CC BY
233
----—
ВЛИЯНИЕ ПЕПТИДОВ ТИМУСА
НА ЭМОЦИОНАЛЬНЫЙ СТРЕСС
У ТИМЭКТОМИРОВАННЫХ ЖИВОТНЫХ
1 12 Д.А. Павлов , А.В. Новоселецкая , Н.М. Киселева ,
1 3 3
А.Н. Иноземцев , И.В. Зимина , В.Я. Арион
1 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Биологический факультет, кафедра высшей нервной деятельности, г. Москва;
ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И. Пирогова Минздрава России, г. Москва;
ФГБУН «Научно-исследовательский институт физико-химической медицин Федерального медико-биологического агентства» России, г. Москва
Феномен стресса является одной из проблем физиологии и медицины. В классическом представлении ни тимус, ни выделяемые им пептиды не принимают активного участия в регуляции стресса, хотя между тимусом и гипотала-мо-гипофизарно-надпочечниковой осью существуют тесные связи.
Целью настоящего исследования явилось изучение влияния тимических пептидов на формирование эмоционального стресса у интактных и тимэктомированных животных.
Работа проведена на 120 3-х недельных крысах. Проведено 3 серии экспериментов на интактных, ложно оперированных и тимэктомированных животных. В течение месяца животным вводили физиологический раствор (контроль); 0,05% раствор ZnCl2 в PBS (контроль+); 0,15 мг/кг тимулина или 0,5 мг/кг тактивин. В качестве модели эмоционального стресса использовали сбой реакции избегания.
У интактных и ложно оперированных животных сбой реакции избегания вызвал глубокие нарушения выработанного навыка в обеих контрольных группах и увеличил число межсигнальных реакций, что свидетельствует об эмоциональном стрессе. Тимулин и тактивин полностью предупредили последствия сбоя реакции избегания. Пептиды тимуса уменьшили возрастание числа межсигнальных реакций относительно контроля и способствовали более быстрому достижению исходного уровня. Следует отметить, что на фоне пептидов тимуса отсутствовали реакции, характеризующие срыв высшей нервной деятельности. Таким образом, исследуемые препараты проявляли антистрессорное действие и предупредили развитие эмоционального напряжения.
У тимэктомированных крыс в обеих контрольных группах выработать условный рефлекс активного избегания не удалось. До сбоя уровень реакций избегания в группах на фоне тактивина и тимулина достигал 100%. После функционального нарушения уровень реакций избегания на фоне тактивина составил 79%, тимулина — 84%. Введение пептидов тимуса предотвратило возникновение после сбоя генерализованной двигательной активности в виде реакций, характеризующих срыв высшей нервной деятельности.
Таким образом, положительный эффект заместительной терапии пептидами тимуса у тимэктомированных животных проявился в сохранении способности к обучению и уменьшении последствий эмоционального стресса.
Ключевые слова: тимус, тимулин, тактивин, тимэктомия, реакция избегания.
Феномены стресса и адаптации к нему являются одной из проблем, стоящих перед современной физиологией и медициной. Известно, что при любом виде стресса как остром, так и хроническом происходит уменьшение размеров тимуса, преимущественно за счет снижения количества тимоцитов, а в ряде случаев наблюдается жировое перерождение этого органа [6; 8; 9; 11]. При этом ни тимус, ни продуцируемые им полипептиды при традиционном подходе не включаются стресс системы, хотя известно, что между тимусом и гипоталамо-
гипофизарно-надпочечниковой системой существуют теснейшие связи [12—13].
Из гормонов периферических эндокринных желез основная роль в регуляции деятельности тимуса принадлежит глюкокортикоидам [14—16]. Доказательством послужили эксперименты с экстрактом тимуса, адреналэктомией и тимэктомией [5; 10]. Имеются указания об ингибиторном влиянии тимических факторов полипептидной природы на адренокортикальную функцию надпочечников [1].
—-г^е^б^-—
~ 68 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999 ISSN 2226-7425
Fundamental studies ----—
Все это делает проблему анализа роли полипептидов тимуса в регуляции стресса актуальной.
Таким образом в настоящей работе поставлена цель исследовать влияние тимических пептидов на формирование эмоционального стресса у интакт-ных и тимэктомированных животных.
Работа проведена на 120 3-недельных крысах линии Wistar весом 130—140 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария. Все эксперименты проводились согласно «Правилам работы с экспериментальными животными» (European Communities Council Directives, November 24, 1986, 86/609/EEC).
Все животные были поделены на 4 группы: I группа получала 0,9% р-р NaCl объемом 0,5 мл (контроль); II — 0,05% раствор ZnCl2 в PBS объемом 0,5 мл (контроль + ZnCb); III — тимулин в дозе 0,15 мг/кг, объемом 0,5 мл, IV — тактивин в дозе 0,5 мг/кг, объемом 0,5 мл.
В работе выполнено 3 серии экспериментов (в каждой серии по 4 группы животных). В первой серии экспериментов вещества вводили внутри-брюшинно через день в течение месяца, затем проводили сбой реакции избегания. Во второй серии экспериментов животным проводили ложную операцию. В третьей серии экспериментов животным удаляли тимус под золетиловым наркозом («Vir-bac», Франция). Через 24 часа после операции животным вводили вещества в течение месяца. Затем исследовали влияние тимических пептидов на функциональное нарушение реакции избегания у животных (сбой).
В качестве модели эмоционального стресса было выбрано функциональное нарушение условного рефлекса активного избегания — сбой. После выработки у животных условного рефлекса активного избегания по стандартной методике [2] в опыт вводили следующие изменения: перебегание крысы в другую половину челночной камеры переставало приводить к выключению раздражителей (звука и тока), что повторялось при 5 побежках; таким образом, животное подвергалось воздействию электрическим током в любой половине камеры [3]. После пятой реакции ток выключался немедленно, а звук — спустя 2 с. Затем в течение
20 предъявлений тестировали уровень воспроизведения реакций избегания в прежних условиях.
В 1-й серии экспериментов до сбоя уровень реакций избегания в опытных группах (тактивин и тимулин) достигал 100%, в контрольной 92%, а в контроль + ZnCl2 — 90%. Сбой вызвал глубокое нарушение выработанного навыка в обеих группах контрольных животных. Так, число реакций избегания в первом блоке предъявлений после сбоя достоверно (р < 0,05) уменьшалось в 3,3 и в 3 раза относительно последних пяти предъявлений до функционального нарушения (соответственно для контроля и контроля + ZnCl2). На фоне тактивина и тимулина сбоя не произошло.
Одновременно с уменьшением количества реакций избегания возросло число межсигнальных реакций, что, в соответствии с представлениями П.В. Симонова [7], свидетельствует о повышении эмоциональной напряженности. Пептиды тимуса уменьшили возрастание числа межсигнальных реакций относительно контроля и способствовали более быстрому достижению исходного уровня. Различия относительно средней величины до функционального нарушения перестали быть статистически значимыми со второго блока предъявлений. А в контрольных группах только с третьего. Следует отметить, что на фоне пептидов тимуса отсутствовали прыжки, хаотичный бег, вокализация и другие реакции, характеризующие срыв высшей нервной деятельности.
После проведения ложной операции (2-я серия экспериментов) сбой реакции избегания привел к резкому нарушению выработанного навыка у животных контрольных групп. Это выражалось в том, что в первом блоке предъявлении после сбоя число реакций избегания уменьшилось в 3 раза. Применение пептидов тимуса уменьшило последствия сбоя — нарушения выработанной реакции у опытных животных не было. Положительное влияние пептидов тимуса на условный рефлекс активного избегания проявилось как в 1-м блоке предъявлений, так и в последующих. Полученные результаты 2-й серии не отличаются от результатов в 1-й серии экспериментов.
—-г^е^б^-—
~ 69 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
----—
В 3-й серии экспериментов у тимэктомирован-ных животных контрольных групп не удалось выработать условный рефлекс активного избегания, поэтому сбой реакции избегания проводили только в опытных группах животных. До сбоя уровень реакций избегания в опытных группах (тактивин и тимулин) достигал 100%. После функционального нарушения уровень реакций избегания на фоне тактивина составил 79%, тимулина — 84%.
У тимэктомированных животных после проведения сбоя реакции избегания наблюдали рост числа межсигнальных реакций, свидетельствующий об эмоциональном напряжении. Уровень межсигнальных реакций в первом блоке предъявлений на фоне тактивина и тимулина у тимэктоми-рованных животных не отличался от показателей у фоновых групп (в 1-й серии экспеиментов). Введение тактивина и тимулина предотвратило возникновение после сбоя генерализованной двигательной активности в виде реакций, характеризующих срыв высшей нервной деятельности.
Положительный эффект пептидов тимуса у тим-эктомированных животных проявился в сохранении способности к обучению и в уменьшении последствий сбоя. Положительное действие пептидов тимуса на последствия эмоционального стресса согласуется с данными о влиянии ноотропов на сбой реакции избегания [4]. Таким образом, можно считать доказанным положительное влияние пептидов тимуса в условиях эмоционального стресса у ин-тактных и тимэктомированных животных.
ЛИТЕРАТУРА
1. Алиев М.Г., Курбанов Т.Г., Морозов В.Г., Тарханов Н. Моделирование гипо- и гиперплазии тимуса с помощью тималина у морских свинок // Пробл. эндо-кринол. 1987. Т. 33. № 1. С. 53—56.
2. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж. П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М.: Высшая школа, 1991. С. 175—189.
3. Иноземцев А.Н., Прагина Л.Л. Обратимое нарушение реакции избегания как методическое средство для изучения действия психотропных препаратов на высшую нервную деятельность // Журн. высш. нервн. деят. 1989. Т. 39 (4). С. 764—766.
4. Иноземцев А.Н., Капица И.Г., Гарибова Т.Л., Бо-киева С.Б., Воронина Т.А. Сопоставление влияния ноо-
тропов и анксиолитиков на функциональные нарушения реакции избегания у крыс II Вестник Московского университета. Серия 16: Биология. 2004. № 3. С. 24—30.
5. Кемилева З. Вилочковая железа. М.: Медицина, 1984. 105 с.
6. Селье Г. Очерки об адаптационном синдроме I Пер. с англ. М.: Медгиз, i960. 255 с.
7. Симонов П.В. О нервных центрах эмоции II Журнал высш. нервн. деят. 1993. Т. 43. № 3. С. 514—528.
8. Baatar D., Patel K., Taub D.D. The effects of ghrelin on inflammation and the immune system II Mol Cell En-docrinol. 2011. V. 340. № i. P. 44—58.
9. Choi D.C., Furay A.R., Evanson N.K., Ulrich-Lai Y.M., Nguyen M.M., Ostrander M.M., Herman J.P. The role of the posterior medial bed nucleus of the stria terminalis in modulating hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis responsiveness to acute and chronic stress II Psycho-neuroendocrinology. 2008. V. 33. № 5. P. 659—669.
10. Comsa J. Conséguences de la thymectomie total chez le cobaye mâle II C.R. Soc. Biol. 1938. V. 127. P. 903—905.
i i. Gruver A.L., Ventevogel M.S., Sempowski G.D. Leptin receptor is expressed in thymus medulla and leptin protects against thymic remodeling during endotoxemia-induced thymus involution II J Endocrinol. 2009. V. 203. № i. P. 75—85.
12. Jiang J., Li N., Wang X., Lu Y., Bi Y., Wang W., Li X., Ning G. Aberrant expression and modification of silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptors involved in the pathogenesis of tumoral cortisol resistance II Endocrinology. 2010. V. 51. № 8. P. 3697—3705.
13. Mizoguchi Y., Kajiume T., Miyagawa S., Okada S., Nishi Y., Kobayashi M. Steroid-dependent ACTH-produced thymic carcinoid: regulation of POMC gene expression by cortisol via methylation of its promoter region II Horm. Res. 2007. V. 67. № 5. P. 257—262.
14. Pierpaoli W., Kopp. H., Miller J. et al. Interdependence between neuroendocrine programming and generation of immune recognition in ontogeny II Cell. Immunol. 1977. V. 29. № 1. P. 16—21.
15. Talaber G., Kvell K., Varecza Z., Boldizsar F., Par-nell S.M., Jenkinson E.J., Anderson G., Berki T., Pon-gracz J.E. Wnt-4 protects thymic epithelial cells against dexamethasone-induced senescence II Rejuvenation Res. 2011. V. 14. № 3. P. 241—248.
16. Youn D.Y., Yoon J.S., Kim Y.K., Yeum C.E., Lee S.B., Youn H.J., Tsujimoto Y., Lee J. H. Deletion of the bis gene results in a marked increase in the production of corticosterone that is associated with thymic atrophy in mice II Am. J. Physiol. Endocrino. l Metab. 2011. V. 301. № 1. P. 223—231.
—-г^е^б^-—
~ 70 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
Since 1999
ISSN 2226-7425
Fundamental studies ----—
INFLUENCE OF THYMUS PEPTIDES
ON EMOTIONAL STRESS IN THYMECTOMIZED ANIMALS
1 12 D.A. Pavlov , A. V. Novoseletskaya , N.M. Kiseleva ,
A.N. Inozemtsev1,1. V. Zimina3, V. Ya. Arion3
1Lomonosov Moscow State University, Faculty of Biology, the Department of higher nervous activity, Moscow; 2
Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow; Scientific Research Institute of Physical-Chemical Medicine, Moscow
Stress phenomenon is one of the problems of physiology and medicine. From the classical point of view thymus or thymus peptides do not participate actively in the regulation of stress, although the existence of interconnection between thymus and hypothalamic-pituitary-adrenal axis is proved.
The purpose of this study was to investigate the effect of thymus peptides on formation of emotional stress in intact and thymectomized animals.
The study was carried out on 120 3-week old rats. Three series of experiments were held on intact, sham operated and thymectomized animals. During a month animals were injected with physiological solution (control); 0.05% ZnCl2 solution in PBS (control +); 0.15 mg/kg of thymulin or 0.5 mg/kg of tactivin. The failure of avoidance reaction was used as a model of emotional stress.
In intact and sham operated animals the failure of avoidance reaction caused a deep damage of formed skills in both control groups, and increased the number of inter-signal reactions, pointing to the condition of emotional stress. Thymulin and tactivin completely prevented the consequences of avoidance reaction failure. Thymus peptides reduced the increase of a number of inter-signal reactions as compared to control, and contributed to a more rapid restoration of the initial level. It should be noted that animals injected with thymus peptides didn't manifest reactions, which characterize the breakdown of higher nervous activity. Thus, these thymus peptides showed anti-stress effect and prevented the emotional stress development.
Thymectomized rats in both control groups could not develop a conditioned reflex of active avoidance reaction. The level of avoidance reaction in animals, injected with tactivin and thymulin before breakdown achieved 100%. After functional disruption the level of avoidance reactions in animals injected with tactivin was 79%, thymulin — 84%. Injections of thymus peptides prevented the occurrence of generalized motor activity in the form of reactions, which characterize the failure of higher nervous activity, after functional disruption.
Thus, the positive effect of substitution therapy of thymectomized rats by thymus peptides was manifested by learning ability retention and reduction of emotional stress consequences.
Key words: thymus, thymuline, tactivin, thymectomy, the avoidance response.
REFERENCES
1. Aliev M.G., Kurbanov T.G., Morozov V.G., Tar-khanov N. Modelirovanie gipo- i giperplazii timusa s po-moshh'ju timalina u morskikh svinok, Probl. ehndokrinol., 1987, vol. 33, no. 1, pp. 53—56.
2. Buresh Ja., Bureshova O., Kh'juston Dzh. P. Metodiki i osnovnye ehksperimenty po izucheniju mozga i povedenija. Moscow, Vysshaja shkola, 1991, pp. 175—189.
3. Inozemcev A.N., Pragina L.L. Obratimoe naru-shenie reakcii izbeganija kak metodicheskoe sredstvo dlja izuchenija dejstvija psikhotropnykh preparatov na vysshuju nervnuju dejatel'nost', Zhurn. vyssh. nervn. dejat, 1989, vol. З9 (4), pp. 764—766.
4. Inozemcev A.N., Kapica I.G., Garibova T.L., Bokie-va S.B., Voronina T.A. Sopostavlenie vlijanija nootropov i anksiolitikov na funkcional'nye narushenija reakcii izbe-
ganija u krys, Vestnik Moskovskogo universiteta. Serija 16: Biologija, 2004, .no3, pp. 24—30.
5. Kemileva Z. Vilochkovaja zheleza. Moscow, Medicina, 1984.,105 p.
6. Sel'e G. Ocherki ob adaptacionnom sindrome / Per. s angl., Moscow, Medgiz, 1960, 255 p.
7. Simonov P.V. O nervnykh centrakh ehmociim, Zhur-nal vyssh. nervn. dejat, 1993, vol. 43, no. 3, pp. 514—528.
8. Baatar D., Patel K., Taub D.D. The effects of ghrelin on inflammation and the immune system. Mol Cell Endocrinol, 2011, vol. 340, no. 1, pp. 44—58.
9. Choi D.C., Furay A.R., Evanson N.K., Ulrich-Lai Y.M., Nguyen M.M., Ostrander M.M., Herman J.P. The role of the posterior medial bed nucleus of the stria terminalis in modulating hypothalamic-pituitary-adrenocortical axis responsiveness to acute and chronic stress, Psycho-neuroendocrinology, 2008, vol. 33, no. 5. P. 659—669.
—-г^е^б^-—
~ 71 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-49390 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ — головном исполнителе проекта по созданию Российского индекса научного цитирования (РИНЦ)
10. Comsa J. Conséguences de la thymectomie total chez le cobaye mâle, C.R. Soc. Biol, 1938, vol. 127, pp. 903—905.
11. Gruver A.L., Ventevogel M.S., Sempowski G.D. Leptin receptor is expressed in thymus medulla and leptin protects against thymic remodeling during endotoxemia-induced thymus involution, J Endocrinol, 2009, vol. 203,. no. 1, pp. 75—85.
12. Jiang J., Li N., Wang X., Lu Y., Bi Y., Wang W., Li X., Ning G. Aberrant expression and modification of silencing mediator of retinoic acid and thyroid hormone receptors involved in the pathogenesis of tumoral cortisol resistance, Endocrinology, 2010, vol. 51, no. 8, pp. 3697—3705.
13. Mizoguchi Y., Kajiume T., Miyagawa S., Okada S., Nishi Y., Kobayashi M. Steroid-dependent ACTH-produced thymic carcinoid: regulation of POMC gene expression by
Cortisol via methylation of its promoter region, Horm. Res., 2007, vol. 67, no. 5, pp. 257—262.
14. Pierpaoli W., Kopp. H., Miller J. et al. Interdependence between neuroendocrine programming and generation of immune recognition in ontogeny, Cell. Immunol., 1977, vol. 29, no. 1, pp. 16—21.
15. Talaber G., Kvell K., Varecza Z., Boldizsar F., Par-nell S.M., Jenkinson E.J., Anderson G., Berki T., Pon-gracz J.E. Wnt-4 protects thymic epithelial cells against dexamethasone-induced senescence, Rejuvenation Res., 2011, vol. 14, no. 3, pp. 241—248.
16. Youn D.Y., Yoon J.S., Kim Y.K., Yeum C.E., Lee S.B., Youn H.J., Tsujimoto Y., Lee J. H. Deletion of the bis gene results in a marked increase in the production of corticosterone that is associated with thymic atrophy in mice, Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab., 2011, vol. 301, № 1, pp. 223—231.
