CC BY
61
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНА И БИОЛОГИЯ
УДК:612.825.264.06:612.766.2
© Н.В. Бояринова, М.Г. Давыдович, В.Э. Цейликман, 2009
Н.В. Бояринова1, М.Г. Давыдович1, В.Э. Цейликман2 ВЛИЯНИЕ НЕПРОДОЛЖИТЕЛЬНОЙ ГИПОКИНЕЗИИ НА ГЛЮКОКОРТИКОИДЗАВИСИМЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ УРОВНЯ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В ГИППОКАМПЕ И ПОКАЗАТЕЛЯ ТРЕВОЖНОСТИ У КРЫС 1ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа 2Челябинская государственная медицинская академия, г. Челябинск
Установлено, что предварительный гипокинетический стресс отменял анксиолитическое действие глюкортикоидного препарата и способствовал развитию поведенческих расстройств тревожно-депрессивного характера. Эти сдвиги ассоциированы с усилением перекисного окисления липидов (ПОЛ) в гиппокампе.
Ключевые слова: стресс, гипокинезия, гиппокамп, перекисное окисление липидов
N.V. Boyarinova., M.G. Davidovich, V.E. Tseilikman INFLUENCE OF UNCONTINUES HIPOKINESIA ON THE GLUCOCORTIKOID-DEPENDENT ANXIOGENIC SHIFTS AND FREE RADICAL OXIDATION SHIFTS
IN HIPPOCAMP
Our data produced evidence that previous hypo kinetic stress completely abolished glucocorticoid -dependent anxiolitic action and promoted to development of anxiogenic disoders. These shifts were associated with enhancement of lipoperoxidation in hippocamp.
Key words: stress, hipokinesia, hippocamp, lipoperoxidation
Человек, постоянно соприкасающийся с современной цивилизацией, вынужден регулярно подвергаться действию хронического стресса, обозначаемого как стресс повседневной жизни. В этих условиях организм испытывает «аллостатическую нагрузку», под которой подразумевается нагрузка не от внешних факторов, а от медиаторов стресса, негативное действие которых на организм проявляется в ситуациях, когда они производятся в избыточном количестве или потому, что их производство не прекратилось после того, как стрессорное воздействие завершено [12]. В экспериментальных исследованиях установлено, что ранние события в жизни животного в дальнейшем могут определять паттерн повышенной реактивности в стрессовых ситуациях [7; 12]. Вместе с тем на чувствительность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАС) к эндокринным сигналам существенное влияние оказывает общая реактивность организма. В свою очередь предшествующие стрессорные эпизоды существенным образом меняют реактивность как организма в целом, так и отдельных органов и систем [2;5;6;9; 10; 11]. Возможно, что на направленность этих изме-
нений как по отношению к ГГАС, так и по отношению к головному мозгу как таковому существенное влияние будет оказывать режим стрессирования. Известно, что вызванные стрессом изменения поведенческого статуса ассоциированы с изменениями уровня свободнорадикального окисления в ЦНС[2]. Среди структур головного мозга гиппокамп играет ключевую роль в реализации когнитивных функций. Согласно представлениям B.McEven [12], с нарушением функционирования гиппокампа связано развитие аллостатитческой нагрузки.
В данной работе исследовалось влияние непродолжительного гипокинетического стресса на глюкокортикоидзависимые изменения уровня тревожности и соотношения между окислением белков и липопероксида-цией в гиппокампе.
Материал и методы
Исследование было выполнено на беспородных крысах. Гипокинезия воспроизводилась путём помещения животных в клетки-пеналы на 24 часа. Через 24 часа после завершения третьих суток гипокинезии животным подкожно вводили пролонгированный глюко-кортикоидный препарат триамцинолона аце-
тонид (ТА;"Вег1іп-СЬешіе", Германия) в дозе 2 мг/кг, животные другой группы получали эквиобъемное количество 0,9% №С1 [1]. Для определения уровня тревожности животных использовался тест «крестообразный лабиринт». В гомогенатах гиппокампа определяли содержание первичных (диеновые конъюгаты) и вторичных молекулярных продуктов ПОЛ (кетодиены и сопряжённые триены) в изопропанольной фазе, в которую экстрагируются полярные липиды, преимущественно фосфолипиды, и в гептановой фазе, где экстрагируются неполярные липиды [1]. Кроме того, определяли содержание конечных продуктов ПОЛ (шиффовых оснований) [4]. Со-
держание окислительно - модифицированных (карбонилированных) белков (ОМБ) определяли по методике Дубинина Е.Е. с соавтр. [3]. Результаты обработаны методами вариационной статистики и выражены в виде средней арифметической и ее стандартной ошибки (M±m). Оценка статистической значимости различий осуществлялась с помощью непараметрических критериев (U- критерия Манна-Уитни; WW-критерия Вальда-Вольфовица, X-одностороннего критерия Колмогорова-Смирнова). Для обработки результатов исследований использовали пакет прикладных программ “Statistica 6.0 for Windows”.
Таблица 1.
Влияние трехсуточной гипокинезии на глюкокортикоидзависимые изменения уровня тревожности
Показатель Контроль Гипокинезия ТА Гипокинезия
(n=5) (3 сут) (n=6) (n=6) (3 сут)+ ТА (n=6)
Крестообразный лабиринт
Количество заходов в светлый рукав 1,2±0,24 2,00±1,23 3,4±1,07 1,33±0,8
Количество свисаний 3,2±1,97 3,25±1,14 5,2±1,14 P1,3=0,044WW 2,5±1,5
Количество переходов 0,6±0,15 0,4±0,18 3,00±1,5 1,5±0,69
Латентный период первого захода в тёмный рукав 12,6±8,4 24,5±10,18 31,8±20,2 25,8±5,43
Количество выходов в центр 2,4±0,5 3,25±0,9 2,4±0,77 1,83±0,87
Время пребывания в светлом рукаве 140,8±90,4 175,8±66,7 98,25±29,5 20,4±9,75 P3,4=0,014U
Время пребывания в тёмном рукаве 421,8±115,2 377,8± 83,4 434,2±54,65 529,8±14,5
Примечание- и-критерий Манна-Уитни WW-критерий Вальда_Вольфовица
х Р13 - статистически значимые различия между группами «контроль» и «ТА» хх Р34 - статистически значимые различия между группами «ТА» и «ГК3+ТА
Таблица 2
Влияние трехсуточной гипокинезии на глюкокортикоидзависимые изменения продуктов ПОЛ __________________и содержания карбонилированных белков в гиппокампе___________________________________
Показатель Контроль (n=5) Гипокинезия ( 3 сут ) (n=6) Кеналог (n=6) Гипокинезия ( 3 сут )+ТА (n=6)
Диеновые конъюгаты (гептановая фаза) 0,297±0,028 0,044±0,018 PU=0,005U 0,378±0,058 0,137±0,023 P2,4=0,045U
Кетодиены и сопряжённые триены (гептановая фаза) 0,422±0,023 0,246±0,023 P1,2=0,005U 0,607±0,123 0,314±0,018 P2,4=0,045U
Шиффовы основания (гептановая фаза) 0,471±0,080 0,636±0,083 0,173±0,052 P13=0,045U 0,581±0,028 P3,4=0,004U
Диеновые конъюгаты (изопропанольная фаза) 0,374±0,014 0,448±0,036 0,376±0,012 0,404±0,017
Карбонилированные белки, mM/г ткани 2,76±0,11 1,07±0,16 2,93±0,41 2,42±0,23 P2,4=0,045U
Карбонилированные белки (индукция Н2О2), mM/г ткани 20,14±1,37 14,04±1,2 19,4±0,45 16,86±0,34 P2,4=0,045U
Примечание- и-критерий Манна-Уитни
х Рі,з -статистически значимы различия между группами «контроль» и «ТА» хх Р34 - статистически значимы различия между группами «ТА» и «ГК3+ТА» ххх Р2,4 - статистически значимы различия между группами «ГКз» и «ГКз+ТА»
Результаты и обсуждение
Установлено, что гипокинетический стресс продолжительностью в трое суток не оказал статистически значимых изменений уровня тревожности. Но при этом наблюдалось снижение содержания карбонилирован-ных белков и гептан-растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов. Введение глюкокор-тикоидного препарата сопровождалось развитием анксиолитических эффектов, что проявлялось в увеличении количества выходов в «открытый рукав» крестообразного лабиринта и количества свисаний. Упомянутые глюко-
кортикоид-зависимые поведенческие эффекты ассоциировались со снижением уровня геп-тан-растворимых Шиффовых оснований.
Предварительный гипокинетический стресс отменял анксиолитическое действие глюко-кортикоидного препарата. В частности, в группе «трехсуточная гипокинезия + триам-цинолона ацетонид» («ГК3+ТА») по сравнению с группой «ТА» наблюдалось снижение времени пребывания в светлых рукавах лабиринта. Смена анксиолитического характера поведения на анксиогенный ассоциируется с усилением в гиппокампе свободнорадикаль-
ного окисления. Это проявлялось в увеличении содержания гептанрастворимых молекулярных продуктов ПОЛ и окислительно-модифицированных белков. Так, в группе «ГК3+ТА» по сравнению с группой «ТА » наблюдалось увеличение содержание шиффо-вых оснований. Кроме того, в группе «ГК3+ТА» по сравнению с группой «ГК3» отмечено увеличение содержания первичных и вторичных молекулярных продуктов ПОЛ (диеновых конъюгатов и гептан-растворимых кетодиенов и сопряжённых триенов) при одновременном повышении содержания карбо-нилированных белков. Необходимо отметить, что характер изменений поведенческих реакций позволяет говорить о гомологичности стресс-индуцированных расстройств поведения у крыс и меланхолической депрессии у человека. Данный тип психических расстройств рассматривается как следствие гипо-таламической гиперпродукции кортикотро-пин-релизинг фактора (КРФ), который считается центральным медиатором стрессогенной тревожности. Патогенетической основой для развития тревожно-депрессивных расстройств считается усиление продукции гипоталамиче-ского и экстрагипоталамического кортиколи-берина, а также последующая активация сим-патоадреналовой системы (САС) [2]. В категорию постстрессорных депрессий входит целый ряд психических расстройств, патогенетически связанных с дезрегуляцией центральных и периферических звеньев гипофи-зарно-адренокортикальной системы (ГАС). При оценке прогностического течения заболевания и выборе адекватных подходов к его
лечению следует исходить из того, что ГГАС организована как открытая система с обратной связью, роль пускового звена в которой играет кортиколиберин, а терминальным звеном служат кортикостероиды, которые при стрессе предохраняют мозг от перевозбуждения [8].
В случае введения ТА гиперпродукция КРФ возможна при условии нарушения механизмов регуляции «длинной петли» отрицательной обратной связи. В данном случае развивается своеобразная «аллостатическая перегрузка» вследствие чего усиливается «тяжесть стресса». В условиях хронического стресса в результате нарушения механизмов отрицательной обратной связи может развиваться аллостатическая перегрузка органов, под которой B.McEwen (1998) понимает нагрузку «медиаторами» стресса, производимыми в избыточном количестве [12]. Среди отделов головного мозга наиболее чувствительным к аллостатической перегрузке считается гиппокамп. Не случайно отмена глюкокртикоидза-висимых анксиолитических эффектов ассоциируется с усилением процессов свободнорадикального окисления именно в гиппокампе.
Выводы:
1. Анксиолитические эффекты глюко-кортикоидного препарата связаны со снижением уровня липопероксидации в гиппокампе.
2. Анксиогенные эффекты гипокинетического стресса после дополнительного введения глюкокортикоидного препарата сопряжены с усилением липопероксидации и окислительной деструкции белков в гиппокампе.
Контактная информация
Бояринова Наталья Владимировна
аспирант кафедры поликлинической медицины ИПО БГМУ, (347) 233-67-11 [email protected] Давыдович Михаил Григорьевич
д.м.н., профессор кафедры поликлинической медицины ИПО БГМУ, тел. (347) 272-69-47 Цейликман Вадим Эдуардович
д.б.н., профессор, зав. кафедрой биохимии Челябинской медицинской академии, vadimed@уаndех.гu
ЛИТЕРАТУРА
1. И.А. Волчегорский. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптационных реакций организма / И.А. Волчегорский, И.И. Долгушин, О.Л. Колесников, В.Э.Цейликман: - Челябинск, 2000. -167 с.
2. И.А. Волчегорский . Снижение чувствительности к глюкокортикоидам как фактор стрессогенных сдвигов активности моноаминооксидазы, перекисного окисления липидов и поведения у крыс / И.А. Волчегорский, В.Э.Цейликман, Д.С.Смирнов, А.В.Борисенков, С.А.Шип // Проблемы эндокринологии- 2003.- №5- С. 41-45
3. Е.Е. Дубинина. Окислительная модификация белков сыворотки крови человека, метод её определения./ Дубинина Е.Е., Бурмистров С.О., Ходов Д.А., Поротов И.Г //Вопросы мед. хи-мии.-1995-т.41, С.24-26.
4. Е.И. Львовская. Спектрофотометрическое определена конечных продуктов перекисного окисления липидов / Е.И. Льровская, И.А. Волчегорский, С.Е. Шемяков, Р.И. Лифшиц // Вопр. мед. химии. - 1991. - №4. - с.92-94
5. В.И. Кулинский Две адаптационные стратегии в неблагоприятных условиях - резистентная и толерантная. Роль гормонов и рецепторов / Кулинский В.И., Ольховский И.А. // Успехи современной биологии. - 1992. - вып. 5 - 6. - С. 697 - 714.
6. Ф.З.Меерсон. Концепция долговременной адаптации / Ф.З. Меерсон. - М.: Дело, 1993. -137с.
7. В.И.Миронова. Неизбегаемый стресс индуцирует устойчивые модификации экспрессии ги-поталамических нейрогормонов кортиколиберина вазопрессина у крыс /В .И.Миронова, Е.И. Рыбникова. Материалы Всероссийского симпозиума с международным участием «Гормональные механизмы адаптации» ( памяти профессора А.А.Филаретова) СПб., 2007. - С.35-36.
8. А. А. Филаретов. Функциональное значение многозвенного построения гипоталамо-гипофизарно-нейроэндокринных систем / Филаретов А.А. // Успехи физиол. наук. - 1996. - Т. 27, № 3. - С. 3 - 12.
9. В.Э. Цейликман. Влияние повторных редко чередующихся иммобилизаций на устойчивость к гипоксии и на выраженность анксиогенного стресса у крыс / В.Э. Цейликман, И.А. Волчегорский, О.Б. Цейликман, Н.В. Бубнов, А.И. Синицкий // Рос. физиол. журн. им И.М.Сеченова.-2005.- №4.- С. 394-398.
10.A.Armario Ons Long-term effects of a single exposure to immobilization on the hypothalamic-pituitary-adrenal axis: neurobiologic mechanisms./ Armario A, Marti O, Valles A, Dal-Zotto S// Ann N Y Acad Sci. 2004 .V1018.P.-162-172.
11.R.Kvetnansky Regulation of gene expression of atecholamine biosynthetic enzymes in dopamine-beta-hydroxylase- and CRH-knockout mice exposed to stress. / Kvetnansky R, Krizanova O, Tillinger A// Ann N Y Acad Sci. 2008 V.1148-P.257-68.
12.B.S.McEwen Protective and damaging effects of stress mediators/ McEwen BS Ann N Y Acad Sci. V.838 - P.171-179
