Научная статья на тему 'Влияние различной продолжительности фотопериода на поведенческие реакции крыс и особенности их коррекции препаратом Мелаксен'

Влияние различной продолжительности фотопериода на поведенческие реакции крыс и особенности их коррекции препаратом Мелаксен Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
101
19
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ХРОНИЧЕСКАЯ СВЕТОВАЯ ЭКСПОЗИЦИЯ / СВЕТОВАЯ ДЕПРИВАЦИЯ / ФОТОПЕРИОД / МЕЛАТОНИН / МЕЛАКСЕН / ПОВЕДЕНИЕ / CHRONIC LIGHT EXPOSURE / LIGHT DEPRIVATION / PHOTOPERIOD / MELATONIN / MELAXEN / BEHAVIOR

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Громова Дарья Сергеевна, Беляков Владимир Иванович

В работе изучено изменение поведенческих реакций крыс в различных условиях освещённости. Смоделировано нарушение функционирования фотопериодической системы мозга. Выявлены различия в поведении животных, подвергавшихся воздействию хронической световой экспозиции и депривации. Проанализирована возможность коррекции функций препаратом Мелаксен, являющимся химическим аналогом гормона мелатонина.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Громова Дарья Сергеевна, Беляков Владимир Иванович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

EFFECT OF DIFFERENT DURATION OF BEHAVIORAL REACTION photoperiod RATS AND FEATURES OF PREPARATION OF CORRECTION MELAXEN

In this paper we studied the changes in behavioral responses of rats in different lighting conditions. Simulated malfunction photoperiodic brain system. The differences in the behavior of animals exposed to chronic light exposure and deprivation. The possibility of correction functions melaxen drug, which is a chemical analogue of the hormone melatonin.

Текст научной работы на тему «Влияние различной продолжительности фотопериода на поведенческие реакции крыс и особенности их коррекции препаратом Мелаксен»

Физиология

УДК 57.024

© 2012 Д.С. Громова, В.И. Беляков

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ФОТОПЕРИОДА НА ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ КРЫС И ОСОБЕННОСТИ ИХ КОРРЕКЦИИ ПРЕПАРАТОМ МЕЛАКСЕН

В работе изучено изменение поведенческих реакций крыс в различных условиях освещённости. Смоделировано нарушение функционирования фотопериодической системы мозга. Выявлены различия в поведении животных, подвергавшихся воздействию хронической световой экспозиции и депривации. Проанализирована возможность коррекции функций препаратом Мелаксен, являющимся химическим аналогом гормона мелато-нина.

Ключевые слова: хроническая световая экспозиция, световая депривация, фотопериод, мелатонин, Мелак-сен, поведение.

Жизнедеятельность всех организмов детерминирована таким важным природным фактором, как смена дня и ночи в течение суток. Современная цивилизация, внедрившая искусственное освещение во все сферы деятельности человека, существенно изменила сложившиеся в течение многих тысячелетий режимы освещенности, в результате чего произошли нарушения в адаптационных механизмах циркадианной системы. Изучение механизмов деятельности и развития дисфункции фотопериодической системы представляет практический интерес.

Цель настоящего исследования - изучить влияние искусственно созданных режимов освещенности на поведенческие реакции крыс, а также проанализировать особенности корректирующего действия препарата Мелаксен на поведенческий статус животных, содержавшихся в различных условиях продолжительности фотопериода.

Задачи исследования:

1. Изучить влияние хронической световой экспозиции и световой депривации на особенности ориентировочно-исследовательского поведения белых крыс в тесте «Открытое поле»;

2. Проанализировать особенности корректирующего влияния фармакологического препарата Мелаксен на поведенческие реакции крыс, подвергавшихся воздействию искусственно созданных режимов освещённости.

Материалы и методы. Исследование проводилось на половозрелых белых нелинейных крысах самцах массой 180-200 грамм. Животных содержали при стандартном сбалансированном пищевом рационе и свободном доступе к воде.

Формировали три группы животных. Первая группа (контрольная) содержалась в условиях естественного светового режима (естественные условия освещённости, характерные для

летних месяцев июнь - июль). Вторая (подопытная) группа на всё время наблюдения подвергалась воздействию круглосуточного освещения от люминесцентной лампы интенсивностью 300 ЛК. Третья (подопытная) группа животных содержалась в условиях постоянной световой депривации. Продолжительность эксперимента составила 28 суток.

Изучение особенностей поведенческих реакций проводилось при помощи классической методики «Открытое поле». В течение 3-х минут регистрировали горизонтальную и вертикальную двигательную активность, исследовательское поведение и видоспецифические гру-минговые реакции, а также время нахождения в центральных и периферических квадратах поля и продолжительность реакции замирания в каком-либо участке поля.

Во второй серии экспериментов для оценки возможности фармакологической коррекции поведения половине животных из каждой групп перорально по 0,5 мг один раз в день в течение недели вводили препарат Мелаксен, растворённый в 1 мл физиологического раствора. Препарат является синтетическим аналогом гормона шишковидной железы (эпифиза) мелатонина. Он хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер, не вызывает привыкания и зависимости. Рекомендуется применять препарат в качестве адаптогена для нормализации биологических ритмов организма, нормализации сна, при сезонных аффектных расстройствах (зимняя депрессия), для облегчения процессов адаптации организма человека при резкой смене часовых поясов.

Всем остальным животным в это же время и аналогичной методике вводили физиологический раствор. По окончании срока введения Мелаксена всех крыс подвергали тестированию при помощи вышеописанных методик.

Полученные экспериментальные данные обрабатывали статистически с помощью пакетов анализа данных программы 81§шаБ1а1 2,0 с использованием 1-теста Стьюдента. Различия считались достоверными при вероятности ошибки р<0,05.

Результаты исследования. Перед началом исследования достоверных различий в поведении животных подопытных и контрольных групп в тесте «Открытое поле» не обнаружено. Содержание животных при различных режимах освещённости привело к изменениям их поведенческих реакций.

Достоверных изменений в двигательной активности крыс контрольной группы выявлено не было.

Так, на четвёртой неделе наблюдения среднее число пересечённых квадратов составило в группе, содержавшейся при постоянном освещении, 10,6±4,936 (что на 33 % меньше исходного уровня), а в группе, содержавшейся в условиях постоянной темноты, 8,8±3,583, что на 50 % ниже исходного уровня. Имелись длительные (до 1 минуты) двигательные остановки. Что касается показателя вертикальной активности, то он достоверно изменился в группе, содержавшейся в условиях световой изоляции. В данной группе отклонения от исходного уровня составили 33 % в сторону уменьшения количества вертикальных стоек, в то время как в группе со световой экспозицией отклонения составили лишь 13 % также в сторону уменьшения.

Анализ изменения числа заглядываний в центральные отверстия поля позволил установить динамику исследовательского поведения под влиянием различных режимов освещённости. Данный показатель в наибольшей степени менялся у животных второй группы. Минимальное значение числа заглядываний (0,778±0,207, что на 74 % меньше исходного уровня)

отмечалось на четвёртой неделе эксперимента. Снижение исследовательской активности к четвёртой неделе отмечено и для животных, содержавшихся в условиях световой деприва-ции. Однако в данной группе изменения носили волнообразный характер. Что касается гру-минговых реакций, то во всех трёх группах к концу четвёртой недели наблюдается увеличение данного показателя. Однако следует отметить, что в группе, подвергавшейся световой экспозиции, данные изменения носили более выраженный характер. Так, при данных условиях, к концу четвёртой недели количество груминговых реакций возросло на 53 % в сравнении с исходным (исходная величина 2,389±0,642, величина к концу четвёртой недели 3,667±0,840). В то время как увеличение в группе, находившейся в условиях световой изоляции, не превысило 38 % (исходная величина 2,056±0,495, величина на четвёртой неделе 2,833±0,706). Введение препарата Мелаксен оказало определенное корректирующее воздействие на поведенческие реакции белых крыс, подвергавшихся «жесткому» изменению продолжительности освещенности.

У животных, получавших препарат, увеличились показатели горизонтальной двигательной активности по сравнению с исходными данными в контрольной группе на 7 %, а в группе световой экспозиции — на 36 %.

Кроме того, Мелаксен увеличил показатели двигательной и исследовательской активности подопытных животных в сравнении с контрольными. Так, в контрольной группе количество пересечённых квадратов увеличилось на 32 %, в первой экспериментальной группе - на 43 %, а во второй экспериментальной группе - на 24 %. Число вертикальных стоек у животных, получавших препарат, в сравнении с животными, не подвергавшимися воздействию Мелаксена, в контрольной группе возросло на 12 %; в группе, подвергавшейся световой экспозиции, на 50 %; в группе световой изоляции - на 40 %. Количество заглядываний в центральные отверстия после четвёртой недели эксперимента продолжало уменьшаться во всех группах. Однако у животных, получавших препарат, данная динамика оказалась менее интенсивной.

Из данных литературы известно [2,5,6], что длительное действие постоянного освещения сопровождается сбоями в функционировании фотопериодической системы мозга. В частности, происходит нарушение функционирования супрахиазматических ядер (СХЯ) гипоталамуса и эпифиза. Дисфункция СХЯ вызывает уменьшение пиков в ритме физиологических функций, десинхронизацию биоритмов. Световое угнетение эпифиза вызывает недостаток мелатонина, обладающего высокой физиологической активностью.

В частности, резкое снижение продукции эпифизарного гормона мелатонина приводит к гиперактивации гиппокампа и к уменьшению активности ГАМКергической системы, которая, как известно, является основной тормозной нейромедиаторной системой. Следует отметить, что мелатонин обладает способностью активизировать бензодиазепиновый сайт ГАМК-рецепторов и, тем самым, усиливает действие тормозного медиатора ГАМК на нейроны мозга [7,9]. Всё это приводит к дисфункции нервных процессов с преобладанием нервного возбуждения.

Имеются данные [3,10] о том, что избыточное освещение вызывает нарушение функционирования дофаминергической системы мозга. В условиях недостатка мелатонина отмечается гиперфункция семенников по выработки тестостерона, который в мозге превращается в активный эстрадиол (гипоталамус, гиппокамп и др.). По данным Моргана и других, избыток

эстрадиола в мозге также уменьшает активность дофаминергической системы мозга. В настоящее время дофамин рассматривается как основной медиатор системы подкрепления мозга, вызывающий развитие положительных эмоций и состояния общего комфорта. Согласно некоторым авторам, дофамин является тем нейропередатчиком, который участвует в реализации механизмов побудительной мотивации, повышает нацеленность организма на восприятие новых раздражителей [4]. Кроме того, чётко показана роль дофамина в качестве «моторного» стимулятора, проявляющего свою активность на уровне пирамидной и экстрапирамидной двигательной систем, эмоциогенных и мотивационных центров лимбической системы. Из литературы известно, что блокада дофаминовых рецепторов или низкая продукция дофамина сопровождается выраженным снижением двигательной активности, исследовательской мотивации, нарушением памяти и внимания [1,8]. Вероятно, именно ингибировани-ем дофаминовой нейропередачи в головном мозге и объясняется значительное снижение двигательной активности и исследовательского поведения у крыс, содержавшихся в эксперименте в условиях световой экспозиции. Иные механизмы лежат в основе поведенческих эффектов световой депривации. Ограничение зрительной афферентации, вызванное содержанием животных в условиях постоянной темноты, приводит к снижению активности основных неспецифических систем мозга.

Известно о существовании нескольких нейрохимических систем, поддерживающих ЦНС в состоянии бодрствования. Это норадренергическая, серотонинергическая, гистаминергиче-ская, холинергическая, дофаминергическая системы. Норадренергические волокна из зоны А6 (голубое пятно) и холинергические волокна из ретикулярных ядер ствола в составе переднего мозгового пучка доходят до лимбических структур и различных областей коры мозга. Влияние данных систем поддерживает бодрствующее состояние организма, способствует поддержанию высокого уровня двигательной активности, формированию исследовательской доминанты. Функциональное выключение зрительной афферентации может ограничивать такие активизирующие влияния и приводить к снижению общей двигательной активности, что наблюдалось в наших экспериментах.

Нельзя также исключать возможность функциональной гиперактивности мелатонина в условиях хронической световой депривации. В данной ситуации возможно его гиперседа-тивное действие через активацию ГАМК-ергической системы мозга. Это может сопровождаться снижением двигательной и исследовательской активности, их замещением груминго-выми реакциями.

Введение препарата Мелаксен в определенной степени скорректировало поведенческий статус животных, для которых искусственно изменялось действие такого важного времяза-дателя для физиологических и психических функций, как продолжительность освещенности. Положительный «поведенческий» эффект, по всей видимости, связан с тем, что используемый препарат является химическим аналогом эпифизарного гормона мелатонина. Для более детальной характеристики особенностей и механизмов фармакологической коррекции препаратом Мелаксен, нарушенных экзогенными воздействиями психофизиологических функций, целостного поведения необходимы дополнительные исследования с применением более тонких нейрофизиологических и нейрохимических методик.

Полученные данные позволяют сделать следующие выводы:

1. Длительно действующая световая экспозиция и световая депривация вызвала сниже-

ние показателей ориентировочно-исследовательского поведения крыс в тесте «Открытое поле».

2. Препарат Мелаксен оказал нормализующее влияние на поведение белых крыс, подвергавшихся длительному воздействию изменённого фотопериода. Под влиянием препарата происходило выраженное повышение двигательной и исследовательской активности у белых крыс в тесте «Открытое поле».

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Арушанян Э.Б. Эпифизарный гормон мелатонин и нарушения познавательной деятельности головного мозга // Русский медицинский журнал. 2006. № 9. С. 673-678.

2. Арушанян Э.Б., Попов А.В. Особенности организации ритма циркадианной подвижности крыс после удаления эпифиза // Журнал высшей нервной деятельности имени И.П. Павлова. 2006. № 3. С. 345-348.

3. Батуев А.С. Высшие интегративные системы мозга. Л.: Наука. 1981. 255 с.

4. Бюннинг Э. Ритмы физиологических процессов. (Физиологические часы). М.: Издательство иностранной литературы, 1961. 184 с.

5. Гусев Е.Н., Скворцова В.И. Ишемия головного мозга. М.: Медицина, 2001. 225 с.

6. Ковальзон В.М. Мелатонин без чудес // Природа. 2004. № 2. С. 12-19.

7. Пастухов Ю.Ф., Екимова И.В. Молекулярные механизмы регуляции сна // ХХ съезд Физиологического общества им. И.П. Павлова. Тезисы докладов. М.: Изд. дом «Русский врач», 2007. С. 26.

8. Судаков К.В. Доминирующая мотивация в системных механизмах памяти // Успехи физиологических наук. 2005. № 4. С. 13-36.

9. Pease V.P. Effects of a surround upon onset and offset reaction time // Percept. and Mot. Skills. 1972. V.35. P.571.

10. Sharma R., McMillan C.R. Physiological neuroprotection by melatonin in 6-hydroxydopamine model of Parkinson's disease // Brain Research. 2006. № 1. P. 230-236.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.