CC BY
71
level. Our study allowed showing up the «lymphattraction phenomenon» - the selective concentration of lipid metabolites in lymph.
Key words: controlled whole body hyperthermia, oxidative lipid metabolism, hemo-lymphatic correlation
УДК 612.018
ОСОБЕННОСТИ УРОВНЯ ПОЛОВЫХ СТЕРОИДОВ В МОЗГЕ И ПЛАЗМЕ КРОВИ У САМЦОВ И САМОК СТАРЫ1Х КРЫС В ПРОЦЕССЕ ФОРМИРОВАНИЯ И УГАШЕНИЯ УСЛОВНОГО РЕФЛЕКСА
В.А. САШКОВ, Н.Б. СЕЛЬВЕРОВА, Т.И. ДЖАНДАРОВА,
Е.А. ГЫРДЫМОВА*
Исследованы особенности уровня половых стероидов в плазме крови, гипоталамусе, гиппокампе, миндалине, поясной извилине, лобной коре у половозрелых и старых крыс при обучении и произвольном угасании условной реакции пассивного избегания. У самцов крыс в инволюционном периоде развития обнаружено нарушение процессов формирования реакции пассивного избегания, а у самок этого возраста затрудняется и его произвольное угасание по сравнению с половозрелыми животными. Подтверждается возможность биосинтеза половых стероидов в мозге при формировании и угасании условного рефлекса. Корреляционный анализ свидетельствует об избирательном вовлечении половых стероидов и отдельных структур мозга в реализации процессов обучения и памяти у половозрелых и старых крыс. Ключевые слова: избирательное вовлечение в процессы обучения
Процесс старения сопровождается изменением гормонального баланса и реорганизацией функциональных систем мозга, обеспечивающих приспособительное поведение, процессы обучения и памяти. При этом изменение содержания и соотношения половых гормонов в инволюционном периоде развития определенным образом влияет на морфологию и функции нервной ткани, может являться причиной дисфункций регуляторных систем мозга и как следствие - изменений в поведении, обучении и хранении энграм памяти [1]. Рецепторы к андрогенам и эстрогенам обильно присутствуют в гиппокампе, гипоталамусе, миндалине и неокортексе [2] - структурах, вовлеченных в формирование вегетативных и информационных компонентов условного рефлекса. Не исключается возможность образования половых стероидов клеточными элементами самого мозга и их вовлечение в реализацию высших функций мозга. Подтверждение этого требует экспериментов на лабораторных животных.
Цель работы - выяснение половых особенностей уровня тестостерона и эстрадиола в гипоталамусе, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре в процессе формирования и произвольного угасания условного рефлекса у крыс в инволюционном периоде развития. Выбор данных структур мозга для биохимического и морфологического анализа основан на том, что именно эти области мозга вовлечены в контроль регуляции поведения, обучения и памяти [3].
Методика. При работе с крысами полностью соблюдались международные принципы Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным. Исследования выполнены на 60 самцах и самках крыс линии Вистар (старые животные). Контролем служили 60 самцов и самок крыс в возрасте 6 месяцев после рождения (половозрелые животные).
Условную реакцию пассивного избегания вырабатывали на основе однократного электрокожного подкрепления в установке, состоящей из двух камер, сообщающихся между собой круглым отверстием [4]. Тестирование сохранения приобретенной реакции проводили через 24 часа. Затем в течение последующих 5 дней у всех обученных крыс исследовали процессы произвольного угасания условной реакции пассивного избегания. При этом ежедневно регистрировали те же параметры, что и при обучении, но ток при этом не подавали.
Интактные животные, а также крысы спустя 24 часа после выработки условного рефлекса и через 5 дней после его произвольного угасания подвергались гильотинированию. После этого происходил забор стекающей крови и выделение гипоталамуса, гиппокампа, миндалины, поясной извилины и лобной коры на холоде. Образцы мозга подвергалась гомогенизации. Затем пробы крови и мозга центрифугировали при 1000 об/мин в течение 10 мин. Супернатант замораживали и сохраняли при t = -30°С для последующего опреде-
* Институт возрастной физиологии РАО, 119121, г. Москва, ул. Погодинская, д. 8, корп. 2, ИВФ РАО, sashkov@mail.ru
ления уровней тестостерона и эстрадиола методом ИФА с использованием наборов фирмы ЭЯО (США).
Полученные данные были обработаны с использованием статистической программы 8Р88 (13.00). Оценка достоверности различий осуществлялась с использованием ^критерия Стьюдента (р < 0,05). Для выявления зависимости между исследуемыми поведенческими параметрами с уровнем тестостерона и эстрадиола в отдельных структурах мозга в процессе обучения и угашения условного рефлекса у старых крыс применялся корреляционный анализ по методу Пирсона.
Результаты исследований. Условно-рефлекторная деятельность. Анализ обучения условной реакции пассивного избегания самцов старых крыс показал, что в фазу исследования у них статистически значимо уменьшается латентный период входа в малую камеру, увеличивается время, проведенное в небольшом отсеке и число переходов из камеры в камеру по сравнению с половозрелыми животными (рис. 1). Эти изменения в поведении свидетельствуют о проявлении чувства страха у самцов крыс в инволюционном периоде развития. При тестировании запоминания условного рефлекса у самцов крыс в возрасте 6 и 18 месяцев выявлено статистически значимое уменьшение числа посещений малой камеры, увеличение латентного периода ее первого посещения животными и сокращение времени, проведенного в малом отсеке (рис. 1). Выявленные изменения в поведении свидетельствует о полной сформированности условной реакции пассивного избегания. Произвольное угашение рефлекса у самцов старых крыс происходит значительно медленнее, чем у половозрелых животных. Это проявляется в отсутствии четкой тенденции изменения величин латентного периода первого входа в малую камеру и суммарного времени, проведенного в малом отсеке на протяжении всех пяти дней периода тестирования старых самцов (рис. 1). Однако количество посещений малого отсека при произвольном угасании условной реакции пассивного избегания у самцов старых крыс прогрессивно возрастает, свидетельствуя о частичной утрате приобретенного ранее навыка. При этом самцы крыс в возрасте как при обучении условному рефлексу, так и в течение первых дней его угасания имеют статистически значимо более высокие значения времени, проведенного в малой камере, рост числа переходов и снижение латентных периодов входа в малый отсек по сравнению с 6-месячными животными (рис. 1).
Самки старых крыс в фазу исследования отличаются достоверным увеличением числа переходов между камерами по сравнению с половозрелыми животными. При этом самки крыс в возрасте 18 месяцев имеют более высокие значения латентного периода первого захождения в малую камеру, сокращение времени, проведенного в малом отсеке и увеличение числа переходов между камерами по сравнению с самцами этой возрастной группы (рис. 1). Это может указывать на проявление чувства страха и тревожности у самок старых крыс. При тестировании условного рефлекса на следующий день у старых самок выявлено сокращение времени, проведенного в малой камере и уменьшение числа переходов между отсеками лабиринта при уменьшении латентного периода посещения малой камеры. Эти данные могут свидетельствовать о нарушении процессов обучения условной реакции пассивного избегания у самок крыс в возрасте 18 месяцев по сравнению с 6-месячными животными, которые отказываются исследовать малый отсек после предварительного обучения (рис. 1). Произвольного угасания условной реакции пассивного избегания у самок в старшей возрастной группе, в отличие половозрелых самок и самцов в возрасте 18 месяцев, не происходит на протяжении всего времени тестирования. На это указывают высокие величины латентного периода первого посещения малой камеры, сокращение времени, проведенного в малом отсеке и числа переходов между камерами. Произвольное угасание приобретенного ранее навыка у самок крыс в возрасте 6 месяцев идет постепенно на протяжении всех 5 дней тестируемого периода. На это указывает прогрессивное уменьшение латентного периода первого захождения в малую камеру, рост времени, проведенного в малом отсеке и числа переходов между камерами (рис. 1).
Половые стероиды в мозге и плазме крови. Концентрация тестостерона у самцов старых крыс, так же как и у животных в возрасте 6 месяцев, статистически значимо выше, чем у самок, как в плазме крови, так и во всех изученных структурах мозга у интактных животных, а также при обучении и произвольном угашении условной реакции пассивного избегания (за исключением равной концентрации тестостерона в поясной извилине у самок при обучении условному рефлексу) (табл. 1). В процессе
формирования условного рефлекса у самцов и самок крыс в обеих возрастных группах содержание тестостерона статистически значимо возрастает во всех исследованных структурах мозга. Концентрация тестостерона в плазме крови у старых крыс обоего пола, а также у половозрелых самцов при обучении условному рефлексу практически не изменяется, но возрастает у взрослых самок (табл. 1). При произвольном угасании условной реакции пассивного избегания у половозрелых и старых крыс обоего пола уровень тестостерона значимо снижается в гипоталамусе, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре. Однако его системный уровень, снижаясь у 6-месячных крыс обоего пола и старых самцов, возрастает у 18-месячных самок (табл. 1).
Латентный период первого захождения в малую камеру, с
ц
2
Число переходов
ц
2
Время, проведенное в малой камере, с 1
Рис.1. Возрастно-половые особенности процессов формирования и произвольного угасания условной реакции пассивного избегания сплошной линией обозначены показатели старых крыс, пунктирной - половозрелых животных; 1 - фаза исследования; 2 - тестирование запоминания; 3 -произвольное угасание, день 1; 4 - произвольное угасание, день 2; 5 -произвольное угасание, день 3; 6 - произвольное угасание, день 4; 7 -произвольное угасание, день 5.
Содержание эстрадиола в плазме крови и во всех исследованных структурах мозга у интактных самцов и самок крыс в возрасте 18 месяцев значимо ниже, чем у 6-месячных животных (за исключением его значений в поясной извилине самок) (табл. 2). В процессе формирования условной реакции пассивного избегания содержание эстрадиола у самцов старых крыс имеет более низкие значения в поясной извилине и лобной коре, чем у половозрелых животных, но более высокие в гипоталамусе. При этом в обеих возрастных группах при обучении условному рефлексу концентрация эстрадиола значимо повышается в плазме крови и миндалине (а у половозрелых крыс еще и в гипоталамусе), но снижается в гиппокампе и лобной коре (у старых крыс снижение отмечено также в поясной извилине) (табл. 2).
У самок крыс в возрасте 18 месяцев в процессе формирования условной реакции пассивного избегания уровень эстрадиола является более низким, чем у 6-месячных животных в гипоталамусе и более высоким в плазме крови, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре. У половозрелых самок при обучении
условному рефлексу его концентрация снижается в гипоталамусе, гиппокампе, поясной извилине и лобной коре и остается неизменным в плазме крови. В миндалине взрослых самок, напротив, содержание эстрадиола возрастает по сравнению с контролем. Старые самки, по сравнению с взрослыми животными, в процессе формирования условно-рефлекторного навыка имеют повышение значений эстрадиола в плазме крови, гипоталамусе, гиппокампе, поясной извилине и лобной коре и его снижение в миндалине (табл. 2). При этом в процессе обучения условному рефлексу половозрелые самки имеют более высокое содержание эстрадиола в плазме крови, гипоталамусе, миндалине, поясной извилине и лобной коре по сравнению с самцами, а в инволюционном периоде развития уровень эстрадиола у самок выше, чем у самцов в плазме крови, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре (табл. 2). В процессе произвольного угасания условной реакции пассивного избегания плазменный уровень эстрадиола у самцов старых крыс является статистически значимо более низким по сравнению с половозрелыми животными, но его содержание во всех изученных структурах мозга - более высоким. При этом у самцов в возрасте 6 месяцев произвольное угасание рефлекса и снижением концентрации эстрадиола в плазме крови, гипоталамусе и гиппокампе, а у 18-месячных животных - уменьшением его уровня в плазме крови и увеличением значений эстрадиола в гипоталамусе, миндалине, поясной извилине и лобной коре.
Старые самки при произвольном угасании рефлекса отличаются значимо более низким уровнем эстрадиола в гипоталамусе, гиппокампе и поясной извилине по сравнению с половозрелыми животными и его более высокими значениями в плазме крови, миндалине и лобной коре. В процессе произвольного угасания приобретенного ранее навыка у 6-месячных самок выявлено значимое уменьшение содержания эстрадиола в плазме крови, гипоталамусе и миндалине. Однако его значения в поясной извилине и гиппокампе у взрослых самок статистически значимо повышаются по сравнению с предшествующим этапом обучения. Старые самки в процессе произвольного угасания рефлекса имеют уменьшение содержания эстрадиола в плазме крови, гипоталамусе и поясной извилине при его повышении в миндалине и лобной коре (табл. 2). При этом в процессе произвольного угасания навыка избегания взрослые самки имеют более высокий уровень эстрадиола в плазме крови и во всех изученных структурах мозга по сравнению с самцами этого возраста, а в инволюционном периоде развития уровень эстрадиола у самок выше, чем у самцов только в плазме крови, миндалине, поясной извилине и лобной коре (табл. 2).
Корреляционные связи уровня половых стероидов в мозге с поведенческими признаками, выявленными при обучении и угасании условного рефлекса. Изучение взаимосвязи признаков, характеризующих состояние условнорефлекторной деятельности, с содержанием половых стероидов в структурах мозга у половозрелых и старых крыс обоего пола позволило выявить ряд статистически значимых корреляций между поведенческими и нейрохимическими параметрами.
У шестимесячных интактных самцов крыс обнаружена взаимосвязь числа переходов между камерами с содержанием тестостерона в миндалине (г=-0,63). Латентный период входа в темный отсек у этих животных коррелирует как с уровнем кортикостерона в поясной извилине (г=0,6) и лобной коре (г=0,72), так и с содержанием тестостерона в гипоталамусе (г=0,64) и поясной извилине (г=-0,63). В процессе формирования условной реакции пассивного избегания у половозрелых самцов крыс обнаружены корреляции положительной направленности между временем, проведенном в малой камере и уровнем кортикостерона в гипоталамусе (г=0,57), миндалине (г=0,83) и поясной извилине (г=0,68), а также значениями тестостерона в лобной коре (г=0,63). Число переходов между отсеками лабиринта у этих животных зависит от содержания кортико-стерона в гипоталамусе (г=0,52), а время первого захождения в малую камеру коррелирует с уровнем кортикостерона в миндалине (г=0,71), тестостерона в лобной коре (г=0,52) и эстрадиола в гипоталамусе (г=0,67). В процессе произвольного угасания условной реакции пассивного избегания у половозрелых самцов крыс обнаружена зависимость времени, проведенного в малой камере от уровня кортикостерона в миндалине (г=-0,67), тестостерона в гиппокампе (г=0,67) и эстрадиола в миндалине (г=0,64); латентный период захождения в малый отсек коррелирует с содержанием кортикосте-рона (г=-0,64) и эстрадиола (г=0,52) в миндалине, а число переходов между камерами взаимосвязано со значениями кортикостерона в
3
гипоталамусе (г=0,67) и поясной извилине (г=0,69), а также с уровнем эстрадиола в гиппокампе (г=0,69) и поясной извилине (г=0,55).
Таблица 1
Возрастные и половые особенности уровня тестостерона в плазме крови и различных структурах мозга у крыс в процессе обучения и произвольного угасания условной реакции пассивного избегания
Пол Возраст Плазма крови, нг/мл Гипоталамус, мкг/г Гиппокамп, мкг/г Миндалина, мкг/г Поясная извилина, мкг/г Лобная кора, мкг/г
Контроль до обучения Самцы 6 мес. 1,785±0,06 1,21±0,058 0,22±0,001 0,73±0,032 0,65±0,029 0,37±0,018
1,5-2 г. 0,99±0,04 0,43±0,021 0,11±0,0004 0,31±0,015 0,11±0,0042 0,24±0,009
р, по сравнению с 6-месячными самцами 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Самки 6 мес. 0,173±0,007~ 0,74±0,024** 0,14±0,005** 0,15±0,007** 0,11±0,0034'' 0,1±0,0034''
1,5-2 г. 0,133±0,005~ 0,02±0,001** 0,02±0,0009** 0,01±0,0003** 0,00^,0003" 0,004± 0,0002''
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Обучение УРПИ Самцы 6 мес. 1,63±0,07 4,4±0,19' 4,28±0,18' 3,29±0,16' 1,98±0,09' 3,55±0,16'
1,5-2 г. 0,935±0,04 1,32±0,062' 1,31±0,06' 2,18±0,11' 1,12±0,05' 1,54±0,07'
р, по сравнению с 6-месячными самцами 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Самки 6 мес. 0,36±0,012 * 1,11±0,05 0,27±0,012 1,94±0,09 0,48±0,021 1,02±0,04' ”
1,5-2 г. 0,136±0,006'"" 0,46±0,022 0,09±0,004 1,44±0,06 0,48±0,021 0,74±0,031
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 1,000 0,001
Произвольное Угасание УРПИ Самцы 6 мес. 0,769±0,03* 1,1±0,03* 0,37±0,14* 1,08±0,04' 0,55±0,028' 0,53 ± 0,021'
1,5-2 г. 0,74±0,03* 0,65±0,028* 0,34±0,015* 0,13±0,006' 0,55±0,02' 0,07±0,003'
р, по сравнению с 6-месячными самцами 0,5 0,001 0,833 0,001 1,000 0,001
Самки 6 мес. 0,289±0,011*** 0,79±0,03*** 0,27±0,011** 0,87±0,04*** 0,15±0,006*** 0,24±0,011'
1,5-2 г. 0,22±0,009*** 0,21±0,011*** 0,07±0,003*** 0,06±0,003'^ 0,18±0,008'" 0,05±0,002' "
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 0,006 0,001
Примечание: приведены значения M±m, * - р<0,05 по сравнению с предыдущим периодом онтогенеза, ** - р<0,05 по сравнению с самцами этого возраста, УРПИ - условная реакций пассивного избегания
У половозрелых интактных самок обнаружена взаимосвязь латентного периода захождения в малый отсек - с содержанием кортикостерона в поясной извилине (г=-0,64) и лобной коре (г=0,73) и значением тестостерона в гипоталамусе (г=0,74). В процессе формирования условной реакции пассивного избегания у половозрелых самок крыс выявлена корреляция времени, проведенного в малой камере с уровнем кортикостерона в гиппокампе (г=0,61), тестостерона в миндалине (г=0,62) и эстрадиола в лобной коре (г=0,67). Число переходов между отсеками лабиринта у этих крыс зависит от содержания кортикостерона в миндалине (г=0,65) и поясной извилине (г=-0,67), тестостерона в миндалине (г=0,66) и лобной коре (г=0,71) и эстрадиола в гиппокампе (г=0,71) и лобной коре (г=0,55). Время первого входа в малую камеру у половозрелых самок крыс при обучении условной реакции пассивного избегания коррелирует с уровнем кортико-стерона в лобной коре (г=0,65). В процессе произвольного угаше-ния условной реакции пассивного избегания у взрослых самок крыс обнаружена зависимость времени, проведенного в малой камере от содержания тестостерона в гипоталамусе (г=0,61) и лобной коре (г=0,66) и значений эстрадиола в гиппокампе (г=0,78). Число переходов между отсеками лабиринта у этих крыс коррелирует с содержанием тестостерона в миндалине (г=0,8) и уровнем эстрадиола в гиппокампе (г=0,74), миндалине (г=-0,7) и лобной коре (г=-0,6). Кроме того, у половозрелых самок крыс при произвольном угасании приобретенного ранее навыка обнаружена зависимость времени первого захождения в малую камеру с уровнем кортикостерона в поясной извилине (г = -0,63) и лобной коре (г = 0,71) и значениями эстрадиола в гипоталамусе (г=0,61).
У старых самцов и самок крыс паттерны корреляционных связей между рассматриваемыми поведенческими и биохимическими признаками существенно перестраиваются. 18-месячные интактные самцы крыс имеют связь времени, проведенного в малой камере с уровнем тестостерона в гипоталамусе (г=-0,72), поясной извилине (г = 0,66) и лобной коре (г = 0,63) и значениями эстрадиола в гипоталамусе (г=-0,83). Число переходов между отсеками лабиринта коррелирует с уровнем эстрадиола в гипоталамусе (г=-0,63), а латентный период входа в малый отсек - со значениями тестостерона в гиппокампе (г=0,54) и эстрадиола в гипоталамусе (г=-0,81). В процессе формирования условной реакции пассивного избегания у самцов старых крыс обнаружена корреляция времени, проведенного в малой камере с содержанием тестостерона в гипоталамусе (г=0,53). При последующем произвольном угасании условного рефлекса у этих крыс выявлена зависимость времени, проведенного в малой камере от содер-
жания тестостерона (г=0,68) и эстрадиола в миндалине (г=0,69), а также эстрадиола в поясной извилине (г=-0,8). Число переходов
между отсеками лабиринта у старых самцов коррелирует с содержанием тестостерона в лобной коре (г=-0,6).
У 18-месячных интакт-ных самок крыс выявлена зависимость числа переходов между камерами с уровнем тестостерона в гипоталамусе (г=0,55), гиппокампе (г=-0,52) и со значениями тестостерона и эстрадиола в лобной коре (г = -0,63 и г=-0,6, со-отв.). В процессе формирования условной реакции пассивного избегания у самок старых крыс обнаружена взаимосвязь времени, проведенного в малой камере с уровнем тестостерона в
гипоталамусе (г=0,67), поясной извилине (г=0,67) и лобной коре (г=0,57), а также со значениями эстрадиола в гипоталамусе (г=0,75) и
поясной извилине (г=0,59). Число переходов между отсеками лабиринта у этих крыс зависит от содержания эстрадиола в гипоталамусе (г=0,68), а время первого входа в малую камеру коррелирует с уровнем тестостерона в гипоталамусе (г=0,61), гиппокампе (г=-
0,62) и поясной извилине (г=0,61), с содержанием эстрадиола в гиппокампе (г=0,72), миндалине (г=0,64) и поясной извилине (г=0,73). В процессе произвольного угасания условной реакции пассивного избегания у самок крыс в возрасте 18 месяцев выявлена зависимость времени, проведенного в малой камере от содержания эстрадиола в лобной коре (г=0,61), а латентного периода входа в малый отсек - от уровня тестостерона (г=0,83) и эстрадиола (г=0,66) в поясной извилине, а также от значений эстрадиола в миндалине (г=0,62). Число переходов между камерами лабиринта у этих крыс коррелирует с уровнем тестостерона в гипоталамусе (г=-0,82), гиппокампе (г=0,52) и поясной извилине (г=0,78) и значениями эстрадиола в миндалине (г=0,54) и поясной извилине (г=0,64).
Результаты проведенных исследований свидетельствуют, что обучение условной реакции пассивного избегания половозрелых крыс не имеет полового диморфизма, однако произвольное угасание приобретенного ранее навыка у самцов происходит довольно быстро, а у самок осуществляется постепенно на протяжении пяти дней тестируемого периода. Полученные нами данные свидетельствуют о влиянии гормонального фона, и половых гормонов в частности, на механизмы осуществления процессов обучения и памяти у крыс в половозрелом возрасте. Ранее уже была показана важнейшая роль андрогенов и эстрогенов в мозге как нейропротективных и нейромодулирующих факторов их вовлеченных в процессы обучения и памяти [5-7]. Возможно, именно концентрация и соотношение половых стероидов в крови и в мозге может являться нейрохимической основой половых различий в организации условно-рефлекторной деятельности и механизмов памяти у половозрелых крыс.
Исследование особенностей поведения и условнорефлекторной деятельности в инволюционном периоде развития позволило выявить более высокую тревожность и проявление чувства страха у самцов и самок старых крыс по сравнению с половозрелыми животными. Кроме того, у самцов старых крыс выявлено нарушение процессов формирования условной реакции пассивного избегания, а у самок этого возраста затрудняется и его последующее произвольное угасание по сравнению с половозрелыми животными. Полученные данные указывает на нарушение нейрофизиологических механизмов условно-
рефлекторной деятельности в инволюционном периоде развития. Это может быть связано как с изменением гормонального баланса в процессе старения, так и с изменением активности нейроме-
диаторных систем мозга, оптимальное состояние которых необходимо для эффективного осуществления условно-рефлекторной деятельности и механизмов памяти [8].
Выявленное повышение значений тестостерона во всех изученных структурах мозга при его неизменном плазменном уровне у половозрелых самцов крыс, а также у старых крыс обоего пола в процессе формирования условного рефлекса указывает на возможность образования этого стероида в мозге. Увеличение же концентрации эстрадиола в миндалине половозрелых самок крыс при обучении условной реакции пассивного избегания, а также во многих структурах мозга у старых крыс обоего пола при произвольном угасании условного рефлекса также может свидетельствовать о мозговом происхождении этих количеств гормона. Полученные нами данные вполне соответствует результатам предыдущих исследований, согласно которым гиппокампальные пирамидальные нейроны и клеточные элементы миндалины, в частности, имеют все необходимые механизмы для синтеза тестостерона, эстрадиола и ряда других нейроактив-ных стероидов [9]. Возможно, что в инволюционном периоде развития на фоне низкого системного уровня половых стероидов, в мозге активируются собственные биосинтетические процессы, направленные на обеспечение процессов обучения и памяти необходимыми количествами половых стероидов.
Описанные изменения мозговых уровней тестостерона и эс-традиола коррелируют секс-диморфным образом с уровнем обученности половозрелых и старых крыс, как в процессе формирования, так и при произвольном угасании условного рефлекса. При этом паттерны корреляционных связей рассматриваемых поведенческих параметров с нейрохимическими признаками организма существенно перестраивается на разных этапах реализации условно-рефлекторной деятельности. У половозрелых интактных самцов и самок крыс отдельные составляющие поведения коррелируют с уровнем тестостерона в гипоталамусе. При обучении условной реакции пассивного избегания самцов крыс в возрасте 6 месяцев наибольшее число корреляций поведения выявлено с уровнем тестостерона в лобной коре, а у самок этого возраста появляются корреляционные связи поведенческих признаков с концентрацией тестостерона в миндалине и эстра-диола в лобной коре. В процессе произвольного угасания условного рефлекса у половозрелых крыс появляется большое число значимых связей поведения с уровнем эстрадиола в гипоталамусе, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре.
У старых крыс обоего пола до обучения условному рефлексу с отдельными составляющими поведения связан уровень тестостерона в гипоталамусе, гиппокампе и лобной коре. В процессе формирования временной связи у самцов сохраняется
корреляция времени, проведенного в малой камере со значениями тестостерона в гипоталамусе, а у самок появляется зависимость поведенческих признаков, характеризующих уровень
обученности от содержания половых стероидов в гипоталамусе и поясной извилине. При последующем угасании приобретенного ранее навыка у старых самок наибольшее число корреляций выявлено между поведенческими признаками и значениями половых стероидов в поясной извилине. У самцов крыс в инволюционном периоде развития число статистически значимых корреляций биохимических и поведенческих параметров меньше, чем у самок при обучении условному рефлексу и в процессе его произвольного угасания.
Полученные нами данные не только свидетельствуют о возможности образования
половых стероидов в мозге, но указывают на их избирательное и секс-диморфное вовлечение в процессы обучения и памяти у половозрелых и старых крыс. Эти факты соответствуют результатам предыдущих исследований, согласно которым возрастное снижение уровня андрогенов у самцов старых крыс ведет к существенной потере синапсов в гиппокампе и вызывает изменения нейротрансмиссии в лобной коре, сопровождаясь нарушениями условнорефлекторной деятельности [5]. Снижение же системного уровня эстрогенов у женщин в климактерическом периоде сопровождается ухудшением памяти и способности концентрировать внимание [10], а заместительная терапия эстрадиолом снижает степень выраженности этих познавательных дисфункций [11-12]. Половые гормоны в мозге обеспечивают оптимальную нейрохимическую среду, модулируя процессы обучения и памяти.
Выводы. Обучение условному рефлексу половозрелых крыс не имеет значимых половых отличий, однако произвольное угасание условной реакции пассивного избегания у самцов крыс происходит довольно быстро, а у самок осуществляется постепенно на протяжении пяти дней тестируемого периода.
У самцов крыс в инволюционном периоде развития выявлено нарушение процессов формирования условной реакции пассивного избегания, а у самок этого возраста затрудняется и его произвольное угасание. Рост содержания тестостерона и эстрадиола в структурах мозга (гипоталамус, гиппокамп, миндалина, поясная извилина, лобная кора) у половозрелых самцов крыс, а также у старых крыс обоего пола при его неизменном плазменном уровне в процессе обучения условному рефлексу свидетельствует о возможности его образования в мозге.
Повышение концентрации эстрадиола в миндалине самок при обучении условной реакции пассивного избегания, а также во многих структурах мозга у старых крыс обоего пола при произвольном угасании условного рефлекса (на фоне снижения системного уровня эстрадиола) свидетельствует возможности мозгового происхождения этих количеств гормона.
Получены новые данные, свидетельствующие о существовании корреляционных связей между содержанием половых стероидов в гипоталамусе, гиппокампе, миндалине, поясной извилине и лобной коре с поведенческими признаками, выявленными при обучении и угасании условного рефлекса у половозрелых и старых крыс. Паттерны наблюдавшихся корреляций имеют секс-диморфную организацию и существенно перестраиваются на разных этапах условно-рефлекторной деятельности.
Литература
1.Kolata O.B. Sex hormones and brain development. // Sci-ence.-1979.-Vol. 205.-N. 4410.-Р. 985-987.
Таблица 2
Возрастные и половые особенности уровня эстрадиола в плазме крови и различных структурах мозга у крыс в процессе обучения и произвольного угасания условной реакции пассивного избегания
Пол Возраст Плазма крови, пг/мл Гипоталамус, нг/г Гиппокамп, нг/г Миндалина, нг/г Поясная извилина, нг/г Лобная кора, нг/г
кинэкАдо of <ínodiHo;>i Самцы 6 месяцев 5,13±0,25 9±0,5 22±1,3 3,5±0,1 2,5±0,1 9±0,5
1,5-2 года 4,301±0,21 7±0,3 7±0,3 1,4±0,1 16±0,7 6±0,2
0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Самки 6 месяцев 7,37±0,36** 21±1** 28±1,4** 10±0,4** 51±2,2** 26±0,1**
1,5-2 года 5,053±0,22** 2±0,1** 3,2±1,7** 15±0,6** 4,8±0,2** 3,3±0,2**
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Обучение УРПИ Самцы 6 месяцев 6,49±0,32* 7,99±0,37* 3,74±0,15* 5,35±0,24* 2,35±0,11 3,84±0,18*
1,5-2 года 6,298±0,31* 10,51±0,47* 3,96±0,17* 5,34±0,22* 1,31±0,06* 2,63±0,14*
0,67 0,001 0,34 0,976 0,001 0,001
Самки 6 месяцев 7,58±0,34** 10,78±0,52*** 2,86±0,13*** 16,12±0,82*** 5,15±0,21*** 4,45±0,21***
1,5-2 года 14,15±0,63*** 7,41±0,32*** 4,14±0,16* 10,37±0,52*** 19,39±2,07*** 16,08±0,69***
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Произвольное угасание УРПИ Самцы 6 месяцев 1,34±0,05* 6,42±0,31* 3,13±0,14* 5,58±0,26 2,28±0,12 3,61±0,15
1,5-2 года 0,557±0,023* 14,55±0,68* 4,16±0,18 29,11±1,24* 5,78±0,21* 16,36±0,59*
р, по сравнению с 6-месячными самцами 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Самки 6 месяцев 4,9±0,24*** 7,84±0,32*** 5,27±0,26*** 7,83±0,31*** 8,28±0,42*** 4,51±0,23**
1,5-2 года 5,91±0,21*** 4,15±0,19*** 4,46±0,21 39,82±1,74*** 7,18±0,38*** 33,27±1,64***
р, по сравнению с 6-месячными самками 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001 0,001
Примечание: приведены значения M±m, * - р<0,05 по сравнению с предыдущим периодом онтогенеза, ** - р<0,05 по сравнению с самцами этого возраста, УРПИ - условная реакций пассивного избегания
2.RupprechtR. Neuroactive steroids: mechanisms of action and neuropsychopharmacological properties.- Psychopharmacol.-Vol.28.- Issue 2.- 2003.- P. 139-168.
3Хамильтон Л.У. Основы анатомии лимбической системы крысы. М.: Изд-во МГУ, 1984. 184 с.
4.Буреш Я. и др. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения.- М.: Высш. шк.- 1991.- 399 с.
5.Janowsky J.S.// Neuroscience.-2006.-Vol.138, №3.-P. 1015.
6.Beyer C. // Anat. Embryol. -1999.-Vol. 199, №5.- P. 379.
7.Beyer C. et al. Membrane receptors for oestrogen in the brain. // J. Neurochem. -2003.-Vol. 83.- № 3.-P. 545-550.
8.Раевский В.В. Онтогенез медиаторных систем мозга. // Автореф. д-ра биол. наук.-М.-1988.-35 с.
9.Mukai H. et al. // Neuroscience.- 2006.-Vol. 138, № 3.-P.757-764.
10.Backstrom T. // Clin. Obstet. Ginecol.-1992.-Vol. 35.-P.612-628.
11.Genazzani A.R. et al. // Human Reproduction Update.-2007.-Vol. 13.- № 2.-P. 175-187.
12.Jorge J.C. et al. // Behavioral Neuroscience.-2005.-Vol.119.- №5.-P. 1222-1226.
FEATURES OF A LEVEL OF SEXUAL STEROIDS IN BRAIN AND BLOOD PLASMA IN MALES AND FEMALES OF OLD RATS DURING
FORMATION AND DECREASE OF CONDITIONAL REFLEX
V.A. SASHKOV, N.B. SELVEROVA, T.I. DZHANDAROVA,
E.A. GYRDYMOVA
Summary
Features of a level of sexual steroids in blood plasma, hypothalamus, hippocampus, amygdale, cingular gyrus and frontal cortex at adults and old rats are investigated during forming and decrease of conditional reflex of passive avoidance. Male rats in the involutional period of development have got the disturbance of processes of formation of conditional reaction of a passive avoidance, and at female this age have got also a loss decrease of conditional reflex. The opportunity of a biosynthesis of sexual steroids in a brain is confirmed during formation and decreases a conditioned reflex. Correlation analysis carried out for the above purpose confirms perception of selective use of sexual steroids and of different brain structures in the realization of processes of learning and memory at adults and old rats.
Key words: sexual steroids, correlation analysis
УДК 612.844.1.001.6-089.87-074
НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОСТАВА ВНУТРИГЛАЗНОЙ ЖИДКОСТИ КРОЛИКОВ ПОСЛЕ ПРОВЕДЕНИЯ ФАКОЭМУЛЬСИФИКАЦИИ КОАКСИАЛЬНЫМ И БИМАНУАЛЬНЫМ МЕТОДАМИ
И.Г. СМЕТАНКИН*
Ключевые слова: катаракта, экстракапсулярная факоэмульсифика-
ция, внутриглазная жидкость
Литература по влиянию ультразвуковой (УЗ) экстракапсу-лярной факоэмульсификации (ЭФ) катаракты на химический состав внутриглазных жидкостей практически отсутствует [5,7]. Анализ содержания азота занимает центральное место в биохимии глаза: содержание азота даёт информацию о степени распада тканевых белков при травмах, процент содержания белка говорит о проницаемости сосудистой стенки при воспалениях [1,4].
Цель исследования - изучение содержания остаточного азота и белка внутриглазной жидкости после проведения ЭФ коаксиальным и бимануальным методами.
Материалы и методы. Для проведения операций мы использовали прибор «Аісоп-Ип^е^аі» со следующими параметрами: мощность ультразвука 40%, экспозиция 0.1-0.2 мин, 15 импульсов в 1 с; вакуум 200 мм рт. ст., поток 40 куб. см/мин. Биохимические исследования проводили на анализаторе AVL-990. Кроликов мы разделили на две группы, по пять кроликов (5 глаз) в каждой. В своих опытах над мы применяли коаксиальную ЭФ, то есть наиболее распространенный в офтальмологической практике метод оперативного лечения катаракты (через роговичный разрез 2.75мм), и бимануальный метод ЭФ (через роговичный разрез 1.5 мм) [3]. Операции производились в один и тот же день всем кроликам данной группы. После умерщвления животных методом воздушной эмболии глаза первого кролика каждой
* Нижегородская ГМА, 603005, Н.Новгород, пл. Минина и Пожарского, д. 10/1, тел. (831)439-06-43
группы исследовались через 24 часа после операции, второго -через 3 суток, третьего - через 8 суток, четвёртого - через 15 суток, пятого - через 30 суток после операции. В каждом оперированном глазу исследовалось содержание белка и остаточного азота в камерной влаге. В каждом опыте нами ставилась реакция на присутствие крови в жидкости передней камеры. Контрольные исследования проведены на 5 нормальных кроликах (10 глаз). В каждом глазу исследовали содержание остаточного азота и белка в жидкости передней камеры.
Результаты. Минимальное содержание остаточного азота в жидкости передней камеры глаза кролика составило 15.3 ммоль/л, максимальное - 18.2 ммоль/л, т. е. разница всего на 2.9 ммоль/л. Несколько больше диапазон колебаний содержания белка: минимальное содержание - 14.3 ммоль/л, максимальное — 25.4 ммоль/л. В среднем содержание остаточного азота в камерной влаге равно 17.5 ммоль/л, белка - 19.6 ммоль/л (табл. 1).
Таблица 1
Содержание остаточного азота и белка в жидкости передней камеры нормальных глаз кролика (ммоль/л)
Кролик № Остаточный азот Белок
Правый глаз Левый глаз Правый глаз Левый глаз
1 17.6 16.8 25.4 21.0
2 18.2 18.1 16.7 19.2
3 16.3 18.8 19.2 16.1
4 17.1 17.4 18.6 14.3
5 18.0 17.5 16.7 21.7
Среднее количество 17.3 17.7 20.0 19.2
На основании данных биомикроскопии следует отметить, что как при бимануальной, так и при коаксиальной ЭФ все кролики перенесли операции хорошо как в смысле явлений гиперемии, отека, количества отделяемого и помутнения преломляющих сред, так и в смысле длительности послеоперационного периода, явления раздражения были невелики и проходили в срок 8 - 15 суток. Реакция на присутствие крови в жидкости передней камеры во всех случаях была отрицательной.
Таблица 2
Содержание остаточного азота и белка в жидкости передней камеры (ммоль/л), первая группа (коаксиальная ЭФ)
Кролик № Остаточный азот Белок День после операции операции
8 22.6 32.2 1
9 22.0 26.7 3
10 17.5 22.3 8
11 14.7 24.8 15
12 17.4 21.0 30
Среднее количество 19.4 25.4
Таблица 3
Содержание остаточного азота и белка в жидкости передней камеры (ммоль/л), вторая группа (бимануальная ЭФ)
Кролик № Остаточный азот Белок День после операции
13 22.1 29.8 1
14 21.6 26.0 3
15 18.2 24.2 8
16 17.0 18.6 15
17 19.5 24.8 30
Среднее количество 19.5 24.2
По нашим данным (табл. 2 и 3), среднее количество остаточного азота и белка в жидкости передней камеры оперированного глаза выше, чем в нормальных глазах. Эти средние цифры, как для остаточного азота (19.5-19.4 ммоль/л), так и для белка (25.4-24.2 ммоль/л) выше средней цифры для нормальных глаз. Например, у нормальных кроликов максимальное содержание остаточного азота <18.8 ммоль/л, а после операции в первый день у кролика №8 мы определили 22.6 ммоль/л, и на 3 день -22.0 ммоль/л. Максимальное содержание белка у нормальных животных равно 25.4 ммоль/л, а у оперированного кролика №8 содержание белка достигает 32.2 ммоль/л. Из приведенных табл. 2 и 3 ясно и отчетливо видно увеличение остаточного азота и белка в оперированном глазу через сутки после операции. Разница в составе внутриглазной жидкости исследуемых нами глаз животных первой и второй группы очень незначительна. Количество остаточного азота сравнительно быстро начинает выравниваться и на 3 день его количество уже только 22.0 ммоль/л в первой группе и 21.6 ммоль/л во второй, к 15 суткам можно считать, что его количество в пределах нормы. Количество белка уменьшается
