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 |
||||||
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 |
|||||
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 |
||||
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.