CC BY
103
УДК 591.1:612.829.34
Ключевые слова: тест «открытое поле», тест «вынужденное плавание», крысы линии WAG/Rij
Key words: open field test, compelled swimming test, rats of the WAG/Rij line
Садртдинова И. И., Хисматуллина З. Р.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КРЫС ЛИНИИ WAG/RIJ С УЧЕТОМ ПОЛОВОГО ФАКТОРА
investigation of the behavior of wag/rij rats
considering the sex factor
ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный университет» (БашГУ) Адрес: 450076, Россия, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32
The Bashkir State university Address: 450076, Russia, the Republic of bashkortostan, ufa, Zaki validi str., 32
Садртдинова Индира Илдаровна, аспирант / Sadrtdinova Indira I., postgraduate Хисматуллина Зухра Рашидовна, д. б. н., проф., зав. кафедрой физиологии человека и зоологии
Khismatullina Zukhra R., Doctor of biology Science, Head of the Dept. of Human physiology and Zoology
Аннотация. В данной работе приведены результаты сравнительного анализа поведенческих особенностей у крыс линии WAG/Rij в тестах «открытое поле» и «вынужденное плавание» с учетом полового фактора. В ходе эксперимента в тесте «открытое поле» мы наблюдали тревожную реакцию животных, которая проявлялась в том, что крысы обоего пола предпочитали двигаться по темным периферическим квадратам поля, нежели по центру. Самки крыс линии WAG/Rij показали большую двигательную активность и исследовательскую деятельность, чем самцы этой линии. В тесте вынужденного плавания по Порсолту самки крыс линии WAG/Rij проявляли симптомы депрессивноподобного поведения, что подтверждается повышенной иммобильностью и низким показателем общего времени плавания по сравнению с самцами. Анализируя количественные измерения компонентов поведения крыс линии WAG/Rij, нами выявлены достоверные различия в обоих поведенческих тестах. Summary. In this work the results of the comparative analysis of behavioural features of the WAG/Rij line rats are given in the open field and the compelled swimming tests taking into account the sex factor. During the experiment in the open field test we observed disturbing reaction of animals as rats of both sex preferred to move rather on the dark peripheral squares of the field than in the center. Female rats of the WAG/Rij line showed greater physical and research activity than the males of this line. In the compelled swimming test by Porsolt the female rats of the WAG/Rij line demonstrated symptoms of depressive behavior which is confirmed by the increased immovability and the low indicator of the general time of swimming in comparison with the males. Analyzing the quantitative measurements of components of behavior of the WAG/Rij line rats we have revealed reliable distinctions in both behavioural tests.
Введение
В современной медицине и биологии одной из наиболее актуально изучаемых вопросов является проблема стресса, следствием которого является депрессия. Депрессивное расстройство - это психическое заболевание, которое значительно снижает качество жизни больных и их трудоспособность, требует больших экономических затрат на лечение, уход и восстановление. Более 15 % населения планеты переносит хотя бы один депрессивный эпизод в течение жизни [13]. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, к 2020 году депрессия выйдет на первое место среди заболеваний в мире, обогнав сегодняшних лидеров - инфекционные и сердечно-сосудистые заболевания. Исходя из вышесказанного, исследование де-
прессивных состояний является актуальным и имеет большое практическое значение.
Из клинической практики известно, что эпилепсии часто сопутствуют аффективные нарушения, среди которых депрессивные расстройства являются одними из наиболее частых.
Были получены данные, свидетельствующие о тревожности крыс линии WAG/ Rij, которые являются генетической моделью absence — эпилепсии [9] и представляют собой экспериментальную модель депрессии [7].
Целью настоящей работы стало выявление половых особенностей поведенческой активности крыс линии WAG/Rij в тесте «открытое поле» и в тесте «вынужденное плавание» по Порсолту.
Тест «открытое поле» был впервые предложен К. Холлом в 30-е годы прошлого столетия [12] для изучения роли новизны в возникновении тревоги. Согласно классическим представлениям этот тест позволяет исследовать у крыс ориентировочную реакцию и эмоциональную реактивность в новых условиях среды [8]. Как правило, ориентировочно-исследовательская реакция крыс оценивается по горизонтальной и вертикальной двигательной активности [10]. В то время как эмоциональный статус животного оценивают по числу болюсов, уринаций, грумин-говой активности, времени выхода из центра и времени замирания [2].
Поведенческий тест «вынужденное плавание» впервые был предложен Р. Порсол-том в 1977 году [14]. Суть метода заключается в том, что крысы, вынужденные плавать в замкнутом пространстве без возможности выхода из стресс-ситуации, отказываются от активных действий, принимают позу «зависания», достаточную только для удержания головы на поверхности воды - стадия иммобилизации. Продолжительный отказ от активного плавания (иммобилизация, «поведение отчаяния» по R. Рогеок) является показателем депрессивного состояния, развивающейся в ситуации невозможности избежать опасности [5].
Материалы и методы
Эксперименты проведены на крысах линии WAG/Rij, м. т. 215-230 г (п = 24). Животные содержались в стандартных условиях вивария, характеризующихся постоянством комнатной температуры (20-22 °С) и уровнем влажности, с 12-часовым искусственным освещением (с 8:00 до 20:00). В течение всего эксперимента животные имели свободный доступ к корму и питьевой воде (за исключением времени измерения физиологических параметров). Содержание животных и эксперименты проводились согласно международным нормам и правилам работы с позвоночными животными (Страсбург, 1999).
С целью уменьшения анксиогенного влияния вспомогательных процедур эксперимента, таких как хэндлинг, посадка в пере-
носный ящик, транспортировка из вивария в экспериментальную комнату и обратно, животных адаптировали к ним в течение 5 дней до начала поведенческих исследований [9].
Тест «открытое поле». Круглое открытое поле представляло собой освещенную арену 1,5 м в диаметре с высотой стенок 0,8 м, дно которой было разделено на центральную и периферическую зоны. Животное помещалось в центр арены, т. е. в новое открытое пространство, выбраться из которого ему мешает огораживающая арену стенка, хвостом к экспериментатору. В течение 15 минут фиксировались следующие параметры: число пересеченных квадратов (передними и задними лапами) и количество вертикальных стоек в центральной зоне и на периферии поля, эпизоды груминга («чесательный рефлекс») и их продолжительность, латентный период, количество уринации и дефекаций (количество фекальных болюсов).
Эксперимент проводился в одно и то же время дня с 15:00 до 19:00 в затемненной комнате без постороннего шума и других раздражителей в течение 5 дней с помощью веб-камеры Logitech C 310 HD с автоматическим переносом видеозаписи на компьютер. После тестирования крысу помещали обратно в клетку, поле тщательно обрабатывалось спиртовым раствором и промывалось водой перед помещением следующей крысы. Количественные измерения компонентов поведения животных подвергались статистическому анализу.
Следующим этапом стало проведение теста «вынужденное плавание». Опыты проводились с 10:00 до 15:00. Животных помещали в цилиндрический сосуд (высота 70 см, внутренний диаметр 38 см), заполненный водой на высоту 33 см: в данных условиях крыса не может ни выбраться, ни найти опору в нем. Температуру воды поддерживали на уровне 25±2 °C. Поведение регистрировали в течение 5 минут с помощью веб-камеры Logitech C 310 HD с автоматическим переносом видеозаписи на компьютер. Отмечали основные тестируемые параметры: длительность первого эпизода активного плавания (сек.) (энергичные гребковые движения все-
ми конечностями), количество фекальных болюсов, количество актов груминга, количество выпрыгиваний, суммарное время иммобилизации (сек.), общее время плавания (сек.).
Кроме того, вычисляли индекс депрес-сивности (ИД), определяемый отношением числа самых коротких периодов иммобилизации длительностью до 6 секунд к общему числу периодов активного плавания [1]. Статистическую обработку данных проводили с помощью непараметрического и-критерия Манна - Уитни, используя компьютерную программу «Statistica 5.0». Достоверными признавались различия при р < 0,01.
Результаты и обсуждение
Результаты тестирования крыс по регистрации поведения в тесте «открытое поле» представлены в таблице 1. Результаты проведенного исследования демонстрируют
различную динамику изменений поведения крыс линии WAG/Rij. По общей горизонтальной активности самки крыс наиболее подвижны, чем самцы: 266,83±9,86 против 227,50±5,08 (р < 0,01).
Показателем исследовательской деятельности является количество вертикальных стоек. За стойку принимали положение животного, когда оно отрывало передние лапы от пола и оставалось лишь на задних лапах. При этом животное вытягивало шею, часто поворачивая голову, и принюхивалось. По общему количеству вертикальных стоек (а также в центре и по периферии) самки совершали почти в 2 раза больше стоек, чем самцы (р < 0,01).
При регистрации груминга (чесательная форма движений) учитывали частоту актов груминга животных и его продолжительность. Количество эпизодов груминга у самок равно 2,50±0,22, у самцов - 6,67±0,33.
Таблица 1.
Сравнительный анализ поведенческих показателей у самок и самцов крыс линии WAG/Rij в тесте «открытое поле» (М±m)
Поведенческие показатели Самки Самцы 1-критерий Стью-дента, р
Двигательная активность В центре 48,17±2,73 42,17±2,01 р > 0,05
По периферии 218,67±8,70 185,33±3,31 р < 0,01
Общая 266,83±9,86 227,50±5,08 р < 0,01
Латентный период 51,17±2,89 51,00±1,26 р > 0,05
Количество вертикальных стоек В центре 12,50±1,34 5,17±0,60 р < 0,01
По периферии 55,00±2,52 29,33±1,38 р < 0,01
общая 67,50±3,25 34,50±1,78 р < 0,01
Количество эпизодов груминга 2,50±0,22 6,67±0,33 р < 0,01
Длительность груминга, сек 9,50±0,22 29,83±1,17 р < 0,01
Поведенческие показатели Пол животных 1-критерий Стью-дента, р
Самки Самцы
Длительность иммобилизации 255,67±3,06 156,50±2,32 р < 0,01
Длительность 1-го эпизода активного плавания 5,83±0,48 10,83±1,14 р < 0,01
Общее время плавания 44,33±3,06 143,50±2,32 р < 0,01
Количество болюсов 5,50±0,43 2,17±0,31 р < 0,01
Количество актов груминга 4,33±0,61 0 р < 0,01
Количество выпрыгиваний 20,67±1,71 50,00±2,19 р < 0,01
Таблица 2.
Сравнительный анализ поведенческих показателей у самок и самцов крыс линии WAG/Rij в тесте «вынужденное плавание» (М±m)
У самцов они продолжительнее, чем у самок: 29,83±1,17 против 9,50±0,22. Реакция гру-минга в эмоциогенных ситуациях является смешанной реакцией, отражающей наличие эмоциогенного напряжения [2]. Акты дефекации во время регистрации поведенческих параметров не наблюдали. По продолжительности латентного периода между самками и самцами достоверных различий обнаружено не было.
Результаты эксперимента, полученные в тесте «вынужденное плавание», систематизированы в таблице 2.
Известно, чем больше время иммобильно-сти, меньше общее время плавания и меньше длительность первого эпизода активного плавания, тем выше уровень депрессивно-сти, и наоборот.
Сопоставление результатов опыта в тесте «вынужденное плавание» показало достоверные различия в поведенческих параметрах у самок и самцов. Самки крыс линии WAG/Rij в отличие от самцов проявляют более отчетливые признаки депрессивнопо-добного состояния: длительность иммобилизации выше в 1,6 раза, длительность 1-го эпизода активного плавания ниже в 1,9 раз и общее время плавания ниже в 3, 2 раза, причиной чему могут быть нейробиологические особенности.
У самок количество актов груминга составило 4,33±0,61, тогда как у самцов его мы не наблюдали. Количество фекальных болюсов у самок было значительно выше в 2,5 раз, чем у самцов, что дополнительно указывает на тревожность животных.
Такие поведенческие параметры, как груминг и дефекация, характеризуют эмоциональность животных. Помимо прямой биологической функции, груминг часто встречается у грызунов как важный элемент поведения в естественных условиях, представляя собой своеобразный ритуал с определенной последовательностью поведенческих паттернов [3]. Известно, что именно у грызунов груминг специфически активируется при действии стресса и поэтому считается одним из его поведенческих маркеров [11].
Динамика эмоционально-мотивационных нарушений у самцов и самок была различна,
что, по-видимому, обусловлено влиянием половых гормонов.
У самцов достоверно выше было количество выпрыгиваний, то есть попыток освобождения от воды: 50,00±2,19 против 20,67±1,71. Высокий показатель свидетельствует о низком уровне депрессии у животных.
Индекс депрессивности у самок достоверно выше, чем у самцов: 2,19±0,08 против 0,40±0,06 (р < 0,01).
Заключение
Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что самки крыс линии WAG/Rij в тесте «открытое поле» показали большую двигательную активность и исследовательскую деятельность и подтверждают данные, полученные ранее [6]. При этом следует отметить, что и самки, и самцы предпочитают двигаться по периферии поля и редко посещают центр, что позволяет предполагать, что всем крысам линии WAG/Rij независимо от пола присуща тревожность. Активность самцов и самок крыс на периферии «открытого поля» достигала 81,7 %, а в центре - только 18,3 % от общего числа двигательных проявлений. Тот факт, что среди самок преобладают особи с высокой поведенческой активностью, объясняется тем, что большая исследовательская активность самок дает им преимущество в борьбе за выживание, воспитание детенышей и сохранения вида в целом [4].
Сравнение данных в тесте «вынужденного плавания», полученных на крысах обоего пола, демонстрируют повышенный уровень депрессивности у самок, чем у самцов, на что указывают выраженные различия в поведенческих показателях. Эти различия в поведении крыс линии WAG/Rij являются своеобразным показателем фенотипических особенностей нервной системы и подтверждают данные о влиянии фактора пола на поведение.
Список литературы
1. Батурин, В. А. Ритмическая организация принудительного плавания и ее связь с особенностями поведения крыс / В. А. Батурин, Г. И. Манжикова // Журн. высшей нерв. деят. - 1988. - Т. 37. - Вып. 2. - С. 293-297.
2. Буреш, Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бу-решова, Д. П. Хьюстон. - М. : Высш. школа, 1991. -268 с.
3. Калуев, А. В. Проблемы и методы изучения груминга при анализе стрессорного поведения у грызунов / Центр физиолого-биохимических проблем. -Киев, Украина. иКЬ: http://nature.web.ru/db/msg.html.
4. Кассиль, В. Г. Половой диморфизм в паттернах условнорефлекторной вкусовой аверзии и ориентировочно-исследовательского и пассивно-оборонительного поведения / В. Г. Кассиль, М. Ю. Бондаренко // Журн. высшей нерв. деят. - 1996. - Т. 46, № 1. -С. 63-71.
5. Козловская, М. М. Влияние гептапептида селан-ка на депрессию поведения высоко- и низкотревожных мышей ВЛЬВ/с и С57BL/6 и крыс с наследуемой депрессивностью поведения WAG/Rij / М. М. Козловская, К. Ю. Саркисова, И. И. Козловский // Психофармакология и биологическая наркология. - 2005. -Т. 5. - Вып. 3. - С. 989-996.
6. Леушкина, Н. Ф. Исследование влияния фактора пола на поведение крыс с модификацией аллельной структуры гена рецептора дофамина второго типа (DRD2) / Н. Ф. Леушкина, А. В. Ахмадеев, Л. Б. Ка-лимуллина // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. - № 4. - 2009. -С. 14-17.
7. Малышев, А. В. Реверсивное обучение у крыс линии WAG/Rij с депрессивноподобным поведением / А. В. Малышев, А. М. Захаров, К. Ю. Саркисова,
(13 (13
Е
03 о.
В. А. Дубынин // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. - 2012. - № 5. - С. 580-590.
8. Подковкин, В. Г. Изменение показателей метаболизма коллагена у крыс с различным эмоциональным статусом при остром стрессе / В. Г. Подковкин, Д. Г. Иванов // Успехи современного естествознания. -2008. - № 11. - С. 17-21.
9. Саркисова, К. Ю. Тревожны ли крысы линии WAG/Rij с генетической absence-эпилепсией / К. Ю. Саркисова, М. А. Куликов, А. Б. Шацкова // Журнал Высшей нервной деятельности. - 2005. -Т. 55. - № 2. - С. 253-261.
10. Шаляпина, В. Г. Роль кортикотропин-рилизинг гормона в нарушениях поведения после неизбегаемо-го стресса у активных и пассивных крыс / В. Г. Шаляпина, В. В. Ракицкая, Е. И. Петрова // Журнал высшей нервной деятельности им. И. П. Павлова. - 2005. -Т. 55. - № 2. - С. 241-246.
11. Celis, M. E. Measurement of Grooming Behaviour / M. E. Celis, E. Torre // In: Methods in Neurosciences, Ed Conn A., San Diego, New York: Academic Press, 1993. -P. 359-378.
12. Hall, C. S. // J.Comp. Psychol, 1934. - V 22. -P. 345-352.
13. Horgan, D. Combination antidepressants - use by GPs and psychiatrists / D. Horgan, S. Dodd // Australian Family Physician. - 2011. - V 40 (6). - P. 397-400.
14. Porsolt, R. D. Depression: a new animal model sensitive to antidepressant treatments / R. D. Porsolt, M. Le Pichon, M. Jalfre // Nature. - 1977. - Vol. 266. -N 21. - P. 730-732.
