CC BY
802019, т. 9, № 3
крымский журнал экспериментальной и клинической медицины
УДК: 612.7:159.94:613.65]-092.9:599.323.4
ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ БЕЛЫХ КРЫС В ТЕСТЕ «ОТКРЫТОЕ ПОЛЕ» ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ РЕГУЛЯРНОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ РАЗНОГО ХАРАКТЕРА
Якимович И. Ю.1, Гусакова С. В.1, Котловский М. Ю.2, Подрезов И. К.1, Иванов В. В.1,
Васильев В. Н.\ Портнова Н. А.\ Прокопьева А. В.\ Чурин А. АД Дыгай А. М.2
*ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации,634050, Московский тракт, 2, г. Томск, Россия
2НИИ фармакологии и регенеративной медицины имени Е.Д. Гольдберга Томского национального исследовательского медицинского центра Российской академии наук, 634028, пр. Ленина, 3, г. Томск, Россия
Для корреспонденции: Якимович Инесса Юрьевна, кандидат медицинских наук, доцент, заведующий кафедрой гигиены ФГБОУ ВО «Сибирский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, e-mail: iness2501@yandex.ru
For correspondence: Yakimovich I.Yu., PhD, Siberian State Medical University, e-mail: iness2501@yandex.ru Information about authors:
Yakimovich I. Yu., http://orcid.org/0000-0002-7485-5920; Kotlovsky M. Yu., https://orcid.org/0000-0002-1037-2567 Gusakova S. V., https://orcid.org/0000-0001-5047-8668 Podrezov I. K., https://orcid.org/0000-0002 Ivanov V. V., https://orcid.org/0000-0001-9348-4945 Vasilyev V. N., https://orcid.org/0000-0002-5705-606X Portnova N. A., https://orcid.org/0000-0002-6017-784X Prokopeva A. B. https://orcid.org/0000-0002-3741-3111 Churin A. A., https://orcid.org/0000-0002-6088-7286 Dygai A. M., https://orcid.org/0000-0001-6286-5315
РЕЗЮМЕ
Цель - изучить влияние регулярной аэробной и анаэробной физической нагрузки на поведенческие реакции крыс в тесте «открытое поле», на фоне питания нормальной и повышенной калорийности. Материалы и методы. Исследования проводили на белых крысах самцах. Половина животных находились на стандартном нормокалорийном питании вивария, остальные на питании повышенной калорийности. Были сформированы группы животных без физической нагрузки, с нагрузкой в течении шести недель аэробного и с анаэробного характера (плавание). Поведенческие реакции оценены в тесте «открытое поле». Результаты. В ходе проведенного эксперимента, было установлено, что физическая нагрузка как аэробного так и анаэробного характера оказывают положительное влияние на двигательную и исследовательскую активность крыс не зависимо от калорийности питания. Отмечено, что при питании нормальной калорийности нагрузки аэробного характера приводили к более выраженному изменению показателей теста «открытое поле», в то время как при питании повышенной калорийности - анаэробного характера. Заключение. Физическая нагрузка активизирует двигательную и исследовательскую активность животных, снижая проявления эмоциональных реакций и тревожности, не зависимо от её характера и калорийности питания.
Ключевые слова: физические нагрузки, тест «открытое поле», диета
BEHAVIORAL REACTIONS OF WHITE RATS IN THE TEST "OPEN FIELD" UNDER INFLUENCE OF REGULAR PHYSICAL LOAD OF DIFFERENT CHARACTER
Yakimovich I. Yu.\ Gusakova S. V.\ Kotlovsky M. Yu.2, Podrezov I. K.\ Ivanov V. V.\ Vasilyev V. N.1, Portnova N. A.1, Prokopeva A. B.1, Churin A. A.2 ,Dygai A. M.2
Siberian State Medical University, 2, Moskovskii trakt Str., Tomsk, 634055, Russian Federation
2Goldberg Research Institute of Pharmacology and Regenerative Medicine, 3, Lenin Prospect, ^msk, 634028, Russian
Federation
SUMMARY
Objective - to study the effect of regular aerobic and anaerobic physical activity on the behavioral reactions of rats in the test "open field", against the background of normal and high calorie nutrition.
Materials and methods. Studies were performed on white rats males. Half of the animals were on standard vivarium normal-calorie food, the rest on high-calorie food. Groups of animals were formed without physical activity, with an aerobic and anaerobic load (swimming) for six weeks. Behavioral reactions evaluated in the test «open field». Results. During the experiment, it was found that physical activity of both aerobic and anaerobic nature have a positive effect on the motor and research activity of rats regardless of caloric intake. It was noted that when eating normal calories, aerobic loads led to a more pronounced change in the test «open field», while when eating high calorie anaerobic
ones. Conclusion. Physical activity activates the motor and research activity of animals, reducing the manifestations of emotional reactions and anxiety, regardless of its nature and caloric intake.
Key words: physical activity, diet, test «open field»
При воздействии на организм человека и животных факторов, таких как физическая нагрузка, питание, в органах и системах происходят функциональные изменения [1; 2]. При этом двигательная активность это один из основных факторов, определяющих уровень обменных процессов, состояние кардио - респираторной системы, опорно-двигательного аппарата, эмоционального состояния и поведенческой активности. В настоящее время физическая активность рассматривается как средство профилактики сердечно-сосудистых, нейродеге-неративных, эндокринных заболеваний [3].
Для оценки поведенческих реакций (двигательных, ориентировочно-исследовательских, эмоциональных) у животных используют тест «открытого поля». С помощью данного теста ранее была установлена зависимость поведенческой активности у животных от возраста, пола, массы тела и влияния других факторов воздействия [1; 2; 4].
Цель работы: изучить влияние регулярной аэробной и анаэробной физической нагрузки на поведенческие реакции крыс в тесте «открытое поле», на фоне питания нормальной и повышенной калорийности.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Исследование проведено на белых крысах самцах. Все животные находились в стандартных условиях вивария, содержались на естественном световом режиме при свободном доступе к воде и пище. Животные были разделены на шесть групп по 8 крыс: 1-3 группы на стандартном нормокалорийном питании вивария, 4-6 на питании повышенной калорийности (32 % суточной калорийности за счет жиров). Регулярная аэробная физическая нагрузка проводилась во 2 и 5 группах, анаэробная в 3 и 6. Животные 1 и 4 группы были без физической нагрузки.
Физические тренировки выполнялись через день в виде плавания и, в целом, продолжались шесть недель. Аэробная физическая нагрузка проводилась с отягощением 4% от массы тела в течение 1 ч, анаэробная физическая нагрузка с отягощением 8% в течение 80 сек в три подхода с 5 мин отдыхом между подходами.
Поведенческую активность животных оценивали в тесте «открытое поле». Экспериментальная установка для проведения теста представляет собой белую квадратную площадку со сторонами равными 100 см и высотой 40 см,
по площади которой равномерно расположены 16 отверстий диаметром 6 см. При проведении теста животное помещалось в угол камеры. Наблюдение за поведением крысы проводилось в течении 3 мин с регистрацией следующих показателей: горизонтальная двигательная активность (локомоция) - количество пересеченных секторов-квадратов; вертикальная двигательная активность (ориентировочная реакция) -количество стоек с упором и без упора; исследовательская активность - количество за-глядываний в «норки» и «норковый рефлекс» (заглядывание в норку с погружением головы до линии ушей или глубже); количество дефекаций (эмоциональная реакция); общая двигательная активность (сумма количества локомо-ций, стоек и заглядываний в «норки») [5, 6, 7, 8].
Для статистической обработки использовали SPSS 22.0. Достоверность отличий определяли методами непараметрической статистики (при p<0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ
В результате проведенного эксперимента в группах животных с физической нагрузкой независимо от её вида, находившихся на нормока-лорийном питании, было отмечено увеличение горизонтальной двигательной активности и исследовательской активности у занимающихся животных, (табл. 1). Достоверных различий по показателям ориентировочной активности не выявлено. При этом увеличение горизонтальной двигательной активности более выражено было при воздействии регулярных аэробных тренировок. Также аэробная физическая нагрузка приводила к снижению уровня эмоциональных реакций. На фоне данного режима тренировок практически в два раза увеличилась общая двигательная активность животных.
В группах животных, находившихся на питании повышенной калорийности, физическая нагрузка приводила к увеличению горизонтальной двигательной и исследовательской активности (табл. 2). При этом более выраженное увеличение исследовательской активности (число обследуемых «норок»), а также общей двигательной активности, было отмечено при воздействии анаэробных физических тренировок (по сравнению с интактными животными). Достоверных различий по показателям ориентировочных реакций выявлено не было.
2019 т 9 № 3 крымскии журнал экспериментальной и клиническои медицины
Таблица 1
Влияние физической нагрузки на показатели поведенческих реакций крыс в тесте «открытое поле» на фоне питания нормальной калорийности, Me Ю1; Q3]
Экспериментальные группы
Показатель 1 2 3
Без нагрузки Аэробная нагрузка Анаэробная нагрузка
Горизонтальная двигательная активность (количество пересеченных секторов) 7 [5; 8] 14 [13; 17]*** 11 [8; 14]*
Вертикальная двигательная активность (количество стоек) 2 [1; 3] 3,5 [2; 7] 3 [2; 4]
Исследовательская активность (количество обследованных «норок») 3 [ 1; 3] 5 [4; 7]** 5 [3; 6]*
Эмоциональные реакции (количество дефекаций) 3 [1; 6] 2 [1; 3]* 2 [1; 2]
Общая двигательная активность 16 [12; 20] 29 [21; 32]** 24 [14; 30]
Примечание: *- р <0,05; **- р < 0,005; ***- р < 0,001.
Таблица 2
Влияние физической нагрузки на показатели поведенческих реакций крыс в тесте «открытое поле» на фоне питания повышенной калорийности, Me Ю1; Q3]
Экспериментальные группы
Показатель 4 5 6
Без нагрузки Аэробная нагрузка Анаэробная нагрузка
Горизонтальная двигательная активность (количество пересеченных секторов) 6 [6;10] 14 [9; 17]* 11 [10; 22]**
Вертикальная двигательная активность (количество стоек) 2 [1;3] 2 [1; 4] 4 [2;6]
Исследовательская активность (количество обследованных «норок») 1 [1;2] 2 [2;4]* 5,5 [3; 7]***
Эмоциональные реакции (количество дефекаций) 2 [1; 3] 2 [1; 2] 2 [2; 4]*
Общая двигательная активность 13 [8; 18] 15 [10; 30] 30 [25; 44]***
Примечание: *- р <0,05; **- р < 0,005; ***- р < 0,001.
ОБСУЖДЕНИЕ
Поведение животных - это один из способов активного приспособления к воздействующим факторам окружающей среды. Животное испытывает определенный стресс при помещении в экспериментальную установку «открытое поле», что отражается на его поведении [4; 6; 7]. Состояние активно-поисковой компоненты поведения определяет горизонтальная, вертикальная двигательная активность, «норковый рефлекс», пассивно-оборонительной - уровень дефекаций, умывание [4; 7; 9]. Регулярная физическая нагрузка оказывает влияние на потребность и формирование двигательной активности, эмоциональные реакции, на регуляцию мета-
болических процессов [10; 11]. Исследование показало, что регулярная физическая нагрузка, как аэробного, так и анаэробного характера способствует повышению уровня двигательной активности животных не зависимо от типа питания. При этом отмечено, что регулярная аэробная физическая нагрузка на фоне питания нормальной калорийности оказывает более выражено влияние на показатели теста «открытое поле», на фоне питания повышенной калорийности отмечено более значимое увеличение показателей двигательных и исследовательских реакций при анаэробной физической нагрузке.
Таким образом, физическая нагрузка заданных режимов повышает активно-поисковую
компоненту поведения и снижает пассивно-оборонительную.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. ^e authors have no conflict of interests to declare.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шибкова Д. З., Шилкова Т. В., Овчинникова
A. В. Ранние и отдаленные эффекты влияния электромагнитного поля радиочастотного диапазона на репродуктивную функцию и морфофункциональное состояние потомства экспериментальных животных. Радиационная биология. Радиоэкология. 2015;55(5): 514-519.
2. Кудряшов А. А., Шибкова Д. З., Шилкова Т.
B., Соловова Н. С. Оценка поведенческих реакций у самцов и самок мышей СВА в тесте «открытое поле». Сборник материалы VII Mеждународной научно-практической конференции «Адаптация биологических систем к естественным и экстремальным факторам среды». Челябинск: Изд-во ЮУрГГПУ; 2018:151-154.
3. Зимушкина Н. А., Косарева П. В. Динамика поведенческих реакций нелинейных белых крыс при воздействии регулярной дозированной физической нагрузки. Патологическая физиология и экспериментальная терапия 2017;61(1):21—26.
4. Гостюхина А. А., Замощина Т. А., Светлик M. В., Жукова О. Б., Зайцев К. В., Абдулкина Н. Г. Поведенческая активность крыс в «открытом поле» после световой или темновой деприваций и физического переутомления Бюллетень сибирской медицины. 2016;15(3):16-23.
5. Вахнин В. А. Оценка поисковой активности у животных с поражением гепатобилиарной системы в тесте открытое поле. Наука и современность. 2013;21:8-13.
6. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Д.П. Mето-дики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. M.: Высшая школа; 1991.
7. Mаркель А. Л. К оценке основных характеристик поведения крыс в тесте открытого поля. Журн. высш. нерв. деят. 1981;31(2):301-307.
8. Семиохина А. Ф., Плескачева M. Г Неспецифический грумминг у крыс при решении экстраполяцион-ной задачи. Журн. высш. нерв. деят. 1989;39(2):284-291.
9. Mельников А. В., Куликов M. А., Новикова M. Р., Шарова Е. В. Выбор поведенческих тестов для оценки типологических особенностей поведения крыс. Журнал высш. нервн. деятельности. 2004;54(5):712-717.
10. Rovira S., Munoz A., Benito M. Effect of Exercise on Physiological, Blood and Endocrine Parameters in Search and Rescue Trained Dogs. Veterinary Medicine. 2008; 53:333-346.
11. Ergen N., Kurdak H., Erdogan S., Mete UO., Kaya M., Dikmen N., Dogan A., Kurdak SS. The effects
of aerobic exercise on skeletal muscle metabolism, morphology and in situ endurance in diabetic rats. Sports Sci Med. 2005;4(4):472-81.
REFERENCES
1. Shibkova D. Z., Shilkova T. V., Ovchinnikova A. V. Early and long-term effects of the influence of the electromagnetic field of the radio frequency range on the reproductive function and morphofunctional state of the offspring of experimental animals. Radiation biology. Radioecology. 2015;55(5):514-519. (in Russ)
2. Kudryashov A. A., Shibkova D. Z., Shilkova T. V., Solovova N. S. Assessment of behavioral reactions in male and female CBA mice in the open field test. The collection of materials of the VII International scientific-practical conference «Adaptation of biological systems to natural and extreme environmental factors.» Chelyabinsk: Publishing house of SUSU, 2018:151-154. (in Russ)
3. Zimushkina N. A., Kosareva P. V. Dynamics of behavioral reactions of nonlinear white rats exposed to regular dosed physical activity. Pathological Physiology and Experimental Therapy. 2017;61(1):21—26. (in Russ)
4. Gostyukhina A. A., Zamoshchina T. A., Svetlik M. V., Zhukova O. B., Zaitsev K. V., Abdulkina N. G. Behavioral activity of rats in the «open field» after the light and dark deprivation and physical exhaustion. Bulletin of Siberian Medicine. 2016;15(3): 16-23. (in Russ)
5. Vakhnin V. A. Assessment of search activity in animals with damage to the hepatobiliary system in the test an open field. Science and modernity. 2013;21:8-13. (in Russ)
6. Buresh Ya. Methods and basic experiments on the study of brain and behavior. Moscow, Vysshaya shkola Publ.1991: 399. (in Russ)
7. Markel' A. L. By the estimation of the main characteristics of the behavior of rats in the open field test. Journal of Higher Nervous Activity. 1981; 31 (2): 301-307. (in Russian)
8. Semiohina A. F., Pleskacheva M. G. Nonspecific grooming in rats when solving the extrapolation problem. Journal of Higher Nervous Activity. 1989; 39 (2): 284-291. (in Russian)
9. Mel'nikov A. V., Kulikov M. A., Novikova M. R., Sharova E. V. Selection of behavioral tests to assess the typological features of behavior of rats. Journal of Higher Nervous Activity. 2004;54 (5): 712-717. (in Russian)
10. Rovira S., Munoz A., Benito M. Effect of Exercise on Physiological, Blood and Endocrine Parameters in Search and Rescue Trained Dogs. Veterinary Medicine. 2008; 53: 333-346.
11. Ergen N., Kurdak H., Erdogan S., Mete UO., Kaya M., Dikmen N., Dogan A., Kurdak SS. The effects of aerobic exercise on skeletal muscle metabolism, morphology and in situ endurance in diabetic rats. Sports Sci Med. 2005; 4 (4): 472-81.
