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

            Известно, что полушария головного мозга животных и человека нейрохимически неидентичны. Это выражается в исходных различиях полушарий - в асимметричном распределении нейромедиаторов, нейропептидов, нейрогормонов, активности ферментов, рецепторов и т.д., в неоднозначности ответов полушарий при унилатеральных травмах мозга, действии фармакологических препаратов, в формировании патологической межполушарной асимметрии при ряде нейродегенеративных (болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона) и психических (шизофрения, депрессия) патологий. [5]. В тоже время в отличие от интенсивных исследованиий морфологических различий и функциональных специализаций полушарий, нейрохимические аспекты асимметрии мозга изучаются сравнительно мало.

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 tкритерию Стьюдента, за nпринимали число опытов, в каждый опыт брали не меньше 2-3 животных.

Результаты исследования

                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).

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

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.

 Выводы

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.