Кофеин предотвращает ухудшение работы памяти

Учёные выяснили, почему кофеин предотвращает нарушения памяти. В этом им помогли грызуны — как обычно.

Учёные Бельгии, Германии, Португалии и США провели опыты на животных и выяснили, как именно кофеин препятствует возрастному ухудшению работы мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале Scientific Reports.

Исследование показало, что аномально высокая экспрессия аденозинового рецептора А2а в мозгу крыс вызывала нарушение реакции на стресс и, как следствие — работы памяти. «Настоящая работа — часть более масштабного исследования, которое началось 4 года назад, — рассказывает координатор научной группы Луиза Лопес (Luisa Lopes). — Мы поняли, какую роль эти рецепторы играют в развитии стресса, но не знали, может ли их активация вызвать все эти перемены. Сейчас мы выяснили, что изменения экспрессии одного этого рецептора в нейронах гиппокампа и коры — отделов мозга, ответственных за работу памяти — достаточно, чтобы вызвать то, что мы называем «ранним старением» — ухудшение памяти и повышение уровня гормона стресса (кортизола) в плазме крови». 

Учёные вывели крыс, в нейронах мозга которых аденозиновые рецепторы А2а синтезировались в аномально больших количествах. По сравнению с контрольной группой — крысами дикого типа — эти животные показывали худшие результаты поведенческих тестов на работу памяти. После месяца лечения аналогом кофеина, поведение генетически модифицированных грызунов нормализовалось.

«Известно, что у пожилых людей повышается уровень гормонов стресса, который может повлиять на работу памяти, — говорит член научной группы Дэвид Блюм (David Blum). — Наше исследование поддерживает гипотезу о том, что прокогнитивные эффекты антагонистов А2а-рецепторов, а именно, кофеина, при болезни Альцгеймера или в пожилом возрасте, могут быть следствием того, что кофеин препятствует развитию возрастных нарушений реакции на стресс».

«Наше открытие не только помогает понять, насколько кардинально меняется с возрастом организм, но и показывает, что ключевую роль в этом процессе играют дисфункции А2а-аденозинового рецептора. И эти рецепторы — очень привлекательная лекарственная мишень», — заключает Лопес.

Работу памяти генетически модифицированных и нормальных крыс оценивали с помощью поведенческого теста. Животное на десять минут помещали в Y-образный лабиринт с тремя ответвлениями, два из которых были открыты. Спустя час крысу вновь подсаживали в лабиринт, теперь на пять минут, однако на этот раз ей были доступны все ответвления. Крысы — любознательные животные, их привлекает новизна, поэтому они более охотно изучают новый коридор. Чем больше времени грызун проводил в недавно открытом ответвлении, тем лучше была его память.

PMX205

PMX205

  PMX205 – это новая спортивная добавка, которая значительно улучшает память, внимание, обучение, работу мозга, а также повышает умственную выносливость и усидчивость.

Описание:

Рынок препаратов для улучшения когнитивных способностей постоянно развивается. Потребитель хочет получить простой способ, как закончить школу, университет и добиться повышения на работе, и фармакологические компании за большие деньги хотят ему в этом помочь.  Эти вещества стимулируют синтез белков, которые отвечают за образование нейронных связей в головном мозге и обеспечивают запоминание.

Исследователи из США создали принципиально новое лекарство для лечения болезни Альцгеймера. Новый препарат был разработан в Институте UC Irvine (Калифорния, США) под управлением профессора Андреи Теннер (Andrea Tenner).

Новый препарат, который значительно улучшает память, внимание, обучение, работу мозга.

Эффекты PMX205:

Улучшение долгосрочной памяти

Улучшение кратковременной памяти, в том числе при запоминании цифр.

Повышение концентрации внимания

Улучшение общего психологического состояния

Ускорение процесса обучения

Значительное улучшение работы мозга

Побочные эффекты PMX205:

После тщательных медицинских исследований в течение последних нескольких лет, связанных с использованием PMX205, не было выявлено никаких побочных эффектов.

Приобретение PMX205:

PMX205 абсолютно легален как в России, так и во всех других странах.  Он НЕ входит в список сильнодействующих веществ, а является абсолютно безопасным для человеческого организма.

Формула PMX205: (Modifications: X-1 = N2-(1-Oxo-3-phenylpropyl)-Orn, X-3 = D-Cha, Lactam bridge: Orn-1 to Arg-5)

Молекулярная масса: 839.05г / моль

Молекулярная структура PMX205:

C45H62N10O6

Чистота PMX205: 

> 99,8%

Каждая таблетка содержит:
PMX205 — 10мг
В упаковке 300мг

Производство:

Balco (San Francisco, USA) совместно с EGIS (Budapest, Hungary)

Дозировка:
Применяйте PMX205 по 1-2 таблетке каждый день, утром

Рекомендуемая дозировка — 10-20 мг в сутки.

FINES Project: на старт (можно начать поддерживать проект по изучению фенотропила материально)

 

Have a dream? Run to it. Cannot run? Walk to it. Cannot walk? Crawl to it. Cannot crawl? Lay in the dream direction!
Do you have a dream?..

Слова народные в интерпретации balsara

   Итак, FINES Project, которым я и мои коллеги (shean, radio_developer, drbernat) занимаемся уже 5 месяцев, в работе. Хотелось бы, конечно, чтобы всё шло быстрее, но, увы, как поётся в знаменитом сериале: "you can't always get what you want". У нас намечены основные и дополнительные эксперименты, есть проекты договоров с несколькими лабораториями, работаем над подготовкой промо-материалов для краудфандинговой площадки, а конкретно - над рисунками и роликом. В итоге должна получиться очень вкусная конфетка!
   А пока расскажу вам, какая же на сегодняшний день основная рабочая гипотеза, согласно которой ноотропные препараты влияют на когнитивные функции. Рассказ будет долгим, но постараюсь упростить его, чтобы было понятно даже неспециалистам.
    

   В основе памяти лежит явление, которое называется синаптическая пластичность. Определения этого явления, которые можно найти в сети, сформулированы очень кратко и, на первый взгляд, просто, но не совсем понятно.
   Итак, имеем синапс - место контакта двух нейронов, в котором происходит передача нервного сигнала от одной нервной клетки к другой.
   Суть синаптического взаимодействия заключается в том, что пресинаптический нейрон выделяет вещество (нейромедиатор), который вызывает изменение трансмембранного потенциала (разности потенциалов между мембраной и цитоплазмой) нейрона постсинаптического. К слову, постсинаптический нейрон также может воздействовать на пресинаптический, т.е. ретроградно.

Строение синапса. Источник (с изменениями): кликнуть.

   В свою очередь изменение трансмембранного потенциала вызывает выброс в постсинаптическом нейроне медиатора, который вызывает аналогичное изменение в следующем нейроне и так далее. Собственно, это и есть передача нервного импульса. Так вот, синаптическая пластичность - это явление, при котором со временем происходит изменение (уменьшение или увеличение) величины трансмембранного потенциала в постсинаптическом нейроне, что, в свою очередь, может повлечь изменение скорости передачи нервного сигнала.

   Каким же образом синаптическая пластичность связана с памятью? Давайте попробуем представить, не заглядывая в учебники.
   Предположим, вы учитесь решать дифференциальные уравнения (о_О, я сказал "предположим"!). В универе меня учили это делать следующим образом. Во-первых, дали класcификацию возможных вариантов этих уравнений. Во-вторых, показали методы решения базовых вариантов этой классификации. В-третьих, показали несколько приёмов, с помощью которых можно свести некоторые нестандартные уравнения к базовым вариантом (например, методом замены переменной). Таким образом, предполагалось, что увидев очередной пример, я буду действовать по следующему алгоритму:
   1. Определю, имеется базовый вариант или нестандартный.
   2. Если вариант стандартный, вспомню ход интегрирования.
   3. Если вариант нестандартный, то смогу вспомнить, как выполнить его сведение к стандартному, а далее буду работать по п.2.
   С каждым новым примером я обогащал свою память таким образом, что смог узнавать и запомнить тот круг уравнений, который предусматривался программой моего мучебного заведения. Естественно, решение дифференциальных уравнений требовало постоянной работы нескольких миллионов моих тогда ещё не захламлённых всякими другими ненужностями синапсов. Однотипные умственные действия привели к образованию новых нервных цепочек, по которым (по крайней мере, до сессии) протекали сигналы, помогающие мне решать уравненияполучать стипендию. Со временем решать уравнения я мог всё быстрее и быстрее. Надо ли продолжать эту логическую цепочку, упоминая, что всем своим оценкам я обязан синаптической пластичности?
   Продолжим восхвалять себя сие нейрофизиологическое явление.
   Многие процессы, связанные с памятью и обучением, происходят в таком месте центральной нервной системы как гиппокамп, хотя участвуют в этом и другие её отделы. Более 70 % синаптической передачи в гиппокампе происходит под действием такого медиатора как глутаминовая кислота. Глутаминовая кислота является возбуждающим медиатором. Что это означает?
   В состоянии покоя трансмембранный потенциал нервных клеток лежит где-то в диапазоне от -60 до -90 мВ (внутри минус, снаружи - плюс). Глутамат, попадая в синаптическую щель, связывается с постсинаптическими глутаматными рецепторами, часть из которых является ионными каналами, проницаемыми для положительно заряженных ионов натрия и калия. После связывания с глутаматом ионные каналы открываются, и по ним в нейрон устремляются положительно заряженные ионы. Происходит деполяризация, т.е. трансмембранный потенциал постсинаптического нейрона повышается до положительных значений (плюс становится внутри, а минус - снаружи). Волна деполяризации, которая, по сути, и есть нервный сигнал, распространяется по постсинаптическому нейрону и в следующем синапсе вызывает очередное высвобождение нейромедиатора.

Деполяризация, вызванная возбуждающим нейромедиатором и ионами натрия. Источник: кликнуть.

   Есть и ингибирующие нейромедиаторы. Если такой медиатор попадает на рецепторы постсинаптического нейрона, то происходит следующее явление. Рецепторы ингибирующих медиаторов тоже могут быть ионными каналами. Только они суки пропускают в наши видавшие тонны алкоголя и никотина нейроны отрицательно заряженные ионы хлора - хлорид-ионы. Эти ионы вызывают, как вы понимаете, не деполяризацию, а гиперполяризацию, увеличивая отрицательный трансмембранный потенциал (внутри минуса становится ещё больше). Обычной дозой возбуждающего нейромедиатора вызывать деполяризацию в таком заингибированном нейроне становится трудно (о_О, я сказал "обычной дозой"!).

Гиперполяризация, вызванная ингибирующим нейромедиатором (а) и хлорид-ионами. Источник: кликнуть.

   Итак, всю нагрузку на нашу с вами ухудшающуюся с каждой новой прочитанной строчкой этого поста память несут, как предполагают, 2 белые рабочие лошадки: AMPA-рецепторы и NMDA-рецепторы - разновидности постсинаптических глутаматных рецепторов.
   ДеЛирическое отступление.
   И на первые, и на вторые рецепторы в мозгу незлоупотребляющего человека действует один и тот же возбуждающий нейромедиатор - глутаминовая кислота. Однако при изучении популяций глутаматных рецепторов стало ясно, что они неодородны: отдельные её "особи" оказались по-разному чувствительны к различным синтетическим веществам, которыми среди физиологов принято пичкать мозги крыс и прочих наших братьев меньших. Соответственно первые оказались очень отзывчивими к AMPA - α-аминометилизоксазолпропионовой кислоте, а вторые открывают свои ионные каналы в жутком экстазе под действием N-метил-D-аспартата.

α-аминометилизоксазолпропионовая кислота (слева) и N-метил-D-аспартат.

   Собственно, эти две разновидности глутаматных рецепторов и задействованы в одном из механизмов синаптической пластичности, который я постараюсь для тех, кто ещё читает эту муть, обрисовать.
   Итак, живут себе, не тужат AMPA- и NMDA-рецепторы на постсинаптической мембране. Типа делом занимаются, ага. Только вот устроены эти рецепторы по-разному. Первым многого не надо: получили свою дозу глутамата - пропустили ионный ток.

Структура AMPA-рецептора. AMPA-рецептор - это гетеротетрамер, состоящий из 4 различных субъединиц, которые показаны разным цветом. Источник: кликнуть.

   Вторые - более привередливые. Дозы глутамата им недостаточно. Для того, чтобы открыть ионный канал, им ещё надо, чтобы потенциал нейрона достиг определённого значения (то есть этот рецептор не только лигандозависимый но и потенциалзависимый), только тогда из его ионного канала выскакивает заглушка из иона магния.
   Итак, AMPA-рецепторы, открывая ионные каналы для положительно заряженных ионов натрия, вызывают деполяризацию постинаптического нейрона и одновременно создают условия для открытия NMDA-рецепторов. Таким образом, деполяризация и одновременное поступление на постсинаптический нейрон глутамата вызывают активацию NDMA-рецепторов, через которые в клетку начинают поступать ионы кальция.
   NMDA-рецепторы проницаемы не только для "станадартных" ионов калия и натрия, но и для ионов кальция, которые не только вызывают деполяризацию и обеспечивают возникновение нервного возбуждения, но и регулируют работу клетки огромнейшим числом способов. В данном случае нам интересно следующее.

Участие AMPA- и NMDA-рецепторов в формировании синаптической пластичности. Источник: кликнуть

   Кальций производит в постсинаптическом нейроне следующие действия:
   1. Способствует фосфорилированию AMPA-рецепторов, что приводит к тому, что они остаются открытыми большее время, соответственно в клетку проникает ещё больше натрия, что поддерживает её деполяризацию и работу NMDA-рецепторов;
   2. Запускает процесс транспорта AMPA-рецепторов из цитоплазмы на постсинаптическую мембрану;
   3. Вызывает выделение постсинаптическим нейроном веществ (так называемых ретроградных факторов), которые, в свою очередь, стимулируют выброс глутамата в синаптическую щель.
   Понятно, что всё это способствует усилению возбуждающего сигнала, который проходит через данный синапс, т.е. и обуславливает синаптическую пластичность.

Участие ионов кальция в формировании синаптической пластичности. Источник: кликнуть.

   Вот теперь мы добрались наконец-то до вкусняшек, ради которых пришлось писать всё то, что вы оставшиеся уважаемыми прочитали.
   Работу рецептора можно сравнить с работой сердца - она довольно-таки ритмична. Как сердце имеет промежутки, в которых оно не может сократиться, так и в работе рецептора есть временной отрезок, когда, пропустив очередную порцию ионов, он становится нечувствительным к лиганду, который вызывал открытие его ионного канала. Такое явление называется десенситизация (потеря чувствительности). Очень просится ещё одна физиологическая аналогия, но я деликатно о ней умолчу.
   Вторым явлением, которым обозначают закрытие ионного канала ионотропного рецептора, является его деактивация, которая происходит при высвобождении нейромедиатора из его центра связывания.
   Так вот, ноотропные препараты, в частности, рацетамы, к которым относится в том числе и фенотропил, являются позитивными аллостерическими модуляторами AMPA-рецепторов. Это означает, что они уменьшают время их деактивации и десентисизации, способствуя таким образом синаптической пластичности. При этом они связываются с рецептором не там же, где и глутамат, а в другом месте, которое называется "аллостерический центр".

Пирацетам в аллостерических центрах AMPA-рецептора (пирацетам выделен зелёным). Источник: кликнуть.

   Поскольку фенотропил - советская молекула, то такой механизм действия для неё не подтверждён. Раньше о синаптической пластичности было известно мало, а AMPA-рецепторы вообще были открыты сравнительно поздно, в 1982 году. Поэтому и изучить влияние фенотропила на синаптическую передачу просто не могли, а сейчас, в принципе, это уже никому не надо, да и стОят такие исследования, сейчас я могу себе это представить, мягко говоря, весьма недешёво.
   Собственно, если всё то, что известно в отношении других рацетамов, справедливо и в отношении фенотропила, то понятен и механизм его психостимулирующего действия, который не имеет ничего общего с опосредованным допамином действием таких стимуляторов как aмфeтaмины. Он просто стимулирует проведения возбуждения по глутаматергическим путям.
   Наше исследование фенотропила обещает быть очень интересным, о чём вы всегда сможете прочитать в новых выпусках моего альманаха. Планы у нас грандиозные. Мы не только хотим подтвердить предполагаемый для других рацетамов механизм действия, но и убедительно продемонстировать, чем обусловлена разница в поведении пирацетама и фенотропила. Ниже предлагаем вам примерный план наших исследований:

   И мы просим вас поддержать наш проект материально, перечислив деньги на счёт одного из членов нашей команды:

FINES Project: что будет сделано. Часть 1.

 

Have a dream? Run to it. Cannot run? Walk to it. Cannot walk? Crawl to it. Cannot crawl? Lay in the dream direction!
Do you have a dream?..

Слова народные в интерпретации balsara

Рождение идеи.
Оформление идеи.
Копнуть вглубь.
Зачем это надо.
    

   В свою очередь вы спрашиваете, что конкретно будет сделано в рамках проекта. Ответим. Сразу хочу заметить, что наши планы вполне чётко определены, как это в науке и бывает, для базового эксперимента и дополнительного эксперимента № 1. Мы точно знаем, чего хотим от дополнительных экспериментов № 2 и № 3, но их объём будет зависеть от того, какие результаты будут получены на первых стадиях. Напоминаю, что вы можете поддержать наш проект не только материально, перечислив деньги, но и просто перепостом. Мы с удовольствием рассмотрим ваши предложения по проведению экспериментов. Если вдруг кто-то из вас обладает экспериментальной базой и готов предоставить её для нашего проекта безвозмездно или за не очень большую плату, мы с радостью с вами посотрудничаем.
   Конечно, таким энтузиастам, как мы, хочется всего и сразу. Так, нас спрашивали о том, собираемся ли мы найти рецептор фенотропила, будем ли проводить испытания на людях и так далее. Но мы не только энтузиасты, но и достаточно бывалые люди, и представляем, что в краудфандинговом проекте нельзя объять необъятное. Именно поэтому в базовом эксперименте и в дополнительном эксперименте № 1 нами поставлены очень узкие задачи. Но тем не менее они смогут принести принципиально новое знание.
   

   До того, как начну. Очень большая часть программы испытаний составлена под руководством уважаемого drbernat, который защитил диссертацию по медицинской химии потому ему и отдуваться. А это вам не хухры-мухры!
   Наша узкая задача для базового эксперимента может быть сформулирована таким образом: обусловлена ли разница в ноотропных эффектах фенотропила и пирацетама фармакодинамическими факторами или же фармакокинетическими факторами. Если перефразировать: вызван ли больший ноотропный эффект фенотропила тем, что он быстрее и в больших количествах проникает в мозг, или же тем, что он действует на те мишени, на которые не действует пирацетам. Можно сформулировать иначе: обусловлена ли разница между фенотропилом и пирацетамом количественными отличиями или же эти отличия качественные? Если проще: является ли фенотропил "концентрированным пирацетамом" или это принципиально новая в фармакологическом отношении молекула, которая действует в другом месте? По ходу исследования можно будет сделать другие интересные предположения, о которых я расскажу.
   Факт того, что фенотропил проникает в мозг в бОльших количествах, чем пирацетам, установлен до нас, поэтому нам не нужно это подтверждать. Но действительно ли все различия сводятся только к разнице в концентрациях - это ещё нужно доказать.
   Итак, почему фенотропил лучше проникает в мозг, чем пирацетам? Потому что он менее полярный, т.е. питает к воде меньшее сродство чем пирацетам. Это помогает ему лучше проникать через гематоэнцефалический барьер. Меньшая полярность (большая липофильность) вызвана наличием у фенотропила фенильной группы.

Структуры пирацетама и фенотропила. Указаны липофильности (logP). Фенильная группа выделена.

   Мы предполагаем, что вне зависимоти от того, где в родительской молекуле пирацетама эта фенильная группа будет расположена, липофильность вещества всё равно будет высокой, сравнимой с липофильностью фенотропила, и оно по-прежнему будут хорошо проникать в мозг. Поэтому мы решили синтезировать 3 из 4 возможных изомеров фенотропила по фенильной группе (под это тоже нужны будут средства, которые заложены в базовую сумму) и проверить, сравним ли их ноотропный эффект с ноотропным эффектом фенотропила. Если их эффект сравним с ноотропным эффектом фенотропила, то гипотеза о том, что различия между фенотропилом и пирацетамом лишь количественные, получит подтверждение.

Экспериментальные вещества и их расчётные липофильности (logP).

   Ноотропный эффект есть сумма трёх основных слагаемых:
- улучшение памяти;
- улучшение обучаемости;
- адаптогенное действие, т.е. повышение устойчивости организма к неблагоприятным факторам (гипоксия, стресс и т.д.).
   Нас, равно как и вас, интересует первые 2 слагаемых, которые можно проверить в тесте УРПИ - условном рефлексе пассивного избегания. Суть опыта по изучению условного рефлекса пассивного избегания я опишу после небольшого лирического отступления на общефизиологические темы.
   Рефлекс - это реакция особи, её отклик на состояние или изменение внешней среды. Рефлексы бывают врождённые, которые передаются по наследству, и приобретённые, которые по наследству не передаются. Рефлекс избегания - это реакция, направленная то, чтобы прекратить взаимодействие с негативно влияющим фактором. Избегание бывает активным и пассивным. Пассивное избегание - это такое избегание, когда особь стремится не допустить наступления негативного воздействия. Например, у меня в детстве пытались выработать рефлекс пассивного избегания ремня, заставляя таким образом вовремя делать уроки. Активное избегание - это избегание в условиях уже наступившей негативной реакции. Было у меня и такое... :-).
   Тест УРПИ - это канонический (и самый дешёвый) способ проверки веществ на ноотропную активность. Проводят его обычно на грызунах в 2 так называемые сессии: обучающую (тренировочную) и опытную.
   Итак, сначала грызуна сажают в экспериментальную установку, которая грубо представляет собой поделённый на две половины (светлую и тёмную) ящик с дверцей посередине. Грызун изначально помещается в светлую часть установки. Мыши и крысы, которые чаще всего используются в подобного рода опытах, имеют врождённый норковый рефлекс - т.е. стремятся в узкие тёмные пространства, в нашем с вами случае - тёмную часть экспериментальной установки. После того, как норковый рефлекс сработает, животное попадает в тёмную камеру, через металлический пол которой получает небольшой, безопасный, но ощутимый электрический разряд по конечностям, который, естественно, заставляет её тёмную часть экспериментальной установки покинуть. Тем самым формируется рефлекс избегания тёмного узкого пространства экспериментальной установки, т.е. типичный рефлекс пассивного избегания. Описываемый опыт хорош тем, что позволяет добиться обучения с первого раза практически у 100 % экспериментальных животных.

Схема опыта по изучению УРПИ.

   Потом начинается экспериментальная сессия, которая подразумевает изучение сохранения этого рефлекса во времени под действием различного рода веществ. После обучения (или до - в зависимости от того, влияние вещества на какую стадию формирования памяти исследователь хочет изучить) животным вводятся изучаемые вещества и плацебо, после чего грызуны снова помещаются в установку. Чем дольше латентное время (т.е. время до захода в тёмный отсек), тем лучше грызун помнит свой негативный опыт и тем сильнее выражен ноотропный эффект у изучаемого вещества.

   Как правило, исследование повторяют через 24 часа, через 7 и 14 суток после введения. Т.е. изучают, как происходит угасание рефлекса (полученного путём запоминания в ходе обучения) во времени. У нас будет 7 экспериментальных групп по 7 животных в каждой (только самцы). Благодаря лучшим нейрофизиологам Республики Беларусь мы сможем изучить угасание УРПИ через 24 часа, 7 и 14 суток после введения веществ. Вещества будут вводиться за 45 минут до начала обучающей сессии в эквимолярных количествах, т.е. каждое животное на килограмм веса получит равное количество молекул изучаемых веществ.
   1 группе будет вводиться первый позитивный контроль (вещество сравнения, которое заведомо обладает исследуемым действием) - пирацетам,
   2 группе будет вводиться второй позитивный контроль - фенотропил,
   3 группе будет вводиться 1-ое экспериментальное вещество,
   4 группе будет вводиться 2-ое экспериментальное вещество,
   5 группе будет вводиться 3-е экспериментальное вещество,
   6 группе будет вводиться плацебо,
   7 группе вообще ничего не будет вводиться - такие животные называются интактные.
   Что, как мы считаем, можно будет понять из этого эксперимента.
   1. Если экспериментальные вещества будут сравнимы (или превосходить) по действию с фенотропилом, то весьма вероятно, что всю разницу между ноотропными эффектами фенотропила и пирацетама можно объяснить их различной проницаемостью через гематоэнцефалический барьер. Лично я уверен, что именно такую картину мы и будем наблюдать.
   2. Если фенотропил не сможет увеличить латентное время до времени, которое будут демонстрировать интактные животные, то это будет означать, что на память и обучаемость здорового человека он, скорее всего, будет оказывать малое влияние. Какой будет исход - я не знаю. Склоняюсь к тому, что фенотропил сможет повысить уровень памяти и обучаемости до уровня интактных животных. Принимаем ставки, господа!
   Тут требуются некоторые пояснения.
   Дело в том, что до самого эксперимента все животные, за исключением интактных, подвергаются дополнительному стрессу - введению экспериментального вещества и плацебо через желудочный зонд. Логично предположить, что такая манипуляция будет негативно влиять на поведение животных в тесте УРПИ. Таким образом, "уровень" памяти и обучаемости у животных в группе плацебо будет понижен. Поэтому при моделировании влияния фенотропила на память здорового человека логично сравнивать животных, которым вводят фенотропил, именно с группой интактных животных.

Картина, которая может быть получена в опыте по изучению УРПИ.

   Обратите, пожалуйста, внимание на структуру наших экспериментальных веществ. Все они являются структурными изомерами фенотропила (поэтому наш метод можно назвать "метод изомерных химических зондов"). Но мы специально подобрали их таким образом, чтобы они в разной степени были подобны на дофамин, что позволит нам с их помощью в дополнительных экспериментах проверить гипотезу о том, действует ли фенотропил через дофаминергические пути. Если вы помните, уважаемый stelazin высказал предположение, что фенотропил может действовать на психику подобно aмфeтaминy, который блокирует обратный захват дофамина из синаптической щели. Так вот, если очень мало похожие на дофамин вещества обладают таким же ноотропным и/или психостимулирующим эффектом, как и фенотропил (который чуть более чем остальные похож на дофамин), то весьма вероятно, что дофаминергические пути в психотропных эффектах фенотропила не задействованы и/или их вклад невелик.
   Теперь вторая часть базового опыта. Она называется анитиамнестический тест, или испытание в условиях амнезии.
   Достаточно стандартным ходом в нейрофизиологических исследованиях является эксперимент, в ходе которого блокируется определённый рецептор или их группа. Если на фоне блокады рецепторов тот или иной физиологический ответ всё же возникает, то исследуемое воздействие происходит не через блокируемый рецептор. Иными словами, это как в анекдоте про орган слуха у паука. Он у него, оказывается, в ногах. А проверяли это так. Паук убегал от крика, а когда ему оторвали ноги, то убегать он перестал - нечем стало слышать.:-D.
   Эта часть базового эксперимента позволит узнать, задействованы ли NMDA-рецепторы в опосредовании ноотропного эффекта фенотропила. Эксперимент также будет проводиться с участием изомерных химических зондов.
   Итак, как я ранее писал, ноотропный эффект фенотропила логичнее всего связать с его модулирующим влиянием на AMPA-рецепторы, активация которых, в свою очередь, запускают NMDA-рецепторы и договременную потенциацию, разновидность синаптической пластичности, которая, как полагают, обеспечивает определённые виды памяти и обучаемость. Поэтому если NMDA-рецепторы работать не будут, то возникновение долговременной потенциации будет невозможно.
   Для проверки того, что фенотропил может действовать посредством модуляции AMPA-рецепторов мы будем использовать модель кетаминовой амнезии, поскольку кетамин - это блокатор NMDA-рецепторов, вызывающий нарушения памяти, т.е. амнезию.
   Дизайн этого эксперимента также предполагает проведение двух сессий теста УРПИ с той только разницей, что помимо экспериментальных веществ или плацебо животным назадолго до обучения будет вводится кетамин.

   Какие выводы можно будет сделать из этого эксперимента:
   1. Если фенотропил не сможет устранить амнезию, вызванную кетамином, то это будет означать, что по крайней мере часть его ноотропного эффекта реализуется через модулирование AMPA-рецепторов.
   2. Мы проследим корреляцию устранения кетаминовой амнезии со сходством с дофамином. Если степень устранения кетаминовой амнезии будет коррелировать со сходством веществ с дофамином, то это означает, что воздействие на дофаминергические пути может играть определённую роль в реализации ноотропного эффекта.
   Вот и всё, что мы можем себе позволить за 17 500 $. Кстати, о финансовом аспекте проблемы будет сообщено отдельно. В следующих постах - о планах на дополнительные эксперименты.

FINES Project: что будет сделано. Часть 2.

 Have a dream? Run to it. Cannot run? Walk to it. Cannot walk? Crawl to it. Cannot crawl? Lay in the dream direction!

Do you have a dream?..

Слова народные в интерпретации balsara

Рождение идеи.
Оформление идеи.
Копнуть вглубь.
Зачем это надо.
Что планируется сделать в базовом эксперименте.
Финансы
    

   FINES Project распланирован нами на 4 части: базовый эксперимент и три дополнительных.
   О базовом эксперименте мы уже много рассказывали, осталось поговорить о дополнительных экспериментах. Заодно пройдусь по некоторым фармакологическим вещам, которые для себя открыл.
   Дополнительный эксперимент 1.
   Если вы помните, то в отношении экспериментальных веществ у нас есть следующая гипотеза. Вне зависимости от того, куда "воткнули" в их молекулу фенильную группу, она всё равно будет делать молекулу неполярной и способствовать её проникновению через гемато-энцефалический барьер в мозг. Сперва мы хотели включить в свой проект классическую проверку этого предположения с помощью фармакокинетических опытов in vivo. В ходе таких опытов крысам вводят экспериментальные вещества, потом отбирают кровь и ткань мозга, анализируют биологические образцы и строят так называемые фармакокинетические кривые, которые сравнивают по различным параметрам и оценивают поведение того или иного вещества в организме. Но по нескольким причинам пришлось отказаться от включения таких экспериментов даже в отдалённую перспективу. Сначала я расстроился, а потом успокоился.
   Во-первых, такой эксперимент баснословно дорог: 15 000 $ за одно вещество в стандартном эксперименте. Но наш эксперимент нестандартный, так как надо анализировать ткань мозга. И веществ целых три.
   Во-вторых, пожалел крыс. Честно. Не нормобарическая гипоксия с гиперкапиней, конечно, но всё равно.
   В-третьих, как оказывается, не всегда информативно. Поясню. Во время классических фармакокинетических исследований определяют общую концентрацию лекарственного средства в биологической жидкости. Но на самом деле очень многие лекарственные средства связаны в организме человека с белковыми молекулами и в таком виде активности не проявляют. Поэтому если лекарство обнаружено в том или ином биологическом материале, то это совсем не означает, что все его молекулы производят там своё биологическое действие. Посему нами была найдена весьма достойная и адекватная замена опытам in vivo - опыты по моделированию проницаемости in vitro.
   ГЭБ, или гематоэнцефалический барьер, это разновидность гистогематического (тканево-кровяного) барьера, т.е. образования, которое защищает мозг от попадания в него нежелательных веществ, в том числе и лекарств. Безусловно, для того, чтобы вещество могло оказывать влияние на центральную нервную систему (ЦНС), нужно либо вводить вещество непосредственно внутрь органов этой системы, либо это вещество должно уметь проникать через гематоэнцефалический барьер, если оно принимается в виде таблеток или инъекций.
   Основную функцию по предотвращению попадания нежелательных веществ в мозг играют клетки, которыми образованы кровяные капилляры, т.е. клетки мельчайших сосудов, которые питают мозг кровью. В отличие от остальных капилляров, в мозгу между этими клетками нет промежутков, поэтому транспорт веществ через промежутки между соседними эндотелиоцитами (т.е. клетками капилляров) невозможен.

Компоненты гематоэнцефалического барьера. Обратите внимание на отсутствие "зазоров" между клетками мозговых капилляров (справа). Источник: кликнуть с изменениями.

   Тем не менее, какие-то вещества в мозг всё-таки проникают. И с точки зрения механизмов такого транспорта ГЭБ не является чем-то экзотическим. Вещество может проникать сквозь эндотелий мозговых капилляров как путём пассивной диффузии, так и активно, т.е. с помощью специальных транспортных систем, которые "захватывают" вещество из крови, переносят его через клетку и высвобождают уже в мозгу.
   Прежде чем приступить непосредственно к описанию экспериментов, ещё одно важное лирическое отступление.
   До недавнего времени для сравнения того, насколько различные вещества хорошо проникают в мозг, использовали величину, обозначаемую как lgBB= Cbr/Cpl, где Cbr - равновесная концентрация исследуемого вещества в мозгу, а Cpl - равновесная концентрация в плазме. По оценкам разных авторов веществ относится к CNS+ (т.е. хорошо проникающим в центральную нервную систему), если lgBB больше -1.
   Ну а теперь к экспериментам.
   Первый эксперимент сокращённо называется PAMPA-BBB, что расшифровывается с английского как parallel artificial membrane permeability assay for the blood-brain barrier. Примерный перевод на русский: определение проницаемости ГЭБ с помощью параллельных искусственных мембран.
   Схема эксперимента достаточно проста и позволяет оценить вклад пассивной диффузии в проникновение веществ через мозг.
   Специальная твердая подложка, импрегнируется, как говорят химики, а если по-простому, то пропитывается, липидами, извлечёнными из мозга. Эта подложка является "дном стакана", который вставляется во второй "стакан".

Схема опыта PAMPA. Источник: кликнуть с изменениями.

   В стакан, чьё дно представляет собой подложку, наливается раствор, содержащий исследуемое вещество, после чего начинают исследовать, как изменяется концентрация вещества в двух "стаканах". Если вещество проникает через искусственную мембрану, то в верхнем стакане его концентрация будет падать, а в нижнем - расти.
   По сути, импрегнированная мозговыми липидами подложка моделирует мембрану эндотелиоцита мозгового капилляра. И чем быстрее вещество проникает из первого "стакана" во второй, тем лучше оно будет проникать сквозь ГЭБ.
   Полагают, что подавляющее большинство лекарств проникает в мозг именно по механизму пассивной диффузии, однако есть и исключения, когда весомый вклад вносит активный транспорт. Таким исключением является, к примеру, леводопа - лекарство, которое используется для лечения болезни Паркинсона. Если помните, похожий пример я рассматривал, когда сравнивал ампициллин и амоксициллин. Только там шла речь об активном транспорте антибиотика в клетки желудочно-кишнчного тракта.

Леводопа.

   Леводопа - это аминокислота. Белки-переносчики принимают её за вещество, которое необходимо тканям мозга для синтеза белков, и танспортируют по назначению. Но в мозгу леводопа под действием декарбоксилаз распадается с образованием дофамина, концентрация которого в мозгу больных болезнью Паркинсона понижена из-за гибели нейронов, которые его синтезируют.
   Для изучения активного транспорта применяется эксперимент, который отличается от PAMPA-BBB тем, какую субстанцию "сажают" на подложку.
   За активный транспорт веществ через оболочку клеток во многих случаях отвечают так называемые P-гликопротеины. За счёт энергии, высвобождающейся при гидролизе АТФ, они переносят вещества внутрь клетки.

Структура одного из Р-гликопротеинов. Источник: кликнуть.

   В опытах по изучению активного транспорта на подложке, которая является дном верхнего "стакана", закрепляют слой клеток линии caco-2 (аденокарциномы), в мембрану которых встроены Р-гликопротеины. Далее, как и в верхнем опыте, измеряют изменение концентрацию исследуемого вещества в обоих "стаканах". Фишка состоит в том, что в данном случае опыт повторяют дважды, причём во второй раз вещество помещают в нижний "стакан" и сравнивают скорости переноса вещества в направлениях нижний "стакан" -> верхний "стакан" и нижний "стакан" -> верхний "стакан". Их отношение даёт понять, задействованы ли в переносе Р-гликопротеины.

Схема опыта по изучению проницаемости на клеточной линии caco-2. Источник: кликнуть с измененями.

   С помощью вот таких вот 2 нехитрых опытов, которые без учёта налогов и комиссий стоят 11 000 $ (с комиссиями и налогами - 14 000 $) мы с вами сможем смоделировать транспорт 5 веществ (пирацетама, фенотропила и экспериментальных веществ 1, 2, 3) через гематоэнцефалический барьер. И сделаем это первыми в мире! ;-).