Влияние сои в рационе питания на когнитивные функции у мышей Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 57.022

ВЛИЯНИЕ СОИ В РАЦИОНЕ ПИТАНИЯ НА КОГНИТИВНЫЕ ФУНКЦИИ У МЫШЕЙ

© Е.В. Малышева, О.В. Швецова

Ключевые слова: генетически модифицированная соя; влияние на функции мозга.

Изучалось влияние генетически модифицированной сои на функции мозга у мышей. Показано, что наиболее стрессоустойчивы и в большей степени способны к научению мыши, находящиеся на рационе без сои, но полученные от родителей, потреблявших генетически модифицированную сою на всех этапах онтогенеза.

Соя в настоящее время является активно внедряемым на потребительском рынке продуктом. С одной стороны, основным биохимическим компонентом семян сои является белок, который отличается наилучшим сочетанием аминокислот. Кроме того, семена сои содержат также изофлавоны - биологически активные компоненты, которые обладают различной эстрогенной активностью. В связи с этим в научной литературе имеются противоречивые данные о влиянии сои в рационе питания на организм млекопитающих, в т. ч. на когнитивные функции. С одной стороны, лецитин и холин, содержащиеся в сое, отвечают за такие функции, как мышление, планирование, концентрация, обучение, память, узнавание, двигательная активность. С другой стороны, гинестеин сои ингибирует тирозинки-лазу гиппокампа, что блокирует формирование долговременной памяти [1].

Соя также влияет на активность тирозингидрокси-лазы животных, что вызывает серьезное нарушение утилизации дофамина [2-5]. Дофамин необходим для координированной мышечной работы, его низкие концентрации взаимосвязаны с депрессией и синдромом дефицита внимания. Кроме того, существенную часть на рынке составляет генетически модифицированная соя, которая содержит более высокое количество фитоэстрогенов.

Вместе с тем в настоящее время остается малоизученным вопрос о влиянии генетически модифицированной сои в рационе питания на когнитивные функции млекопитающих в условиях стресса.

Цель данного исследования заключается в изучении влияние сои как продукта питания на функции мозга и стрессоустойчивость млекопитающих.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование проводилось на беспородных мышах. Изучалось влияние генетически модифицированной сои на функции мозга у мышей. В качестве добавки использовалась соевая мука «Нутрисой 7Б» (КШШ-SOY 7В). Объемная доля сои в рационе составляла 10 %. Первое поколение мышей начинает получать сою в виде муки в возрасте четырех недель. От них получены второе, третье и четвертое поколения. При этом четвертое поколение после окончания вскармливания

молоком переводилось на рацион без сои. Для изучения когнитивных функций мышей в работе использовались тесты «Лабиринт» и «Экстраполяционное избавление». Тест «Лабиринт» показывает способности к научению, а тест «Экстраполяционное избавление» используется для изучения когнитивных функций в условиях острой стрессорной ситуации. Тесты проводились у всех мышей в двухмесячном возрасте.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты эксперимента показали, что контрольная группа обнаруживала более эмоциональное поведение в стрессовой ситуации при проведении теста «Экстраполяционное избавление». Особи этой группы не пытались выбраться из погруженного цилиндра: не подныривали под его край и не пытались выпрыгнуть. У них же отмечалось большее количество актов дефекации, что также свидетельствует об их высокой эмоциональности. Успешнее всего проявили себя мыши четвертого поколения (потомство мышей, употреблявших сою). Они сразу находили эффективный выход из ситуации, подныривая под край цилиндра, при этом не тратили силы на бесполезные прыжки. Таким образом, они проявили наибольшую стрессоустойчивость по сравнению с другими группами. Мыши, употреблявшие сою (первое и третье поколение) были более активные по сравнению с мышами контрольной группы. Однако их активность была менее целесообразной, чем у мышей четвертого поколения. Они вначале пытались выпрыгнуть, и только потом догадывались поднырнуть под край цилиндра (табл. 1).

В шестикоридорном лабиринте мыши разных групп показали следующие результаты. В первом опыте успешнее всего (быстрее и с меньшим количеством ошибок) прошли лабиринт мыши четвертого поколения. Они же были менее эмоциональны, судя по минимальному количеству актов дефекации. Мыши третьего поколения имели промежуточные значения между контрольной группой и четвертым поколением. Мыши контрольной группы в два раза дольше проходили лабиринт, совершали большее количество ошибок и максимальное количество актов дефекации по сравнению с мышами других групп (табл. 2).

Таблица 1

Тест «Экстраполяционное избавление»

Группа Первичное замирание, с Количество прыжков Количество подныриваний Количество актов дефекации

Контрольная 21,00 ± 43,90* 0,0 ± 0,0 0,0 ± 0,0 5,57 ± 1,39

Первое поколение 166,25 ± 156,06 3,00 ± 1,41* 1,00 ± 2,00* 3,25 ± 2,62

Третье поколение 24,00 ± 40,41*,** 5,88 ± 3,75* 1,00 ± 1,32* 3,89 ± 2,42*

Четвертое поколение 15,00 ± 36,94 о,^ 0,20 ± 0,60о 2,40 ± 3,60* 3,00 ± 1,63*

Примечание: * - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с контрольной группой, ** - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с первым поколением, о - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с третьим поколением, • - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с четвертым поколением.

Таблица 2

Первая попытка прохождения лабиринта

Группа Время, Количество Количество

мин. заходов в тупики актов дефекации

Контрольная 20,77 ± 12,10 9,43 ± 3,95 4,42 ± 3,4

Третье поколение 14,47 ± 5,87 8,37 ± 8,33 3,25 ± 2,55

Четвертое поколение 10,82 ± 6,64*,** 3,90 ± 4,01* 1,80 ± 1,47*

Примечание: * - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с контрольной группой, ** - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с третьим поколением.

Таблица 3

Вторая попытка прохождения лабиринта

Группа Время, Количество Количество

мин. заходов в тупики актов дефекации

Контрольная 11,73 ± 7,20 3,14 ± 2,27 1,28 ± 0,95

Третье поколение 2,84 ± 2,18* 2,50 ± 1,19 1,25 ± 1,16

Четвертое поколение 1,99 ± 1,39* 2,30 ± 2,36 0,50 ± 0,84

Примечание: * - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с контрольной группой, ** - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с третьим поколением.

Таблица 4

Пятая попытка прохождения лабиринта

Группа Время, Количество Количество

мин. заходов в тупики актов дефекации

Контрольная 6,25 ± 3,45 1,66 ± 1,86 0,17 ± 0,41

Третье поколение 2,92 ± 1,49* 2,75 ± 1,67 1,12 ± 3,18

Четвертое поколение 2,10 ± 1,64* 1,3 ± 1,72 0,10 ± 0,30

Примечание: * - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с контрольной группой, ** - достоверность различий р < 0,05 по сравнению с третьим поколением.

При второй попытке время прохождения лабиринта уменьшилось у всех групп, однако сохранилась достоверная разность во времени прохождения теста между контрольной группой и другими группами. Снизилось количество ошибок в контрольной группе и третьем поколении (табл. 3).

При пятой попытке прохождения лабиринта в контрольной группе время прохождения и количество

ошибок еще более снизилось, но так и осталось максимальным по сравнению с другими мышами (табл. 4).

Подобные результаты можно объяснить следующим. Соя является богатым источником фитоэстрогенов, особенно изофлавонов. В ряде недавних исследований [6, 7] показано, что изофлавоны сои уменьшают активность ацетилхолинэстеразы в коре головного мозга и гиппокампе мышей, что способствует холинерги-

ческой передаче, а также вызывают повышение содержания в гиппокампе аспарагиновой и глутаминовой кислоты. Это приводит к улучшению когнитивных функций, в частности, памяти. Есть данные об улучшении пространственной ориентации и памяти у крыс и мышей, находящихся на соевой диете [8-9]. Более высокую стрессоустойчивость мышей, получающих сою на каком-либо из этапов онтогенеза, можно объяснить тем, что пептиды сои снижают уровень адреналина и повышают уровень дофамина в плазме крови [10].

Таким образом, согласно результатам исследования, наиболее стрессоустойчивы и в большей степени способны к научению мыши, находящиеся на рационе без сои, но полученные от родителей, потреблявших генетически модифицированную сою на всех этапах онтогенеза. Менее стрессоустойчивы и в меньшей степени способны к научению мыши контрольной группы, не получавшие сою ни на одном этапе онтогенеза, полученные от родителей, не потреблявших сою.

ЛИТЕРАТУРА

1. O 'Dell T.J., Kandel E.R., Grant S.G. Long-term potentiation in the hippocampus is blocked by tyrosine kinase inhibitors // Nature. 1991. № 10. Р. 558-560.

2. Bell J.M. et al. Perinatal dietary supplementation with a soy lecithin preparation: effects on development of central catecholaminergic neurotransmitter systems // Brain Res Bull. 1986. № 17 (2). Р. 189-195.

3. Zetterstrom R.H. et al. Cellular expression of the immediate early transcription factors Nurr1 and NGFI-B suggests a gene regulatory role

in several brain regions including the nigrostriatal dopamine system // Bram Res. Mol. 1996. № 5. Р. 111-120.

4. Castillo S.O. et al. Dopamine biosynthesis is selectively abolished in substantia nigra // Mol. Cell Neurosci. 1998. № 11. Р. 36-46.

5. Baffi J.S. et al. Differential expression of tyrosine hydroxylase in catecholaminergic neurons of neonatal wild-type and Nurr1-deficient mice // Neuroscience. 1999. № 93. Р. 631-642.

6. Bansal N., Parle M. Soybean supplementation helps reverse age- and scopolamine-induced memory deficits in mice // J. Med. Food. 2010. № 13 (6). Р. 1293-1300.

7. Liu Y.Q. et al. Memory performance, brain excitatory amino acid and acetylcholinesterase activity of chronically aluminum exposed mice in response to soy isoflavones treatment // Phytother. Res. 2010. № 24 (10). Р. 1451-1456.

8. Sarkaki A. et al. Preventive effects of soy meal (+/- isoflavone) on spatial cognitive deficiency and body weight in an ovariectomized animal model of Parkinson's disease // Pak. J. Biol. Sci. 2009. № 12 (20). Р. 1338-1345.

9. Ding B.J. et al. Soybean isoflavone alleviates [3-amyloid 1-42 induced inflammatory response to improve learning and memory ability by down regulation of Toll-like receptor 4 expression and nuclear factor-кВ activity in rats // Int. J. Dev. Neurosci. 2011. № 29 (5). Р. 537-542.

10. Yimit D. et al. Effects of soybean peptide on immune function, brain function, and neurochemistry in healthy volunteers // Nutrition. 2011. Aug 25. Р. 631-634.

Поступила в редакцию 16 ноября 2011 г.

Malysheva E.V., Shvetsova O.V. EFFECT OF SOY IN DIET ON COGNITIVE FUNCTION OF MICE

The effect of GM soya on brain function of mice is studied. It is shown that the most stress and more apt in learning the mouse are on a diet without soy, but received from parents who ate genetically modified soy at all stages of ontogeny.

Key words: genetically modified soy; effect on brain function.