CC BY
27
БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ
ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОДОРАНТОВ НА ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ
РЕАКЦИЙ КРЫС
Беляков Владимир Иванович
Доцент, канд. биол. наук, Самарский государственный университет, г. Самара,
Макеева Юлия Викторовна, Студентка 5 курса, Самарский государственный университет, г. Самара,
Грибанов Игорь Андреевич,
Студент 5 курса, Медицинский университет «Реавиз», г. Самара
АННОТАЦИЯ
С использованием набора поведенческих тестов изучены особенности влияния различных одорантов на компоненты поведения крыс линии Wistar. Установлено модулирующее влияние пихтового одоранта на вертикальную двигательную активность и уровень тревожности крыс. Показано положительное влияние данного обонятельного стимула на обучение в восьмирукавном лабиринте. Интраназальное введение нейропептида Y обеспечивало изменение стратегии поведения крыс в восьмирукавном лабиринте, сформированное под влиянием пихтового одоранта. Экспозиция запаха валерьяны оказывала угнетающее влияние на различные виды двигательной и исследовательской активности животных без существенного влияния на уровень тревожности. ABSTRACT
Influences of various odorants on components of behavior of rats Wistar. The modulating influence of a _ fir odorant on vertical physical activity and level of uneasiness of rats is established. Interestingly, neuropepdide Y was also shown to directly modulate olfactory responses evoked by a fir odorant in hungry rats. The smell of a valeryana inhibited different types ofphysical and research activity of rats.
Ключевые слова: одоранты, поведение, нейропептид Y, крысы.
Keywords: odorants, behavior, neuropepdide Y, rats.
Обонятельный анализатор - филогенетически одна из древнейших сенсорных систем организма. Для большинства видов млекопитающих анализ запаховых раздражителей является определяющим в организации сложных форм поведения, таких как поиск потенциального брачного партнера или дистантно удаленных источников пищи, определение сигналов о потенциальной опасности и др. [1, 3-6, 9].
Хорошо известно, что особенности модулирующего влияния одорантов на поведение определяется функциональным состоянием структур головного мозга, его отдельных нейротрансмиттерных систем [1, 2, 8]. К настоящему времени получены данные о том, что важную роль в функционировании обонятельных структур играет нейропептид Y [7]. Однако многие детали такого участия слабо изучены.
Удобным биологическим объектом по изучению обонятельной чувствительности и значения ольфактор-ных стимулов в обеспечении адаптивного поведения являются грызуны, относящиеся к группе макросматиков.
Цель настоящего исследования заключалась в изучении специфики влияния различных по природе одоран-тов на особенности поведенческих реакций крыс в различных тестовых заданиях.
Задачи исследования заключались в следующем:
1. Изучить особенности поведения крыс в тестах «Открытое поле», «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера» при действии запаха валерьяновой кислоты.
2. Проанализировать поведенческие реакции крыс с использованием набора классических поведенческих тестов на действие запаха пихты.
3. Изучить особенности поисковой активности в тесте «Восьмилучевой радиальный лабиринт» при действии запаха пихты до и в условиях активации рецепторов к нейропептиду Y. Объект, материалы и методы исследования Для решения поставленных задач формировали 2 группы животных по 6 крыс-самцов в каждой со сходным поведенческим статусом. На протяжении 2-х недель животных подвергали ежедневной 5-минутной процедуре хэндлинга.
Поведение крыс изучали в различных тестах для мелких грызунов фирмы «Орешаепсе» (Россия). В тесте «Открытое поле» за 3 минуты регистрировали следующие показатели: гдвигательную активность, вертикальную двигательную активность, исследовательскую активность, уровень тревожности, эмоционально-вегетативное напряжение.
В тестах «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера» определяли уровень тревожности. Сравнительно большее время нахождения в закрытых рукавах лабиринта или чёрном отсеке камеры расценивали как проявление относительно высокой тревожности. Время тестирования в данных тестах составляло 3 минуты.
В тесте «Восьмирукавный радиальный лабиринт» изучали особенности пространственной памяти при нахождении крысами пищевого подкрепления. При этом фиксировали время в секундах нахождения приманки при первом, втором и третьем предъявлении теста.
Предъявление исследуемых одорантов производилось в стеклянном боксе объемом, в который помещался кусочек губки, пропитанный 30 мкл раствора одоранта. Время экспозиции запаховых стимулов во всех случаях составляло 3 минуты.
На заключительном этапе исследования оценивали влияние тонизирующего запах в условиях активации рецепторов к нейропептиду Y. Последнее достигалось ин-траназальным введением в каждый носовой вход 10 мкл раствора нейропептида Y в концентрации 10-5 моль.
Полученные экспериментальные данные обрабатывали статистически с помощью пакетов анализа данных программы SigmaPlot 12.0 с использованием Ьтеста Сть-юдента. Различия считались достоверными при вероятности ошибки р<0,05. Численные данные в тексте приведены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.
Протокол нашего экспериментального исследования соответствовал утвержденным нормам, регламентирующим работу с лабораторными животными в Самарском государственном университете, а также между -народным биоэтическим нормам.
Результаты исследования и их обсуждение
Полученные в нашей работе данные указывают на влияние исследуемых одорантов на характер поведения крыс в различных тестах. Так, анализ структуры поведенческого паттерна в «Открытом поле» позволил установить специфику действия запахов пихты и валерьяновой кислоты. Экспозиция валерьяновой кислоты приводила к статистически значимому снижению различных вариантов двигательного поведения, а именно: горизонтальной двигательной активности на 10,6 % ^<0,05), вертикальной двигательной активности на 33,4 % ф<0,05) и исследовательской активности на 66,6 % ф<0,01). Дальнейшее предъявление запаха валерьяновой кислоты поддерживало относительно низкий уровень отмеченных выше компонентов поведения. На 2-й неделе эксперимента в сравнении с исходным уровнем значения горизонтальной, вертикальной двигательной и исследовательской активности уменьшались соответственно на 8 %, 30 % ф<0,05) и 59 % ф<0,01).
Особенность модулирующего влияния запаха пихты выражалась в стабильности практически всех наблюдаемых проявлений поведения в «Открытом поле». В этих условиях единственный показатель - вертикальная двигательная активность - уменьшался в сравнении с исходным уровнем через 1 неделю воздействия данного одо-ранта в среднем на 23,9 %, через 2 недели - на 14 %.
Наблюдение поведения в тесте «Открытое поле» позволило установить отсутствие сколь-нибудь значимого влияния запахов валерьяновой кислоты и пихты на проявление реакций тревожного груминга и повышенного эмоционально-вегетативного напряжения. Напротив, животные из обеих групп демонстрировали высокий уровень комфортного груминга, который выражался в реакциях продолжительной чистки шерстного покрова и умывания, начинавшихся с области головы и завершавшихся ано-ге-нитальной областью. Данное заключение согласуется с результатами, полученными в тестах «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера». В первом тесте в исходном состоянии животные из двух групп проводили равное количество времени в открытых и закрытых рукавах. На эту поведенческую стратегию не повлияло двухнедельное предъявление исследуемых одо-рантов.
В тесте «Чёрно-белая камера» под влиянием запаха пихты на 2-ой неделе эксперимента уменьшался уровень тревожности, о чём свидетельствовало сокращение времени нахождения крыс в чёрном отсеке в среднем на 22 % (р<0,05).
Таким образом, результаты первой части исследования свидетельствуют об определенной специфике модулирующего действия различных одорантов на структуру поведения крыс в различных тестовых заданиях.
Заключительный этап нашего исследования был посвящен анализу поведения крыс в тесте «Восьмирукав-ный радиальный лабиринт» при действии пихтового одо-ранта до и в условиях влияния нейропептида Y.
Полученные результаты показали, что под влиянием запаха пихты животные при повторных тестированиях быстрее осуществляют нахождение пищевого стимула. Так, при втором тестировании время нахождения сокращалось в сравнении с первым тестированием более чем на 70% ф<0,01), при третьем тестировании - на 38 % ф<0,05). В целом подобная динамика изменения времени поискового поведения может указывать на положительное влияние изучаемого ольфакторного воздействия на пространственную память.
Кроме того, были получены интересные данные о том, что однократное воздействие нейропептида Y перестраивало стратегию пространственной навигации крыс, подвергавшихся воздействию пихтового одоранта. В этом случае НЕ отмечалось положительной динамики по сокращению времени поискового поведения, что может указывать на некоторое снижение способности к «пространственному» обучению.
На данном слайде вашему вниманию продемонстрирован график, показывающий различие в характере поискового поведения крыс в двух случаях: при действии пихтового одоранта и при сочетании воздействия данного одоранта с активацией рецепторов к нейропептиду Y.
Вероятно, представленные в обонятельных структурах мозга рецепторы к нейропептиду Y способны включаться в сложный механизм анализа различных запахов или, по крайне мере, модулировать характеристики обонятельной сигнализации.
На основании проведённого исследования сделаны следующие выводы:
1. Двухнедельное предъявление запаха валерьяновой кислоты вызывает у крыс снижение выраженности различных вариантов двигательной активности и исследовательской направленности поведения в тесте «Открытое поле».
2. В тесте «Открытое поле» пихтовый одорант приводил к уменьшению вертикальной двигательной активности. В тесте «Чёрно-белая камера» данный стимул обеспечивал поведение в условиях сравнительно низкого уровня тревожности.
3. В тесте «Восьмирукавный радиальный лабиринт» под влиянием запаха пихты отмечалось снижение времени нахождения пищевой приманки при повторных предъявлениях поискового задания, что свидетельствует о положительном влиянии данного одоранта на пространственную память.
4. Однократное воздействие нейропептида Y перестраивало стратегию пространственной навигации крыс, подвергавшихся воздействию пихтового одо-ранта. В этом случае не отмечалось сокращение времени поискового поведения при повторных тестированиях, что может указывать на некоторое снижение способности к «пространственному» обучению.
Список литературы
1. Мельник С.А. Эндокринная модификация обонятельной чувствительности самцов мышей. Авто-реф. дисс. ... канд.биол. наук. Нижний Новогород, 2007. 23 с.
2. J.C., Greer C.A. Olfactory ensheathing cells: bridging the gap in spinal cord injury // Neurosurgery. 2000. P. 1057-1068.
3. Faure F., Da Silva S.V., Jakob I. et al. Peripheral olfactory sensitivity in rodents after treatment with docetaxel // Laryngoscope. 2010. V. 120 (4). P. 690697.
4. Gaillard I., S. Rouquier and D. Giorgi. Olfactory receptors // Cell. Mol. Life Sci. 2004. V. 61. P. 456469.
5. Glusman G., Bahar A., Sharon D. et al. The olfactory receptor gene superfamily: data mining, classification
and nomenclature // Mamm. Genome. 2000. V. 11. P. 1016-1023.
6. Gonzalez-Kristeller D.C., do Nascimento J.B., Galante P.A., Malnic B. Identification of agonists for a group of human odorant receptors // Front Pharmacol. 2015. V. 3 (6). P. 35.
7. Negroni J., Meunier N., Monnerie R. et al. Neuropeptide Y enhances olfactory mucosa responses to odorant in hungry rats // PLoS One. 2012. V. 7 (9).
8. Stowers L., Cameron1 P., Keller J. Ominous odors: olfactory control of instinctive fear and aggression in mice // Current Opinion in Neurobiology. 2013. V. 23. P. 339-345.
9. Vosshall L. B., Wong A. M. and Axel R. An olfactory sensory map in the fly brain // Cell. 2000. V. 102. P. 147-159.
ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРОБНОГО НАСЕЛЕНИЯ ЛИТОРАЛИ КОЛЬСКОГО ЗАЛИВА
Богданова О. Ю.,
доцент, канд. биол. наук, Мурманский государственный технический университет, город Мурманск,
профессор кафедры микробиологии и биохимии
Изучение морфологической структуры бактериальных сообществ водных экосистем необходимо для выяснения экологии и физиологии микробных популяций, для освещения аспекта санитарного и экологического благополучия водоема. В результате исследований пресноводных экосистем была установлена связь наличия тех или иных бактериальных форм с сезонными изменениями в водоеме и с составом органического вещества [6], отмечено наибольшее разнообразие морфологических форм бактериопланктона в загрязненных пресных водоемах и доминирование кокковых форм в чистых районах [5].
Изучение морфологического состава бактерио-планктона морских вод показало связь изменчивости морфологического состава от температуры и органического вещества [1]. Установлена взаимосвязь между изменениями в структуре бактериального ценоза, в его биоразнообразии и эвтрофированием водоема в солоноватых водах [2]. Однако не всегда остается выясненным вопрос о таксономической принадлежности бактерий, отнесенных к той или иной морфологической учетной группе. В этой связи определения бактерий до рода и вида представляется весьма актуальными
Кольский залив представляет собой достаточно крупную и важную водную экосистему российского севера, находится в черте города, граничит с населенными пунктами. В залив впадают реки Кола и Тулома, которые используются в хозяйственно-бытовых и промышленных целях. Кольский залив - рыбохозяйственный водоем высшей категории, через него идет на нерест рыба ценных пород, и молодь выходит в открытое море. В последние годы резко вырос лицензионный лов коммерческого краба в водах залива выращивание в садках рыбы и моллюсков.
Системные работы по микробиологическим исследованиям литорали Кольского залива начали проводиться только в последнее время, и их продолжение представляется важным и целесообразным.
Исследования проводили на шести стационарных станциях литорали Кольского залива, расположенных в разных его частях, точки были выбраны в соответствии с
общим градиентом увеличения концентрации загрязняющих веществ от устья Кольского залива в его кутовую часть и последовательным градиентом разбавления речным стоком от мест впадения рек до среднего колена залива (рис. 1).
Кутовая часть залива, в которую впадают реки Кола и Тулома, а также коллекторы сброса коммунально -бытовых сточных вод г. Мурманска, принимает разнообразные загрязнения, распространяющиеся в Кольском заливе с приливно-отливными и стоковыми течениями. Кольский залив является фьордом, подчиняющимся общим гидролого-гидрохимическим закономерностям.
Станции отбора проб расположены в южном и среднем коленах залива, находятся под определяющим влиянием течения морских вод, поступающих из Баренцева моря. Для водных масс характерны значительная соленость (от 32 до 35%о) и низкая среднегодовая температура воды 5-7 оС. Литораль залива отличается обилием макрофитов, представленных значительным разнообразием видов. Пробы воды для исследований отбирали в 10 - 50 м от берега.
Микробиологические испытания проводили по разработанным ранее схемам, учитывая типовые методические указания по микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов [3,4]. Пробы воды отбирали на глубине 10-15 см от поверхности воды и на таком же расстоянии от дна, с соблюдением асептических условий. Микробиологическое исследование производили не позднее двух часов с момента взятия пробы. Пробы воды разводили до 10 раз, объем пробы воды и ее разведения засевали параллельно в 2 порции дифференциально-диагностических сред для определения грамположительных и грамотрицательных кокковых и палочковидных бактерий [3,4]. Посевы инкубировали при температуре 37 ± 0,5 °С в течение 24-48 часов. В дальнейшем проводили определения морфологических и биохимических свойств полученных культур бактерий, завершая исследования таксономической идентификацией.
