Изменения в поведении и биохимической картине крови у мышей, подвергнутых острому комбинированному стрессу короткой продолжительности

Автор: Мухина И.В., Конторщикова К.Н., Стельникова И.Г., Никонова Л. Г., Савельев В.Е., Сгибнева Н.В., Кузьмина Д.М., Эрастов Е.Р., Шарова В.А., Матясова О.М., Малиновкина А.А., Корнилова И.А., Палкин М.М.

Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal

Рубрика: Медицинские науки

Статья в выпуске: 3-1 (42), 2020 года.

Бесплатный доступ

Работа проведена на 20 нелинейных мышах-самцах, которым моделировали острый комбинированный стресс путем сочетания трех факторов - иммобилизации, шума и резкого света. До и после стресса животных тестировали при помощи двух классических нейробиологических методик - «открытого поля» и «принудительного плавания». После стресса брали кровь для определения конечных продуктов перекисного окисления липидов. Обнаружены значительные изменения как в поведенческих реакциях, так и в биохимической картине крови.

Острый комбинированный стресс, "открытое поле", "принудительное плавание", перекисное окисление липидов

Короткий адрес: https://sciup.org/170190756

IDR: 170190756 | DOI: 10.24411/2500-1000-2020-10204

Текст научной статьи Изменения в поведении и биохимической картине крови у мышей, подвергнутых острому комбинированному стрессу короткой продолжительности

Одной из особенностей современной общественной ситуации является резкое увеличение не только количества стрессовых нагрузок, но и их качественной составляющей. Поэтому изучение многофакторного комбинированного стресса особенно привлекает исследователей [1]. У абсолютного большинства особей острый комбинированный стресс (ОКС) приводит к тревоге и депрессии, о коморбидности которых свидетельствуют многочисленные как отечественные, так и зарубежные источники [2].

Цель исследования состояла в изучении поведенческих реакций и состояния периферической крови отдельных животных, связанных с воздействием ОКС.

Материал и методы. Работа проведена на 20 нелинейных мышах-самцах, средний вес которых составил 25-30 г. Все живот- ные находились в стандартных условиях вивария и имели постоянный доступ к воде и пище. 10 животных были интактными. Оставшимся 10 животным моделировали ОКС путем сочетания трех факторов – иммобилизации, шума и резкого света. Иммобилизацию осуществляли в течение двух часов путем помещения каждого животного в специальный фалькон объемом в 50 мл с отверстием на дне. Первый час иммобилизацию сочетали с сильным звуком мощностью в 120 дБ. Второй час воздействовали ярким светом мощностью в 60 Вт. Во время эксперимента зарегистро-вана смерть одной мыши (животное 18). До эксперимента и после него проводили классические нейробиологические тесты, позволяющие судить о поведенческой реакции животных – «Открытое поле» (ОП) и «Принудительное плавание» (ПП). Вре- мя каждого теста составило 5 минут. На 11 день после стресса животным брали кровь для дальнейшего определения концентраций продуктов перекисного окисления липидов – начальных диеновых и триеновых коньюгатов (ДК и ТК) и конечных оснований Шиффа (ОШ) спектрофотометрическим методом в гептан-изопропанольных фракциях по методу И.А. Волчегорского [3]. Результаты представлены в относительных единицах. Исследование проводили на основании Директивы Европейского Сообщества 86 – 609 от 24 ноября 1986 г. Результаты обрабатывали при помощи специально составленной компьютерной программы.

Результаты исследования и их обсуждение . Тест ОП применяется с 1934 года.

Он является одним из классических ней-робиологических тестов и позволяет оценивать реакции, связанные с индивидуальным и общественным поведением различных экспериментальных животных в ответ на многочисленные факторы суперсистемы [4]. До ОКС эти тесты показали значительные колебания ключевых показателей, свидетельствующих о стрессоустойчиво-сти. Характерно, что и в предыдущих исследованиях, выполненных на экспериментальных мышах-самцах линии C57BL/6, мы также наблюдали очень большой разброс этих показателей [5]. Так, количество выходов в центр поля у различных мышей колебалось в течение тестирования от 1 до 18, а время нахождения в центре – от 0 до 80,5 с.

Таблица 1. Количество поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Открытое поле» (мыши, номера которых отмечены знаком*, не подвергались ОКС)

№ жив.	Число выходов в центр		Число актов груминга		Число стоек		Число замираний		Число при-нюхи-ваний		Число дефекаций
№ жив.	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС
1*	5	6	2	3	40	32	0	1	32	33	6б	5б/1м
2*	18	0	1	4	45	19	0	0	42	29	3б	10б
3*	12	11	5	3	46	39	0	0	38	36	3б	8б/1м
4*	17	5	6	2	33	3	2	4	34	30	1б	4б/1м
5*	0	5	3	13	9	0	1	2	31	17	5б	4б
6*	6	4	1	1	42	18	1	1	36	17	2б/1м	9б
7*	3	14	2	3	42	23	0	1	35	28	1б	11б
8*	12	10	3	6	32	35	0	0	39	34	0б	7б/2м
9*	4	12	3	3	8	25	4	3	21	39	0б	3б
10*	1	7	4	4	19	32	1	2	13	30	1б	3б/1м
11	0	6	3	1	22	42	1	0	30	39	4б	5б
12	0	0	4	2	14	18	3	4	16	30	2б/1м	9б
13	7	11	5	3	49	46	0	1	36	34	8б	7б
14	1	6	2	4	28	30	2	4	32	39	2б	11б
15	7	4	4	6	45	13	0	2	34	21	2б/1м	7б/1м
16	9	16	3	4	31	36	2	0	32	27	5б	10б/2м
17	5	13	2	2	33	49	4	5	18	27	5б/2м	9б/1м
18	0	-	1	-	29	-	2	-	12	-	1м	-
19	15	14	3	2	45	43	1	3	35	24	3б/1м	14б/1м
20	0	11	4	7	16	13	5	5	20	33	2м	4б/2м

Значительно увеличивается после ОКС число дефекаций. Большинство исследователей оценивают увеличение уринаций и дефекаций как состояние неустойчивости вегетативной нервной системы, свидетельствующее о психоэмоциональном напряжении [6]. Более эмоциональными считаются животные, которые меньше передвигаются и у которых больше дефекаций в тесте ОП, чем те, которые много передвигаются, но имеют низкий уровень дефекации. Так, только у животного 13 число дефекаций после ОКС уменьшилось на одну, у всех же остальных их количество увеличилось от 1 до 11 (табл. 1.).

Число актов груминга до ОКС принимало значения от 1 до 13, а общее время – от 1,03 до 142,0 с (табл. 1, 2). Общее время груминга после ОКС уменьшилось только у двух из десяти экспериментальных особей. У всех остальных мы обнаружили увеличение этого показателя. Так, у животного 15 он увеличился в 3,7 раза, у животного 16 – в 4, 35 раза, у животного 17 – в 2,24 раза, у животного 20 – в 3,13 раз. Несмотря на то, что в настоящее время нет общепринятой трактовки такого сложного рефлекторного акта высших животных, которое описано под названием «гру-минг», тем не менее, абсолютное большинство исследователей трактует груминг как форму собственно смещенной активности, которая уменьшает психическое напряжение и, таким образом, напрямую свидетельствует о тревожности животного [7].

Метод ПП, известный в науке с 1977 года, оказался наиболее удобным для определения изначального уровня тревожности. Были обнаружены большие колебания показателей времени поведенческих актов мышей как до ОКС, так и после него (табл. 3).

Таблица 2. Время поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Открытое по- ле» (мыши, номера которых отмечены знаком*, не подвергались ОКС)

№ жив.	Время нахождения в центре, с		Общее время груминга, с		Общее время стойки, с		Общее время замирания, с		Общее время принюхивания, с
№ жив.	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС
1*	18,44	5,68	13,07	20,81	55,94	52,87	0	0,84	59,1	68,94
2*	16,75	0	4,97	41,25	58,14	24,68	0	0	47,99	106,95
3*	20,25	37,37	10,02	12,37	77,41	79,32	0	0	73,54	75,41
4*	36	30,56	18,76	15,05	63,67	4,32	1,69	7,41	60,36	168
5*	80,5	13,44	11,95	142,08	11,44	0	1,03	2,3	144,54	104,83
6*	0,69	3,08	11,1	14,44	89,88	34,85	1,64	0,84	58,56	96,5
7*	5,81	28,6	1,03	30,57	90,59	49,63	0	0,61	64,12	84,08
8*	24,31	24,72	8,49	28,9	71,24	60,35	0	0	63,84	59,86
9*	6,48	11,25	52,64	28,23	11,57	31,4	5,54	4,96	65,14	89,72
10*	3,69	9,06	120,21	42,9	32,53	53,8	1,83	7,65	24,57	65,44
11	0	18,87	4,55	6,7	27,82	68,6	3,15	0	62,02	68,01
12	0	0	25,07	19,74	26,31	42,87	10,28	8,76	56,08	113
13	4,19	29,86	21,39	10,79	74,47	85	0	2,48	53,1	61,75
14	0,25	7,8	22,59	26,16	39,89	42,23	6,98	5,21	59,32	76,59
15	8,68	11,52	29,43	108,98	75,87	27,87	0	2,34	55,66	63,21
16	18,81	30,96	7,78	33,89	57,05	85,13	3,1	0	50,91	54,68
17	20,05	4,62	3,51	7,87	73,7	88,76	5,44	7,69	35,85	50,52
18	0	-	5,16	-	53,33	-	2,91	-	23,21	-
19	28,55	14,69	10,23	13,88	94,97	79,8	0,61	4,56	49,47	52,45
20	0	6,37	14,05	44,03	47,84	35,8	9,3	8,58	42,84	75,41

Как и в тесте ОП, почти у всех мышей (кроме животного 17) количество дефекаций увеличилось. Особенно значительно возрасло их число у животного 16. Характерно, что у этой мыши обнаружено увеличение в два раза числа дефекаций и в предыдущем поведенческом тесте (табл. 1, 3). У большинства исследуемых особей увеличилось также время пассивного плавания (дрейфования), классический показатель состояния «поведенческого отчаяния» [8]. Общее время карабкания, свидетельствующее о стенических проявлениях животного и попытке изменить ситуацию при помощи собственных усилий, резко уменьшается у каждого животного после ОКС (табл. 3).

Известно, что при любом стрессе активируются процессы свободнорадикального окисления, причиной которых являются воздействия активных форм кислорода. При значительном и запредельном напряжении защитных систем клеток количество этих форм возрастает настолько, что вызывает необратимые изменения мембранных структур. Молекулярные продук- ты перекисного окисления липидов (ПОЛ) в настоящее время принято подразделять на первичные (гидроперекиси, диеновые конъюгаты (ДК), эндоперекиси), вторич- ные (малоновый диальдегид, триеновые конъюгаты (ТК)), и конечные, полимерные соединения – основания Шиффа (ОШ) [9].

Таблица 3. Характеристика поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «При- нудительное плавание» (мыши, номера которых отмечены знаком*, не подвергались ОКС)

№ животного	Общее время активного плавания, с		Общее время пассивного плавания (дрейфования), с		Общее время карабкания, с		Число дефекаций
№ животного	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС	До ОКС	После ОКС
1*	133,39	114,9	138,11	170,65	28,5	14,45	11	10
2*	189	174,25	85	113,75	26	12	2	6
3*	140	127,02	152,5	163,28	7,5	9,7	4	6
4*	101	133,24	170	156,78	29	9,98	0	0
5*	290	195,74	7	98,7	3	5,56	2	4
6*	117,5	119,1	154,5	168,9	28	12	4	8
7*	119	34,51	168	264,88	13	0,61	3	1
8*	260	156,7	10,5	143,3	29,5	0	1	7
9*	192,5	274,28	96	20,35	11,5	5,37	0	2
10*	142,5	56,66	133,5	234,03	24	9,31	0	7
11	93,73	78,3	157,3	195,9	48,97	25,8	0	3
12	120,06	49,01	169,39	250,99	10,55	0	2	6
13	98,22	49,2	142,48	237,82	59,3	12,98	5	8
14	175,53	202,37	123,63	97,63	0,84	0	1	2
15	63,73	123,84	165,08	158,18	71,19	17,98	6	7
16	153,7	130,63	88,07	112,57	58,23	56,8	1	10
17	83,85	130,96	188,5	162,61	27,65	6,43	9	8
18	114,77	-	159,04	-	26,19	-	5	-
19	161,16	130,82	130,5	167,96	8,34	1,22	0	7
20	80,43	60,15	191,5	224,28	28,07	15,57	0	1

Стрессорные механизмы, которые развиваются у экспериментальных животных, сопровождаются разбалансировкой одной из важнейших гомеостатических систем оргазма – баланса свободно-радикальных реакций и антиоксидантной системы защиты. Окислительный стресс и возникающее в результате этого ПОЛ участвуют в многочисленных патологических состояниях, включая воспаление, атеросклероз, нейродегенеративные заболевания и рак, вызывая резкое нарушение мембранной организации [10]. Генетически детерминированный жесткий контроль со стороны антиоксидантной системы защиты за каждой из многочисленных стадий липо-пероксидации позволяют исследователям, работающим во многих смежных областях биологии и экспериментальной медицины, трактовать показатели ПОЛ в качестве неспецифического диагностического критерия тяжести стресса. В результате проведенного исследования после ОКС показатели ПОЛ, как начальные, так и конечные, статистически значимо повышались (табл. 4). Коэффициент липопероксидации ОШ/ ДК+ ТК демонстрирует направленность процесса ПОЛ [11]. Отсутствие статистически значимых изменений в этом показателе свидетельствует об активном свободнорадикальном процессе на всех этапах с одновременным образованием и начальных, и конечных продуктов ПОЛ.

Таблица 4. Количество первичных и вторичных продуктов ПОЛ в крови интактных и экспериментальных мышей (относительные единицы)

Продукты ПОЛ	Интактные животные	Экспериментальные животные
Диеновые конъюгаты	1,23 + 0,04	1, 73 + 0,26*
Триеновые конъюгаты	1,12 + 0,03	1,35 + 0,11*
Основания Шиффа	509,07 + 22,15	747,45 + 43,28*
ОШ/ДК + ТК Основания Шиффа/Диеновые конъюгаты + Триеновые конъюгаты	216,62 + 16,50	242,67 +19,80

* ( p < 0,05)

Таким образом, ОКС, представляющий собой сочетание иммобилизации с воздействием резкого шума и яркого света, приводит большинство мышей к состоянию «поведенческого отчаяния» и уменьшению стенических реакций, связанных с попытками изменить ситуацию посредством собственных усилий, к резкому повышению эмоционально-поведенческой реак- тивности, в то время как выраженного изменения исследовательской активности у животных отмечено не было. Значительное возрастание в крови мышей после ОКС первичных и конечных продуктов ПОЛ свидетельствует о существенных изменениях физико-химических свойств клеточных мембран.

Список литературы Изменения в поведении и биохимической картине крови у мышей, подвергнутых острому комбинированному стрессу короткой продолжительности

Дерхо М.А., Середа Т. И., Хижнева О. А. Особенности стресс-реакции организма мышей при комбинированном воздействии сульфата кадмия и вибрации // Евразийский союз ученых. - 2014. - № 6-4 (6). - С. 101-103.
Interaction of depression and anxiety in the development of mixed anxiety. Depression disorder. Experimental studies of the mechanisms of comorbidity (review) / A.G. Galyamina, I.L. Kovalenko, D.A. Smagin et al. // Neuroscience and behavioral physiology. - 2017. - Р. 1-15.
Волчегорский И.А., Налимов А.Г., Ярвинский Б.Г. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропанольных экстрактах крови // Вопросы медицинской химии. - 1989. - №1. - С. 127-131.
Raikhan B.R., Rauan M.S., Karlygash A.T. The study influence of cigarette smoke by using laboratory animals in behavioral test "open field" // Journal of global pharma technology. - 2017. - V. 9. - № 11. - P. 199-203.
Особенности эмоционально-поведенческой реактивности отдельных животных при воздействии острого комбинированного стресса короткой продолжительности И.В Мухина, И.Г. Стельникова, Л.Г. Никонова и др. // Международный журнал гуманитарных и естественных наук. - 2019. - №11-2. - С. 51-56.

Еще

Статья научная