Статьи автора

Применение метода цветового кодирования для анализа эффектов галоперидола на поведение животных в тесте “Открытое поле”

Номер выпуска 2 от 01.02.2023

Разработка новых подходов к анализу данных поведенческих тестов имеет важное значение как для фундаментальных исследований, так и для оценки эффектов фармакологических агентов в экспериментальной нейрофармакологии. Одной из фармакологических групп, представляющей большой интерес для изучения, являются антипсихотические средства, применяемые для лечения различных психических заболеваний (например, расстройств шизофренического спектра). Несмотря на то, что данные препараты оказывают выраженное влияние на поведение животных в простых поведенческих тестах, их эффект часто трудно отличить от действия других препаратов, угнетающих центральную нервную систему, например, седативных средств. В настоящей работе предложен метод анализа структуры поведенческих паттернов у крыс с использованием приема цветового кодирования видеоряда на примере эффектов типичного нейролептика галоперидола в тесте “Открытое поле”. Эксперименты были выполнены на белых беспородных крысах-самцах массой 250–300 г. С помощью языка программирования Python в среде Google Colab 3-минутные видеозаписи поведения крыс в тесте “Открытое поле” обрабатывали с применением библиотеки OpenCV. Цветовое кодирование позволило маркировать разными цветами и совмещать в одном кадре настоящее (t = 0), ближайшее будущее (t = 0.33 с) и несколько более отдаленное будущее положение животного в пространстве (t = 1.66 с). При использовании предлагаемого метода было обнаружено специфическое влияние галоперидола на паттерн поведения крыс, не выявляемое с использованием традиционных подходов к анализу поведения животных в данном тесте. Примененный метод цветового кодирования с использованием трех временных точек показал эффективность для анализа и обработки данных, оказавшись сопоставимым с ранее описанными в литературе подходами с применением как традиционных, так и компьютеризированных методов визуализации.

45 0

Изучение молекулярно-генетических механизмов действия агониста α2-адренорецепторов мафедина на модели черепно-мозговой травмы у крыс

Номер выпуска 4 от 01.04.2023

Неврологические нарушения, возникающие вследствие перенесенных травматических, сосудистых или нейродегенеративных заболеваний головного мозга, имеют высокую распространенность во всем мире. Среди таких нарушений можно выделить двигательные, когнитивные и ментальные расстройства, значительно снижающие трудовую и социальную активность больных. Это обусловливает необходимость поиска и разработки новых эффективных нейропротекторных препаратов. В ранее проведенных исследованиях показано, что пиримидиновый агонист α2-адренорецепторов мафедин демонстрирует высокую эффективность в качестве средства коррекции неврологического дефицита на модели черепно-мозговой травмы (ЧМТ) у крыс. Несмотря на то, что результаты предыдущих исследований говорят в пользу активации этим фармакологическим агентом α2-адренорецепторов как основного механизма нейропротекторного действия, поиск дополнительных молекулярных мишеней является важным этапом разработки лекарственного препарата, который мог бы использоваться в клинической практике. В настоящей работе с помощью метода ПЦР в реальном времени было изучено влияние курсового 7-дневного введения мафедина в дозе 2.5 мг/кг на уровень экспресии генов нейротрофического фактора мозга (BDNF), медиаторов воспаления интерлейкинов ИЛ-1β, -6 и фактора некроза опухоли ФНО-α, а также подтипов α2-адренорецепторов α2_A, α2_B и α2_C в коре головного мозга крыс, перенесших ЧМТ. Травматическое поражение моделировали методом контролируемого кортикального удара по открытому участку зоны сенсомоторной коры левого полушария головного мозга. Поведенческие изменения травмированных животных оценивали в тесте “Открытое поле”, а двигательную функцию передних и задних конечностей – в тестах “Стимулирование конечностей”, “Цилиндр” и “Сужающаяся дорожка”. Проведенными исследованиями установлено, что ЧМТ вызывает у крыс выраженные двигательные нарушения, а также снижает поисково-исследовательскую активность. Также у травмированных животных на 7-е сутки после операции происходит снижение уровня экспрессии всех анализируемых генов, при этом снижение наиболее выражено в контрлатеральном (здоровом) полушарии. Курсовое введение мафедина в дозе 2.5 мг/кг оказывало умеренное стимулирующее действие на поведение крыс с ЧМТ, увеличивая их поисково-исследовательскую активность по сравнению с травмированными животными без лечения, а также снижало степень сенсомоторного дефицита задней контрлатеральной конечности в тесте “Сужающаяся дорожка”. Анализ уровня экспрессии генов показал, что изучаемое соединение способно подавлять экспрессию генов α2_B-адренорецепторов, ФНО-α и ИЛ-6 в травмированном полушарии. При этом, в отличие от животных с ЧМТ без лечения, у крыс, которым вводили мафедин, уровень экспрессии генов α2_B-адренорецепторов и ИЛ-1β был выше в здоровом полушарии, чем в травмированном. Полученные результаты подтверждают ранее продемонстрированную нейропротекторную активность мафедина и позволяют предположить, что данное соединение может реализовывать свое действие через подавление экспрессии α2_B-адренорецепторов и провоспалительных цитокинов в травмированном полушарии при компенсаторном увеличении их экспрессии в здоровом.

45 0

Фармакоэнцефалографическая оценка дозозависимости эффектов антипсихотических средств у крыс

Номер выпуска 11 от 01.11.2023

Фармакоэнцефалография (фармако-ЭЭГ) представляет большой интерес как инструмент фармакологического скрининга новых психоактивных молекул. Этот экспериментальный подход не остался рудиментом нейробиологических исследований и может быть успешно использован для решения поставленных задач в настоящее время. Развитие и повсеместное применение методов машинного обучения открывает новые возможности использования данных фармако-ЭЭГ для решения задач классификации и прогнозирования. Ранее было показано, что наивный байесовский классификатор в комбинации с методом главных компонент может быть использован как для отличия антипсихотического действия лекарственных препаратов от седативного, так и для сравнения эффектов антипсихотических средств между собой. В настоящем исследовании была проведена оценка возможности выявления дозозависимости эффектов изучаемых препаратов с использованием предложенного метода. Эксперименты выполняли на белых беспородных крысах-самцах с хронически имплантированными электрокортикографическими электродами. В качестве изучаемых препаратов были выбраны два средства с антипсихотическим действием – хлорпромазин и прометазин в трех дозах (0.1, 1, 10 мг/кг и 0.5, 5 и 20 мг/кг соответственно). Обучающей выборкой, относительно которой в ходе работы определяли фармакологические эффекты исследуемых средств, были блокатор дофаминовых D₂-рецепторов галоперидол, М-холиноблокатор тропикамид, H₁-гистаминоблокатор хлоропирамин, а также седативный препарат дексмедетомидин и анксиолитик феназепам. В результате проведенной работы было показано, что низкая доза хлорпромазина (0.1 мг/кг) может быть охарактеризована как антипсихотическая с выраженным гистаминолитическим эффектом, в то время как наиболее высокая (10 мг/кг) демонстрирует преимущественно антипсихотическое действие с каталептогенным эффектом. Все три дозы хлорпромазина обнаруживали холинолитическое действие, которое усиливалось по мере увеличения дозы. Для прометазина был выявлен четкий дозозависимый переход от антипсихотического действия к каталептогенному, а также выраженный М-холиноблокирующий эффект во всех вводимых дозах. Ни одна из доз прометазина не продемонстрировала сходство с хлоропирамином, это, вероятно, свидетельствует о том, что дофаминоблокирующий и холинолитический эффекты препарата могут маскировать его H₁-гистаминоблокирующее действие на электрокортикограмме у крыс. Таким образом, полученные результаты демонстрируют, что наивный байесовский классификатор в комбинации с методом главных компонент может быть использован для выявления дозозависимости эффектов антипсихотических препаратов по их влиянию на параметры электрокортикограмм. Дальнейшее развитие метода, а также увеличение используемой библиотеки записей эффектов психотропных препаратов может позволить более точно осуществлять прогнозирование фармакологической активности изучаемых веществ.

42 0