Результат интеллектуальной деятельности: Способ стимуляции серотонинергических структур мозга у животных

Изобретение относится к ветеринарной медицине, в частности, к экспериментальной физиологии и предназначено для изучения ответных реакций серотонинергических структур мозга на специфические стимуляции в хронических экспериментах.

Для повышения серотонина в крови человека и животных существуют фармакологические препараты. Механизм действия этих препаратов различный. Флоуксетин, цитолопран, серталин подавляют обратный захват серотонина и повышают его концентрацию в крови. Изокарбоксизид предотвращает расщепление серотонина путем ингибирования фермента моноаминооксидазы. Имеются синтетические аналоги серотонина - серотонин дипинат, мексамин, применение которых так же сопровождается повышением его содержания в крови.

Общим недостатком указанных фармакологических препаратов является то, что они не оказывают непосредственное влияние на серотонинергические структуры мозга и синтез серотонина. После их применения повышение в крови серотонина невысокое и непродолжительное. Это затрудняет применение указанных фармакологических препаратов в физиологических экспериментах.

Известна ароматическая L-аминокислота триптофан, которая относится к незаменимым аминокислотам. Триптофан является источником образования серотонина в организме, его как фармакопрепарат используют при депрессивных расстройствах, синдроме хронической усталости, неврозах, состояниях тревоги и других психических нарушениях. Однако после применения триптофана эффект повышения серотонина в крови животных наступает только через 2-3 дня. При этом повышение серотонина в крови невысокое.

В качестве прототипа выбран неинвазивный способ транскраниальной электростимуляции (ТЭС), который оказывает стимулирующие влияние на серотонинергические структуры мозга, что сопровождается поступлением серотонина в кровь животных и человека (В.П. Лебедев и др. Сб.: Транскарниальная электростимуляция. Экспериментально-клинические исследования. - СПб., 2003. - С. 11-68.).

Недостатком данного способа является то, что содержание серотонина в крови животных после электростимуляции поддерживается непродолжительное время.

Техническая задача патентуемого изобретения заключается в создании экспериментальной модели воздействия на серотонинергические структуры мозга, сопровождающегося активацией синтеза серотонина и увеличением его содержания в крови экспериментальных животных.

Заявляемый способ может служить основой в разработке новых подходов при создании комплексных систем управления функциональным состоянием организма животных.

Техническим результатом, обеспечивающим решение поставленной задачи изобретения, является активация синтеза серотонина в структурах головного мозга, увеличение его содержания и продолжительности времени присутствия в крови экспериментальных животных.

Результат достигается комплексным воздействием аминокислоты триптофана и транскраниальной электростимуляцией на серотонинергические структуры мозга. С этой целью животным скармливается триптофан в дозе 4,0-4,5 мг на 1 кг массы тела, один раз в день в течение трех дней подряд. Затем на 5 день проводят ТЭС путем подачи на электроды, расположенные на голове животного (анод - в области затылочной кости, катод - в области лобной кости), вначале постоянного тока, медленно нарастающего от 0 до 4,0-5,0 мА, а затем прямоугольных импульсов с частотой 70-80 Гц, длительностью импульса 3,5-4,0 мс и амплитудой 4-5 мА. Электростимуляцию проводят однократно, продолжительность электросеанса 30-40 минут.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является комплексное применение аминокислоты триптофана и транскраниальной электростимуляции. При таком сочетании поступающий в организм триптофан является дополнительным источником синтеза серотонина, в том числе и в структурах головного мозга, а под действием транскраниальной электростимуляции происходит выброс серотонина из серотонинергических структур в кровь.

Для подтверждения разработанного способа были проведены эксперименты на овцах романовской породы, содержащихся в условиях ветеринарной клиники Курской государственной сельскохозяйственной академии имени И.И. Иванова.

Пример 1. Было сформировано четыре группы овец-аналогов, по 7 голов в каждой. Овцам 1 опытной группы проводили стимуляцию серотонинергических структур мозга с использованием разработанного способа. С этой целью животным скармливали L-триптофан (фирма Now Foods США) в дозе 4,0 мг на 1 кг массы тела, в течение трех дней подряд. Затем на 5 день проводили ТЭС с использованием аппарата «Трансаир-2» (производитель «Центр ТЭС», Институт физиологии им. И.П. Павлова, СПб.). Для этого накладывали на голову животного электроды разработанной нами конструкции (патент РФ на полезную модель №162193. - 2015 г., авторы Сеин О.Б. и др.) в виде округлых дисков из электропроводящей резины с шипами с использованием резинового фиксатора, выполненного по форме головы животного и имеющего отверстия для электродов и застежки. Анод фиксировали в области затылочной кости, катод - на лобной кости. Фиксатор из эластичной резиновой ленты плотно прижимал электроды шипами к коже головы животного, что обеспечивало надежный электроконтакт. На электроды, соединенные проводами с аппаратом «Трансаир-2», подавали вначале постоянный ток, медленно нарастающий от 0 до 4,0 мА, а затем прямоугольные импульсы с частотой 75 Гц, длительностью импульса 3,5 мс и амплитудой 4,0 мА. Электростимуляцию проводили однократно, продолжительность электросеанса составляла 35 минут.

Овцам 2 опытной группы давали только триптофан в дозе и по схеме, как и животным 1 опытной группы.

Овцам 3 опытной группы проводили только ТЭС в режиме, как и животным 1 опытной группы.

Овцы 4 группы являлись контрольными, им триптофан не давали и ТЭС не проводили.

В период эксперимента осуществляли наблюдение за подопытными животными, из яремной вены у них брали кровь до начала эксперимента, на 5, 6 и 7 дни эксперимента. В крови определяли общие гематологические показатели (скорость оседания эритроцитов, гематокрит, содержание эритроцитов, лейкоцитов, гемоглобина), с использованием общепринятых методик и автоматического гематологического анализатора (Rayto RT-7600S, Китай).

Результаты исследований показали, что овцы всех групп в период эксперимента были клинически здоровы, общие гематологические показатели у них находились в пределах физиологических границ: СОЭ - 0,7±0,04 - 0,9±0,05 мм/час; гематокрит - 27,5±0,85 - 30,0±0,90%; эритроциты - 9,0±0,07 - 10,5±0,04⋅10¹² /л; лейкоциты - 7,7±0,10 - 8,4±0,14⋅10⁹ /л; гемоглобин - 107,0±2,04 - 111,0±2,11 г/л.

Как следует из данных, представленных в таблице 1, содержание серотонина в крови подопытных овец при постановке на эксперимент достоверных различий не имело (р>0,05) и находилось в пределах 70,8±2,8 - 72,7±3,0 мкг/л. На 5 день эксперимента у всех овец опытных групп отмечалось увеличение серотонина. При этом наиболее высокие значения регистрировались у животных 1 опытной группы (107,0±3,8 мкг/л). У овец, получавших только один триптофан (2 опытная группа), и подвергавшихся только ТЭС (3 опытная группа), содержание серотонина в это время было относительно меньше и соответственно составляло 80,4±4,1 и 90,6±3,7 мкг/л.

В последующие дни эксперимента содержание серотонина в крови овец 1 опытной группы находилось на более высоком уровне (80,7±3,6 - 98,4±4,1 мкг/л), чем у животных 2 и 3 опытных групп (72,1±4,4 - 78,5±3,8 мкг/л).

У овец 4 контрольной группы содержание серотонина в крови в период эксперимента достоверных (р>0,05) изменений не имело и находилось в границах 71,6±3,9 - 73,0±3,6 мкг/л.

Результаты проведенного эксперимента свидетельствуют, что сочетанное применение триптофана и ТЭС сопровождается более выраженным и продолжительным увеличением серотонина в крови подопытных животных по сравнению с овцами 2 и 3 опытных групп и контрольными животными.

Пример 2. Для подтверждения влияния разработанного нами способа на серотонинергические структуры мозга был проведен эксперимент, включающий блокаду центральной серотонинергической системы с использованием препаратов кетансерина (блокатор 5-НТ-рецепторов) и гранисетрона (блокатор 5-НТ-рецепторов), производства фирмы «Sigma» (Германия). Было сформировано три группы овец по 7 голов в каждой.

Овцам 1 опытной группы проводили стимуляцию серотонинергических структуры мозга с использованием разработанного способа, описанного в примере 1.

Овцам 2 опытной группы ежедневно в течение 3 дней скармливали триптофан в дозе 4,0 мг на 1 кг массы тела и внутримышечно вводили кетансерин и гранисетрон, оба препарата в дозе по 0,2 мг на 1 кг массы тела. Затем на 5 день проводили ТЭС в режиме, описанном в примере 1.

Овцы 3 группы являлись контрольными, препараты им не вводили и электростимуляцию не применяли.

У овец всех групп брали кровь до начала эксперимента на 5, 6 и 7 дни эксперимента.

В ходе проведенных исследований было установлено (таблица 2), что у овец 1 опытной группы содержание серотонина в крови после стимуляции было достоверно (р<0,05) больше (82,5±4,6 - 104,0±4,9 мкг/л) по сравнению с животными 2 опытной группы (72,5±3,9 - 80,4±5,0 мкг/л), у которых блокировали серотониновые рецепторы.

У овец 3 контрольной группы по содержанию серотонина в период эксперимента существенных изменений выявлено не было (71,7±3,4 - 72,8±4,0 мкг/л).

Таким образом, результаты проведенного эксперимента подтверждают непосредственное влияния сочетанного применения триптофана и транскраниальной электростимуляции на серотонинергические структуры мозга, в которых после проведенной стимуляции повышается синтез серотонина.

Разработанный способ используется в клинической практике, а также в экспериментальной работе при изучении функциональных особенностей серотонинергических структур головного мозга у животных.

Примечание: * - при р<0,05 по сравнению с 3 контрольной группой; • - по сравнению с показателями, полученными до начала эксперимента.