Соотношение между уровнем поведенческой активности, концентрацией циркулирующего кортикостерона у крыс с различной устойчивостью к гипоксии

Глюкокортикоиды как гормоны адаптации играют ключевую роль в подготовке организма к предстоящим стрессорным воздействиям [5]. В этом заключается смысл выполняемой ими препаративной функции [7]. Известно, что стресс-реакция сопровождается изменением эмоциональных реакций организма, а элементы расстройства поведения присутствуют на всех этапах адаптационного процесса. Поведенческая адаптация служит одним из важных механизмов предохранения организма от действия различных неблагоприятных факторов [2]. Характер адаптивных поведенческих реакций и их выраженность может определяться как модальностью стресса и его продолжительностью, так и особенностями организма. С позиций теории адаптационных стратегий поведенческие реакции в экстремальных условиях могут быть направлены либо на реализацию парадигмы «борьба-бегство» (резистентная стратегия) либо на пассивное восприятие действия раздражителя (толерантная стратегия) [4]. Одним из критериев, определяющим предрасположенность к использованию того или иного типа адаптационной стратегии, является устойчивость к гипоксии. Принято считать, что животные, предрасположенные к развитию резистентной стратегии, характеризуются сниженной устойчивостью к гипоксии, а животные, предрасположенные к толерантной стратегии, характеризуются повышенной устойчивостью к гипоксии [4]. Однако не всех животных можно разделить полярно по устойчивости к гипоксии. Кроме того, существуют животные с промежуточной устойчивостью к гипоксии. Однако до сих пор ничего не известно о том, каков характер адаптационной стратегии у этих животных. Поэтому целью исследования являлось определить характер адаптационной стратегии у этих животных путем сопоставления между ними и животными с повышенной и пониженной устойчивостью к гипоксии по уровню кортикостерона поведенческих реакций и устойчивости к плаванию при низкой температуре.

Материалы и методы . Исследование выполнено на 46 белых беспородных крысах. Для определения возможности распределения крыс на фенотипические группы был проведен двухэтапный кластерный анализ с автоматическим определением числа кластеров. Проведенный анализ показал, что по времени пребывания на высоте 11 500 м крыс можно распределить на три фенотипические группы: высокоустойчивые (ВУ), низкоустойчивые

(НУ) и животные с промежуточной устойчивостью (ПрУ) к гипоксии.

Затем был проведен статистический анализ разбитой на кластеры совокупности. Было выявлено, что все кластеры характеризуются распределением, близким к нормальному.

На втором этапе статистической обработки результатов был проведен дискриминантный анализ. Дискриминантный анализ выполнялся для трех кластеров с расчетом нормированного и ненормированного коэффициента канонической дискриминирующей функции. Также рассчитывались значения центров групповых центроидов, которые позволяют определить принадлежность к кластеру. Поведенческая активность животных определялась с использованием теста «открытое поле». Умерщвление животных проводили под эфирным наркозом. Уровень кортикостерона в сыворотке оценивали флюорометрическим микрометодом [1]. Активность МАО-Б определяли по методике [4]. Результаты обрабатывались общепринятыми методами дескриптивной статистики и выражались в виде среднеарифметической (М) и её стандартной ошибки (m). Статистически значимые различия определяли с использованием критериев непараметрической статистики, а именно Kruskall-Wallis для сравнений между множеством групп и Mann-Whitney (U) для сравнения между двумя группами. Применялись только односторонние критерии, различия считали значимыми при р ≤ 0,05. Статистические взаимосвязи изучали при помощи непараметрического корреляционного анализа, выполняя расчёт коэффициентов корреляции рангов по Спирмену (r s ) и Кенделлу (r k ).

Для обработки результатов исследования использован пакет прикладных программ Statistica 8.0 for Windows.

Результаты и обсуждение. Перед началом фенотипирования устойчивости к гипоксии у крыс был предварительно определен уровень кортикостерона крови. Оказалось, что у животных, обладающих промежуточной устойчивостью к гипоксии (ПрУ), был исходно более высокий уровень кортикостерона (табл. 1), чем у интактных животных и у животных как с высокой устойчивостью (ВУ), так и с низкой устойчивостью (НУ) к гипоксии. Если гипоксическое воздействие рассматривать как стресс, то тогда проявление препаративной функции глюкокортикоидов говорит о подготовке организма к предстоящему стрессу, а различия между ВУ, НУ ПрУ крысами могут проявиться на уровне ГГАС. Для скрининга стрессорной реактивности часто используют предварительное тестирование поведенческой активности. За 12 дней до начала повторных эпизодов иммобилизационно-го стресса и через 2 дня после завершения гипоксического воздействия животные были помещены в «открытое поле» (табл. 2).

Обнаружено, что как ВУ, так и НУ животные характеризовались сниженным уровнем горизонтальной двигательной активности по сравнению с интактными крысами. Однако для ПрУ животных не отмечено статистически значимых различий по сравнению с интактными животными. Одновременно со снижением двигательной активности ВУ и НУ животные по сравнению с ПрУ животными характеризовались сниженным уровнем ан-ксиогенной дефекации. Напротив, ПрУ животные и по значению этого показателя не характеризовались статистически значимыми различиями с контрольными животными. При этом уровень анксиогенной дефекации у ПрУ животных оказался выше, чем у НУ животных. Через 30 дней после завершения гипоксического воздействия животные были подвергнуты плаванию в холодной воде. Оказалось, что ВУ животные характеризовались сниженной устойчивостью к действию физической нагрузки при низкой температуре по сравнению с НУ и ПрУ животными. Так,

Таблица 1

Содержание кортикостерона в крови и активность МАО-Б в печени у низкоустойчивых и высокоустойчивых крыс до начала фенотипирования по устойчивости к гипоксии

Показатель	Интактные животные, n = 11	ВУ животные, n = 12	ПрУ животные, n = 12	НУ животные, n = 11
Содержание кортикостерона в крови (мкг% )	12,67 ± 3,81	13,58 ± 3,41	28,46 ± 2,41 P = 0,03U	12,357 ± 2,146
Активность МАО-Б (нмоль/орган/мин)	145,3 ± 11,4	115,6 ± 3,42	92,53 ± 3,44	127,54 ± 4,27

Таблица 2

Показатели поведенческой активности высоко устойчивых и низкоустойчивых крыс в «открытом поле» после фенотипирования

Показатель Интактные животные, n = 11 ВУ животные, n = 12 ПрУ животные, n = 12 НУ животные, n = 11 Выглядывания 12,73 ± 0,89 10,03 ± 0,89 9,34 ± 0,29 9,5 ± 1,19 Стойки 15,9 ± 2,43 9,88 ± 1,29 12,83 ± 3,12 12,33 ± 2,62 Пересечения 58,68 ± 5,45 32,22 ± 4,42 Р = 0,042 WW 62,25 ± 3,24 35,75 ± 7,02 Р = 0,042 Число актов груминга 3,13 ± 0,99 3,92 ± 0,6 4,83 ± 0,68 3,75 ± 0,73 Болюсы 3,13 ± 0,68 1,07 ± 0,36 3,33 ± 0,21 1,5 ± 0,68 по сравнению с НУ животными время плавания ВУ животных снижено на 20 % (p = 0,032U), а по сравнению с ПрУ животными время плавания ВУ животных было снижено на 17 % (p = 0,038U). В связи с этим необходимо отметить, что у ВУ животных сниженная устойчивость к плаванию при низкой температуре ассоциирована со снижением уровня циркулирующего кортикостерона. Данный факт также характеризует наличие у глюкокортикоидов препаративной функции, заключающейся в подготовке организма к экстремальным воздействиям. Также следует обратить внимание на высокий уровень тревожности у ВУ животных. Известно, что глюкокортикоиды могут усиливать выработку экстраги-поталамического кортиколиберина, являющегося основным медиатором тревожности [6–8]. Следует отметить, что рост тревожности можно рассматривать как адаптивную поведенческую реакцию, позволяющую осуществить необходимую мобилизацию ресурсов. У ПрУ животных наряду с ростом анксио-генной дефекации также отмечен повышенный уровень горизонтальной локомоторной активности, что свидетельствует о готовности к реализации резистентной стратегии адаптации.

В данном исследовании прослеживаются различия между ВУ животными с НУ и ПрУ животными. При этом между собой НУ и ПрУ животные сходны по эндокринному и поведенческому статусу. Если ВУ животные склонны к развитию толерантной стратегии адаптации, то НУ и ПрУ животные, скорее всего, проявляют наклонность к резистентной стратегии. Однако остается открытым вопрос о различиях по гипоксическим маркерам между этими группами. Наши исследования показали, что у НУ животных более высокий уровень активности МАО-Б в печени по срав- нению с ПрУ животными. Продукты МАО-реакции участвуют в индукции оксидативного стресса. К тому же оба фермента митохондриальные и усиление их активности может косвенно свидетельствовать об усилении функциональных возможностей митохондрий у ПрУ животных.

Заключение. Высокие адаптивные возможности ПрУ животных определяются более высоким исходным уровнем кортикостерона. Повышенная выносливость ПрУ животных ассоциируется с более высоким уровнем тревожности.

Поддержано грантом РФФИ 14-04-01381.