Влияние пролонгированного гипокинетического стресса на уровень тревожности и соотношение между липопероксидацией и карбонилированием белков в структурах головного мозга

Введение. Стрессорные нарушения поведения в значительной степени опосредованы глюкокортикостероидами (ГКС), вследствие их способности вызывать угнетение функциональной активности нейронов префронтальной коры, гиппокампа, гипоталамуса, амигдалы и других структур ЦНС, что приводит к расстройству эмоциональной сферы и когнитивных функций [5]. При стрессе поддержание в течение длительного времени повышенного уровня ГКС обусловлено нарушениями регуляции гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС) по механизму длительной петли отрицательной обратной связи [4].

В условиях гипокинетического стресса наблюдается развитие поведенческих расстройств, изменение уровня свободно-радикального окисления в различных отделах ЦНС и увеличение уровня ГКС. Однако не понятно – сопровождается ли повышение содержания глюкокортикоидов при гипокинезии нарушениями регуляции ГГАС по механизму «длинной петли отрицательной обратной связи»? Также неизвестно как нарушения регуляции ГГАС соотносятся с изменениями свободнорадикального окисления в различных структурах головного мозга.

Методика. Исследование выполнено на лабораторных крысах массой 230–250 г обоего пола. Использовались беспородные животные. Гипокинетический стресс моделировали путём помещения животных на 1 сутки (ГК1) или на 3 суток (ГК3) в клетки-пеналы. Для изучения регуляции в ГГАС использовали дексаметазоновый тест, который проводился после завершения гипокинезии по схеме, учитывающей особенности циркадной ритмики ГГАС у лабораторных крыс [4]. В качестве оценочного показателя функционирования механизмов обратной связи использовали изменения уровня кортикостерона в плазме крови до (исходный уровень) и через 6 часов после введения дексаметазона (KRKA, Словения; внутрибрюшинно в дозе 5 мкг/кг). Поведенческие реакции животных изучались с использованием теста «приподнятый крестообразный лабиринт» [7]. Выделение отделов головного мозга крыс производилось в соответствии с рекомендациями, изложенными в работе [8].

Уровень кортикостерона определялся флюорометрическим методом Ю.Г. Балашова [1]. Содержание продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали спектрофотометрически в липидном экстракте исследуемых тканей по методике И.А. Волчегорского и соавт. [6]. Окислительную модификацию белков оценивали по уровню образования динитрофенилгидразонов по методу Е.Е. Дубининой и соавт. [3].

Для обработки результатов исследований использовали пакет прикладных программ Statistica 6.0 for Windows. Статистически значимые различия между несколькими группами определялись с помощью критерия Краскелла – Уолиса (Kruskal-Wallis). Для определения статистически значимых различий между двумя сравниваемыми группами использовали критерии Манна – Уитни (U), Вальда – Вольфовица (WW). Различия считали значимыми при р ≤ 0,05. Статистические взаимосвязи изучали при помощи непараметрического корреляционного анализа, выполняя расчёт коэффициентов корреляции рангов по Спирмену (Rs) и Кен-деллу (rk).

Результаты и обсуждение. Установлено, что у интактных животных введение дексаметазона привело к снижению циркулирующего кортикостерона на 51 % по сравнению с исходным уровнем при ГК1 – только на 16 %, а при ГК3 введение дексаметазона не сопровождалось снижением уровня кортикостерона (см. рисунок). При этом содержание кортикостерона в группе «ГК3 + дексаметазон» статистически значимо повышено по сравнению с группой «ГК1+дексаметазон» и группой «дексаметазон».

Анксиолитическое действие односуточной гипокинезии проявлялось в увеличении времени пребывания в светлых рукавах «крестообразного лабиринта» с 98,72 ± 3,49 до 187 ± 5,27 с (Р = 0,036U). Наблюдаемые изменения поведенческой активности имели транзиторный характер и отсутствовали после завершения ГК3. Однодневная и трёхдневная гипокинезия характеризовались одинаковым по выраженности увеличением содержания кортикостерона крови (см. рисунок). Прирост содержания кортикостерона на базальном уровне может быть связан с нарушением регуляции по механизму «длиной петли отрицательной обратной связи», которое проявляется в снижении чувствительности гипоталамических центров типа PVN (паравентри-кулярное ядро) к глюкокортикоид-зависимому торможению продукции кортиколиберина. Через 120 ч после завершения ГК1 в коре головного мозга наблюдалось угнетение ПОЛ. Это проявлялось в снижении содержания изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов и в уменьшении содержания Шиффовых оснований (см. таблицу). После завершения ГК3, напротив, наблюдалось усиление ПОЛ. Это проявлялось в увеличении содержания изопропанол-растворимых, а также гептан-раст-воримых кетодиенов и сопряжённых триенов по сравнению с контролем. Важно отметить, что содержание изопропанол-растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов при ГК3 имело более высокое значение чем при ГК1. Пролонгирование гипокинетического стресса до трех суток привело к снижению содержания карбонилированных белков в гиппокампе (с 2,762 ± 0,193 мкмоль/г белка до 1,38 ± 0,35 мкмоль/г белка Р = 0,021U), а также в среднем мозге (с 8,254 ± 0,293 мкмоль/г белка до 4,248 ± 0,235 мкмоль/г белка Р = 0,014U). Кроме того, в среднем мозге на фоне повышенного содержания изопропанол-растворимых диеновых конъюгатов (с 0,364 ± 0,024 до 0,464 ± 0,025 у.е.о. Р = 0,014U) наблюдалось уменьшение содержания гептанофильных диеновых конъюгатов (с 0,817 ± ± 0,064 до 0,65 ± 0,035 у.е.о. Р = 0,014U), а также кетодиенов и сопряжённых триенов (с 0,624 ± 0,037 до 0,264 ± 0,025 у.е.о. Р = 0,014U). В связи с этим уместно обратить внимание на наличие положительной корреляции между содержанием изопро-панол-растворимых диеновых конъюгатов и временем пребывания в тёмных рукавах «крестообразного лабиринта» (Rs= 0,9; P = 0,037).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что увеличение продолжительности гипокинезии до трёх суток проявляется в более выраженном нарушении регуляции ГГАС по механизму

Содержание кортикостерона в плазме крови при гипокинезии после введения дексаметазона (дексаметазоновый тест): К - контроль (интактные животные); К + ДМ -группа «контроль» через 6 ч после введения дексаметазона; ГК (1 или 3) - гипокинезия; ГК + Дм - группа «гипокинезия» через 6 ч после введения дексаметазона; * - статистически значимое снижение содержания кортикостерона по сравнению с исходным уровнем; ** - межгрупповые различия

Проблемы здравоохранения

Содержание продуктов липопероксидации в коре головного мозга при введении глюкокортикоидного препарата после завершения гипокинезии

«длинной петли» отрицательной обратной связи. Это свидетельствует об увеличении порога гипоталамической чувствительности к ингибирующему влиянию глюкокортикоидов. Данный эффект гипокинетического стресса можно рассматривать как проявление гиперадаптоза, с позиций концепции В.М. Дильмана [2], или «аллостатической нагрузки», с точки зрения B. McEwen [9]. Увеличение продолжительности гипокинезии купировало свойственное односуточной гипокинезии анксиолитическое действие. Важно отметить, что это сопровождалось изменениями уровня свободнорадикального окисления в различных отделах головного мозга.

Выводы

• 1.    Односуточная и трёхсуточная гипокинезии характеризуются увеличением концентрации кортикостерона в плазме крови на базальном уровне, а также после проведения дополнительного «дек-саметазонового теста». Введение дексаметазона после трёхсуточной гипокинезии вызвало более значительный прирост содержания кортикостерона по сравнению с односуточной.

• 2.    В коре головного мозга при односуточной гипокинезии по сравнению с контролем снижено содержание изопропанол-растворимых молекулярных продуктов ПОЛ, а при трёхсуточной – повышено. После трёхсуточной гипокинезии по сравнению с контролем снижено содержание геп-тан-растворимых молекулярных продуктов при одновременном увеличении изопропанол-раство-римых продуктов ПОЛ в среднем мозге.

• 3.    Пролонгирование гипокинетического стресса привело к снижению содержания карбонилиро-ванных белков в гиппокампе и в среднем мозге.

Работа выполнена в рамках реализации государственного задания на оказание услуг на 2012 и на плановый период 2013 и 2014 годов в части проведения научно-исследовательских работ № 4.4022.2011.