CC BY
146. Koryagina Yu.V. Chronobiological features of athletes under various physical loads, training cycles and environmental conditions / Yu.V. Koryagina, G.N. Ter-Akopov // Therapeutic physical training and sports medicine. 2017. - No. 5 (143). P. 29-33.
7. Koryagina Yu.V. Desynchronosis in sports: health and physical performance / Yu.V. Koryagina, G.N. Ter-Akopov // International Journal of Applied and Fundamental Research. 2017. - No. 10-1. - P. 77-81.
8. Korkushko O. Peptide geroprotector from the epiphysis slows down accelerated aging of elderly people: the result of a 15-year observation / .V. Korkushko V.Kh. Havinson, V.B. Shatilo, I.A. Antonyuk-Shcheglov // Bulletin of Experimental Biology and Medicine .- 2011.- №3.- P. 343-347.
9. Anisimov V.N. Epiphysis, biorhythms and aging of the organism / V.N. Anisimov // Uspekhi fiziologicheskikh nauk.- 2008.-T.39.-No. 4.-P.40-65.
Сведения об авторах. Юлия Павловна Салова - кандидат биологических наук, доцент кафедры анатомии, физиологии, спортивной медицины и гигиены ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет физической культуры и спорта», e-mail: [email protected]; Денис Анатольевич Салов - руководитель физического воспитания БПОУ ОО «Омский техникум мясной и молочной промышленности».
УДК 612.826.4
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КРЫС ПРИ ИНТРАНАЗАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ АНТАГОНИСТА КИССПЕПТИНОВЫХ РЕЦЕПТОРОВ Р-234
М. А. Ткачева, А. Н. Инюшкин ФГАОУ ВО «Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева», Самарский университет, Самара, Россия Ключевые слова: супрахиазматическое ядро гипоталамуса, биологические ритмы, антагонист кисспептиновых рецепторов р-234, поведение, лабиринт Барнса.
Аннотация. Супрахиазматическое ядро гипоталамуса служит главным регулятором сна и бодрствования, а так же играет роль в регуляции метаболизма и поведения. Важным нейрохимическим регулятором функции биологических часов является кисспептин, который отвечает за процессы полового созревания, а также поведения и локомоторную активность. Однако, влияние блокады специфических кисспептиновых рецепторов на аспекты поведения в области биологических ритмов до настоящего времени
изучено не было. В настоящей работе исследуется влияние антагониста кисспептиновых рецепторов р-234 на биологические ритмы у крыс самцов Вистар в поведенческой установке «лабиринт Барнса».
INVESTIGATION OF THE BEHAVIOR OF RATS WHEN ADMINISTERED INTRANASALLY RECEPTOR OF KISSPEPTIN
ANTAGONIST P-234
M. A. Tkacheva, A. N. Inyushkin Samara National Research University named after academician S.P. Koroleva,
Samara University, Samara, Russia
Key words: suprachiasmatic nucleus of hypothalamus, biological rhythms, antagonist of kispeptin receptors p-234, behavior, labyrinth of Barnes.
Annotation. The suprachiasmatic nucleus of the hypothalamus serves as the main regulator of sleep and wakefulness, and also plays a role in the regulation of metabolism and behavior. An important neurochemical regulator of the biological clock function is cisspeptin, which is responsible for the processes of puberty, as well as behavior and locomotor activity. However, the effect of blockade of specific receptor receptors on aspects of behavior in the field of biological rhythms has not been studied to date. In the present work, the influence of the antagonist of cispeptin receptors p-234 on the biological rhythms in Wistar male rats in the behavioral setting «Barnes labyrinth» is studied.
Введение. Главные циркадианные биологические часы организма млекопитающих и человека расположены в супрахиазматическом ядре гипоталамуса. Осциллятор супрахиазматического ядра задает физиологические, биохимические, гормональные и поведенческие ритмы органам и тканям. Биологические часы могут синхронизироваться с суточным 24-часовым периодом, получая по многочисленным афферентным и эфферентным путям фотическую и нефотическую информацию. Кроме того, в синхронизации функции циркадианного осциллятора принимают участие нейропептиды. Пептиды могут настраивать циркадианный осциллятор супрахиазматического ядра нефотически. Одним из наиболее интересных пептидов является недавно открытый эндогенный нейрохимический регулятор кисспептин. Данный пептид, первоначально был идентифицирован в плаценте, как потенциальный супрессор метостазирования меланомы, а позже была выявлена его роль в половом созревании [11]. В супрахиазматическом ядре гипоталамуса присутствуют
специфические рецепторы к К188-1т. Однако исследование их блокады в условиях наблюдения биологических ритмов до настоящего времени изучено не было.
Положение о том, что именно супрахиазматическое ядро, является местом локализации, главных циркадианных биологических часов организма млекопитающих, является в настоящее время общепринятым. Супрахиазматическое ядро получает информацию по, афферентным и эфферентным путям, а синхронизация ритма циркадианного осциллятора с ежесуточно повторяющимися событиями в окружающей среде это происходит посредством фотической и нефотической настройки. Наиболее важной в потоке информации, поступающей в супрахиазматическое ядро, является циклическая афферентация об уровне освещённости, приходящая по ретиногипоталамическому тракту от фоторецепторов сетчатки [7,3]. Важную роль в синхронизации функции циркадианного осциллятора играют так же нейропептиды. В данной работе, рассматриваются, основные механизмы блокады специфических кисспептиновых рецепторов на поведение у крыс самцов Вистар. Экспрессия в гипоталамусе К188-1т специфических рецепторов у крыс увеличивается в период полового созревания и колеблется во время эстральной стадии [6]. Таким образом, сигнализация К188-ОРЯ54, является критической на уроне медиаторов, как для отрицательной, так и положительной гонадальной стероидной обратной связи у нейронов гонадолиберина через вРЯ54 [8,9,10].
Наиболее сильно влияние биологических ритмов проявляется при посменной работе. Кроме того, немаловажной проблемой, остаются дисинхронозы, влияющие на уровень жизни, связанные с сезонными депрессиями. Характерной особенностью работы человека в ночную смену, является обострение всех систем организма, что может нанести в дальнейшем вред здоровью, проявляющимся в различных аспектах жизни, таких как, раннее появление аритмий и первичной гипертензии. Кроме того, сложности сосредоточения в ночные часы и социальные факторы, могут приводить к нервозоподобным состояниям и существенно изменять качество жизни. [12,2,1]. Полученные результаты, в данном исследовании, могут иметь практическое применение в области коррекции расстройств хронопериодической системы, вызванных нарушениями биологических ритмов СХЯ. Антагонист кисспептиновых рецепторов р-234, потенциально может быть использован при разработке методов коррекции метаболических
расстройств, вызванных нарушением в функционировании циркадианной системе млекопитающих и человека [4,5].
Биологические часы млекопитающих, задают поведенческие ритмы органам и тканям. Суточный ритм, который генерирует супрахиазматическое ядро гипоталамуса, не равен в точности 24-часам. В связи с этим, для корректной работы в условиях целостного организма, биологические часы получают информацию, которая синхронизирует ритм активности данного осциллятора. Информация поступает по афферентным путям, тем самым синхронизируя ритмы с биологически значимыми событиями в окружающей среде. Важной является афферентация от фоторецепторов сетчатки, которая настраивает биологические ритмы в соответствии с уровнем освещённости.
Кроме света есть также другие факторы синхронизации циркадианного осциллятора: например режим питания, ежесуточные повторяющиеся поведенческие реакции, социально-значимые события и др. Кроме фотических существуют нефотические механизмы регуляции супрахиазматического ядра, при помощи нейропептидов. Как известно, циркадианные часы млекопитающих и человека, задают многочисленные параметры поведенческой активности, гормональной и метаболической регуляции. Кисспептин - нейрохимический регулятор, который не только отвечает за фертильность, но и влияет на локомоторную активность и уровень тревожности. В реализации эффектов кисспептина играют роль ОЯР-54 рецепторы. В данной работе исследуется влияние антагониста кисспептиновых рецепторов р-234 на показатели поведенческой активности в тесте «лабиринт Барнса».
Методы и организация исследования. В данной работе эксперименты выполнены на 12 самцах крыс массой 240-270 г. Антагонист кисспептина Р-234 вводили интраназально в объеме 10 мкл и концентрации 0,1 мкМ. В 16.00 начинали регистрацию поведенческих параметров (стандартный режим освещения 12:12, время включения освещения соответствует 0, время введения антагониста - 2), в течение 3 последовательных суток. Время аппликации выбирали в соответствие с пиком экспрессии вЯР-54 рецепторов. В контрольных наблюдениях по аналогичной методике вводили интраназально 10 мкл воды для инъекций. Тестирование начинали через 15 минут после введения.
Результаты исследования и их обсуждение. В контрольной группе у животных наблюдались реакции ажитации проявляющиеся в двигательном
беспокойстве, а также сильном эмоциональном возбуждении. В экспериментальной группе такие реакции отсутствовали, что подтверждается разницей в средних значениях между двумя группами (Р=<0,001). Количество засовываний мордочки внутрь отверстий превалировало у экспериментальных животных и имело статистически достоверные результаты (Р = 0,002). Отличительной особенностью так же было увеличение количества вертикальных стоек в экспериментальной группе (Р =
0.012.. При этом достоверно значимых результатов в нахождении убежища выявлено не было (Р = 0,850). Кроме того, у контрольной и экспериментальной группы, достоверных различий в параметре седации не наблюдалось (Р = 0,699). Результаты тестирования в контрольной и экспериментальной группе были схожими для всех трёх дней тестирования, тем не менее, различия были более выражены на второй и на третий день.
Заключение. Блокада кисспептиновых рецепторов приводила к повышению исследовательской активности и уменьшению реакций ажитации у крыс. Стоит заметить, что и в контрольной и в экспериментальной группе достоверно значимых различий в количестве нахождения убежищ за 10 минут у исследуемых животных в установке, а так же различий в седации, выявлено не было. Исходя из данных показателей, можно предположить, что антагонист кисспептиновых рецепторов р-234 не оказывает сильного тормозного эффекта на поведенческие параметры у крыс. Однако, нивелирует механизмы сильного возбуждения. Полученные данные показывают, что механизм реакций реализуется на уровне специфических кисспептиновых рецепторов, экспрессия которых осуществляется, в частности, в структурах мозга, играющих ключевую роль в регуляции моторики, эмоций и суточных ритмов - стриатуме, миндалине и супрахиазматическом ядре гипоталамуса.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-34-00542-мол_а.
Литература
1. Асланян Н. Л. О хронобиологическом подходе к диагностике сердечнососудистой системы / Н.Л. Асланян // Терапевтический архив. 1986.- Т. 63.-№.1.- С. 45-47.
2. Ашофф Ю. Биологические ритмы: монография / Ю. Ашофф; под общ. ред. Н.А. Агаджаняна. -М.: Мир, 1984. - 414 с.
3. Заморский, И.И. Функциональная организация фотопериодической системы головного мозга / И.И. Заморский, В.П. Пишак // Успехи физиол.наук. - 2003. - №34 (4). Р.37-53.
4. Судаков К.В. Кросс-корреляционный вегетативный критерий эмоционального стресса. / К.В. Судаков, О.П. Тараканов, Е.А. Юматов //Физиология человека. 1995. - Т. 21. - № 3.-С. 87-95.
5. Goel N. Circadian Rhythm Profiles in Women with Night Eating Syndrome / N. Goel , A. J. Stunkard, N. L. Rogers, et al. // J Biol Rhythms. - 2009. - Vol. - 24. -№1. - P. 85-94.
6. Golombek D.A. Physiology of circadian entrainment / D.A. Golombek, R.E. Rosenstein // Physiol. Rev. - 2010. - Vol. 90. - №3. - P. 1063-1102.
7. Hastings M. Circadian clocks: regulators of endocrine and metabolic rhythms / M. Hastings, J.S. O'Neil, E.S. Maywood // J. Endocrinol. - 2007. - № 195. - Р. 187-198.
8. Inyushkin A.N. Melatonin modulates spike coding in the rat suprachiasmatic nucleus / A.N. Inyushkin, G.S. Bhumbra, J.A. Gonzalez, R.E.J. Dyball // Journal of Neuroendocrinology. - 2007. - № 19. Р.671-681.
9. Inyushkin A.N. Leptin modulates spike coding in the rat suprachiasmatic nucleus / A.N. Inyushkin, G.S. Bhumbra, R.E.D. Dyball // Journal of Neuroendocrinology. - 2009. № 21. Р. 705-714.
10. Klisch C. Modulates neuronal activity of the rodent suprachiasmatic nucleus in vitro / C. Klisch, A.N. Inyushkin, J. Mordel, D. Karnas, P. Pevet, H. Meissl, A. Orexin // European Journal of Neuroscience. - 2009. № 30. Р. 65-75.
11. Lee J.H. KiSS-1, новый ген злокачественных метаназ меланомы человека / J.H. Lee, M.E. Miele, D.J. Hicks et al. // Журнал Национального института рака. - 1996. - № 23. Р. 88.
12. Pielecka-Fortuna J. Voltage-gated potassium currents are targets of diurnal changes in estradiol feedback regulation and kisspeptin action on gonadotropin-releasing hormone neurons in mice / J. Pielecka-Fortuna, R.A. DeFazio, S.M. Moenter // Biology of Reproduction. - 2011. № 85. Р. 987-995.
References
1. Aslanyan N.L. On the Chronobiological Approach to the Diagnosis of the Cardiovascular System. Aslanyan // Therapeutic archive. - 1986. - P.63. - №1.- P. 45-47.
2. Ashoff Yu. Biological rhythms: monograph / Yu. Ashoff; under the Society. Ed. ON. Aghajanyan. - M.: Mir, 1984. - 414 p.
3. Overseas I.I. Functional organization of the photoperiodic system of the brain. Overseas, V.P. Pishak // Uspekhi fiziolov.nauk. - 2003. - No. 34 (4). P.37-53.
4. Sudakov K.V. Cross-correlation vegetative criterion of emotional stress. / K.V. Sudakov, ОР. Tarakanov, E.A. Yumatov // Physiology of man. 1995. - Vol. 21. -No. 3.- P. 87-95.
5. Goel N. Circadian Rhythm Profiles in Women with Night Eating Syndrome / N. Goel, A. J. Stunkard, N. L. Rogers, et al. // J Biol Rhythms. - 2009. - Vol. - 24. -№1. P. 85-94.
6. Golombek D.A. Physiology of circadian entrainment / D.A. Golombek, R.E. Rosenstein, Physiol. Rev. - 2010. - Vol. 90. - №3. - P. 1063-1102.
7. Hastings M. Circadian clocks: regulators of endocrine and metabolic rhythms / M. Hastings, J.S. O'Neil, E.S. Maywood, J. Endocrinol. - 2007. - № 195. - P. 187198.
8. Inyushkin A.N. Melatonin modulates spike coding in the rat suprachiasmatic nucleus / A.N. Inyushkin, G.S. Bhumbra, J.A. Gonzalez, R.E.J. Dyball // Journal of Neuroendocrinology. - 2007. - № 19. - P.671-681.
9. Inyushkin A.N. Leptin modulates spike coding in the rat suprachiasmatic nucleus / A.N. Inyushkin, G.S. Bhumbra, R.E.D. Dyball // Journal of Neuroendocrinology. - 2009. № 21. - P. 705-714.
10. Klisch C. Modulates neuronal activity of the rodent suprachiasmatic nucleus in vitro / C. Klisch, A.N. Inyushkin, J. Mordel, D. Karnas, P. Pevet, H. Meissl, A. Orexin // European Journal of Neuroscience. - 2009. № 30.- P. 65-75.
11. Lee, J.H. KiSS-1, a new gene for malignant methanases of human melanoma / J.H. Lee, M.E. Miele, D.J. Hicks et al. // Journal of the National Cancer Institute. -1996. - No. 23. P. 88.3. Overseas, I.I. Functional organization of the photoperiodic system of the brain. Overseas, V.P. Pishak // Uspekhi fiziolov.nauk. - 2003. - № 34 (4). - P.37-53.
12. Pielecka-Fortuna, J. Voltage-gated potassium currents are targets of diurnal changes in estradiol, regulating and kisspeptin action on gonadotropin-releasing hormone neurons in mice / J. Pielecka-Fortuna, R.A. DeFazio, S.M. Moenter // Biology of Reproduction. - 2011. - № 85. - P. 987-995.
Сведения об авторах. Маргарита Андреевна Ткачева - учебный мастер, «Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева», e-mail.: [email protected]; Алексей Николаевич Инюшкин - заведующий кафедрой физиологии человека и животных «Самарского национального исследовательского университета имени академика С.П. Королева», д.б.н., профессор.
