ВЛИЯНИЕ ПОДАВЛЕНИЯ СИНТЕЗА БЕЛКА НА ФОРМИРОВАНИЕ
ДОЛГОВРЕМЕННОЙ ПАМЯТИ: КЛЕТОЧНАЯ ГИБЕЛЬ КАК ОДИН ИЗ ВОЗМОЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ
НАРУШЕНИЯ ПАМЯТИ ПРИ
ДЕЙСТВИИ ЦИКЛОГЕКСИМИДА
И.В.Щеглов
Институт теоретической и экспериментальной биофизики
РАН, Пущино-на-Оке, Россия
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.
Изучение механизмов, обеспечивающих
передачу импульса через уже эффективную (наученную) синаптическую щель
показывают, что они основаны именно на белковых молекулах-передатчиках (<a href="memory/mem5.htm" target="_blanck">
</a>). Это значит, что такие молекулы -
передатчики должны образовываться тем или иным образом при долговременном научени.
Об этом же говорят и положительные результаты опытов автора при научении в
лабиринте Морриса. Предположение о том, что повышенные концентрации ингибитора могут
препятствовать научению из-за органических поражений противоречат результатам
по научению в тесте выученного выпрыгивания из воды. Т.о. автору следовало бы
сопоставить эти данные, говорящие о большой вероятности некорректности опытов в
попытках ингибировать синтез белков.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант
№ 01-04-49826).