CC BY
99
БИОМЕДИЦИНА • № 1 2005, с. 88-91
Экспериментальная модель алкогольного опьянения и ее описание в параметрах условно-рефлекторной активности
А.Г. Погорелов, Е.И. Маевский, В.Н. Погорелова, М.Л. Учитель
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г. Пущино
В работе рассматривается экспериментальная модель алкогольного опьянения. Оценку состояния животных при алкогольной интоксикации проводили по изменению параметров условно-рефлекторной активности мышей в крестообразном лабиринте. Данная модель может быть использована при доклиническом тестировании специфической активности антиалкогольных препаратов и алкогольсодержащих напитков.
Ключевые слова: алкогольное опьянение, мыши NMRI, условно-рефлекторная активность, крестообразный лабиринт.
Введение
Свойства водки как пищевого продукта обусловлены многими веществами природного происхождения, растворенными в этиловом спирте. Их присутствие, даже в гомеопатических концентрациях, может значительно изменить физиологическую реакцию на этанол. Под термином «физиологическая реакция» следует понимать спектр ответов организма на алкогольную интоксикацию: от острой летальной токсичности и этанолового наркоза до нарушения условно-рефлекторной активности в состоянии опьянении и изменения органолептических показателей при дегустации [4].
Учитывая социальную остроту проблемы алкоголизма и необходимость поиска способов его коррекции, актуальной представляется разработка методов лабораторного тестирования биологической активности алкогольных напитков [3]. Одновременно при этом решается задача создания новых подходов к доклиническому испытанию специфического действия антиалкогольных препаратов [5]. Поскольку наиболее быстрым и выраженным проявлением алкогольной интоксикации является нарушение условно-рефлекторной активности, целью данной работы было раз-
витие методики, моделирующеи состояние опьянения у животных при пероральном способе приема алкоголя.
Материалы и методы
Эксперименты проводили на конвенци-альных мышах (самцах) NMRI в возрасте 2,5 месяцев. Животные содержались в питомнике ИТЭБ РАН по 10 особей в клетке, изготовленной из пластика, и с крышкой из нержавеющей стали. В качестве подстилочного материала использовали свежие древесные опилки из сосны при ежедневной смене подстилки. Условия содержания стандартные: температура в комнате 20 ± 2 ОС, гранулированный корм ПК-121-2 (ООО «ИНФОРМКОРМ»), питье at libitum. Воду и корм заменяли ежедневно без предварительной их обработки.
За час до начала эксперимента животных лишали пищи при свободном доступе к питью. Для моделирования ситуации алкогольного опьянения использовали 40О-ный водный раствор этилового спирта «Экстра», который перорально вводили зондом в желудок мыши. В качестве плацебо использовали физиологический раствор (0,9%-ный NaCl). Для абсолютного контроля брали животных, которым ничего не вводили.
88
Экспериментальная модель алкогольного опьянения ...
В эксперименте исследовали влияние дозы 3 мл/кг (по этанолу). Объем вводимой пробы 40О алкоголя определяли для каждого животного индивидуально с учетом массы его тела из выражения
V = 7,5 т,
где: V — объем пробы, мкл; т — масса тела мыши, г.
Через 20 минут после введения алкоголя или плацебо состояние животного оценивали по условно-рефлекторной активности в крестообразном лабиринте. Аппарат состоит из 4 одинаковых тупиковых камер (отсеков), соединенных между собой через такую же пятую центральную камеру. Каждый отсек представляет собой куб с ребром длинной 15 см и отверстием (7 х 7 см) в стенке для входа со стороны центральной камеры. По дну проведены линии, разъединяющие поле отсека и центральной камеры. Мышь помещается в центральную камеру, после чего начинает исследовать крестообразный лабиринт в течение 4 минут. Заход в тупик считается состоявшимся, если животное переносит все 4 лапы через линию, отделяющую этот отсек от центральной камеры. Оцениваются следу-
ющие параметры поведения: количество посещенных тупиков — уровень поисковой активности; латентный период начала исследования — показатель принятия решения; время нахождения в первом тупике — наличие эмоции страха; время полного обхода лабиринта — способность к пространственной ориентации (элементарная форма рассудочной деятельности); количество возвратов в предыдущий тупик — показатель ошибок краткосрочной памяти; поочередное посещение двух из четырех тупиков
— поведенческая стереотипия; количество левых и правых поворотов при переходе из тупика в тупик — асимметрия локомоции; количество стоек — уровень исследовательской активности.
Статистическую обработку экспериментальных данных проводили с помощью приложения Excel. Для каждого параметра определяли среднее арифметическое и среднеквадратичную ошибку среднего для группы из 10 мышей.
Результаты
В таблице приведены результаты изучения условно-рефлекторной активности мышей
Параметры поведения в крестообразном лабиринте мышей, на которых не оказывали воздействия (контроль), и через 20 минут после перорального введения плацебо (0,9% №0) или 40О алкоголя в дозе 3 мл/кг (по этанолу)
Группа
Параметры условно-рефлекторной активности*
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Контроль 15±2 3±1 12±3 2) ±1±1 25 8( 2±1 3 4±1 6±1 4±1 39±5
Плацебо (0,9% NaCI) 17±2 4±1 11±2 5) ±1±1 66 8( 3±1 3 4±1 8±2 3±1 36±5
400 алкоголь 25±4 2±1 6±1 52±7 (6±1) 10±2 9 6±1 7±1 12±2 20±4
* Параметры условно-рефлекторной активности: 1 - количество тупиков лабиринта, посещенных за 4 минуты; 2 - латентный период начала исследования лабиринта; 3 - время нахождения в первом тупике лабиринта; 4 - время полного обхода всех тупиков лабиринта и количество тупиков (в скобках), посещенных при этом; 5 - количество поочередных посещений двух из четырех тупиков; 6 - на группу количество возвратов в тупик, посешенный при предыдущем визите; 7 - количество правых поворотов при переходе из тупика в тупик; 8 - количество левых поворотов при переходе из тупика в тупик; 9 - количество диаметральных переходов из тупика в тупик; 10 - количество стоек.
А.Г. Погорелов, Е.И. Маевский, В.Н. Погорелова, М.Л. Учитель
в тесте крестообразного лабиринта при алкогольной интоксикации, моделирующей опьянение.
Асимметрию локомоции оценивают по среднему количеству поворотов разной направленности. Этот критерий позволяет выявить патологию, если исследуемое воздействие вносит дезориентацию одного типа у большинства животных, например выключает движение по направлению «часовой стрелки». Однако такого не наблюдается в случае алкогольного опьянения. Поэтому мы применили другой параметр
— среднее абсолютных значений разности разнонаправленных поворотов для каждого животного в группе.
Для описания изменения в поведении животных полезно также использовать коэффициент «исследовательской активности», который определяется как отношение числа стоек к числу посещенных отсеков лабиринта. Под воздействием алко-
голя числовые значения указанных параметров меняются разнонаправленно, что приводит к значительному изменению величины их отношения по сравнению с контрольным уровнем.
Обсуждение результатов
Методы оценки токсичности алкоголя основаны на интоксикации животных посредством внутрибрюшинной инъекции раствора этилового спирта. При таком способе введении исключается влияние на скорость и выраженность действия алкоголя желудочно-кишечного тракта. Поэтому в данном исследовании 40О-ный алкоголь вводили перорально зондом в желудок. Этот приём является более физиологичным по сравнению с внутрибрюшинными инъекциями и более адекватным обычному способу потребления напитков человеком, что по-
3.0
2.5
2.0
1.5 ч
1,0
0,5
Изменение во времени характерных параметров поведения мышей при алкогольном опьянении. Данные представлены как отношение значения параметра в фазе опьянения к его величине для контрольной группы, в которой животным вместо алкоголя вводили плацебо (0,9% ЫаС1):
К - коэффициент исследовательской активности (отношение количества стоек к количеству посещенных тупиков); N - количество посещенных тупиков лабиринта; D - количество диаметральных переходов из тупика в тупик; п - количество поочередных посещений двух из четырех тупиков; Ь - количество возвратов в тупик. Сплошной линией на уровне «1» отмечена контрольная группа
90
п
N
К
0
Экспериментальная модель алкогольного опьянения ...
зволяет оценивать комплексный вклад всего организма в развитие алкогольной интоксикации.
В случае потребления алкоголя в дозе 3 мл/кг (по этанолу) наибольший эффект опьянения проявляется в поведении животных на 20-й минуте. У «трезвых» животных через 20 минут после стресса, вызванного введением зонда в желудок, все параметры поведения возвращаются к уровню контрольной группы. В такой ситуации следует ожидать, что изменения в условно-рефлекторной активности мышей на фоне действия алкоголя обусловлены состоянием опьянения.
Видно, что у «пьяных» мышей регистрируется расторможенное поведение, которое проявляется в значительном увеличении локомоторной активности, уменьшении латентного периода исследования лабиринта и времени нахождения в первом отсеке. При этом наблюдается поведенческая стереотипия, нарушение навигационного научения и снижение коэффициента исследовательской активности, появляются ошибки краткосрочной памяти (количество возвратов в отсек лабиринта, который посещался при предыдущем визите). Наиболее яркие эффекты изменения параметров условно-рефлекторной активности в разработанной модели алкогольного опьянения представлены на рисунке.
Выводы
1. Алкоголь вызывает «растормаживание» поведения животных, снижая выраженность эмоции страха.
2. Характерными признаками опьянения у мышей являются стереотипия, нарушение навигационного научения, снижение исследовательской активности и появление ошибок в краткосрочной памяти.
Литература
1. Гланц С. Медико-биологическая статистика. М.: Практика, 1999, с. 81-122.
2. Майский А.И., Салимов Р.М. Методические указания по изучению препаратов для лечения алкоголизма. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. М.: ЗАО «ИИА Ремедиум», 2000, с. 164-171.
3. Нужный В.П. Методологические аспекты оценки токсичности спиртосодержащих жидкостей и алкогольных напитков. Токсикологический вестник, 1999, 4, с. 2-10.
4. Погорелое А.Г., Возняк В.М., Погорелова В.Н., Маевский Е.И. Биологическая экспертиза качества этилового спирта, производимого из пищевого сырья. Наркология, 2003, 7, с. 2-7.
5. Погорелова В.Н., Аксиров А.М., Маевский Е.И., Погорелов А.Г., Учитель М.Л. Биологическая экспертиза специфических свойств препарата «Антип». Горизонты биофизики: от теории к практике. Пущино, 2003, с. 95-100.
EXPERIMENTAL MODEL OF ALCOHOL INTOXICATION AND ITS DESCRIPTION IN TERMS OF BEHAVIORAL REACTIONS
A.G. Pogorelov, E.I.Maevsky, V.N. Pogorelova, M.L. Utchitel
Institute of Theoretical and Experimental Biophysics RAS, Pushchino
Approaches for testing the alcohol intoxication using NMRI mice as an experimental model are presented. To define the mice condition, cruciform labyrinth was employed for recording the changes in behavioral parameters. This technique allows us to estimate the alcohols quality and specific effectiveness of treatments against alcohol toxicity.
Key words: alcohol intoxication, NMRI mice, behavioral reactions, cruciform labyrinth.
