Логотип журнала "Провизор"








Лекарство от страха

Л. В. Львова, к. биол. наук

По статистике, фобиями страдает каждый десятый житель Земли. Избавиться от навязчивого страха с помощью лекарственного препарата невозможно. Пока. В ближайшем будущем такая возможность появится — уверяют американские ученые, открывшие «регулятор» страха.

Пути страха

Страх — отрицательная эмоция в ситуации реальной или воображаемой опасности.
Большая советская энциклопедия

Страх бывает инстинктивный и приобретенный.

Инстинктивный (он же врожденный) страх передается «по наследству» из поколения в поколение и возникает при реальной или мнимой опасности. (Пример тому — одинаковая реакция на хищника и на тень, напоминающую этого хищника.)

В отличие от врожденного страха, приобретенный зиждется на предварительном опыте — будь то угрожающая ситуация, созданная искусственно, или жизненные обстоятельства, имевшие место в прошлом. (Пример тому — боязнь автомобилей у человека, пережившего аварию.)

В экспериментальных условиях для формирования приобретенного страха обычно используют методу И. П. Павлова — воздействуют на подопытных животных нейтральными безусловными стимулами (чаще всего звуковыми) и угрожающими условными стимулами (обычно электрическими).

«Информация» об обоих раздражителях сразу же передается в одну из главных структур лимбической системы — амигдалу (миндалевидный ядерный комплекс, или миндалевидное тело, или миндалина).

Нейтральное «звуковое сообщение» поступает в амигдалу двумя путями: прямым, ведущим непосредственно от таламуса к миндалине, и обходным, начинающимся в таламусе, проходящим через слуховую зону коры и заканчивающимся в миндалине. Судя по имеющимся сведениям, оба пути передачи одинаково важны. (Несмотря на то, что информация с обходного пути воспринимается одной популяцией клеток, локализованных исключительно на «верхушке» дорсолателатеральной части миндалины, а с прямого — другой популяцией нейронов, рассеянных по всей поверхности амигдалы.)

Соматосенсорная информация (информация о безусловном раздражителе) поступает в миндалину тоже из таламуса и из кортекса (естественно, из других зон) и, возможно, еще по каким-то нейронам, находящимся поблизости от таламуса.

Пути передачи соматосенсорной и звуковой информации (которые на одних участках совпадают, на других — находятся очень близко), достигнув доросолатеральной части миндалины, конвергируют, т. е. «воссоединяются». Там же, в амигдале, возникают ассоциации между нейтральными и угрожающими стимулами. По всей видимости, устойчивые. Во всяком случае, сегодня именно миндалина считается ответственной за запоминание страха.

Чтобы выяснить, как это происходит, ученые воспользовались одной из самых популярных физиологических моделей памяти — феноменом долговременной потенциации (ДП).

Суть этого феномена, открытого около тридцати лет назад, заключается в длительном увеличении эффективности синаптической передачи* после специфического кратковременного воздействия.

* Если считать, что синапс состоит из двух основных частей — пресинаптической и постсинаптической, — то передачу нервного импульса можно представить следующим образом. Электрический сигнал, распространяющийся по аксону пресинаптического нейрона, вызывает выброс нейротрансмиттера из его (т. е. аксона) окончаний в синаптическую щель. Попав туда, трансмиттер вступает во взаимодействие с рецепторами постсинаптической мембраны, в том числе связанными с ионными каналами. В результате взаимодействия ионные каналы открываются, и возникает постсинаптический ток.

На сегодняшний день доказано, что эффекты ДП могут сохраняться в мозге долго (месяцами, а иногда — и годами), что сам феномен ДП тесно связан с обучением и памятью.

Кроме того, известно, что в течение нескольких десятков минут после индукции ДП:

  • могут меняться свойства постсинаптических рецепторов (к примеру, могут активироваться N-метил-D-аспартат-рецепторы постсинаптической мембраны, выступающие в качестве «детектора совпадений» между выбросом нейротрансмиттера глутамата из пресинаптического нейрона и деполяризацией постсинаптических окончаний);
  • могут меняться параметры выброса нейротрансмиттера из пресинаптического нейрона;
  • может меняться морфология существующих синапсов и активизироваться «молчащие» (ранее бездействующие) синапсы.

Иначе говоря, на этом временном участке в поддержание долговременной потенциации вовлечены как пресинаптические, так и постсинаптические механизмы изменения синаптической пластичности.

Однако, какой из двух процессов играет ведущую роль на самых ранних фазах ДП (буквально в первые секунды после стимуляции), однозначно сказать трудно. С одной стороны, есть работы, доказывающие, что ранние фазы ДП обусловлены преимущественно пресинаптическими механизмами. С другой стороны, есть исследования, свидетельствующие о превалировании постсинаптических процессов: «чрезвычайно» быстрым встраиванием в постсинаптическую мембрану новых «резервных» альфа-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазол проприоновой кислоты (АМРА рецепторов) — либо «столь же быстрой заменой или модификацией имевшихся на мембране АМРА-рецепторов».

На практике при изучении синаптической пластичности потенциации исследователи обычно прибегают к регистрации постсинаптических токов (ПСТ).

В принципе, при изучении синаптической пластичности можно использовать различные методы. Однако далеко не все они дают однозначные результаты. К примеру, результаты той же электронной микроскопии или прямых измерений интенсивности выброса нейротрасмиттера из пресинаптических нейронов можно трактовать по-разному: и в пользу пресинаптического, и в пользу постсинаптического механизма.

Другое дело — метод регистрации постсинаптических токов, т. е. токов, вызванных через постсинаптическую мембрану.

Анализ параметров зарегистрированных ПСТ позволяет определить как минимум три основных параметра синаптической передачи: количество зон выброса нейротрасмиттера, вероятность выброса этого трансмиттера в каждой зоне и величину кванта передачи.

Величина кванта передачи зависит от содержания нейротрансмиттера в пресинаптической везикуле, числа рецепторов и проводимости ионных каналов. Но поскольку содержание нейротрансмиттера в везикуле постоянно, можно с полной уверенностью утверждать, что изменения величины кванта передачи отражают активацию постсинаптических процессов, а изменения численности зон выброса нейротрансмиттера, наоборот, — активацию пресинаптических механизмов.

Так что даже трех параметров, по большому счету, достаточно, чтобы различить пресинаптические и постсинаптические эффекты синаптической пластичности.

Воспользовавшись этим методом для изучения синаптической пластичности «входных» синапсов миндалины, принимающих информацию с кортикального пути передачи звукового сигнала, ученые обнаружили следующее:

  • в первые секунды после вызова долговременной потенциации возрастает вероятность выброса нейротрасмиттера (что указывает на наличие пресинаптических компонентов в синаптической пластичности);
  • индукция долговременной потенциации сопровождается притоком ионов кальция в постсинаптические нейроны через кальциевые каналы L-типа и через каналы, связанные с NMDA-рецепторами;
  • «молчащие синапсы» в индукции долговременной потенциации не участвуют;
  • «обучение» страху приводит к весьма существенному подавлению долговременной потециации, которое сохраняется и через 24 часа после «тренинга».

Если учесть, что феномен подавления долговременной потенциации был обнаружен и в таламусном пути передачи звукового сигнала и что через 24 часа после «тренинга» поведенческие реакции животных на звук, используемый в процессе «обучения», нисколько не отличаются от реакций, наблюдаемых сразу после тренинга, становится очевидным, насколько важную роль синаптическая пластичность играет в формировании приобретенного страха.

Но какие механизмы задействованы при переходе «ранней» ДП (соответствующей реакции ответа при «обучении» страху) в «позднюю» ДП (ассоциирующейся с запоминанием страха), точно неизвестно.

Есть лишь модель, частично подтвержденная экспериментально, частично — гипотетическая.

Согласно этой модели презентация нейтрального стимула сопровождается выбросом глутамата из пресинаптических окончаний «входных» синапсов и его последующим связыванием с АМРА- и NMDA-(N-метил-D-аспартат-) рецепторами.

В результате взаимодействия глутамата с АМРА-рецепторами в первые несколько миллисекунд после презентации раздражителя в постсинаптических клетках возникают спорадические спайки.

Не исключено, что пресинаптические окончания продолжают «выбрасывать» глутамат, взаимодействующий с постсинаптическими рецепторами до тех пор, пока не прекратится поступление информации о звуковом сигнале.

Однако приток ионов кальция в постсинаптические нейроны, опосредованный NMDA-рецепторами, скорее всего, участвует в индукции «ранней» долговременной потенциации. «Поздняя» ДП, полагают авторы модели, обусловлена притоком кальция через кальциевые каналы L-типа. (Не без участия соматосенсорного сигнала, вызывающего весьма значительную деполяризацию постсинаптических нейронов.)

Ген страха

Статмин — цитоплазматический фосфопротеин, регулирующий «сборку» и «демонтаж» микротрубочек. Вот, пожалуй, и все, что было известно о статмине несколько лет назад. В 2002 году ученые идентифицировали в нескольких ядрах амиглады взрослых мышей — латеральных, базолатеральных и базомедиальных — гены, кодирующие статмин. Затем начали искать «места скопления» этих генов и в результате обнаружили, что больше всего статмина продуцируют нейроны латеральной амиглады (нейроны ее дорсолатеральных и дорсомедиальных участков) и в меньшей степени — дорсовентрального.

Оказалось, что статмин продуцируется в нейронных путях передачи нейтрального и угрожающего стимулов в амигладу. Кроме того, статмин и микротрубочки (которые, как известно, участвуют в формировании синаптических связей и регуляции синаптической активности, ответственной за обучение и восприятие) удалось обнаружить в синаптосомальной фракции головного мозга мышей.

Полученные данные наводили на мысль о возможном участии статмина в проявлении врожденного страха и запоминании приобретенного.

Проверка выдвинутого предположения началась с опытов in vitro с использованием клеток, выделенных из мозга мышей-мутантов с «удаленным» геном статмина, и мозга мышей дикого типа или, говоря попросту, обычных мышей. (Замечу, что отсутствие гена статмина никоим образом не сказывалось ни на развитии животных, ни на морфологии пирамидальных клеток, ни на морфологии дендритов.)

На первом этапе, при исследовании влияния статмина на амигладу, выяснилось, что на «входе» обоих путей проведения нейтральной «звуковой информации» в амигладу (кортикальном и таламусном) синаптическое сопротивление не отличается у обычных мышей и мышей-мутантов. Отсутствие гена статмина не влечет за собой изменений ни в Са2+-зависимом, ни Са2+-независимом высвобождении нейротрансмиттера; чувствительность постсинаптических АМРА-рецепторов к глутамату одинакова у мутантых и «диких» мышей; отсутствие статмина не влияет на тормозное действие рецепторов γ-аминомасляной кислоты.

Отсутствие статмина сказывалось на динамике микротрубочек. Об этом свидетельствовало значительно большее (на 50%) содержание α-тубулина в клетках, выделенных из мозга мышей-мутантов. (Для справки: α-тубулин является одним из основных компонентов микротрубочек.)

Надо сказать, что почти все полученные результаты, по словам авторов, соответствовали их ожиданиям. Впрочем, оправдали надежды исследователей и данные, полученные при изучении роли статмина в механизмах формирования приобретенного страха.

Так, модельные опыты на изолированных нейронах показали, что отсутствие гена статмина приводит к значительному уменьшению долговременной потенциации в синапсах латеральной амиглады, принимающих сигналы с обоих путей (кортикального и таламусного). Это свидетельствовало о востребованности статмина при индукции долговременной потенциации глутаматергических синапсов латеральной миндалины. Но оставался еще один не менее важный вопрос — как реализуется востребованность статмина: напрямую или опосредовано, за счет обнаруженного ранее существенного замедления динамики микротрубочек.

Результаты экспериментов оказались противоречивыми.

С одной стороны, синаптические ответы клеток, выделенных из амигдалы диких мышей и опосредованные через NMDA-рецепторы (NMDAR), не изменялись под воздействием ингибитора деполимеризации микротрубочек, что косвенно свидетельствовало об отсутствии опосредованного влияния статмина. С другой стороны, индукция долговременной потенциации, обусловленная притоком ионов кальция через NMDA-рецепторы, ингибирование статмином полимеризации димеров тубулина и взаимодействие тубулина с NMDA-рецепторами указывали на то, что редукция ДП, наблюдаемая у мышей-мутантов, отражает уменьшение NMDAR-опосредованной компоненты синаптического ответа.

Чтобы прояснить ситуацию, исследователи подсчитали соотношение AMPA/NMDA–рецепторов в афферентных путях к амигладе у мутантых и обычных мышей, и, не выявив никаких различий ни в кортикальном, ни в таламусном пути, пришли к выводу, что уменьшение долговременной потенциации не связано с изменениями NMDAR-опосредованной компоненты синаптического ответа.

Получив представление о роли статмина в индукции долговременной потенциации, ученые перешли к сравнительному изучению поведенческих реакций в процессе «обучения страху» и обнаружили, что и мутантные, и обычные мыши реагируют на электрошок замиранием. Только у мутантов это «замирание» выражено намного слабее, чем у «дикарей».

Через 24 часа после «тренинга» у мышей обеих групп в той же обстановке выраженность замирания возрастает в сравнении с начальным уровнем, определенным сразу же после шока. В меньшей степени — у мутантов, в большей — у «дикарей». (Это вовсе не значит, что они запомнили обстановку, где день назад получили удар током. Это свидетельствует лишь о том, что сильная реакция на обстановку, ассоциирующуюся с болевым воздействием, развивается со временем.)

Еще через 24 часа у мышей обеих групп при том же звуковом сигнале, что использовался в «тренинге», возрастала выраженность «замирания». В большей степени — у «дикарей», в меньшей степени — у мутантов.

Словом, у мутантных мышей явно имел место «дефицит приобретенного страха». И связан он был исключительно с памятью. К такому выводу исследователи пришли, не обнаружив никаких различий в болевой восприимчивости мутантных и диких мышей (двигательные реакции на постепенно увеличивающееся электрическое воздействие у них были совершенно одинаковыми). А вот уровень тревожности у мутантов был ниже, чем у «дикарей». Об этом свидетельствуют результаты тестов с использованием «открытого пространства» и специального лабиринта.

Первый тест, в котором мышей помещали в новую для них обстановку — центр открытой площадки, показал, что до «обучения страху» и мутанты, и «дикари» с одинаковой резвостью бегали по опасному центру открытой площадки, но мутанты осваивали большие расстояния. После «тренинга» и те, и другие по-прежнему изучали опасную (центральную) зону. Только мутанты делали это гораздо активнее, чем обычные мыши в начале эксперимента.

Во втором тесте мыши, по сути, ставились перед выбором: находиться им в закрытых (и безопасных) участках лабиринта или осваивать новые (и опасные) открытые участки. Мутанты выбрали второе.

Короче говоря, полученные результаты свидетельствовали в пользу того, что отсутствие статмина препятствует проявлению врожденного страха и формированию приобретенного.

Но с таким же успехом статмин мог влиять и на другие виды памяти.

Чтобы убедиться в избирательном воздействии статмина, ученые сравнили поведение мышей в водном лабиринте Морриса, обычно использующемся при изучении поведенческих реакций в процессе формирования пространственной памяти, за возникновение которой, как известно, отвечает гипокамп.

Судя по тому, что для запоминания местоположения платформы, находящейся под водой, мутантным и обычным мышам требовалось одно и то же время, отсутствие статмина в гипокампе нисколько не отражалось на процессах формирования пространственной памяти.

Участие статмина в формировании других видов памяти исследователи не проверяли. Тем не менее, категорично заявили о том, что статмин является селективным «регулятором» врожденного и приобретенного страхов. Более того, по их мнению, использование мышей-мутантов сулит новые возможности в экспериментальном изучении тревожных состояний и в поиске «антитревожных средств».

P. S. Несколько лет назад те же исследователи обнаружили наличие гена гастрин-высвобождающего пептида в амигдале и в путях, по которым в нее поступает нейтральная, «безусловная информация». А обнаружив, получили убедительные доказательства участия этого гена, вернее, его продукта — гастрин-высвобождающего пептида — в формировании приобретенных страхов.

В настоящее время ученые ведут переговоры с крупными американскими фармацевтическими компаниями о производстве лекарственных препаратов, снижающих уровень страха. Именно снижающих, а не уничтожающих его полностью.

«Полное бесстрашие бессмысленно с точки зрения эволюции. Человек, который ничего не боится, долго не проживет», — поясняет Глеб Шумятски, руководитель группы исследователей, открывших гены страха.

Литература

  1. Tsvetkov E., Carlezo W. et al./ Fear Conditioning Occludes LTP-Induced Presynaptic Enhancement of Synaptic Transmission in the Cortical Pathway to the Lateral Amygdala Cell Volume 34, Issue 2, 11 April 2002. — P. 289–300.
  2. Rodrigues S., Schafe G., LeDoux J. Molecular Mechanisms Underlying Emotional Learning and Memory in the Lateral Amygdala // Neuron, V. 34, Is. 2, 11 April 2002. — P. 289–300; V. 44, Is. 1, 30 September 2004. — P. 75–91.
  3. Shumyatsky P. et al. stathmin, a Gene Enriched in the Amygdala, Controls Both Learned and Innate Fear // Cell V. 123, Is. 4, 18 November 2005. — P. 697–709.




© Провизор 1998–2017



Грипп у беременных и кормящих женщин
Актуально о профилактике, тактике и лечении

Грипп. Прививка от гриппа
Нужна ли вакцинация?
















Крем от морщин
Возможен ли эффект?
Лечение миомы матки
Как отличить ангину от фарингита






Журнал СТОМАТОЛОГ



џндекс.Њетрика