23 июня 2011

Отсутствие временной зависимости

Не останавливаясь на сложном и часто противоречивом влиянии на память многочисленных ингибиторов синтеза нуклеиновых кислот и белков, следует отметить лишь один общий эффект их действия — отсутствие временной зависимости в их влиянии на различные стадии образования энграммы (формирование, консолидацию и хранение).

Кроме этого, многие из ингибиторов синтеза РНК и белков тормозят метаболизм нейромедиаторов и ферментов, связанных с их обменом (дофамин β-оксидазу, тирозингидроксилазу, ацетилхолинэстеразу и др.), а также замедляют аксональный транспорт различных белковых компонентов и медиаторов.

В больших дозах они вызывают выраженные токсические эффекты. Исчерпывающий анализ механизма действия ингибиторов синтеза РНК и белков представлен в монографии Avers [Avers С. J., 1976].

На основании приведенных данных можно считать, что РНК-зависимый синтез белков является непременным условием формирования и консолидации следа памяти. Однако эта гипотеза потребовала дальнейшего экспериментального подтверждения. Н. Hyden предположил, что при обучении происходят не только количественные, но и качественные изменения в соотношении нуклеотидных оснований, иначе говоря, синтез специфических типов РНК.

Дальнейшие исследования по выявлению клеточной специфичности РНК в мозговой ткани позволили обнаружить убедительные различия в транскрипции уникальных последовательностей оснований ДНК в нейронах и глиальных клетках, что послужило, в свою очередь, основанием для выделения специфических типов РНК в глиальной и нейрональной ткани [Soga К. и Takahashi Y., 1976].

Исследования, начатые в лаборатории Н. Hyden еще в 50-е годы и продолжающиеся до настоящего времени, позволили выявить ряд качественных изменений в составе РНК при обучении и запоминании. Так, содержание аденина в ядерной РНК нейронов ядра Дейтерса крыс, обученных балансированию на проволоке, оказалось выше, а урацила — ниже, чем в РНК контрольных животных. При этом в РНК глиальных клеток головного мозга обычных крыс было обнаружено увеличение соотношения аденин/урацил и снижение уровня цитозина. Сходные изменения в нейронах коры больших полушарий были выявлены и при качественно иной схеме обучения, в частности при обучении крыс доставать пищу непредпочитаемой лапой.

Характерно, что проверка сохранения выработанного ранее навыка не вызывала активации синтеза РНК. Обнаруженные Н. Hyden при обучении крыс изменения в составе оснований РНК нейронов в области поля СА3 гиппокампа, а также увеличение включения уридина в ядерную и цитоплазматическую РНК всех типов, являются неспецифическими, ибо наблюдаются и в ситуации стресса, связанного с обучением. Поэтому эти и аналогичные им данные позволили предположить, что причиной наблюдаемых сдвигов в составе оснований вновь синтезированной РНК могут быть изменения относительных количеств различных типов РНК (транспортной, РНК-посредника, рибосомальной), регистрируемые на разных стадиях формирования энграммы.

При обучении крыс доставать пищу непредпочитаемой лапой Н. Hyden обнаружил увеличение включения 14Соротовой кислоты в РНК нейронов области поля СА3 гиппокампа с коэффициентом седиментации 8—9S, 16S, 17S и 18S.

На этом основании Н. Hyden считает, что при обучении избирательно усиливается синтез РНКпосредника. Однако В. В. Дергачев убедительно показал, что процесс обучения сопровождается преимущественным ускорением синтеза ядерной и рибосомальной РНК [Дергачев В. В., 1977]. Интересно, что вещества, повышающие синтез РНК и белков, ускоряют процесс образования энграмм. Например, формирование двигательнооборонительных условных рефлексов у крыс значительно ускорялось при предварительном введении им фолиевой или оротовой кислоты, а также витамина В12.

При этом значительно возрастает активность РНК-полимеразы I и II. В опытах на крысах по угашению прочно выработанного инструментального навыка получать воду в экспериментальной камере G. N. Catravas с соавт. (1973) также отмечал увеличение активности РНК-полимеразы. В. В. Kaplan [Kaplan В. В. et al., 1973, 1975] установил, что в головном мозге золотых рыбок при обучении происходит избирательное повышение активности транспортной РНК, несущей аминокислоту лейцин. В то же время активность других 9 транспортных РНК не коррелирует со способностью к обучению. Эти данные в принципе совпадают с данными об усилении синтеза транспортной РНК при созревании мозга в постнатальном периоде [Johnson S. М., 1976].

«Нейрохимические и функциональные основы долговременной памяти»,
Ю.С. Бродкин, Ю.В. Зайцев



Изменения синтеза белка S-100, которые происходят при сенсорной стимуляции и запоминании вырабатываемых навыков, описаны Н. Hyden [Hyden H., 1977, 1979]. Так, при обучении крыс получать пищу непредпочитаемой лапой он наблюдал избирательное накопление белка в гиппокампе через 4 дня после обучения, причем этот процесс сопровождался нарастанием уровня ионов Са++. Параллельно отмечалось повышение включения 14С-лейцина в высокомолекулярные…

В отличие от S-100 и других кислых белков, белок 14-3-2, выделенный впервые из мозга быка [Grasso A. et al, 1969], локализуется исключительно в нейронах. Его относительная молекулярная масса составляет 46 000—50 000. Интересно, что он обнаружен в мозге всех млекопитающих. Предполагается, что этот белок является основным компонентом растворимых белков в синаптосомах (Grasso A. et al.,…

Чрезвычайно важным, по мнению G. Ungar, является соблюдение временного интервала между инъекцией мозгового экстракта доноров и проверкой навыка у реципиента, между временем последнего сеанса обучения и получением мозгового экстракта, которое должно составлять, по мнению автора, соответственно не менее 10 и 6 дней. Характерно, что химический перенос вырабатываемого навыка наблюдался и в том случае, когда животных-реципиентов…

Образование новых белков

Основной вопрос, который возникает при изучении роли низкомолекулярных пептидов в формировании и хранении специфических типов поведения — образуются ли в этом случае совершенно новые белки или они имеются и до обучения, но в количествах, недостаточных для проявления специфической функции данного пептида? Некоторые придерживаются именно последней точки зрения [Дергачев В. В., 1977; Shashoua V. E., 1977]….

Белки головного мозга в соответствии с их функциями подразделяют на структурные, регуляторные (ферменты, гормоны) и рецепторные, локализующиеся преимущественно в области синаптических мембран. Такое деление в известной степени условно, поскольку один и тот же белок может участвовать в различных процессах. Основные данные о структуре и функциях нейроспецифических белков головного мозга были получены в течение последних 15—18…