Preview

БИОМЕДИЦИНА

Расширенный поиск

Между когнитивностью и нейропатиями: нейровизуализация эффектов ГАМК-ергической модуляции гиппокампа и префронтального неокортекса по нормированным электрограммам мозга

https://doi.org/10.33647/2074-5982-16-2-12-38

Полный текст:

Аннотация

Сравнительный анализ по всему диапазону нормированных электрограмм мозга (НЭМ) выявил избирательное влияние производных гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в гиппокампе и лобном полюсе неокортекса. Обнаруживается значительная схожесть уровня активации этих областей мозга при действии глутамина и особенно габапентина. При этом для габапентина активность гиппокампа более сопоставима с таковой в передней супрасильвиевой извилине. Анализ НЭМ при действии прегабалина обнаруживает сходство гиппокампа и прореальной извилины, но с более выраженной активностью в диапазоне 1–10 Гц, а активность НЭМ в передней супрасильвиевой извилине ниже, чем в прореальной извилине. При действии фенибута активность гиппокампа выше по сравнению с префронтальной корой в диапазоне 30–40 Гц, а при действии аминалона — во всех анализируемых ритмах значительно выше, чем в префронтальной коре. Установлено преимущественное влияние производных ГАМК на высокочастотные составляющие γ-ритмов НЭМ. Наиболее выраженные эффекты активации в γ-ритмах характерны для аминалона, наиболее выраженные эффекты депримации — для габапентина. Общая картина активности γ-ритма при введении глутамина, прегабалина и фенибута схожа и в целом близка к фоновому уровню. При этом эффекты глутамина и прегабалина в анализе НЭМ обнаруживают сходства в частотных диапазонах около 40–44 и 60–64 Гц; эффекты прегабалина, габапентина и фенибута — в частотном диапазоне около 52–62 Гц. Габапентин в высокочастотном γ-диапазоне отличают пики в области 44–50 Гц, прегабалин — 40–55 Гц, фенибут — 35–40 Гц, а аминалон не имеет совпадений с другими производными ГАМК и характеризуется экстремумом в γ-ритме на частоте около 41 Гц. С помощью инструментальных методов оценки когнитивного поведения и математического анализа НЭМ установлена важнейшая роль в осуществлении эффектов глутамата и ГАМК. По-видимому, она принадлежит вставочным нейронам (корзинчатым клеткам) гиппокампа и префронтальной коре. Подтверждено, что ГАМК является основным медиатором вставочных нейронов в системной деятельности мозга. Максимальные значения НЭМ при действии всех исследованных производных ГАМК совпадают с фармакодинамическими и фармакокинетическими параметрами этих препаратов. Сравнительный анализ эффектов глутамата и всех исследованных ГАМК-средств обнаруживает его наибольшее сходство с фенибутом. Аминалон, являющийся синтетическим аналогом ГАМК, отличается от всех остальных исследованных препаратов наибольшей активацией общего уровня НЭМ. Эффекты нейровизуализации отражают свойства и характер влияния препаратов на когнитивные функции, интрацентральные отношения головного мозга и высшую нервную деятельность. Изучены новые механизмы системного действия производных ГАМК. Полученные результаты подтверждают, что использование нормированных электрографических функций различных отделов головного мозга позволяют выявить определенные физиологические и патогенетические механизмы важнейших функций головного мозга и их нарушений. Активация ГАМК-ергической стресслимитирующей системы может рассматриваться как один из перспективных методов выбора путей профилактики и лечения заболеваний, связанных с нейрогенным и психогенным факторами.

Об авторах

Н. Н. Каркищеко
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Каркищенко Николай Николаевич, доктор медицинских наук, профессор, академик РАРАН, член-корреспондент РАН

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



В. Н. Каркищенко
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Каркищенко Владислав Николаевич, доктор медицинских наук, профессор

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



Ю. В. Фокин
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Фокин Юрий Владимирович, кандидат биологических наук

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



Л. А. Табоякова
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Табоякова Лидия Александровна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



О. В. Алимкина
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Алимкина Оксана Владимировна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



М. М. Борисова
ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства России»
Россия

Борисова Мария Михайловна

143442, Московская обл., Красногорский р-н, п. Светлые горы, владение 1



Список литературы

1. Баялиева А.Ж., Хусаинова И.И., Габитов Н.А., Филиппова Н.Е. Возможность упреждающей аналгезии габапентином при лапароскопических операциях в онкогинекологии. Казанский медицинский журнал. 2016;97(6):909–912.

2. Безшейко В.Г. Лечение пациентов с хронической нейропатической болью в общей медицинской практике. Украинскиймедицинскийжурнал. 2016;6(116):XI/XII.

3. Зорина И.И., Полетаева З.А. Элементарное мышление животных. 1-е изд. М.: Аспект-Пресс, 2002. 319 с.

4. Каркищенко Н.Н. Психоунитропизм лекарственных средств. М.: Медицина, 1993. 208 с.

5. Каркищенко Н.Н. Фармакология системной деятельности мозга. Ростов: Ростиздат, 1975. 152 с.

6. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В. О механизмах фармакологической модуляции обсессивно-компульсивных и когнитивных расстройств кошек, распознаваемых методом нормирования БПФ-преобразуемых функций электрограмм фронтальной коры головного мозга и гиппокампа. Биомедицина. 2020;16(1):12–27. DOI: 10.33647/2074-5982-16-1-12-27.

7. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Харитонов С.Ю. Нейровизуализация эффектов психоактивных средств посредством нормализации электрограмм головного мозга. Биомедицина. 2019;1(15):12–34. DOI: 10.33647/2074-5982-15-1-12-34.

8. Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Сахаров Д.С., Алимкина О.В. Роль нейромедиаторных систем мозга в генерации ультразвуковой вокализации и её корреляции с пове дением животных. Биомедицина. 2011;4:8–18.

9. Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Мокроусов М.И., Алимкина О.В. Конвергентная валидация интрацентральных отношений головного мозга животных. Биомедицина. 2017;3:16–39.

10. Каркищенко Н.Н., Фокин Ю.В., Каркищенко В.Н., Табоякова Л.А., Харитонов С.Ю., Алимкина О.В. Новыеподходыкоценкеинтрацентральныхотношений по показателям оперантного поведения и электрограмм мозга кошек. Биомедицина. 2018;4:4–17.

11. Колик Л.Г., Кожечкин С.Н. Влияние габапентина и этанола на электрическую активность нейронов коры головного мозга крыс Wistar. Фармакокинетика и фармакодинамика. 2018;2:22– 27. DOI: 10.24411/2587-7836-2018-10011.

12. Митрохин К.В., Баранишин А.А. Классификация и краткое описание лекарственных препаратов — аналогов производных гамма-аминомасляной кислоты и токсических веществ, влияющих на ГАМК-ергическую связь. Анестезиология и реаниматология. 2018;6:22–30. DOI: 10.17116/anaesthesiology201806122.

13. Перфилова В.Н., Тюренков И.Н. Роль ГАМКергической системы в ограничении стрессорного повреждения миокарда. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2005;4(1):21–26.

14. Руководство по лабораторным животным и альтернативным моделям в биомедицинских исследованиях / Под ред. Н.Н. Каркищенко и др. М.: Профиль-2С, 2010. 358 с.

15. Саульская Н.Б., Виноградова Е.В. Влияние активации и блокады ГАМКА-рецепторов на активность нитрергической системы прилежащего ядра (n. accumbens). Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2014;100(7):791–801.

16. Семьянов А.В. Диффузная внесинаптическая нейропередача посредством глутамата и ГАМК. Институт неврологии, Лондон, Великобритания, 2004.

17. Умрюхин А.Е. Нейромедиаторные гиппокампальные механизмы стрессорного поведения и реакций избегания. Вестник новых медицинских технологий. 2013;1.

18. Федорова О.А. Нейропатическая боль. Клиническая эффективность габапентина в качестве препарата 1-й линии. Украинский медицинский журнал. 2013;5(97):IX/X.

19. Фокин Ю.В. Сравнительная оценка влияния психоактивных средств на гиппокампальные тета- и гамма-ритмы. Биомедицина. 2019;15(3):23–32. DOI: 10.33647/2074-5982-15-3-23-32.

20. Хелимский А.М., Бутенко Т.А., Дроздова И.П., Шилко И.Б. Опыт применения Тебантина® (габапентина) в лечении хронических дискогенных болевых синдромов шейного и поясничного остеохондроза. Дальневосточный медицинский журнал. 2007;3:48–50.

21. Шабанов П.Д., Вислобоков П.Д., Шилов Г.Н., Булай П.М., Луговский А.П. Изменение внутриклеточных потенциалов и ионных токов нейронов моллюсков и активности Clканалов под влиянием некоторых тормозных аминокислот и новых литийсодержащих соединений на их основе. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2015;3(3):39–47.

22. Шилов Г.Н., Бубель О.Н., Шабанов П.Д. Новый подход к пониманию структуры, функции и классификации ГАМК-бензодиазепинового рецепторного комплекса, молекулярной мишени для разработки новых антиконвульсантов на базе тормозных аминокислот. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2016;14(3):34–45.

23. Щербакова Т.Н., Озерова П.А. Изучение противоотечного действия действия фенибута и новых производных ГАМК. Фармация и фармакология, 2015;3(10):72–74.

24. Attal N., Cruccu G., Baron R., et al. EFNS guidelines on pharmacological treatment of neuropathic pain. Eur. J. Neurol. 2010;17(9):1113–e88.

25. Banerjee M., Pal S., Bhattacharya B., et al. A comparative study of effi cacy and safety of gabapentin versus amitriptyline as coanalgesics in patients receiving opioid analgesics for neuropathic pain in malignancy. Indian J. Pharmacol. 2013;45(4):334–338.

26. Baron R., Freynhagen R., Tolle T.R., et al. The effi cacy and safety of pregabalin in the treatment of neuropathic pain associated with chronic lumbosacral radiculopathy. Pain. 2010;150:420–427.

27. Baron R., Tolle T.R., Gockel U., et al. A cross-sectional cohort survey in 2100 patients with painful diabetic neuropathy and postherpetic neuralgia: differences in demographic data and sensory symptoms. Pain. 2009;146:34–40.

28. Bouron A. Modulation of spontaneous quantal release of neurotransmitters in the hippocampus. Prog. Neurobiol. 2001;63(6):613–635.

29. Bragin A., Jandó G., Nádasdy Z., Hetke J., Wise K., Buzsáki G. Gamma (40–100 Hz) oscillation in the hippocampus of the behaving rat. J. Neurosci. 1995;15(1, Pt 1):47–60.

30. Breivik H., Collet B., Vantafridda V., et al. Survey of chronic pain in Europe: Prevalence, impact on daily life, and treatment. Eur. J. Pain. 2006;10:287–333.

31. Cherubini E., Conti F. Generating diversity at GABAergic synapses. Trends Neurosci. 2001;24(3):155–162.

32. Ciraulo D.A., Sands B.F., Shader R.I. Critical review of liability for benzodiazepine abuse among alcoholics. Am. J. Psychiatry. 1988;145(12):1501–1506. DOI: 10.1176/ajp.145.12.1501.

33. Coderre T.J., Kumar N., Lefebvre C.D., Yu J.S. Evidence that gabapentin reduces neuropathic pain by inhibiting the spinal release of glutamate. J. Neurochem. 2005;94(4):1131–1139.

34. Cooper T.E., Derry S., Wiffen P.J., Moore R.A. Gabapentin for fi bromyalgia pain in adults. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2017;1:CD012188.

35. Foldvary Schaefer N., De Leon Sanchez I., Karafa M., et al. Gabapentin increases slow wave sleep in normal adults. Epilepsia. 2002;43:1493–1497.

36. Fornasari D. Pharmacotherapy for Neuropathic Pain: A Review. Pain Ther. 2017;6(1):25–33. DOI: 10.1007/s40122-017-0091-4.

37. Frucht S.J., Houghton W.C., Bordelon Y., Greene P.E., Louis E.D. A single-blind, open-label trial of sodium oxybate for myoclonus and essential tremor. Neurology. 2012;65(12):1967–1969.

38. Furieri F.A., Nakamura-Palacios E.M. Gabapentin reduces alcohol consumption and craving: a randomized, double-blind, placebo-controlled trial. J. Clin. Psychiatry. 2007;68(11):1691–1700.

39. Gordh T.E., Stubhaug A., Jensen T.S., et al. Gabapentin in traumatic nerveinjury pain: a randomized, doubleblind, placebocontrolled, crossover, multicenter study. Pain. 2008;138:255–266.

40. Gray P. Pregabalin in the management of central neuropathic pain. Expert Opin. Pharmacother. 2017;8(17):3035–3041.

41. Haanpää M., Attal N., Backonja M., et al. NeuPSIG guidelines on neuropathic pain assessment. Pain. 2011;152(1):14–27.

42. Hall G.C., Morant S.V., Carrol D., et al. An observational descriptive study of the epidemiology and treatment of neuropathic pain in a UK general population. BMC Family Practice. 2013;14:28.

43. Happe S., Klosch G., Saletu B., et al. Treatment of idio pathic restless legs syndrome (RLS) with gabapentin. Neurology. 2001;57:1717–1719.

44. Hertz L., Peng L., Lai J.C. Functional studies in cultured astrocytes. Methods. 1998;16(3):293–310.

45. https://tyubik.net/tabletki/733-chem-mozhno-zamenit-pregabalin-bez-receptov.html

46. https://zen.yandex.ru/media/id/5a5348c34bf161504f94b889/pregabalin-lirika-5a5610519d5cb33b8ecdd652

47. Isaacson J.S. Spillover in the spotlight. Curr. Biol. 2000;10(13):R475–R477.

48. Isaacson J.S., Solis J.M., Nicoll R.A. Local and diffuse synaptic actions of GABA in the hippocampus. Neuron. 1993;10(2):165–175.

49. Ji J., Maren S. Hippocampal involvement in contextual modulation of fear extinction. Hippocampus. 2007;17(9):749–758.

50. Kann O. The interneuron energy hypothesis: Implications for brain disease. Neurobiol. Dis. 2016;90:75–85. DOI: 10.1016/j.nbd.2015.08.005.

51. Kann O., Huchzermeyer C., Kovács R., Wirtz S., Schuelke M. Gamma oscillations in the hippocampus require high complex I gene expression and strong functional performance of mitochondria. Brain. 2011;134(2):345–358. DOI: 10.1093/brain/awq333.

52. Karila L., Reynaud M. GHB and synthetic cathinones: clinical effects and potential consequences. Drug Testing and Analysis. 2011;3(9):552–559.

53. Khakh B.S., Henderson G. Modulation of fast synaptic transmission by presynaptic ligand-gated cation channels. J. Auton. Nerv. Syst. 2000;81(1–3):110–121.

54. Korpi E.R., Grunder G., Luddens H. Drug interactions at GABAA receptors. Progress in Neurobiology. 2002;67:113–159.

55. Kullmann D.M. Spillover and synaptic cross talk mediated by glutamate and GABA in the mammalian brain. Prog. Brain Res. 2000;125:339–351.

56. Lalli G., Gschmeissner S., Schiavo G. Myosin Va and microtubule-based motors are required for fast axonal retrograde transport of tetanus toxin in motor neurons. J. Cell Science. 2003;116(22):4639–4350.

57. Lanneau C., Green A., Hirst W.D., et al. Gabapentin is not a GABAB receptor agonist. Neuropharmacology. 2001;41(8):965–975.

58. Leung J.G., Hall-Flavin D., Nelson S., et al. The role of gabapentin in the management of alcohol withdrawal and dependence. Ann. Pharmacother. 2015;49(8):897– 906. DOI: 10.1177/1060028015585849.

59. Lo H.S., Yang C.M., et al. Терапевтическая эффективность габапентина при лечении первичной инсомнии. Нейроnews. 2010;3(22). https://neuronews.com.ua/ru/issue-article-314/Terapevticheskayaeffektivnost-gabapentina-pri-lechenii-pervichnoyinsomnii#gsc.tab=0

60. Malcolm R., Myrick H., Roberts J., et al. The effects of carbamazepine and lorazepam on single versus multiple previous alcohol withdrawals in an outpatient randomized trial. J. Gen. Intern. Med. 2002;17(5):349–355.

61. Manjushree N., Chakraborty A., Shashidhar K., Marayanaswamy S. A review of the drug pregabalin. Int. J. Basic Clin. Pharmacol. 2015;4(4). DOI: 10.18203/2319-2003.ijbcp20150359.

62. Mason B.J., Quello S., Goodell V., et al. Gabapentin treatment for alcohol dependence: a randomized clinical trial. JAMA Intern Med. 2014;174(1):70–77. DOI: 10.1001/jamainternmed.2013.11950.

63. Mason B.J., Quello S., Shadan F. Gabapentin for the treatment of alcohol use disorder. Expert Opin. Investig. Drugs. 2018;27(1):113–124. DOI: 10.1080/13543784.2018.1417383.

64. Matveeva E.D., Podrugina T.A., Tishkovskaya E.V., Tomilova L.G., Zefi rov N.S. Novel Catalytic Three Component Synthesis (Kabachnick-Fields Reaction) of α-Aminophosphonates from Ketones. Synlett. 2003;15:2321–2324.

65. Myers K.M., Davis M. Behavioral and neural analysis of extinction. Neuron. 2002;36(4):567–584.

66. Nilsson L.-G., Markowitsch H.J. Cognitive Neuroscience of Memory. Seattle: Hogrefe & Huber Publ., 1999. 57 p.

67. Polunina A.G., Davydov D.M. EEG Correlates of Wechsler Adult Intelligence Scale. Int. J. Neurosc. 2006;116(10):1231–1248.

68. Poulos C.X., Zack M. Low-dose diazepam primes motivation for alcohol and alcohol-related semantic networks in problem drinkers. Behav. Pharmacol. 2004;15(7):503–512.

69. Rao M.L., Clarenbach P., Vahlensieck M., et al. Gabapentin augments whole blood serotonin in healthy young men. J. Neural. Transm. 1988;73:129–134.

70. Roberto M., Gilpin N.W., O’Dell L.E., et al. Cellular and behavioral interactions of gabapentin with alcohol dependence. J. Neurosci. 2008;28(22):5762–5771. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0575-08.2008.

71. Rudolph U., Crestani F., Benke D., Brunig I. Benzodiazepine actions mediated by specifi c γ-aminobutyric acid (A) receptor subtypes. Nature. 1999;401:796–800.

72. Saldana M.T., Navarro A., Perez C., et al. Patientreported-outcomes in subjects with painful lumbar or cervical radiculopathy treated with pregabalin: evidence from medical practice in primary care settings. Rheumatol. Int. 2010;30(8):1005–1015.

73. Satija P., Ondo W.G. Restless legs syndrome: pathophysiology, diagnosis and treatment. CNS Drugs. 2008;22:497–518.

74. Scanziani M. GABA spillover activates postsynaptic GABA(B) receptors to control rhythmic hippocampal activity. Neuron. 2000;25(3):673–681.

75. Sills G.J. The mechanisms of action of gabapentin and pregabalin. Curr. Opin. Pharmacol. 2006;6(1):108– 113.

76. Soltesz I., Nusser Z. Neurobiology. Background inhibition to the fore. Nature. 2001;409(6816):24–27.

77. Stefani A., Spadoni F., Giacomini P., et al. The effects of gabapentin on different ligand- and voltage-gated currents in isolated cortical neurons. Epilepsy Res. 2001;43(3):239–248.

78. Tort A.B., Kramer M.A., Thorn C., Gibson D.J., Kubota Y., Graybiel A.M., et al. Dynamic crossfrequency couplings of local fi eld potential oscillations in rat striatum and hippocampus during performance of a T-maze task. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 2008;105(51):20517–20522. DOI: 10.1073/pnas.0810524105.

79. Toth C. Substitution of gabapentin therapy with pregabalin therapy in neuropathic pain due to peripheral neuropathy. Pain Med. 2010;11(3):456–465.

80. Treede R.D., Jensen T.S., Campbell J.N., et al. Neuropathic pain: redefi nition and a grading system for clinical and research purposes. Neurology. 2008;70(18):1630–1635.

81. Tzellos T.G., Papazisis G., Amaniti E., et al. Effi cacy of pregabalin and gabapentin for neuropathic pain in spinalcord injury: an evidencebased evaluation of the literature. Eur. J. Clin. Pharmacol. 2008;64:851–858.

82. Verma V., Singh J.A. Pregabalin in Neuropathic Pain: Evidences and possible mechanisms. Current Neuropharmacology. 2014;12(1):44–56. DOI: 10.2174/1570159X1201140117162802.

83. Vizi E.S. Different temperature dependence of carrier-mediated (cytoplasmic) and stimulus-evoked (exocytotic) release of transmitter: a simple method to separate the two types of release. Neurochem. Int. 1998;33(4):359–366.

84. Vizi E.S. Role of high-affi nity receptors and membrane transporters in nonsynaptic communication and drug action in the central nervous system. Pharmacol. Rev. 2000;52(1):63–89.

85. Vizi E.S., Kiss J.P. Neurochemistry and Pharmacology of the Major Hippocampal Transmitter Systems: Synaptic and Nonsynaptic Interactions. Hippocampus. 1998;8(6):566–607.

86. Wilton L.V., Shakir S. A postmarketing surveillance study of gabapentin as add-on therapy for 3100 patients in England. Epilepsia. 2002;43:983–992.

87. Woodward R.M., Polenzani L., Miledi R. Characterization of bicuculline/baclofen-insensitive (rho-like) gamma-aminobutyric acid receptors expressed in Xenopus oocytes. II. Pharmacology of gamma-aminobutyric ACIDA and gamma-aminobutyric ACIDB receptor agonists and antagonists. Molecular Pharmacology. 1993;43(4):609–625.


Для цитирования:


Каркищеко Н.Н., Каркищенко В.Н., Фокин Ю.В., Табоякова Л.А., Алимкина О.В., Борисова М.М. Между когнитивностью и нейропатиями: нейровизуализация эффектов ГАМК-ергической модуляции гиппокампа и префронтального неокортекса по нормированным электрограммам мозга. БИОМЕДИЦИНА. 2020;(2):12-38. https://doi.org/10.33647/2074-5982-16-2-12-38

For citation:


Karkischenko N.N., Karkischenko V.N., Fokin Y.V., Taboyakova L.A., Alimkina O.V., Borisova M.M. Between Cognitivity and Neuropathies: Neuroimaging of the Effects of GABAergic Modulation of the Hippocampus and Prefrontal Neocortexis by Normalized Brain Electrograms. Journal Biomed. 2020;(2):12-38. (In Russ.) https://doi.org/10.33647/2074-5982-16-2-12-38

Просмотров: 75


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2074-5982 (Print)
ISSN 2074-5982 (Online)