Материалы медицинских конференций

Главная / Материалы медицинских конференций / 2003 / Материалы Международных чтений, посвященных 100-летию со дня рождения члена-коррес-пондента АН СССР, академика АН АрмССР Э.А.Асратяна.

Влияние подавления синтеза белка на формирование долговременной памяти: клеточная гибель как один из возможных механизмов нарушения памяти при

Формирование долговременной памяти – это переход информации из лабильной кратковременной памяти в стабильную долговременную, длящуюся дни, месяцы, годы, а иногда всю жизнь [McGaugh, 2000; Anokhin et al., 2002]. Общепринятая теория молекулярных механизмов формирования долговременной памяти предполагает, что ключевую роль в этом процессе играет специфическая активация экспрессии генов и синтез белков de novo, участвующих в модификации существующих и/или образовании новых синаптических связей [Milner et al., 1998; Clayton, 2000].

Ингибиторы синтеза белка являются одними из наиболее широко применяемых амнестических агентов для изучения механизмов формирования различных видов долговременной памяти. Постулируется, что для нарушения этого процесса необходимо вводить ингибиторы в дозах, вызывающих подавление синтеза белка в мозге как минимум на 80-90% в течение небольшого периода времени после научения. Кроме того, на некоторых экспериментальных моделях показано существование второго периода чувствительности к действию ингибиторов синтеза белка – через 4-6 ч или даже 13-14 ч после научения [Bourtchouladze et al., 1998; Davis, Squire, 1984].

В нашей работе мы исследовали действие максимально высоких доз (200 мкг/полушарие) циклогексимида, ингибитора трансляции, на формирование долговременной памяти в тесте выученного выпрыгивания из воды [Подольский, 1996, 1997] и в водном лабиринте Морриса при двусторонних введениях в боковые желудочки мозга. Подавление синтеза белка на 96% во всех отделах ЦНС в течение 1 ч после научения грубо нарушало формирование долговременной памяти при научении в лабиринте Морриса, но не влияло на долговременную двигательную память в тесте выученного выпрыгивания из воды. Исходя из возможности существования второго периода чувствительности формирования долговременной памяти к ингибиторам, мы использовали двукратное введение циклогексимида, что значительно продлевало подавление синтеза белка в ЦНС (более 95% в течение первого часа и не менее 75% в течение последующих 9 ч после научения). Тем не менее, даже такая крайне жесткая процедура не вызывала нарушений сохранения долговременной двигательной памяти в тесте выученного выпрыгивания из воды при проверке через 48 ч или 14 суток после научения [Щеглов и соавт., 2001; Подольский, Щеглов, 2003].

Ранее в ряде работ было показано, что формирование некоторых видов долговременной памяти у позвоночных не нарушается глубоким подавлением синтеза белка [Laudein et al., 1986; Shoel, Agranoff, 1972; Staubli et al., 1985]. К сожалению, этим фактам уделяется мало внимания. Результаты наших систематических исследований показали, что механизмы формирования различных видов долговременной памяти могут существенно различаться. Существуют такие формы долговременной памяти, формирование которых в течение многих часов не зависит от активации трансляционного аппарата нейронов.

Недавно нами начата проверка предположения о том, что введение ингибиторов синтеза белка в высоких дозах, применяемых для нарушения формирования долговременной памяти, может приводить к сильному нейротоксическиму эффекту. Следует отметить, что в небольших дозах ингибиторы синтеза белка широко применяются в качестве препаратов, предотвращающих процесс гибели клеток. Тем не менее, появляется все больше работ, в которых показано, что в бóльших дозах ингибиторы синтеза белка могут вызывать апоптоз и/или некроз в различных типах тканей in vivo и in vitro [Higami et al., 2000; Squier et al., 1999]. Однако вопрос о роли нейротоксичности ингибиторов синтеза белка в механизмах нарушения формирование памяти до сих пор не исследован.

Гибель клеток головного мозга определяли по деградации хромосомной ДНК методом электрофореза ДНК в агарозе. Было показано, что двустороннее введение циклогексимида в боковые желудочки мозга в дозе 200 мкг/полушарие, вызывавшей в наших предыдущих экспериментах нарушение формирования долговременной памяти в водном лабиринте Морриса, через 4 ч после инъекции приводит к гибели клеток мозжечка. Предварительные данные позволяют предположить, что аналогичные эффекты ингибитора наблюдаются также в гиппокампе и неокортексе.

Эти данные показывают, что эффекты высоких доз ингибиторов синтеза белка могут быть в определенной степени связаны с гибелью нейронов и глии в структурах мозга, принимающих участие в записи информации. Возможно, именно поэтому большинство авторов вынуждены применять максимальные дозы ингибиторов синтеза белка.

Результаты работы позволяют предположить, что общепринятая концепция ключевой роли синтеза белков de novo в молекулярных механизмах формирования памяти не является универсальной.

 

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 01-04-49826).