Лаборатория общей фармакологии

Заведующий лабораторией

Лебедев Андрей Андреевич,
Доктор биологических наук, профессор

e-mail: pharm@iemspb.ru

Отдел нейрофармакологии традиционно занимается исследованиями памяти, поведения, системных и молекулярных механизмов действия психотропных веществ. В последние годы поведенческие исследования отдела сосредоточились в лаборатории общей фармакологии под руководством д.б.н. профессора А.А. Лебедева.

В лаборатории выполняются широкий набор классических поведенческих тестов (открытое поле, приподнятый крестообразный лабиринт, шатл-бокс, принудительное плавание, УРПИ, УРАИ, условная реакция предпочтения места, камера Скиннера, и т.п.), а также оперативные вмешательства с вживлением электродов и хемотродов в головной мозг лабораторных животных.

Одним из новых направлений работы лаборатории является изучение роли пептидных систем головного мозга (грелин, орексин, кортиколиберин, кисспептины) в механизмах стресса и аддиктивного поведения (алкогольной, пищевой, и игровой зависимости). Исследованиями лаборатории охарактеризован спектр поведенческих нарушений у крыс, подвергнутых социальной изоляции, острому витальному стрессу, и хронической алкоголизации; а также возможности коррекции этих нарушений с помощью селективных антагонистов рецептора грелина ([D-Lys3]-GHRP6), орексина (SB408124, TCSOX229), и кортиколиберина (астрессин) при интраназальном введении.

Мотивация к потреблению пищи формируется раньше других и создает основу для более сложных поведенческих парадигм, нарушение которых ведет к субстратной зависимости, экстриму, игромании, и т.п. «Гормон голода» грелин, секретируется в желудке, тогда как его рецепторы широко распространены в мозге. Продукция грелина представляет собой физиологический ответ на стрессы различной этиологии, включая голод. Проникая в мозг, грелин оказывает стимулирующее действие на DA-нейроны мезокортиколимбической системы, играющие ключевую роль в процессах подкрепления. Действуя как предиктор награды, грелин повышает мотивацию к пищевым и непищевым стимулам. На схеме выделены желтыми кружечками рецепторы грелина, опосредующие его действие на DA-нейроны. Грелин может непосредственно стимулировать DA-нейроны, и опосредованно через нейронные сети, иннервирующие VTA – ACh-нейроны LDTg и OX-нейроны LH. OX-нейроны продуцируют «нейропептид аппетита» орексин, стимулирующий DA-нейроны и регулирующий потребление пищи. Стимуляцию OX-нейронов осуществляет грелин, действуя на GHSR-LH, или через «центр регуляции аппетита» ARC, содержащий «нейроны голода», секретирующие NPY/AgRP/GABA и «нейроны сытости», вырабатывающие POMC. При получении пищи грелиновый сигнал угасает, и «гормоны сытости» (лептин, инсулин) «выключают» синтез NPY и OX и «включают» продукцию POMC – белка-предшественника αMSH, который осуществляет стимуляцию DA-нейронов, завершая цикл мотивация–подкрепление. Кортиколиберин, секретируемый в PVN гипоталамуса дает начало оси гипоталамус–гипофиз–кора надпочечников, конечным продуктом которой является «эндогенный психостимулятор» кортикостерон (большой зеленый круг). Кортикостерон стимулирует синтез DA в нейронах VTA по геномному и негеномному механизмам, а кортиколиберин активирует DA-нейроны через свои рецепторы и путем модуляции Glu/GABA-нейротрансмиссии в VTA. Активация стресс-системы дополнительно повышает мотивацию к получению пищевого или более мощного подкрепления (переедание, сладкая и жирная пища, алкоголь, психостимуляторы), а хронический стресс вызывает ангедонию и депрессию. При действии голода, как стресс-фактора, NPY-нейроны растормаживают CRH-нейроны, а OX-нейроны стимулируют продукцию кортиколиберина. Схема демонстрирует множественные прямые и обратные связи, обеспечивающие тесное взаимодействие рецепторов грелина, орексина, и кортиколиберина с DA-механизмами подкрепления и мотивации.

Сокращения: pFC – префронтальная кора, NAc – прилежащее ядро, VTA – вентральная область покрышки, LDTg – латеродорсальные тегментальные ядра, LH – латеральный гипоталамус, PVN – паравентрикулярное ядро, VMH – вентромедиальный гипоталамус, ARC – дугообразное ядро, Glu – глутамат, GABA – γ-аминомасляная кислота, OX – орексин, OX1R – рецептор ОХ, DA – дофамин, DA1/2R – рецепторы дофамина, ACh – ацетилхолин, mAChR/nAChR – рецепторы ACh, Ghr – грелин, GHSR – рецептор грелина, POMC – про-опиомеланокортин, αMSH – меланоцитстимулирующий гормон, MC3/4R – рецепторы αMSH, NPY – нейропептид Y, Y1R – рецептор NPY, AgRP – пептид родственный агути, MCH – меланин концентрирующий гормон, CRH – кортиколиберин, ACTH – адренокортикотропный гормон, CORT – кортикостерон.

Роль грелина, орексина, и кортиколиберина в регуляции активности DA-нейронов

В условиях острого витального стресса у крыс, помещенных в клетку с тигровым питоном, формируется посттравматическая стрессорная реакция. У таких животных SB408124 и грелин снижали проявления страха и тревоги, и восстанавливали коммуникационную активность, а [D-Lys3]-GHRP6 оказывал анксиогенный эффект. Социальная изоляция формирует симптомокомплекс, включающий повышение эмоционально-исследовательской активности, снижение страха, и агрессии. SB408124 и [D-Lys3]-GHRP6 усиливали этот тип поведения, тогда как грелин и орексин приближали поведение крыс-изолянтов к поведению крыс из сообщества. У крыс-изолянтов также была выявлена склонность к потреблению алкоголя.

У хронически алкоголизированных (6 месяцев) крыс, астрессин, SB408124, и [D-Lys3]-GHRP6 подавляли выработку и воспроизведение условной реакции предпочтения места, в ответ на введение этанола. У таких животных астрессин, и [D-Lys3]-GHRP6 оказывали мягкий анксиолитический и стабилизирующий поведение эффекты. Кроме того, введение SB408124 в структуры системы расширенной миндалины подавляло психоактивирующие и подкрепляющие эффекты наркогенов (β-фенилизопропиламина, МК801, и тримеперидина).

К болезням современного общества относятся патологическое переедание и игромания, представляющие собой формы не-субстратных зависимостей. Игровое поведение включает обсессивно-компульсивный, импульсивный, и аддиктивный компоненты. У грызунов обсессивно-компульсивное поведение оценивали в тесте «закапывания шариков» (разновидность груминга). Закапывание шариков повышалось в результате витального стресса, и в меньшей мере у крыс-изолянтов; [D-Lys3]-GHRP6, SB408124, TCSOX229, и астрессин снижали последствия стресса, нормализуя компульсивный компонент игровой зависимости. Для изучения импульсивного компонента использовали метод обучения в ситуации выбора силы и вероятности пищевого подкрепления. В этом тесте грелин повышал число побежек в рукав с низкой вероятностью, но большей величиной подкрепления (повышал азартность), тогда как [D-Lys3]-GHRP6 увеличивал число побежек в рукав с 100%-вероятностью, но меньшей величиной подкрепления. Непрямой адреномиметик β-фенилизопропиламин увеличивал как компульсивный, так и импульсивный компонент игровой зависимости. Аддиктивное поведение у крыс индуцировали электростимуляцией латерального гипоталамуса, повышающей мотивацию к получению пищевой и непищевой награды. В результате, сытые крысы начинали потреблять пищу сверх нормы. Наряду с гиперфагией, такие животные демонстрировали снижение порога и повышение частоты реакции самостимуляции в камере Скиннера. В этих условиях [D-Lys3]-GHRP6 и SB408124 снижали потребление пищи и параметры самостимуляции, что указывает на участие грелина и орексина в механизмах переедания и гемблинга.

Полученные результаты представляют практический интерес для разработки методов фармакологической коррекции стресс-индуцированных заболеваний (депрессии, ожирения, алкоголизма, игромании), поскольку в лаборатории накоплен значительный материал о последствиях различных видов стресса на статус дофаминергической, грелиновой, орексиновой, и кортиколибериновой систем мозга; и их чувствительности к лекарственной терапии.

Новым объектом исследования является эндогенный пептид кисспептин, рецепторы которого вовлечены в механизмы продукции гонадотропин-рилизинг-гормона в клетках паравентрикулярного ядра гипоталамуса. Показаны подкрепляющие и антидепрессивные свойства кисспептина. В последние годы в лаборатории развиваются исследования на рыбках Danio rerio, поведение которых в тестах новизны и предъявления хищника представляется перспективным для изучения тревожно-фобических реакций.

Важнейшие публикации лаборатории за последние пять лет

  1. Бычков Е.Р., Лебедев А.А., Ефимов Н.С., Крюков А.С., Карпова И.В., Пюрвеев С.С., Дробленков А.В., Шабанов П.Д. Особенности вовлечения дофаминергической и серотонинергической систем мозга в положительные и отрицательные эмоциональные состояния у крыс // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. Т.18, №2. С. 123-130. Doi: 10.7816/RCF182123-130.
  2. Шабанов П.Д., Лебедев А.А., Бычков Е.Р., Лавров Н.В., Морозов В.И. Нейрохимические механизмы и фармакология грелинов // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. Т.18, №1. С. 5-22. Doi: 10.7816/RCF1815-22.
  3. Шабанов П.Д., Лебедев А.А., Азаренко С.В. Взаимодействие дофаминергических и орексиновых механизмов безусловного и условного подкрепления // Вопросы наркологии. Т.3, №186. С. 53-66. Doi: 10.47877/0234-0623_2020_3_53.
  4. Шабанов П.Д., Якушина Н.Д., Лебедев А.А. Фармакология пептидных механизмов игрового поведения у крыс // Вопросы наркологии. Т.187, №4. С. 24-44. Doi: 10.47877/0234-0623_2020_4_24.
  5. Blazhenko A., Khokhlov P., Tissen I.., Lebedev A., Bychkov E., Shabanov P. The changes of proteinkinases activities in the brain structures after ghrelin antagonists administration in previously stressed Danio rerio // Brit. J. Pharmacol. 2019. V.200. P. 99-100. Doi: 10.1111/bph.15035.
  6. Lebedev A.A., Bessolova Y.N., Efimov N.S., Bychkov E.R., Droblenkov A.V., Shabanov P.D. Role of orexin peptide system in emotional overeating induced by brain reward stimulation in fed rats // Research Results in Pharmacology. 2020. V.6, N2. P. 81-91. Doi:10.3897/rrpharmacology.6.52180.
  7. Lebedev A., Khokhlov P., Tissen I., Gramota K., Shabanov P. Expression of gambling elements is connected with content of desacyl-ghrelin in the limbic structures and the brain receptors activity // Eur. Neuropsychopharmacology. 2019. V.29, Suppl.6. P.S109-S110. Doi: 10.1038/s41598-019-38549.
  8. Roik R.O., Lebedev A.A., Shabanov P.D. The value of extended amygdala structures in emotive effects of narcogenic with diverse chemical structure // Research Results in Pharmacology. 2019. V.5, N3. P. 11-19.
  9. Tissen I., Lebedev A., Shabanov P., Kurbanov R., Bagaturiya G., Hohlov K., Proshin S. OX1R antagonist SB408124 action and extrahypothalamic CRF in rats after psychotraumatic exposure // Georgian Medical News. 2019. N290. P. 127-131.
  10. Zhukov I.S., Kozlova A.A., Gainetdinov R.R., Kubarskaya L.G., Dagayev S.G., Kashuro V.A., Tissen I.Y., Sinitca E.L., Karpova I.V., Vlasova O.L. Minimal age-related alterations in behavioral and hematological parameters in trace amine-associated receptor 1 (TAAR1) knockout mice // Cellular and Molecular Neurobiology. 2020. V.40, N2. P. 273-282.
  11. Airapetov M., Eresko S., Lebedev A., Bychkov E., Shabanov P. The role of Toll-like receptors in neurobiology of alcoholism // BioScience Trends. 2021: 15(2) :74-82. https://doi.org/10.5582/bst.2021.01041
  12. Айрапетов М.И., Ереско С.О., Бычков Е.Р., Лебедев А.А., Шабанов П.Д. Экспрессия гена HMGB1 изменяется в стриатуме и амигдале мозга крыс при длительной алкоголизации и отмене этанола // Биомед. химия. 2021. Т.67, №1. С.95-99. https://doi.org/10.18097/PBMC20216701095

Сотрудники лаборатории

Байрамов Алекбер Азизага Оглы

д.м.н., ведущий научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, поведение, репродукция, гормоны, половые гормоны, психонейроэндокринология

Дробленков Андрей Всеволодович

дбн, профессор, ведущий научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, морфология, иммуногистохимия, нейропептиды, нейрофармакология

Айрапетов Марат Игоревич

к.м.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, алкоголизм, воспаление, нейродегенерация, внутриклеточная сигнализация, интерлейкины, нейрофармакология

Карпова Инесса Владимировна

к.б.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, поведение, асимметрия, моноамины, нейропептиды, нейрофармакология

Кузнецова Наталия Николаевна

к.б.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, пренатальное развитие, нейромедиаторы, гормоны, электрофизиология, нейрофармакология

Окуневич Ирина Викторовна

к.б.н., старший научный сотрудник

Сфера научных интересов: мозг, энергетический обмен, атеросклероз, гиперлипидемия, липопротеины низкой плотности, нейрофармакология

Лебедев Виктор Андреевич

к.б.н., младший научный сотрудник

Сфера научных интересов: водные беспозвоночные, мозг, поведение, подкрепляющие системы мозга, нейропептиды, психофармакология