1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова
  4. T. 109, № 9, 2023

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 2023, T. 109, № 9, стр. 1282-1294

Влияние ингибиторов синтазы NO на выброс серотонина в медиальной префронтальной коре в ходе формирования и генерализации условной реакции страха у крыс

Н. Б. Саульская 1, *, М. А. Сусорова 1, Н. А. Трофимова 1

1 Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: saulskayanb@infran.ru

Поступила в редакцию 11.07.2023
После доработки 23.08.2023
Принята к публикации 01.09.2023

Аннотация

Серотониновая и нитрергическая системы медиальной префронтальной коры (мПК) вовлечены в контроль генерализации страха, но их локальное взаимодействие в ходе обеспечения этой функции исследовано мало. Целью работы было изучить влияние блокады эндогенных нитрергических сигналов на выброс серотонина в мПК во время формирования условной реакции страха (УРС – модель страха) и на динамику ее генерализации. В исследованиях на самцах крыс линии Спрег-Доули методами прижизненного внутримозгового микродиализа и высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией было установлено, что введения в мПК через диализную канюлю ингибитора NO-синтазы N-ω-нитро-L-аргинина (NA, 0.5 мМ) и селективного ингибитора нейронной NO-синтазы N-ω-пропил-L-аргинина (NPLA, 2мМ) уменьшают базальный уровень внеклеточного серотонина в мПК и снижают функциональный подъем этого показателя, вызываемый выработкой УРС (сочетание условного сигнала (CS+) с неизбегаемым болевым раздражением). Введения NA и NPLA увеличивали замирание животных на дифференцировочный сигнал (CS–), не ассоциируемый с болевым раздражением, при первом тестировании, проводимом через 70 мин после выработки УРС на фоне введения этих препаратов, но уменьшали этот показатель при повторном тестировании через сутки после введений, не изменяя замирание тех же животных на потенциально опасный CS+. Полученные данные свидетельствуют об участии эндогенного NO в активации выброса серотонина в мПК, вызываемого формированием реакции страха. Кроме того, они показывают, что блокада эндогенных нитрергических сигналов мПК, усиливающая первоначальную генерализацию реакции страха, способствует угасанию генерализованного страха, возможно, за счет торможения выброса серотонина в мПК.

Ключевые слова: медиальная префронтальная кора, прижизненный внутримозговой микродиализ, выброс серотонина, NO-серотониновое взаимодействие, генерализация реакции страха

Список литературы

  1. Mercurio S, Bozzo M, Pennati A, Candiani S, Pennati R (2023) Serotonin receptors and their involvement in melanization of sensory cells in Ciona Intestinalis. 12: 1150. https://doi.org/10.3390/cells12081150

  2. Rao STRB, Turek I, Irving HR (2023) Phylogenetic analysis of 5-hydroxytryptamine 3 (5-HT3) receptors in Metazoa. PloS One 18(3): e0281507. https://doi.org/10.1371/journal.pone.028150

  3. Okaty BW, Commons KG, Dymecki SM (2019) Embracing diversity in the 5-HT neuronal system. Nature Reviews Neurosci 20: 395–424. https://doi.org/10.1038/s41583-019-0151-3

  4. Prouty EW, Chandler DJ, Waterhouse BD (2017) Neurochemical differences between target-specific populations of rat dorsal raphe projection neurons. Brain Res 1675: 27–40. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2017.08.031

  5. Ren J, Friedmann D, Xiong J, Liu CD, Ferguson BR, Weerakkody T, DeLoach KE, Ran C, Pun A, Sun Y, Weissbourd B, Neve RL, Huguenard J, Horowitz MA, Luo L (2018) Anatomically defined and functionally distinct dorsal raphe serotonin sub-systems. Cell 175: 472–487.e20. https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.07.043

  6. Vasudeva RK, Lin RCS, Simpson KL, Waterhouse BD (2011) Functional organization of the dorsal raphe efferent system with special consideration of nitrergic cell groups. J Chem Neuroanat 41: 281–293. https://doi.org/10.1016/j.jchemneu.2011.05.008

  7. Bauer EP (2015) Serotonin in fear conditioning processes. Beh Brain Res 277: 68–77. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2014.07.028

  8. Asok A, Kandel ER, Rayman JB (2019) The neurobiology of fear generalization. Front Behav Neurosci 12: 329. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2018.00329

  9. Saulskaya NB, Marchuk OE (2020) Inhibition of serotonin reuptake in the medial prefrontal cortex during acquisition of a conditioned reflex fear reaction promotes formation of generalized fear. Neurosci Behav Physiol 50: 432–438. https://doi.org/10.1007/s11055-020-00918-x

  10. Morrey RA, Dunsmoor JE, Haswell CC, Brown VM, Vora A, Weiner J, Stjepanovic D, Wagner HR (2015) Fear learning circuitry is biased toward generalization of fear associations in posttraumatic stress disorders. Transl Psychiatry 5: e700. https://doi.org/10.1038/tp.2015.196

  11. Xu W, Sudhof TC (2013) A neural circuit for memory specificity and generalization. Science 339: 1290–1295. https://doi.org/10.1126/science.1229534

  12. Ghasemi M, Claunch J, Niu K (2019) Pathologic role of nitrergic neurotransmission in mood disorders. Prog Neurobiol 173: 54–87. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2018.06.002

  13. Sun N, Qin Y-J, Chu C, Xia T, Du Z-W, Zheng L-P, Li A-A, Meng F, Zhang Y, Zhang J, Liu X, Li T-Y, Zhu D-Y, Zhou Q-G (2022) Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN. Science 378: 390–398. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2018.00329

  14. Saulskaya NB, Burmakina MA, Trofimova NA (2022) Effect of activation and blockade of nitrergic neurotransmission on serotonin system activity of the rat medial prefrontal cortex. J Evol Biochem Physiol 58: 500–507. https://doi.org/10.1134/S0022093022020181

  15. Saulskaya NB, Burmakina MA, Trofimova NA (2021) Nitric oxide inhibits the functional activation of the medial prefrontal cortex serotonin system during fear formation and decreases fear generalization. Neurochem J 15: 266–272. https://doi.org/10.1134/s1819712421030107

  16. Sun N, You Y, Yang D, Jiang Z-X, Xia T, Zhou Q-G, Zhu D-Y (2021) Neuronal nitric oxide synthase in dorsal raphe nucleus mediates PTSD-like behaviors induced by single-prolonged stress through inhibiting serotonergic neurons activity. Biochem Biophys Res Communicat 585: 139e145. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2021.11.048

  17. Saul’skaya NB, Sudorgina PV (2016) Activity of the nitrergic system of the medial prefrontal cortex in rats with high and low levels of generalization of a conditioned reflex fear reaction. Neurosci Behav Physiol 46: 964–970. https://doi.org/10.1007/s11055-016-0338-2

  18. Zhou QG, Zhu XH, Nemes AD, Zhu DY (2018) Neuronal nitric oxide synthase and affective disorders. IBRO Rep 5: 116–132. https://doi.org/10.1016/j.ibror.2018.11.004

  19. Campos AC, Piorino EM, Ferreira FR, Guimaraes FS (2013) Increased nitric oxide-mediated neurotransmission in the medial prefrontal cortex is associated with the long lasting anxiogenic-like effect of predator exposure. Behav Brain Res 256: 391–397. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2013.08.006

  20. Villa-Verde C, Marinho ALZ, Lisboa SF, Guimaraes FS (2016) Nitric oxide in the prelimbic medial prefrontal cortex is involved in the anxiogenic-like effect induced by acute restraint stress in rats. Neuroscience 320: 30–42. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2016.01.040

  21. Noriega-Prieto JA, Maglio LE, Gallero-Salas Y, de Sevilla DF (2019) Nitric oxide-dependent LTD at infralimbic cortex. Neuroscience 418: 149–156. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2019.08.029

  22. Саульская НБ (2018) Генерализация страха в моделях на животных: нейрофизиологические механизмы и возможные мишени коррекции. Успехи физиол наук 49: 12-29. [Saulskaya NB (2018) Fear generalization in animal models: neurophysiological mechanisms and possible targets for correction. Uspekhi fiziol nauk 49: 12–29. (In Russ)]. https://doi.org/10.7868/S0301179818040021

  23. Sadeghi MA, Hemmati S, Nassireslami E, Zoshk MY, Hosseini Y, Abbasian K, Chamanara M (2022) Targeting neuronal nitric oxide synthase and the nitrergic system in post‑traumatic stress disorder. Psychopharmacology 239: 3057–3082. https://doi.org/10.1007/s00213-022-06212-7

  24. Bayer H, Bertoglio LJ (2020) Infralimbic cortex controls fear memory generalization and susceptibility to extinction during consolidation. Scient Rep 10: 15827. https://doi.org/10.1038/s41598-020-72856-0

  25. Vieira PA, Corches A, Lovelace JW, Westbrook KB, Mendoza M, Korzus E (2015) Prefrontal NMDA receptors expressed in excitatory neurons control fear discrimination and fear extinction. Neurobiol Learn and Memory 119: 52–62. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2014.12.012

  26. Vanvossen AC, Portes MAM, Scoz-Silva R, Reichmann HB, Stern CAJ, Bertoglio LJ (2017) Newly acquired and reactivated contextual fear memories are more intense and prone to generalize after activation of prelimbic cortex NMDA receptors. Neurobiol Learn Mem 137: 154–162. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2016.12.002

  27. Brivio P, Gallo MT, Karel P, Cogi G, Fumagalli F, Homberg JR, Calabrese F (2022) Alterations of mitochondrial dynamics in serotonin transporter knockout rats: A possible role in the fear extinction recall mechanisms. Front Behav Neurosci 16: 957702. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2022.957702

  28. Sayed N, Baskaran P, Ma X, van den Akker F, Beuve A. (2007) Desensitization of soluble guanylyl cyclase, the NO receptor, by S-nitrosylation. Proc Natl Acad Sci U S A 104: 12312–12317. https://doi.org/10.1073/pnas.0703944104

  29. Smith JCE, Whitton PS (2000) Nitric oxide modulates N-methyl-d-aspartate-evoked serotonin release in the raphe nuclei and frontal cortex of the freely moving rat. Neurosci Letters 29: 5–8.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал