CC BY
29
ОСОБЕННОСТИ ЭМОЦИОНАЛЬНО-ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ РЕАКТИВНОСТИ
ОТДЕЛЬНЫХ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОСТРОГО КОМБИНИРОВАННОГО СТРЕССА КОРОТКОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ
И.В. Мухина, д-р биол. наук, профессор
И.Г. Стельникова, д-р мед. наук, профессор
Л.Г. Никонова, д-р мед. наук, доцент
В.В. Савельев , канд. мед. наук
Н.В. Сгибнева, канд. биол. наук
Е.Р. Эрастов, д-р мед. наук, доцент
В.А. Шарова, студент
О.М. Матясова, студент
А.А. Малиновкина, студент
И.А. Корнилова, студент
Приволжский исследовательский медицинский университет (Россия, г. Нижний Новгород)
Б01: 10.24411/2500-1000-2019-11750
Аннотация. Исследование проведено на 10 мышах-самцах линии C57BL/6. Животным моделировали острый комбинированный стресс путем сочетания трех факторов - иммобилизации, шума и резкого света. До стресса и после него мышей тестировали при помощи двух классических нейробиологических методик - «открытого поля» и «принудительного плавания». Результаты исследования показали, что индивидуальные особенности животных были значительно выражены не только до однократного комбинированного стресса короткой продолжительности, но и после него.
Ключевые слова: острый комбинированный стресс - «открытое поле» - «принудительное плавание».
Резкое увеличение расстройств эмоций депрессивного характера, во многом характеризующее современную общественную ситуацию, связано с общей интенсификацией жизненных ритмов, увеличением числа катастроф и террористических актов [1]. Все мы живем в состоянии стресса, и многофакторность этого состояния - одна из характеристик настоящего времени. В последние годы с невероятной интенсивностью изучаются различные биохимические, нейромедиаторные и ней-роэндокринные механизмы тревожно-депрессивных состояний. Можно с полной уверенностью утверждать, что коморбид-ность тревоги и депрессии в настоящее время полностью доказана [2].
Известны попытки многих исследователей выявить общие закономерности реакции на стресс. Однако, обобщая, ученые часто игнорируют индивидуальность конкретного животного. А между тем всегда находятся отдельные особи, которые ни-
как не вписываются в общую концепцию, выходят за пределы всякой сухой схемы. Настоящее время характеризует рост количества работ об индивидуальной реакции того или иного индивидуума на стресс, и мы воспринимаем это как исключительно положительное явление. Ведь не секрет, что одно и то же воздействие может вызывать различные реакции у отдельных животных - от незначительных расстройств до серьезных поломок.
Целью настоящего исследования явилось изучение изменения поведенческих реакций отдельных животных до и после острого комбинированного стресса (ОКС).
Материал и методы исследования. Исследование проведено на 10 экспериментальных мышах-самцах линии C57BL/6, средний вес которых составил 25-30 г и которых часто используют в лабораторных целях [3]. Все животные находились в стандартных условиях вивария и имели постоянный доступ к воде и пище.
Животным моделировали ОКС путем сочетания трех факторов - иммобилизации, шума и резкого света. Иммобилизацию осуществляли путем помещения каждого животного в специальный пластмассовый контейнер с отверстиями, который освещали ярким светом в сочетании с воспроизведением громких скрежещущих звуков. Продолжительность эксперимента составляла один час. До эксперимента и после него проводили классические нейробиоло-гические тесты, позволяющие судить о поведенческой реакции животных - «Открытое поле» (ОП) и «Принудительное плавание» (1111). Время каждого теста составило 5 минут. Работа проводилась в полном и неукоснительном соответствии с Директивой Европейского Сообщества 86 - 609 от 24 ноября 1986 г. Результаты исследования обрабатывали при помощи специально составленной компьютерной программы.
Результаты исследования и их обсуждение. Тест ОП, применяемый с 1934 года, позволяет оценивать реакции, связанные с индивидуальным и общественным поведением различных животных, а также их ответ на острый и комбинированный стресс [4, 5].
Интересно, что до ОКС эти тесты показали значительные колебания ключевых показателей, свидетельствующих о поведенческой активности и, в частности, стрессоустойчивости. Так, количество выходов в центр поля у различных мышей колебалось от 5 до 23 в течение тестирования, а время нахождения в центре - от 4,82 до 122,29 с. Число актов груминга до ОКС принимало значения от 1 до 20, а общее время груминга - от 1,63 до 35,69 с (табл. 1, 2).
Таблица 1. Количество поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Открытое поле»
№ животного Число выходов в центр Число актов груминга Число стоек Число замираний Число принюхиваний Число дефекаций
До После До После До После До После До После До После
ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС
1 22 16 10 8 56 32 2 11 25 27 1б/0м 2б/2м
2 17 21 20 11 52 18 4 8 24 14 3б/0м 0б/0м
3 20 16 7 1 61 39 5 3 33 30 2б/0м 0б/0м
4 5 2 7 10 24 11 13 12 20 23 2б/1м 1б/0м
5 5 1 4 6 11 8 5 14 15 22 0б/0м 0б/0м
6 18 5 2 4 34 16 5 7 26 17 0б/0м 0б/0м
7 21 10 6 4 37 24 3 14 29 13 1б/0м 1б/0м
8 23 12 4 2 37 8 8 20 29 18 2б/0м 2б/1м
9 23 26 3 6 41 39 6 3 36 10 0б/0м 1б/0м
10 10 13 1 4 28 32 9 10 37 16 2б/0м 0б/0м
В настоящее время груминг нейробио-логи понимают не только как элементарную чистку тела, но и как форму собственно смещенной активности, которая уменьшает психическое напряжение. По мнению большинства исследователей, в груминге сочетаются различные составляющие стресса, в частности, поведенческий и эндокринный. В то же время показано, что груминг может способствовать увеличению секреции эндорфинов, кото-
рые, вызывая эйфорию, во многом снижают уровень тревоги и ослабляют стрессор-ную реакцию. Известна связь между тревожностью и грумингом [6, 7, 8].
Существует, однако, еще одна точка зрения, согласно которой груминг при тревожности характерен не для всех животных, и что в комфортных условиях этот вид поведенческой деятельности может даже возрастать, однако большинство исследователей ее не разделяет [9].
Таблица 2. Время поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Открытое поле»
№ животного Время нахождения в центре, с Общее время груминга, с Общее время стойки, с Общее время замирания, с Общее время принюхивания, с
До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС
1 58,69 53,94 35,69 37,06 39,69 36,5 1,31 14,5 13,81 42,06
2 16,98 24,4 24,81 40,44 57,06 29,25 1,94 8,06 21,31 67,56
3 41,34 21,87 13,62 10,94 69,81 106,19 3,66 2,87 34,56 28,81
4 4,82 3,31 7,94 51 23,12 16,31 9,15 34,69 131,81 81
5 8,67 0,19 11,31 18,5 11,69 5,62 3,56 70,75 186,87 82,44
6 37,42 11 11,06 29,75 32,31 17 2,62 21,81 75,56 69,94
7 56,29 15,56 17,34 12,56 43,51 47,56 2,11 43,75 97,77 23,37
8 116,32 45,12 12,75 6,06 36,69 6,81 11,34 40,37 74,37 31,56
9 122,29 70 30,5 13,44 51,13 59 2,86 7 48,44 20,69
10 20,17 34 1,63 8,31 29,62 47,5 6,54 28,69 64,37 26,12
Число актов грумминга до ОКС колебалось от 1 до 20, а общее время - от 1,63 до 35,69 с. Число стоек, свидетельствующих о вертикальной двигательной активности, являющейся эквивалентом исследовательского поведения, показало большой разброс показателей - от 11 до 61, а общее время стоек - от 11,69 до 69,81 с (табл. 1, 2).
Общее время замирания оказалось тем показателем, который после ОКС существенно возрос у 9 из 10 обследованных мышей. Большинство ученых длительное
время замирания связывают с формированием у животного сильного страха (защитной агрессии).
Метод ПП, известный как «Тест Пор-солта», применяемый в нейробиологии с 1977 года [10], оказался наиболее удобным и для изучения динамики эмоционального состояния лабораторных животных, а также для определения изначального уровня тревожности [11, 12]. Результаты тестирования показали большие колебания показателей как до ОКС, так и после него (табл. 3, 4).
Таблица 3. Количество поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Принудительное плавание»
№ животного Число эпизодов пассивного плавания (дрейфования) Начало первого эпизода пассивного плавания (дрейфования) Число карабканий на стенку цилиндра Начало первого эпизода карабкания Количество дефекаций Время первого акта дефекации
До После До После До После До После До После До После
ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС ОКС
1 11 7 0:57 0:11 20 10 0:05 0:15 3 2 0:32 0:24
2 9 5 1:36 0:17 26 11 0:02 0:21 4 5 1:10 0:51
3 13 6 1:00 0:39 15 8 0:01 0:04 4 4 0:08 0:12
4 4 12 0:51 2:30 13 11 0:01 0:04 2 1 0:26 3:35
5 6 4 1:20 3:19 11 5 0:03 0:13 3 0 0:52
6 12 20 1:10 0:05 14 20 0:04 0:04 4 0 0:25
7 10 13 1:11 0:06 11 6 0:12 0:15 4 1 0:55 0:20
8 16 3 0:40 0:05 11 9 0:01 0:19 6 0 0:04
9 10 4 0:08 0:01 15 5 0:04 0:23 4 3 0:41 0:22
10 10 15 0:03 0:07 15 13 0:13 0:13 3 1 0:45 2:36
Поскольку сама выборка была невелика, а разброс показателей достаточно внушительным, анализ средних показателей не показался нам целесообразным. Число эпизодов пассивного плавания (дрейфования), свидетельствующее по мнению большинства исследователей, о поведении «отчаяния», после ОКС, увеличилось
только у 4 из 10 экспериментальных животных.
Особняком стоит животное 3, обращающее на себя внимание изначально высоким уровнем исследовательского поведения. Это животное отличает самый высокий уровень вертикальной двигательной активности (количество стоек и общее
время стойки занимают у нее максимальные значения во всей экспериментальной группе). Интересно, что после ОКС это животное показало общее время стойки, на 52,11% превышающее аналогичное значение до ОКС (табл. 2). Таким образом, исследовательские функции этого животного после ОКС только увеличились, что свидетельствует о выраженной стрессоустой-чивости конкретной мыши. Этот вывод подтверждает и тот факт, что общее время замирания у этого животного после ОКС практически не меняется (табл. 2), то есть депрессивного поведения не возникает, а количество актов груминга снижается с 7 до 1, что говорит о полном отсутствии какого бы то ни было эмоционального напряжения. Общее время пассивного плавания (дрейфования) у этого животного после ОКС практически не отличается от
аналогичного значения, полученного до ОКС (табл. 4).
Животное 8, в противоположность вышеописанному, показало реакцию, свидетельствующую о неустойчивости к ОКС. Резкое уменьшение выходов в центр поля и времени нахождения в центре, актов груминга и вертикальных стоек сочеталось у него с повышением в два раза числа замираний и почти в 4 раза общего времени замирания (табл. 1, 2). Если до формирования ОКС первый эпизод пассивного плавания (дрейфования) был зафиксирован на 40 секунде эксперимента, то после ОКС - уже на 5 секунде. В противоположность этому, первый эпизод карабкивания, возникший до ОКС на 1 секунде, после стресса зафиксирован только на 19 секунде.
Таблица 4. Время поведенческих актов мышей до и после ОКС в тесте «Принудительное плавание»
Общее время Общее время пассивного плавания (дрейфования), с Время наибольшего эпизода пассивного плавания (дрейфования), с Время наименьшего эпизода пассивного плавания (дрейфования), с Общее время Время наибольшего эпизода карабкания, с Время наименьшего эпизода карабкания, с
№ животного активного плавания, с карабкания, с
До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС До ОКС После ОКС
1 102,5 41,5 139 72,5 74 62 1 0,5 58,5 186 14 144 0,5 0,5
2 110,5 139 122 3 29 1 2 0,5 67,5 158 10 81 0,5 1
3 96 86,5 130,5 137 30 56 0,5 0,5 73,5 76,5 25 13 0,5 0,5
4 58 57 130 89 66 24 1 0,5 112 154 40 52 0,5 0,5
5 47 39,91 198,5 72,09 91 33,98 0,5 0,23 54,5 188 17 136 0,5 4
6 103,5 88,11 65,5 147,89 15 36,9 0,5 0,8 131 64 31 18 1 0,5
7 57 3,76 181,5 192,24 59 83,68 0,5 0,19 61,5 104 20 56 0,5 1
8 89,5 44,74 178,5 73,26 30 37,5 0,5 0,79 32 182 12 70 0,5 1
9 76,5 11 167 130,5 55 110 0,5 0,5 56,5 158,5 13 84 0,5 0,5
10 102,5 65 152,5 204 65 45 0,5 0,5 45 31 22 6 0,5 0,5
Весьма интересными оказались результаты корреляционного анализа, согласно которым ОКС не ведет к существенному изменению силы связей между показателями, свидетельствующими об исследовательском поведении и отчаянии. Стоит обратить внимание на наличие сильной отрицательной связи между общим временем пассивного плавания (дрейфования) и
общим временем карабкания. Мы склонны оценивать карабкание как проявление сте-нических реакций животного, проявление борьбы, попытку изменить ситуацию. При такой трактовке карабкание вполне можно рассматривать как полную противоположность пассивному плаванию (дрейфованию).
Таблица 5. Показатели корреляционных взаимоотношений между показателями поведенческих актов
Показатели поведенческих актов Коэффициент корреляции
До ОКС После ОКС
Время нахождения в центре Число выходов в центр 0,78 0,81
Общее время груминга Число актов груминга 0,48 0,85
Общее время стойки Число стоек 0,90 0, 87
Общее время замираний Число замираний 0,82 0,74
Общее время принюхиваний Число принюхиваний 0,69 0,22
Число выходов в центр Число стоек 0,74 0,70
Общее время активного плавания Общее время карабкания 0,02 -0,22
Общее время пассивного плавания (дрейфования) Общее время карабкания - 0,79 -0,77
Общее время пассивного плавания (дрейфования) Общее время замирания 0,06 0,49
Таким образом, индивидуальные осо- Дальнейшие исследования должны
бенности животных были значительно вы- быть направлены не только на поиск об-ражены не только до однократного комби- щих закономерностей реакции организма нированного стресса короткой продолжи- на то или иное воздействие, но и на выяв-тельности, но и после него. ление различных типов реагирования.
Библиографический список
1. Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. - М.: ГЭОТАР Медиа, 2010. - 112 с.
2. Comorbidity of Depression and Anxiety: Association with Poor Quality of Life in Type 1 and 2 Diabetic Patients /A. C. C. de Ornelas Maia1, A. de Azevedo Braga1, F. Paes et al. // Clinical Practice and Epidemiology in Mental Health. - 2013. - V. 9. - Р. 136-141.
3. Behavioralphenotypes of inbred mouse strains: implications and recomendations for molecular studies/ J.N. Crawley, J.K. Belknap, A. Collins et al. // Psychopharmacology. - 1997. -Vol. 132. - №2. - Р. 107-124.
4. Амикшеева А.В. Поведенческое фенотипирование: современные методы и оборудование // Вестник ВОГи. - 2009. - Т. 13, № 3. - С. 529-542.
5. Crawley J.N. Behavioral phenotyping strategies for mutant mice // Neuron. - 2008. -Vol. 57. - P. 809-818.
6. Inhibition of self-grooming induced by sleep restriction in dam rats / G.N. Pires, T A. Alvarenga, I.O. Maia et al. // Indian Journal of Medical Research. - 2012. - Vol. 136 (6). -P. 1025-1055.
7. Jiang S.F., Gao Y.F. Effects of simulated weightlessness on emotional behavior in rats // Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry. - 2013. - Vol. 41. - P. 6-10.
8. Сравнительное исследование параметров ориентировочного поведения и эмоциональности крыс в тесте «открытое поле» под влиянием оригинальных лекарственных форм афобазола / Ю.А. Полковникова, Э.Ф. Степанова, О.С. Гудырев и др. // Вестник Воронежского государственного Университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. - 2011. - № 1. - С. 192-195.
9. Калуев А.В. Изучение тревожности у животных - вчера, сегодня, завтра // Материалы 7-й междисциплинарной конференции по биологической психиатрии «Стресс и поведение», 26-28 февраля 2003. - М., 2003. - С. 144-147.
10. Porsolt R.D., Bertin A., Jalfre M. Behavioural despair in mice: a primary screening test for antidepressants //Archives internationales de pharmacodynamie et de thérapie. - 1977. -Vol. 229. - Р. 327-336.
11. Тест Порсолта как лонгитюдный метод оценки динамики эмоционального состояния крыс в модели хронического непредсказуемого умеренного стресса / А.В. Чайка, Е.В. Коношенко, Д.Р. Хусаинов и др. // Ученые записки Крымского федерального университета имени В.И. Вернадского. Биология. Химия. - 2018. - Т. 4 (70), № 2. - С. 133-147.
12. Применение теста «принудительное плавание» при проведении доклинических исследований / М.А. Ковалева, М.Н. Макарова, В.Г. Макаров и др. // Международный вестник ветеринарии. - 2015. - № 4. - С. 90-95.
FEATURES OF EMOTIONAL-BEHAVIORAL REACTIVITY SEPARATE ANIMALS AFTER ACUTE ACUTE COMBINED STRESS OF SHORT DURATION
I.V. Mukhina, Doctor of Biological Sciences, Professor
I.G. Stelnikova, Doctor of Medical Sciences, Professor
L.G. Nikonova, Doctor of Medical Sciences, Associate Professor
V.V. Saveliev, Candidate of Medical Sciences
N.V. Sgibneva, Candidate of Biological Sciences
E.R. Erastov, Doctor of Medical Sciences, Associate Professor
V.A. Sharova, Student
0.M. Matyasova, Student A.A. Malinovkina, Student
1.A. Kornilova, Student
Volga Research Medical University (Russia, Nizhny Novgorod)
Abstract. The study was conducted on 10 male mice of the C57BL / 6 line. The animals were modeled by acute combined stress by a combination of three factors - immobilization, noise and harsh light. Before and after stress, the mice were tested using two classic neurobiological techniques - the "open field" and "forced swimming." The results of the study showed that the individual characteristics of animals were significantly expressed not only before a single combined stress of short duration, but also after it.
Keywords: acute combined stress - "open field" - "forced swimming".
