу. Экспериментально доказано доминирование правого полушария в отношении контроля основных стресс-реализующих систем: гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой и симпатоадреналовой [6]. Однако нейрохимические механизмы адаптации и стрессорных нарушений полушарий в отдельности остаются неясными.
В последние годы значительный интерес вызывают фосфолипиды мозга. Благодаря структурным и биоэффекторным функциям фосфолипиды рассматриваются как универсальные молекулы адаптации [1].
С учетом вышеизложенного, целью настоящей работы было исследование содержания и состава фосфолипидов в синаптосомах левого и правого полушарий мозга крыс при иммобилизационном стрессе.
Методы исследования
Эксперименты выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 200-250 г. Стресс вызывали 3 часовой иммобилизацией животных на спине путем фиксации верхних и нижних конечностей. Непосредственно после 3 часов иммобилизации и через сутки после ее окончания животных декапитировали. Контролем служили интактные животные. Фракцию синаптосом из левого и правого полушарий головного мозга крыс выделяли методом дифференциального центрифугирования в ступенчатом градиенте плотности сахарозы как ранее [3]. Экстракцию, фракционирование и количественное определение фосфолипидов осуществляли как в предыдущей работе [3]. Содержание белка в суспензиях синаптосом определяли модифицированным методом Лоури как описано [3]. Межполушарную асимметрию оценивали с помощью коэффициента асимметрии (Кас), который рассчитывали по формуле:
Кас=ЛЕВ-ПРАВ/ЛЕВ+ПРАВx100.
Статистический анализ проводили с использованием Statgraphics 3.0. Различия между полушариями оценивали по t критерию Стьюдента, за n принимали число опытов, в каждый опыт брали не меньше 2-3 животных.
Результаты эксперимента показали, что непосредственно после иммобилизации содержание фосфолипидов в правом полушарии увеличивалось (на 62%), в левом - снижалось (на 43,5%) по сравнению с контролем (рис. 1). Разнонаправленные сдвиги фосфолипидов в полушариях приводили к кратковременной (в течение первых часов) инверсии межполушарной асимметрии фосфолипидов т.е. изменение левополушарной асимметрии (в норме) на правополушарную (при стрессе) (рис. 2). Через сутки после окончания иммобилизации сдвиги фосфолипидов несколько снижались: в правом полушарии содержание фосфолипидов оставалось повышенным (на 33%), в левом полушарии - восстанавливалось до уровня контроля (рис. 1). При этом асимметрия фосфолипидов в полушариях полностью сглаживалась (рис. 2).
|
|
Рис. 1. Содержание фосфолипидов в синаптосомах левого и правого полушарий головного мозга крыс при трехчасовой иммобилизации. По оси абсцисс - время после иммобилизации. *р<0,05 по отношению к контролю, **р<0,05 по отношению к левому полушарию, n=4. Рис. 2. Коэффициент межполушарной асимметрии фосфолипидов головного мозга крыс при трехчасовой иммобилизации. По оси абсцисс - время после иммобилизации. Положительные значения указывают на левополушарную, отрицательные - на правополушарную асимметрию. Черный маркер - р<0,05 между полушариями, n=4. |
В соответствии с классическими представлениями стресс-реакция сопровождается перераспределением кровотока, энергетических и структурных ресурсов в органы и ткани ответственные за адаптацию [4]. Исходя из этого, снижение фосфолипидов в левом полушарии предположительно обусловлено ишемизацией этого полушария как не «работающего» т.е. не вовлеченного в процесс адаптации, в то время как увеличение фосфолипидов в правом полушарии может быть связано с формированием «структурного следа» адаптации (синтез дополнительных клеточных структур) в полушарии, играющего доминантную роль при адаптации к стрессу. Ранее сходные разнонаправленные изменения и инверсия межполушарной асимметрии содержания фосфолипидов были установлены при геомагнитной буре [2] и гипербарической оксигенации [3]. Учитывая это, можно полагать, что обнаруженные нами сдвиги фосфолипидов в полушариях при иммобилизации, по-видимому, относятся к неспецифическим стресс-механизмам мозга, т.е. являются общими для системных стрессов.
В составе фосфолипидов непосредственно после иммобилизации в правом полушарии наблюдалось увеличение содержания ФЭА (на 13%) и снижение содержания ФХ (на 21%), в левом полушарии, напротив - увеличение содержания СФМ (на 174%) и снижение содержания ФЭА (на 12%) по сравнению с контролем (табл.).
Табл.
Состав фосфолипидов (в % от суммы) в синаптосомах левого и правого полушарий головного мозга крыс при 3 часовой иммобилизации
|
|
ФС |
ФИ |
СФМ |
ФХ |
ФЭА |
||||||
|
Левое полушарие |
|||||||||||
контроль |
11,3±0,4 |
4,2±0,3 |
5,0±0,3 |
41,8±0,4 |
37,0±0,7 |
|
||||||
|
имм. 3 часа |
9,2±1,4 |
5,3±0,8 |
13,7±1,3а,б |
39,2±0,9 |
32,6±1,6а,б |
||||||
|
1 сутки после имм. |
11,9±1,5 |
4,5±1,0 |
5,7±1,0 |
38,5±1,8 |
39,6±0,8 |
||||||
|
Правое полушарие |
|||||||||||
|
контроль |
10,6±0,9 |
4,6±0,4 |
5,7±0,3 |
42,2±0,6 |
36,7±0,8 |
||||||
|
имм. 3 часа |
12,4±1,3 |
6,2±0,9 |
6,1±0,9 |
33,4±1,1а,б |
44,0±0,8а |
||||||
|
1 сутки после имм. |
11,8±1,3 |
4,9±0,9 |
5,8±0,9 |
42,7±0,2 |
34,8±1,5 |
||||||
|
|
|
|
|
|
Примечание: ФС-фосфатидилсерин, ФИ-фосфатидилинозитол, СФМ-сфингомиелин, ФХ-фосфатидилхолин, ФЭА-фосфатидилэтаноламин; а-p<0,05 по отношению к контролю, б-p<0,05 по отношению к другому полушарию, n=4.
Через сутки после окончания иммобилизации состав фосфолипидов в обоих полушариях не отличался от контроля. Повышение доли ненасыщенного класса фосфолипидов (ФЭА) может способствовать увеличению жидкостности мембран нервных окончаний правого полушария и как следствие этого активации мембранносвязанных белков [4], что представляется важным для усиления функциональной активности этого полушария при стрессе. В то же время повышение доли насыщенного класса фосфолипидов (СФМ), напротив, может увеличивать жесткость мембран нервных окончаний левого полушария и через подавление активности мембранносвязанных белков снижать функциональную активность этого полушария в условиях стресса.
1. Инверсия исходной межполушарной асимметрии фосфолипидов, индуцированная увеличением содержания фосфолипидов в правом полушарии и его снижением в левом может относиться к неспецифическому стресс-механизму мозга, лежащему в основе смены при стрессе доминирования полушарий (Л→П).
2. Существенное накопление фосфолипидов и увеличение жидкостности мембран (за счет ↑ФЭА) нервных окончаний правого полушария предположительно является одним из механизмов реализации доминантной при стрессе роли правого полушария.
3. Дефицит фосфолипидов и повышение жесткости мембран (за счет ↑ФМ) нервных окончаний левого полушария могут лежать в основе дисфункции (например, ухудшения когнитивных функций, памяти и т.д.) этого полушария при стрессе.
4. Полушария характеризуются неоднотипной динамикой и выраженностью сдвигов фосфолипидов при стрессе: правое полушарие - более существеными сдвигами и медленной динамикой восстановления, левое полушарие, напротив - менее существенными сдвигами и более коротким периодом восстановления содержания фосфолипидов. Полученные данные могут отражать асимметрию интенсивности метаболизма фосфолипидов, предположительно более высокую в правом по сравнению с левым полушарием.
Литература
1. Аврова Н.Ф. Биохимические механизмы адаптации к изменяющимся условиям среды у позвоночных: роль липидов // Журн. эволюционной биохимии и физиологии. – 1999. - Т. 35., № 3. – С. 170-180.
2. Агаджанян Н.А., Макарова И.И., Головко М.Ю. О метаболических взаимотношениях липидов головного мозга крыс при изменении геомагнитной ситуации // Бюлл. экспер. биол. и медицины. - 2001. - Т. 131. № 3. – С. 321-324.
3. Новоселова Н.Ю., Москвин А.Н., Торкунов П.А., Сапронов Н.С., Демченко И.Т. Влияние гипербарического кислорода на перекисное окисление и содержание фосфолипидов в головном мозге крыс // Бюлл. экспер. биол. и мед. – 1999. - Т. 128, 261-263.
4. Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии. // Патол. физиол. и терапия – 2000. - № 3. - С. 20-26.
5. Ramirez M, Prieto I, Vives F, De Gasparo M, Alba F. Neuropeptides, neuropeptidases and brain asymmetry // Curr Protein Pept Sci –2004.- Vol. 5. - P.497-506.
6. Wittling W. The right hemisphere and the human stress response // Acta Physiology Scand Supply. – 1997. - Vol. 640. – P. 55-59.