Nghiên cứu hành vi xã hội, trí nhớ, học tập trên động vật thực nghiệm được tiêm ketamin và đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn

Nhiều giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh, về tổn thương một số cấu trúc trong não, về các yếu tố nguy cơ gây bệnh TTPL đã được đưa ra [13, 63, 70], nên việc xây dựng mô

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lưu Thị Thu Phương

NGHIÊN CỨU HÀNH VI XÃ HỘI, TRÍ NHỚ, HỌC TẬP TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM ĐƯỢC TIÊM KETAMIN

VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA MỘT SỐ

THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lưu Thị Thu Phương

NGHIÊN CỨU HÀNH VI XÃ HỘI, TRÍ NHỚ, HỌC TẬP TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM ĐƯỢC TIÊM KETAMIN

VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA MỘT SỐ

THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN

Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Trần Hải Anh

2 TS Cấn Văn Mão

Hà Nội - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng dẫn khoa học của tập thể cán bộ hướng dẫn

Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và được công bố một phần trong các bài báo khoa học Luận án chưa từng được công bố

Tác giả

Lưu Thị Thu Phương

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Trần Hải Anh và TS Cấn Văn Mão đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu khoa học để có được các kết quả của luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Lê Chiến, giảng viên Bộ môn Sinh lý học, Học viện Quân Y và TS Đỗ Minh Hà giảng viên Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong quá trình xử lý số liệu

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô, kỹ thuật viên và nhân viên Bộ môn Sinh lý học, Học viện Quân Y đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại Bộ môn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Tô Thanh Thuý, Trưởng Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người, cùng các thầy cô, cán bộ, anh chị em trong Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người cũng như Ban lãnh đạo Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện, động viên, chia sẻ công việc và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình công tác, đặc biệt

là trong thời gian học nghiên cứu sinh

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Võ Thị Thương Lan, Trưởng Phòng thí nghiệm Sinh Y, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, động viên và cho tôi những lời khuyên quý báu trong suốt thời gian qua

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ, Chồng, Con và gia đình luôn ở bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi vững bước trong cuộc sống và phấn đấu trong học tập, công tác; Xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đã luôn quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong qúa trình thực hiện luận án

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Nghiên cứu sinh

Lưu Thị Thu Phương

MỤC LỤC Lời cam đoan

Mục lục 1

Danh mục các chữ viết tắt 5

Danh mục các bảng 6

Danh mục các hình 7

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 12

1.1 BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 12

1.1.1 Khái niệm 12

1.1.2 Lược sử nghiên cứu bệnh tâm thần phân liệt 12

1.2 BỆNH SINH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 13

1.2.1 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh dopamin 13

1.2.2 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh glutamat 16

1.2.3 Giả thuyết về bất thường hệ thần kinh trung ương 19

1.2.4 Giả thuyết về di truyền 20

1.2.5 Giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh 20

1.3 MÔ HÌNH GÂY BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM 21

1.3.1 Mô hình dựa trên giả thuyết rối loạn dopamin 21

1.3.2 Mô hình dựa trên giả thuyết suy giảm chức năng hệ glutamatergic 21

1.3.3 Mô hình dựa trên giả thuyết bất thường hệ thần kinh trung ương 23

1.3.4 Mô hình tác động lên gen 24

1.3.5 Mô hình dựa trên giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh 25

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HÀNH VI TRÊN ĐỘNG VẬT

THỰC NGHIỆM ĐƯỢC GÂY MÔ HÌNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 26

1.4.1 Hành vi ở động vật gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt 26

1.4.2 Đánh giá hoạt động vận động 27

1.4.3 Đánh giá hành vi xã hội 27

1.4.4 Đánh giá trí nhớ và khả năng học tập 29

1.5 MỘT SỐ THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN LÂM SÀNG 30

1.5.1 Thuốc chống loạn thần điển hình 30

1.5.2 Thuốc chống loạn thần không điển hình 31

1.6 NGHIÊN CỨU BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT Ở VIỆT NAM 33

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 34

2.2 PHƯƠNG TIỆN, HOÁ CHẤT 34

2.2.1 Phương tiện 34

2.2.2 Hoá chất 36

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.3.1 Lựa chọn động vật và phương pháp nghiên cứu hợp lý 37

2.3.2 Sử dụng thuốc 37

2.3.3 Quy trình nghiên cứu 38

2.3.4 Quy trình thực hiện các bài tập 40

2.3.5 Các chỉ số nghiên cứu 42

2.3.6 Xử lý số liệu 43

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 43

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA KETAMIN ĐẾN HOẠT ĐỘNG VẬN ĐỘNG, TƯƠNG TÁC XÃ HỘI, TRÍ NHỚ VÀ HỌC TẬP TRÊN CHUỘT NHẮT CHỦNG SWISS 44

3.1.1 Kết quả hoạt động vận động, tương tác xã hội, trí nhớ và học tập

của chuột trước khi tiêm ketamin 44

3.1.1.1 Vận động tự phát trong môi trường mở trước tiêm ketamin 44

3.1.1.2 Hoạt động tương tác xã hội trước khi tiêm ketamin 50

3.1.1.3 Hoạt động trong mê lộ nước Morris trước khi tiêm ketamin 52

3.1.2 Kết quả hành vi, trí nhớ và học tập của chuột sau khi tiêm ketamin 53

3.1.2.1 Tác động của ketamin đến trọng lượng chuột thí nghiệm 53

3.1.2.2 Vận động tự phát trong môi trường mở sau khi tiêm ketamin 54

3.1.2.3 Hoạt động tương tác xã hội sau khi tiêm ketamin 59

3.1.2.4 Khả năng học tập, trí nhớ của chuột sau khi tiêm ketamin 64

3.1.3 Xác định liều ketamin gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt trên chuột nhắt chủng Swiss 73

3.2 ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN LÊN CHUỘT GÂY MÔ HÌNH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 79

3.2.1 Gây triệu chứng bệnh tâm thần phân liệt trên chuột nhắt bằng ketamin 79

3.2.1.1 Đánh giá hoạt động vận động, tương tác xã hội và hoạt động trong mê lộ nước Morris của chuột trước khi tiêm ketamin 79

3.2.1.2 Đánh giá hành vi của chuột sau khi gây mô hình 86

3.2.2 Đánh giá tác dụng của thuốc chống loạn thần lên động vật gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt 92

3.2.2.1 Tác dụng của thuốc lên trọng lượng cơ thể 92

3.2.2.2 Tác dụng của thuốc lên hoạt động vận động tự phát 94

3.2.2.3 Tác dụng của thuốc lên hoạt động tương tác xã hội 97

3.2.2.4 Tác dụng của thuốc lên trí nhớ và khả năng học tập thông qua bài tập mê lộ nước Morris 102

3.2.2.5 Tác dụng của thuốc lên trí nhớ và khả năng học tập thông qua bài tập tìm thức ăn trong mê lộ 111

3.2.3 Giả thuyết về mối tương tác giữa glutamat với dopamin, GABA

trong mô hình gây bệnh TTPL thực nghiệm bằng ketamin 117

3.2.4 Chứng minh sự thành công của mô hình gây bệnh tâm thần phân

liệt thực nghiệm trên chuột nhắt bằng ketamin 121

KẾT LUẬN 123 KIẾN NGHỊ 124 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 PHỤ LỤC

PFC Vỏ não trán trước (Prefrontal cortex) PPI Ức chế tiền xung của phản xạ giật mình

(Prepulse inhibition of startle) TTPL Tâm thần phân liệt

TTXH Tương tác xã hội

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Mô hình điều hòa hoạt động của các neuron DA ở trạng thái

bình thường (A) và trạng thái bất thường (B)

15

1.2 Cấu trúc thụ thể NMDA và công thức hoá học của ketamin 18 1.3 Thiết bị đánh giá hành vi TTXH trên chuột nhắt 28 1.4 Một hành vi TTXH giữa hai cá thể cùng loài 28 1.5 Công thức hoá học của các thuốc chống loạn thần 32 2.1 Môi trường mở với vùng trung tâm (A) và đường giữa (B) 35 2.2 Buồng TTXH với lồng nhỏ có động vật (A) và vùng tương tác (B) 35 2.3 Mê lộ nước với các góc phần tư (I, II, III, IV) và bến đỗ đặt

tại trung tâm của một góc phần tư

35

2.5 Quy trình nghiên cứu tác dụng trường diễn của ketamin 38 2.6 Quy trình đánh giá tác dụng của thuốc chống loạn thần trên mô

hình chuột nhắt gây bệnh TTPL

39

3.1 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

tại thời điểm trước tiêm ketamin

44

3.2 Vận tốc trung bình trong môi trường mở ở các nhóm chuột tại

thời điểm trước tiêm ketamin

45

3.3 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột tại thời điểm trước tiêm ketamin

46

3.4 Sơ đồ đường đi trong môi trường mở ở các nhóm chuột tại thời

điểm trước tiêm ketamin

47

3.5 Số lần tương tác ở các nhóm chuột trước khi tiêm ketamin 50 3.6 Thời gian tương tác ở các nhóm chuột trước tiêm ketamin 51 3.7 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột 55

3.9 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi tiêm ketamin

58

3.10 Sơ đồ đường đi của chuột tại thời điểm sau khi tiêm ketamin

trong môi trường mở

59

3.11 Số lần tương tác ở các nhóm chuột sau khi tiêm ketamin 60

3.12 Thời gian tương tác ở các nhóm chuột sau khi tiêm ketamin 61

3.13 Thời gian tìm thấy bến đỗ qua 7 ngày huấn luyện ở các nhóm chuột

sau khi tiêm ketamin

65

3.14 Quãng đường bơi để tìm bến đỗ ở các nhóm chuột qua 7 ngày

huấn luyện

67

3.15 Sơ đồ đường bơi tìm bến đỗ trong mê lộ nước của chuột ở các

nhóm tại một số thời điểm luyện tập

69

3.16 Vận tốc bơi trong mê lộ nước ở các nhóm chuột sau khi

tiêm ketamin

70

3.17 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

trước khi gây mô hình

80

3.18 Vận tốc vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột trước

khi gây mô hình

80

3.19 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột trước khi gây mô hình

81

3.20 Sơ đồ đường đi của các nhóm động vật trong môi trường mở

trước khi gây mô hình

82

3.21 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột trước khi gây mô hình 83

3.22 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột trước khi gây mô hình 83

Hình Tên hình Trang

3.23 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

sau khi gây mô hình

86

3.24 Vận tốc vận động trung bình trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi gây mô hình

87

3.25 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi gây mô hình

88

3.26 Sơ đồ đường đi của chuột trong môi trường mở sau khi gây

mô hình

89

3.27 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi gây mô hình 89

3.28 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi gây mô hình 90

3.29 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

sau khi điều trị

94

3.30 Vận tốc vận động trung bình trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi điều trị

95

3.31 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi điều trị

96

3.32 Sơ đồ đường đi trong môi trường ở các nhóm chuột sau điều trị 96

3.33 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi điều trị 98

3.34 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi điều trị 99

3.35 Thời gian tìm thấy bến đỗ ở các nhóm chuột sau khi điều trị 102

3.36 Quãng đường bơi để tìm bến đỗ ở các nhóm chuột sau điều trị 105

3.37 Sơ đồ đường bơi tìm bến đỗ trong mê lộ nước của chuột tại thời

điểm sau điều trị

107

3.38 Vận tốc bơi trung bình trong mê lộ nước ở các nhóm chuột tại

thời điểm sau điều trị

108

3.39 Thời gian lưu lại bến đỗ ở các nhóm chuột 109

11)

116

3.44 Giả thuyết về mối tương tác giữa glutamat với GABA, DA

trong hệ thần kinh trung ương ở các trạng thái khác nhau

119

MỞ ĐẦU

Bệnh tâm thần phân liệt (TTPL), tiếng Anh là Schizophrenia, đã có từ lâu nhưng đến thế kỷ XVIII, bệnh mới được mô tả trong các y văn (theo [9]) Cho đến nay, dù đã có nhiều tiến bộ nhưng việc phát hiện, điều trị và chăm sóc cho bệnh nhân TTPL vẫn gặp nhiều khó khăn về tiêu chuẩn chẩn đoán, thuốc đặc trị, chi phí điều trị… Một trong những nguyên nhân cơ bản của tình trạng trên là sự chưa rõ ràng về cơ chế bệnh sinh của bệnh [9, 13] Nhiều giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh, về tổn thương một số cấu trúc trong não, về các yếu tố nguy cơ gây bệnh TTPL đã được đưa ra [13, 63, 70], nên việc xây dựng mô hình gây bệnh TTPL trên động vật dựa vào các giả thuyết là có cơ sở khoa học và rất cần thiết để góp phần làm rõ cơ chế bệnh sinh của bệnh cũng như trong nghiên cứu điều trị bệnh này

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về bệnh TTPL được quan tâm chủ yếu về mặt dịch tễ học và các đặc điểm lâm sàng [4, 8, 11] Hướng nghiên cứu về cơ chế bệnh sinh, xây dựng mô hình TTPL trên động vật thực nghiệm và ứng dụng chúng để đánh giá tác dụng của các dược chất chống loạn thần hoặc sàng lọc các hợp chất tự nhiên có khả năng cải thiện các triệu chứng loạn thần và suy giảm trí nhớ hầu như còn đang bỏ ngỏ

Từ thực tiễn trên, với mong muốn góp phần nghiên cứu về bệnh TTPL và dược chất điều trị bệnh này trên cơ sở sử dụng động vật, chúng tôi thực

hiện đề tài “Nghiên cứu hành vi xã hội, trí nhớ, học tập trên động vật thực nghiệm được tiêm ketamin và đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn thần” nhằm các mục tiêu sau:

(1) Đánh giá ảnh hưởng của ketamin đến hoạt động vận động, tương tác xã hội, trí nhớ và học tập của chuột nhắt chủng Swiss để xác định liều thích hợp gây mô hình TTPL thực nghiệm

(2) Đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn thần điển hình và không điển hình đến hành vi xã hội, trí nhớ và học tập của chuột đã được gây mô hình TTPL

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT

1.1.1 Khái niệm

Tâm thần phân liệt là một bệnh loạn thần nặng, tiến triển từ từ, làm biến đổi nhân cách người bệnh khiến họ dần dần tách khỏi cuộc sống bên ngoài, thu dần vào thế giới bên trong (thế giới tự kỷ), tình cảm khô lạnh, khả năng làm việc giảm sút và có những hành vi lập dị, khó hiểu (theo [9])

1.1.2 Lược sử nghiên cứu bệnh tâm thần phân liệt

Lịch sử nghiên cứu bệnh TTPL thực chất là quá trình phát triển những khái niệm về các hội chứng bệnh lý tâm thần Thời kỳ trung cổ, người ta cho rằng các rối loạn tâm thần là do thần linh ban thưởng, hoặc ma quỷ trừng phạt Từ thế kỷ XVIII, bệnh được mô tả trong y văn với tên gọi ban đầu là “sự mất trí tiên phát” (primary dementia) Năm 1882, nhà tâm thần học người Nga

- Kandinsky xác định “bệnh tâm thần tư duy” (ideophrenia) với các triệu chứng cơ bản giống với bệnh TTPL hiện nay (theo [9])

Năm 1911, Bleuler đã phát hiện ra những đặc điểm cơ bản nhất của bệnh và đưa ra thuật ngữ “tâm thần phân liệt” có nghĩa là sự chia cắt về mặt tâm thần Thuật ngữ này được giới khoa học chấp nhận và sử dụng cho đến ngày nay Theo Bleuler, TTPL là một nhóm bệnh kết hợp các triệu chứng phân liệt trong hoạt động trí tuệ với bốn rối loạn đặc trưng là: (1) rối loạn liên tưởng (association disorder): dòng tư duy của bệnh nhân không logic mà lỏng lẻo, rời rạc; (2) rối loạn cảm xúc (affect disorder): cảm xúc không phù hợp, thờ ơ, không linh hoạt; (3) tự kỷ (autism): bệnh nhân TTPL sống với thế giới riêng của mình, không tiếp xúc với thế giới thực tại; (4) tính hai chiều trái ngược (ambivalance) trong cảm xúc, ý chí và trí tuệ, do đó bệnh nhân không thể tổng hợp được ý nghĩ, cảm xúc một cách hài hòa như người bình thường (theo [9])

Năm 1939, Schneider cho rằng các triệu chứng cơ bản theo Bleuler thường xuất hiện chậm và có thể gặp trong các bệnh tâm thần khác Schneider

đã đưa ra 11 triệu chứng, được coi là các tiêu chuẩn quyết định trong chẩn đoán TTPL với điều kiện đã loại bỏ được các căn nguyên thực thể Quan điểm của Schneider rất có giá trị nên đã được tiếp thu và thể hiện trong bảng phân loại bệnh của Tổ chức Y tế Thế giới và của Hội tâm thần học Mỹ (theo [9])

Những tiêu chuẩn cụ thể giúp chẩn đoán bệnh TTPL đã được Tổ chức

Y tế Thế giới và Hội Tâm thần học Mỹ đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ

XX Hiện nay, hai tổ chức này hợp tác với nhau trong việc đổi mới và bổ sung các tiêu chuẩn chẩn đoán TTPL [9] Tuy nhiên, nhiều tiêu chuẩn còn mang tính chủ quan, phụ thuộc nhiều vào bác sỹ hỏi bệnh Do đó, việc xác định cơ chế phát sinh bệnh và các tiêu chuẩn khách quan trong chẩn đoán TTPL vẫn cần được nghiên cứu [9]

1.2 BỆNH SINH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT

Cho đến nay, cơ chế bệnh sinh của bệnh TTPL vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ Nhiều giả thuyết đã được đưa ra như giả thuyết rối loạn các chất dẫn truyền thần kinh, giả thuyết về sự bất thường của hệ thần kinh trung ương, giả thuyết di truyền, giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh… Tuy nhiên, chưa có giả thuyết nào có thể giải thích được sự khởi phát đa dạng và sự biến động lớn của các triệu chứng lâm sàng trong bệnh TTPL [70]

1.2.1 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh dopamin

Dopamin (DA) là chất dẫn truyền thần kinh thuộc nhóm catecholamin Trong cơ thể, DA được tổng hợp từ nhiều vùng của não bộ, đặc biệt là ở vùng chất đen (substantia nigra), vùng mái bụng (ventral tegmental area) và nhân vân bụng (accumben) Từ các vùng này, các tế bào chế tiết DA xuất chiếu các sợi trục đến các vùng khác trong não như vỏ não trán, thể vân, hồi hải mã, hạnh nhân… [1] Các nhà khoa học đã phát hiện được 5 loại thụ thể của DA

(từ D1–D5), trong đó D1, D2 và D3 có liên quan nhiều đến bệnh TTPL [13,

40, 41, 66]

Vai trò của hệ DA trong bệnh TTPL lần đầu tiên được đưa ra vào năm

1966 dựa trên những quan sát thấy rằng các thuốc chống loạn thần đều là chất đối vận (antagonist) với thụ thể DA và các chất hưng thần (psychostimulant) lại làm hoạt hóa các thụ thể này [13] Hơn nữa, những thuốc làm tăng cường hoạt động của DA có thể gây tăng các rối loạn tâm lý (theo [13])

Nhiều nghiên cứu trên tử thi cho thấy bệnh nhân TTPL có sự gia tăng mật độ thụ thể D2 vùng thể vân, quan sát đó đã cung cấp những bằng chứng sớm về giả thuyết này (theo [13]) Tuy nhiên, nghiên cứu của Burt và cộng sự (cs.) cho rằng việc sử dụng thuốc an thần kinh (neuroleptic) trường diễn

có thể làm tăng mật độ thụ thể D2, do đó những phát hiện trên tử thi có khả năng liên quan đến việc sử dụng các thuốc an thần kinh trước đó chứ không phải là kết quả phát triển của bệnh lý (theo [13]) Nghiên cứu của Gurevich

và cs lại cho thấy có sự gia tăng đáng kể số lượng thụ thể D3 ở bụng thể vân (ventral striata) trên những bệnh nhân TTPL mà không sử dụng thuốc an thần kinh cho đến lúc chết [41] Trong khi đó, những bệnh nhân được điều trị bằng thuốc an thần kinh tới lúc chết thì số lượng thụ thể D3 không khác biệt so với đối chứng [41] Ngoài ra, thụ thể D3 cũng tăng lên khi hệ dopaminergic tăng cường hoạt động [40, 66]

Gần đây, người ta cho rằng bệnh TTPL được đặc trưng bởi sự mất cân bằng giữa hệ DA ở vùng vỏ não và vùng dưới vỏ Cụ thể là DA ở vùng dưới

vỏ (ví dụ vùng giữa viền - mesolimbic) hoạt động mạnh dẫn đến kết quả là tăng cường kích thích thụ thể D2 và gây ra các triệu chứng dương tính; trong khi đó hệ DA vùng vỏ não trán trước (prefrontal cortex, PFC) lại giảm hoạt động gây ra sự suy giảm của thụ thể D1 dẫn đến các triệu chứng âm tính và suy giảm nhận thức Quan điểm trên được kiểm chứng bởi các nghiên cứu trên chuột cống gây mô hình TTPL hoặc ở vỏ não bệnh nhân TTPL đều thấy

sự gia tăng thụ thể D1 Sự gia tăng thụ thể D1 được cho là một biện pháp để

“bù trừ” cho sự thiếu hụt DA lâu dài [13] Ngoài ra, một số tác giả cũng chỉ ra sự hoạt động đối ngược nhau giữa hệ DA ở vùng vỏ não và dưới vỏ Trong

đó, hoạt động của DA ở vùng vỏ não trán trước gây ức chế hoạt động của DA

ở vùng dưới vỏ (Hình 1.1)

Hình 1.1 Mô hình điều hòa hoạt động của các neuron DA ở trạng thái bình thường (A) và trạng thái bất thường (B) (A): vùng bụng nhân cầu nhạt gây bất hoạt một số neuron DA (B): vùng bụng hồi hải mã gây bất hoạt vùng

bụng nhân cầu nhạt do đó làm tăng số lượng neuron DA hoạt động

*Nguồn: theo Abi-Dargham A., Grace A.A., (2011) [13]

Rối loạn sự điều hòa hoạt động của các neuron DA cũng có thể góp phần quan trọng trong cơ chế bệnh sinh bệnh TTPL Người ta cho rằng neuron DA bao gồm một nhóm các neuron, bằng cách kiểm soát số lượng các neuron DA hoạt động, hệ thống DA sẽ duy trì nồng độ DA ổn định và thực hiện các chức năng khác (Hình 1.1A) Khi quá trình điều hoà này bị phá vỡ có thể gây ra bệnh TTPL Các nghiên cứu cho rằng vùng bụng nhân cầu nhạt (ventral pallidum) gây ức chế sự phát xung của neuron DA Do đó, sự bất hoạt của vùng bụng nhân cầu nhạt làm tăng tỷ lệ các neuron DA phát xung tự phát [33] Có thể tóm tắt quá trình bất hoạt vùng bụng nhân cầu nhạt như

sau: các neuron phát xung bắt nguồn từ bụng hồi hải mã (ventral hippocampus) có thể hoạt hóa các neuron chế tiết gamma-aminobutyric acid (GABA) ở nhân vân bụng (nucleus accumben) thuộc thể vân Đến lượt mình, nhân vân bụng lại gây ức chế các neuron chế tiết GABA ở vùng bụng nhân cầu nhạt, do đó sẽ chuyển các neuron DA đang ở trạng thái bị ức chế (không hoạt động) sang trạng thái hoạt động (Hình 1.1B)

1.2.2 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh glutamat

1.2.2.1 Glutamat và các thụ thể của glutamat

Glutamat là chất dẫn truyền thần kinh thuộc nhóm axit amin gây hưng phấn, được phân bố rộng rãi trong hệ thần kinh trung ương [108] Thụ thể glutamat được chia thành 2 nhóm là thụ thể hướng ion (ionotropic receptor)

và thụ thể hướng chuyển hoá (metabotropic receptor) [50, 109]

Các thụ thể hướng ion của glutamat làm mở các kênh thấm cation để các dòng ion Na+, K+ hoặc Ca2+ đi qua Có 3 loại thụ thể hướng ion là N-methyl-D-aspartate (NMDA); amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid (AMPA) và kainate [50, 109]

Thụ thể NMDA có cấu trúc phức tạp nhất trong số các thụ thể của hệ glutamat Nó cũng là thụ thể có liên quan nhiều nhất đến các rối loạn tâm thần kinh [109] Thụ thể NMDA gồm 2 tiểu đơn vị NR1 và 2 tiểu đơn vị NR2, chúng được mã hóa bởi các gen riêng biệt [63] Khi 2 phân tử glutamat và 2 phân tử glycine cùng gắn vào thụ thể gây khử cực màng tế bào và loại bỏ ion

Mg2+ khỏi kênh cation sẽ gây hoạt hóa thụ thể NMDA [57] Khi kênh được hoạt hóa thì các ion Ca2+, Na+ đi vào và dòng ion K+ đi ra khỏi tế bào Thụ thể NMDA được tìm thấy chủ yếu ở hệ limbic Các kênh ion được điều khiển bởi các thụ thể này sẽ bị chặn bởi phencyclidine (PCP), ketamin, MK-801

(dizocilpine) Các chất chủ vận tương tác trực tiếp và mạnh mẽ lên thụ thể

NMDA là N-methyl-D-aspartate và glutamat [109]

Thụ thể AMPA được hoạt hóa trực tiếp bởi glutamat, nó có cấu trúc bộ bốn (tetramer) gồm các tiểu đơn vị GluR1 - GluR4, mỗi tiểu đơn vị được mã hóa bởi một gen riêng biệt [39] Thụ thể AMPA được phân bố rộng rãi ở vỏ não, bụng thể vân và trong một số cấu trúc thuộc thùy thái dương như hồi hải

mã và hạnh nhân Các chất chủ vận tác động lên thụ cảm thể AMPA chính là

AMPA và axit amino-3-hydroxy-5-tert-butyl-4-isoxazole propionic [109]

Thụ thể kainate là một bộ bốn gồm các tiểu đơn vị GluR5 - GluR7, KA1 và KA2 Phần lớn các thụ thể kainate thuộc họ hướng ion và gây tác dụng hưng phấn; tuy nhiên các thụ thể chứa tiểu đơn vị KA2 lại thuộc hướng chuyển hóa và gây tác dụng ức chế [75] Thụ thể kainate được phân bố chủ yếu ở hồi hải mã và các chất chủ vận của nó là kainate và axit domoic [109]

Các thụ thể hướng chuyển hoá của glutamat (mGluR) được phân bố rộng rãi ở các vùng, các con đường truyền tín hiệu ở các neuron hưng phấn và

ức chế [95] Có tám thụ thể trong nhóm này; về mặt dược hóa học, chúng được chia thành 3 nhóm Nhóm I: gồm mGluR1, mGluR5 có ở hồi hải mã, hạnh nhân và đồi thị, có ít hơn ở vỏ não và bụng thể vân [109] Những thụ thể này gây hưng phấn, chúng kích thích phospholipase C và hoạt hóa con đường truyền tín hiệu phosphoinositol [63] Nhóm II (gồm mGluR2, mGluR3) và nhóm III (gồm mGluR4, mGluR6, mGluR7, mGluR8) là những thụ thể gây

ức chế, chúng ức chế quá trình hoạt hóa adenylyl cyclase [63]

1.2.2.2 Các thuốc tác động lên thụ thể NMDA

Ketamin, PCP, MK-801 là các thuốc gây ức chế thụ thể NMDA, đã được nhiều tác giả sử dụng để gây mô hình bệnh TTPL trên động vật; trong số

đó, ketamin được sử dụng rộng rãi nhất [18, 26, 67, 79]

Ketamin lần đầu tiên được Calvin Stevens tổng hợp vào năm 1962 và được dùng làm thuốc gây mê trên người [103] Với vai trò là một chất đối vận

không cạnh tranh (non-competitive antagonist) với thụ thể NMDA, ketamin được nhiều tác giả sử dụng để tạo mô hình TTPL trên động vật [18, 19, 70].Bình thường, nếu phân tử glutamat và glycin gắn vào các vị trí tương ứng trên thụ thể NMDA thì ion Mg2+ sẽ bật khỏi lòng kênh làm kênh ion này được mở

ra và dòng các ion Na+, Ca+ sẽ đi vào tế bào gây thay đổi điện thế màng tế bào Ketamin không cạnh tranh vị trí gắn với glutamat hay glycin mà gắn vào lòng kênh (cùng với vị trí gắn của PCP) gây bất hoạt thụ thể này (Hình 1.2)

Ketamin được hấp thu và phân bố nhanh, thời gian bán thải ngắn

nhắt và chuột cống trưởng thành lần lượt là 229 ± 5 (mg/kg) và 224 ± 4 (mg/kg) [103]

Hình 1.2 Cấu trúc thụ thể NMDA và công thức hóa học của ketamin (A),

Công thức hoá học của ketamin (*Nguồn: [99])

1.2.2.3 Giả thuyết về glutamat trong bệnh tâm thần phân liệt

Giả thuyết này cho rằng sự suy giảm chức năng thụ thể NMDA đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của bệnh TTPL [63] Bằng chứng gián tiếp đầu tiên cho thấy glutamat có thể liên quan đến bệnh TTPL xuất phát từ nghiên cứu chụp cắt lớp phát điện tử dương (positron emission tomography, PET) trên bệnh nhân TTPL Các tác giả nhận thấy rằng hoạt

động không bình thường của những khu vực có mật độ thụ thể glutamat cao (vùng vỏ não hồi đai trước, anterior cingulate cortex), bề mặt giữa thùy trán và hồi hải mã) có liên quan đến các triệu chứng dương tính của bệnh TTPL (theo [109]) Liên quan giữa hệ glutamat và bệnh TTPL còn được thể hiện khi các nghiên cứu trên tử thi cho thấy sự kết nối của các tế bào tháp (tế bào sử dụng glutamat làm chất dẫn truyền thần kinh) bị giảm ở những bệnh nhân TTPL (theo [63])

Các nghiên cứu trên tử thi và hình ảnh não của bệnh nhân TTPL cho thấy có sự giảm thể tích, giảm kích thước và tính phức tạp của sợi nhánh (dendrite) ở các tế bào tháp cũng như sự giảm mật độ các núm nhánh (dendritic spine) ở các vùng có nhiều thụ thể glutamat như thùy trán trước và thái dương trên bệnh nhân TTPL [21, 36, 43] Sự khiếm khuyết về mặt cấu trúc dường như tăng dần lên trong quá trình phát triển [52]

Nghiên cứu về tác dụng của các chất đối vận thụ thể NMDA đã cung cấp những bằng chứng ủng hộ cho giả thuyết về vai trò của hệ glutamat trong

cơ chế bệnh sinh bệnh TTPL Nhiều nghiên cứu cho thấy người bình thường khỏe mạnh sẽ có những triệu chứng giống bệnh TTPL như loạn thần, suy giảm hành vi xã hội và rối loạn nhận thức khi sử dụng PCP [63] hoặc ketamin [78, 86] Bên cạnh đó, bệnh nhân TTPL sử dụng PCP hoặc ketamin thì tình trạng bệnh lý sẽ trầm trọng hơn [63]

Tuy nhiên, các triệu chứng bệnh TTPL thì rất đa dạng, phong phú trái ngược hoàn toàn với những bằng chứng nghèo nàn từ tử thi bệnh nhân TTPL [43] Mặt khác, những chứng cứ trên mô tử thi bệnh nhân TTPL còn bị ảnh hưởng bởi nhiều các yếu tố khác như tuổi của bệnh nhân, các giai đoạn của bệnh, sự kết hợp của nhiều bệnh lý tâm thần và sự lạm dụng thuốc [44, 61]

1.2.3 Giả thuyết về bất thường hệ thần kinh trung ương

Vào cuối thế kỷ XIX nhiều nhà tâm thần học đã cho rằng bệnh TTPL là

do cấu trúc bất thường của não gây ra Thực tế nghiên cứu trên tử thi và hình ảnh chụp não của bệnh nhân TTPL đã có các dấu hiệu cho thấy sự bất thường

của các cấu trúc não như: giảm thể tích (thùy trán trước, thùy thái dương, hồi đai ) và tăng thể tích não thất [43] Hình ảnh vi thể giải phẫu bệnh còn cho thấy có sự thay đổi về hình dạng, kích thước và số lượng, mật độ các núm nhánh ở các vùng như: hồi hải mã, hạnh nhân, hồi não trán trước, hồi đai… trên bệnh nhân TTPL [21, 36]

1.2.4 Giả thuyết về di truyền

Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy người có mối quan hệ huyết thống càng gần với bệnh nhân TTPL thì nguy cơ mắc bệnh này càng cao [70, 90] Ví dụ: bố mẹ và anh chị em ruột của bệnh nhân TTPL có nguy cơ mắc bệnh lần lượt là 6% và 9%; nếu bố hoặc mẹ bị TTPL thì con ruột của họ có nguy cơ mắc bệnh là 17%, tỷ lệ này tăng lên 46% nếu cả bố và mẹ đều bị TTPL [90]

Giả thuyết về di truyền cho rằng không có gen đơn lẻ nào có đủ khả năng gây ra bệnh TTPL Tuy nhiên, các biến thể di truyền xảy ra ở nhiều gen

sẽ phối hợp với nhau để làm tăng nguy cơ bị bệnh [88] Ngoài ra, bệnh TTPL

có thể do đột biến ở những gen đơn lẻ dẫn đến tính dị hợp nhiều alen của gen

có liên quan đến bệnh [70, 90]

1.2.5 Giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh

Nhiều nghiên cứu về dịch tễ học và lâm sàng đã cho thấy bệnh TTPL

có liên quan tới các biến chứng sản khoa, sự suy dinh dưỡng nặng, sự tiếp xúc với virus cúm hoặc bị lây nhiễm ở giai đoạn trước sinh [70] Ví dụ: nhiễm virus influenza trong thời kỳ mang thai đặc biệt là 3 tháng giữa của thai kỳ làm tăng nguy cơ bị TTPL ở người con, do virus cúm gây ra sự phát triển bất thường về thần kinh và tâm thần của người bệnh sau này Các biến chứng sản khoa khiến nguy cơ bị bệnh TTPL tăng lên gấp đôi Các tác giả cho rằng sự thiếu máu và thiếu oxy trước và trong giai đoạn chuyển dạ đã gây ra giãn não

thất và xuất hiện các bất thường trong hệ thống thần kinh của bệnh nhân hoặc huỷ hoại do độc tố thần kinh [6, 10]

1.3 MÔ HÌNH GÂY BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM

1.3.1 Mô hình dựa trên giả thuyết rối loạn dopamin

Mô hình gây bệnh TTPL dựa vào giả thuyết rối loạn chất dẫn truyền thần kinh DA là mô hình kinh điển, được đề cập khá phổ biến trong thế kỷ

XX [70]

Nghiên cứu của Featherstone và các cs cho thấy amphetamin gây ra những biến đổi về hành vi trên động vật thực nghiệm tương ứng như các triệu chứng của bệnh nhân TTPL, như: tăng cường vận động, hành động lặp đi lặp lại, suy giảm trí nhớ và giảm khả năng học tập [32, 92, 96] Mặt khác, sử dụng thuốc chống loạn thần điều trị cho động vật được tiêm amphetamin đã làm giảm hành vi lặp đi lặp lại, điều này ủng hộ cho giá trị của mô hình [13]

Tuy nhiên, trên lâm sàng các tác giả nhận thấy các thuốc đối vận DA cải thiện được các triệu chứng của bệnh TTPL nhưng không chữa khỏi được căn bệnh này [13] Như vậy, các mô hình dựa trên sự tác động trực tiếp vào hệ DA có những hạn chế nhất định và cần thiết phải phát triển các phương pháp gây mô hình mới để nghiên cứu hiệu quả hơn về căn bệnh này [70]

Hiện nay, các nghiên cứu về TTPL đang tập trung tới giả thuyết suy giảm chức năng của các tế bào thần kinh hệ glutamatergic, về sự phát triển bất bình thường của tế bào thần kinh và sự nhạy cảm của gen Do đó, các mô hình gây bệnh TTPL trên động vật cũng phát triển theo các xu hướng này [70]

1.3.2 Mô hình dựa trên giả thuyết suy giảm chức năng hệ glutamatergic

Nhiều nghiên cứu cho thấy gây suy giảm chức năng hệ glutamatergic bằng cách sử dụng các chất đối vận không cạnh tranh (non-competitive antagonist) với thụ thể NMDA (ví dụ: ketamin, PCP, MK-801) đã tạo ra một