Применение селективного антагониста глутаматных рецепторов ro-256981 для направленного влияния на когнитивные функции
Владельцы патента RU 2496495:
Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П.К. Анохина РАМН (RU)
Изобретение относится к медицине, а именно к фармакологии, и касается применения селективного антагониста глутаматных рецепторов для влияния на когнитивные функции. Для этого в качестве селективного антагониста глутаматных рецепторов вводят Ro-256981. Это обеспечивает улучшение таких когнитивных функций, как длительное хранение долговременной пространственной памяти, предотвращение ее угасания, упрочнение при повторном обучении, формирование памяти в новой обстановке. 4 пр., 4 табл.
Изобретение относится к экспериментальной фармакологии и может быть использовано для избирательной коррекции нарушений различных видов памяти.
Коррекция памяти при амнезиях, связанных с различными патологическими процессами в центральной нервной системе (ЦНС), является одной из актуальных проблем современной медицины. Вместе с тем, даже в рамках одной и той же нозологии наблюдаются избирательные нарушения различных видов памяти (долговременной, кратковременной, рабочей и т.д.) (Stopford CL, Snowden JS, Thompson JC, Neary D, Distinct memory profiles in Alzheimer's disease. Cortex. 2007 Oct; 43(7):846-57). Следовательно, актуальным является именно поиск способов направленного воздействия на различные мнестические процессы при терапии когнитивных расстройств с учетом индивидуальных особенностей процессов памяти и обучения. Так, известно, что способность к быстрому запоминанию зачастую сочетается с быстрым забыванием, в то же время медленное запоминание у части индивидуумов приводит к более длительному хранению следа памяти (С.Л.Рубинштейн. Основы общей психологии. Питер. С.-П. 2002. 720 с.). С учетом данного факта, избирательное воздействие на «слабое звено» когнитивной деятельности может стать перспективным подходом к коррекции амнестических нарушений.
Оптимальный уровень активности глутаматэргической системы является одним из важнейших условий успешных функций ЦНС (Parsons CG, Stoffier A, Danysz W. Memantine: a NMD A receptor antagonist that improves memory by restoration of homeostasis in the glutamatergic system - too little activation is bad, too much is even worse. Neuropharmacology. 2007 Nov; 53(6):699-723. Epub 2007 Aug 10). Известно, что антагонисты NMDA рецепторов глутамата обладают значительным терапевтическим потенциалом в отношении судорожных расстройств, ишемических поражений головного мозга, нейродегенеративных заболеваний. Однако наряду с выраженными побочными явлениями (в частности, психотомиметическим эффектом), фактором, лимитирующим применение соединений данного ряда, являются противоречивые данные о влиянии их на когнитивные процессы при различных функциональных состояниях нервной системы, а также зависимость характера воздействия препарата от природы когнитивной задачи. Так, имеются сведения, что неселективный антагонист NMDA рецепторов МК-801 (дизоцилпин) может стимулировать или подавлять формирование пассивно-оборонительного поведения, в зависимости от условий обучения и активности системы стероидных гормонов (Mondadori С, Weiskrantz L, NMDA receptor blockers facilitate and impair learning via different mechanisms. Behav Neural Biol. 1993 Nov; 60(3):205-10).
С учетом известности подобных побочных эффектов, задача, решаемая созданием предлагаемого изобретения, состоит в возможности применения для направленного воздействия на когнитивные функции селективного антагониста NMDA рецепторов, не вызывающего изменения двигательной активности и стереотипии, при этом результат, достигаемый при решении поставленной задачи, состоит в возможности направленного воздействия на мнестические процессы с учетом характера когнитивной задачи и исходных способностей особи к обучению.
Для достижения поставленного результата, предлагается применить селективный антагонист NMDA рецепторов, содержащих NR2B субъединицу, Ro-256981 или [R-(R*,S*)]-α-4-Гидроксифенил-β-метил-4-фенилметил-1-пиперединпропанол гидрохлорид гидрат, для воздействия на когнитивные функции с учетом исходной способности особи к пространственному обучению, а именно для воздействия на длительное хранение долговременной пространственной памяти, предотвращение ее угасания, упрочнение при повторном обучении, формирование памяти в новой обстановке.
В частности, предлагается применять Ro-256981 у быстро обучающихся особей для повышения сохранности следа памяти, угасающего с течением времени, а также стимуляции его упрочения при повторном обучении после «пассивного» угасания. Наряду с этим, предлагается использование Ro-256981 у медленно обучающихся особей для предотвращения угасания памяти в условиях отсутствия подкрепления («активное угасание»), а также для повышения успешности переобучения при частично измененных условиях.
Ниже представлены примеры, иллюстрирующие эффективность применения Ro-256981 для достижения поставленного результата.
Пример 1. Влияние Ro-256981 на сохранность следа памяти и упрочение навыка при повторном обучении в той же обстановке.
Животных обучали в лабиринте Морриса в течение 4-х дней. Водный лабиринт представлял собой круглый бассейн диаметром 132 см и высотой 60 см с белой внутренней поверхностью, наполненный водой (23°C) до высоты 40 см. Расположение прозрачной платформы диаметром 9 см, находившейся на 2 см ниже поверхности воды, и обстановочных стимулов в экспериментальной комнате было постоянным. Разделение контрольной и экспериментальной групп на подгруппы быстро и медленно обучавшихся животных проводили по результатам последнего дня первоначального обучения, используя в качестве критерия величину медианы среднего времени достижения платформы в этот день. Ro-256981 в дозе 5 мг/кг вводили через 24 часа после последнего сеанса обучения. Введение проводили внутрибрюшинно в 1 мл/кг физиологического раствора. Контрольным животным вводили 1 мл/кг физиологического раствора. Через 10 дней после инъекций проводили повторное обучение. Расположение обстановочных стимулов и местоположение платформы было таким же, как при первоначальном обучении. В этих условиях время достижения платформы в первой пробе первого сеанса повторного обучения является показателем, характеризующим сохранность долговременной пространственно памяти. У быстро обучавшихся животных группы наблюдалось достоверное (р=0,038 по критерию Вилкоксона) возрастание времени достижения платформы в первой пробе первого сеанса повторного обучения по сравнению с аналогичным показателем последнего дня первоначального обучения, обусловленное угашением сформированной пространственной памяти. В то же время, у животных, получавших инъекции Ro-256981, достоверного возрастания времени выполнения пространственного навыка в аналогичных условиях не наблюдалось (табл.1). Таким образом, у быстро обучавшихся особей Ro-256981 повышал устойчивость долговременной пространственной памяти к «пассивному» угасанию (забыванию). Аналогичное действие оказывает неселективный антагонист NMDA рецепторов глутамата МК-801, использованный в качестве препарата сравнения. При повторном обучении в той же обстановке Ro-256981 избирательно стимулирует дальнейшее упрочение навыка у исходно быстро обучавшихся крыс.Так, время достижения платформы у животных этой подгруппы достоверно ниже контрольного уровня в третий (p<0,1) и четвертый (p<0,05) дни повторного обучения. МК-801 не оказывал выраженного влияния на динамику упрочения навыка при повторном обучении в той же обстановке. У медленно обучавшихся крыс оба препарата были неэффективны.
| Таблица 1 | ||
| Группы животных | Время достижения платформы в первой пробе четвертого дня первоначального обучения (с) | Время достижения платформы в первой пробе первого дня повторного обучения (с) |
| Физ. р-р, быстро обучившиеся | 9,6±1,36 | 26,2±9,3* |
| Ro-256891, быстро обучившиеся | 7,8±1,97 | 13,0±6,0 |
| МК-801, быстро обучившиеся | 9,3±2,4 | 11,7±3,0 |
| Физ. р-р, медленно обучившиеся | 42,0±11,0 | 21,0±3,2 |
| Ro-256891, медленно обучившиеся | 36,3±8,3 | 24,5±8,2 |
| МК-801, медленно обучившиеся | 38,7±7,6 | 24,8 7±,5 |
| * - уровень достоверности отличий p<0,05 от аналогичного показателя, зарегистрированного в четвертый день первоначального обучения. |
Пример 2. Влияние Ro-256981 на переделку навыка в условиях неизменного положения обстановочных стимулов и измененного положения платформы.
На 5-й день повторного обучения, проведенного, как указано в примере 1, положение платформы изменяли и осуществляли переделку навыка. Скорость переделки навыка у исходно медленно обучавшихся животных была достоверно ниже, чем у быстро обучавшихся. При этом Ro-256981 и МК-801 стимулировали переделку навыка только у медленно обучавшихся крыс (табл.2).
| Таблица 2 | ||||
| Группы животных | Среднее за сеанс время достижения платформы при повторном обучении (с) | Среднее за сеанс время достижения платформы при переделке навыка (с) | ||
| 2-й день | 3-й день | 4-й день | ||
| Физ. р-р, быстро обучившиеся | 11,0±3,76 | 7,85±2,43 | 7,75±1,15 | 24,3±1,2 |
| Ro-256891, быстро обучившиеся | 6,75±1,16 | 4,13±0,46 | 4,5±0,20 | 25,7±7,1 |
| МК-801, быстро обучившиеся | 7,7±1,3 | 5,7±0,7 | 7,3±1,2 | 25,2±2,3 |
| Физ. р-р, медленно обучившиеся | 14,5±3,1 | 5,8±0,54 | 8,1±1,08 | 34,7±1,1 |
| Ro-256891, медленно обучившиеся | 8,9±2,1 | 4,9±0,4 | 5,8±0,99 | 18,0±3,6* |
| МК-801, медленно обучившиеся | 20,8±4,3 | 8,0±0,6 | 7,8±1,5 | 22,5±1,2* |
| * - уровень достоверности отличий p<0,05 от аналогичного показателя, зарегистрированного у медленно обучавшихся животных, получавших физиологический раствор. |
Пример 3. Влияние Ro-256981 на устойчивость сформированной памяти к угасанию при отсутствии подкрепления.
Животных обучали в лабиринте Морриса в течение 4-х дней по 4 пробы в день. Разделение контрольной и экспериментальной групп на подгруппы быстро и медленно обучавшихся животных проводили по результатам последнего дня первоначального обучения, используя в качестве критерия величину медианы среднего времени достижения платформы в этот день. Через 24 часа после последнего сеанса проводили однократное угашение сформированного пространственного навыка. Для этого животных на 60 с помещали в бассейн в отсутствие платформы. Ro-256981 в дозе 5 мг/кг вводили непосредственно перед сеансом угасания. В качестве препарата сравнения вводили 50 мкг/кг Мк-801, контрольным животным вводили физиологический раствор. Через 10 дней после инъекций проводили повторное обучение. Расположение обстановочных стимулов и местоположение платформы было таким же, как при первоначальном обучении.
Обнаружено (таблица 3), что однократная процедура угасания приводит к снижению скорости упрочения навыка при повторном обучении у медленно обучавшихся крыс. Введение Ro-256981 повышает устойчивость навыка к процедуре угасания. Так, во 2-3-й дни животные, получавшие препарат, не отличались по скорости нахождения платформы от быстро обучившегося контроля, а 4-й день повторного обучения животные, получавшие инъекции антагониста, находили платформу достоверно быстрее контрольных. Препарат сравнения МК-801 оказывал сходное действие.
| Таблица 3 | ||||
| Группы животных | Среднее за сеанс время достижения платформы при повторном обучении (с) | |||
| 1-й день | 2-й день | 3-й день | 4-й день | |
| Физ. р-р, быстро обучившиеся | 13,6±2,2 | 8,5±1,1 | 6,3±0,8 | 6,6±0,7 |
| Ro-25689, быстро обучившиеся | 11,3±3,3 | 9,9±2,7 | 5,6±1,8 | 6,1±1,9 |
| МК-801, быстро обучившиеся | 12,6±2,5 | 8,8±2,0 | 9,0±2,0 | 5,4±0,6 |
| Физ. р-р, медленно обучившиеся | 17,7±4,6 | 16,2±4,0* | 13,5±2,5* | 11,3±1,8* |
| Ro-256891, медленно обучившиеся | 12,6±3,0 | 11,8±2,5 | 10,7±2,4 | 6,4±1,2# |
| МК-801, медленно обучившиеся | 13,2±2,4 | 7,3±1,3 | 7,8±1,7 | 6,2±0,6# |
| * - уровень достоверности отличий p<0,05 от аналогичных показателей, зарегистрированных у быстро обучавшихся животных | ||||
| # - уровень достоверности отличий p<0,05 от аналогичного показателя, зарегистрированного у медленно обучавшихся животных, получавших инъекции физиологического раствора. |
Пример 4. Влияние Ro-256981 на повторное обучение в новой обстановке.
Животных обучали в лабиринте Морриса в течение 5 дней по четыре пробы в день. Разделение контрольной и экспериментальной групп на подгруппы быстро и медленно обучавшихся животных проводили по результатам последнего дня первоначального обучения, используя в качестве критерия величину медианы среднего времени достижения платформы в этот день. Введение Ro-256981 в дозе 5 мг/кг проводили через 24 и 48 часов после последнего сеанса обучения. Повторное обучение в новой обстановке (изменение положения и формы обстановочных стимулов) проводили на 29-32 дни после последнего введения препарата. В этих условиях Ro-256981 избирательно стимулировал формирование нового пространственного навыка у медленно обучавшихся животных (табл.4).
| Таблица 4 | ||||
| Группы животных | Среднее за сеанс время достижения платформы при повторном обучении (с) | |||
| 1-й день | 2-й день | 3-й день | 4-й день | |
| Физ. р-р, медленно обучившиеся | 15,9±1,8 | 20,9±5,4 | 12,4±3,2 | 15,2±5,7 |
| Ro-256891, медленно обучившиеся | 14,7±2,0 | 11,4±4,2 | 5,1±0,7* | 4,1±0,3* |
| Физ. р-р, быстро обучившиеся | 16,8±2,1 | 10,7±3,1 | 5,6±1,3 | 4,5±0,6 |
| Ro-256891, быстро обучившиеся | 11,5±2,7 | 9,4±1,3 | 3,4±0,2 | 4,2±0,8 |
| * - уровень достоверности отличий p<0,05 от аналогичного показателя, зарегистрированного у медленно обучавшихся животных, получавших инъекции физиологического раствора |
Применение селективного антагониста глутаматных рецепторов Ro-256981 для воздействия на когнитивные функции, такие как длительное хранение долговременной пространственной памяти, предотвращение ее угасания, упрочнение при повторном обучении, формирование памяти в новой обстановке.
