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

5б/1м

2*

18

0

1

4

45

19

0

0

42

29

10б

3*

12

11

5

3

46

39

0

0

38

36

8б/1м

4*

17

5

6

2

33

3

2

4

34

30

4б/1м

5*

0

5

3

13

9

0

1

2

31

17

6*

6

4

1

1

42

18

1

1

36

17

2б/1м

7*

3

14

2

3

42

23

0

1

35

28

11б

8*

12

10

3

6

32

35

0

0

39

34

7б/2м

9*

4

12

3

3

8

25

4

3

21

39

10*

1

7

4

4

19

32

1

2

13

30

3б/1м

11

0

6

3

1

22

42

1

0

30

39

12

0

0

4

2

14

18

3

4

16

30

2б/1м

13

7

11

5

3

49

46

0

1

36

34

14

1

6

2

4

28

30

2

4

32

39

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

10б/2м

17

5

13

2

2

33

49

4

5

18

27

5б/2м

9б/1м

18

0

-

1

-

29

-

2

-

12

-

-

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

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.
Еще
Статья научная