CC BY
11
intraepithelial neoplasia grade 3 or worse in women with persiflent human papillomavirus infection: a cohort fludy // Sex. Transm. Infect. - 2014. -Vol. 90 (7). - P. 550-555. PMID: 24728044.
ВОЗМОЖНОСТЬ КОРРЕКЦИИ ПСИХОЭМОЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ, ВЫЗВАННЫХ СТРЕССОРНЫМИ ВОЗДЕЙСТВИЯМИ У НОВОРОЖДЕННЫХ
Михайленко Виктор Анатольевич
Канд. биол. наук, снс лаборатории онтогенеза нервной системы, г. Санкт-Петербург
Буткевич Ирина Павловна
Докт. биол. наук, внс лаборатории онтогенеза нервной системы, доцент кафедры нормальной физиологии, г. Санкт-
Петербург
АННОТАЦИЯ
Цель работы состояла в исследовании влияний стрессорных воздействий у новорожденных крысят на уровень тревожности, депрессии и на когнитивные способности при достижении животными взрослого возраста. Предпринята попытка коррекции выявленных отклонений в поведенческих и когнитивных ответах с помощью хронической инъекции агониста 5-HT1A рецепторов буспирона в адолесцентный период развития. В поведенческих тестах приподнятый крестообразный лабиринт, принудительное плавание и в тесте Морриса исследованы уровень тревожности, степень выраженности депрессивного поведения и способность к пространственному обучению у взрослых самок крыс, подвергнутых в новорожденном возрасте воспалительной боли (группа 1), стрессу изоляции от матери (группа 2) и комбинации этих воздействий (группа 3). У взрослых самок группы 1 обнаружено повышение уровня склонности к депрессивному поведению и ухудшение способности к пространственному обучению, у самок группы 2 - повышение уровня тревожности и уровня склонности к депрессивному поведению, у самок группы 3 - ухудшение всех исследованных показателей. Хроническое введение буспирона с 25-го по 39-й день жизни крысам вызвало анксиолитический и антидепрессантный эффекты у взрослых животных. Впервые продемонстрирована возможность коррекции показателей психоэмоционального поведения и когнитивных способностей, нарушенных повреждающими воздействиями в новорожденном возрасте, с помощью хронической инъекции буспирона в адолесцентный период развития. Установлено участие 5-HT1A рецепторов в долговременных влияниях стрес-сорных воздействий в раннем возрасте на исследованные типы поведения.
ABSTRACT
The aim of the &udy was to inve^igate effects of Sressful impacts in newborn rat pups on the level of anxiety, depression and cognitive abilities when these animals are adults. The attempt of correction of revealed deviations in behavioral and cognitive responses was undertaken using chronic injections of an agoni& of 5-HT1A receptors buspirone during adolescent period of development. In behavioral te&s, elevated cross maze, forced swimming te& and Morris labyrinth, the level of anxiety, depression and the ability to spatial learning were inve^igated in adult female rats, exposed in the newborn age to inflammatory pain (group 1), the Sress of maternal isolation (group 2) and combination of these impacts (group 3). The adult females of the group 1 showed an increased depressive behavior, and deterioration in abilities of spatial learning, the females of the group 2 demon^rated the heightened level of anxious and depressive behavior, the females of the group 3 displayed the deterioration of all Sudied parameters. Chronic injections of buspirone from the 25th to 39th day of life of rats caused anxiolitic and antidepressant effects during the adulthood. The possibility of correction of psychoemotional behavior and cognitive abilities impaired by adverse effects in the newborn age was shown for the fir& time with the aim of buspirone during the adolescent period of development. The involvement of 5-HT1A receptors in the long-term effects of Sressful impacts in early age on the inve^igated types of behavior was demon^rated.
Ключевые слова:воспалительная боль, материнская изоляция, новорожденные крысята, адолесцентный период развития, буспирон, психоэмоциональное поведение, взрослые самки крыс.
Keywords: inflammatory pain, maternal isolation, newborn rat pups, adolescent period of development, buspirone, psychoemo-tional behavior, adult female rats.
Большинство исследований, посвященных изучению влияний повреждающих болевых и стрессорных воздействий у новорожденных на психоэмоциональное поведение в последующем онтогенезе, выполнено на самцах [13-15]. Результаты исследований позволяют предполагать об изменении уровня тревожности, склонности к проявлению депрессивноподобного поведения и о нарушении когнитивных способностей. Однако данные литературы противоречивы [3,10,13]. Важной задачей в настоящее время является
исследование сложных взаимодействий между стрессорной и ноцицептивной системами во время неонатальных повреждений и влияний этих взаимодействий на формирование механизмов долговременных изменений в поведении в постнатальном онтогенезе. Половые различия в этих взаимодействиях могут быть важным модулятором долговременных эффектов в развитии стрессорной и ноцицептивной систем [6,8].
Буспирон используют в клинике в качестве анксиолитика и антидепрессанта, он является полным агонистом преси-наптических 5-НТ1А рецепторов и частичным агонистом постсинаптических 5-НТ1А рецепторов [9]. 5-НТ1А рецепторы вовлечены в механизм ноцицепции [4], в эмоциональное поведение и в его изменение (повышенная тревожность, депрессия) [5], в когнитивные процессы [11]. Данные об участии буспирона в антиноцицептивном влиянии противоречивы [7]. Механизм действия буспирона не выяснен.
Цель настоящей работы состояла в исследовании влияний болевого или/и стрессорного воздействий у новорожденных самок крысят на психоэмоциональное поведение и когнитивную способность у этих животных во взрослом возрасте. Исследовано также влияние хронической инъекции буспирона в адолесцентный период развития на самок крыс, подвергнутых в новорожденном состоянии подобным повреждающим воздействиям, с целью нормализовать показатели психоэмоционального поведения и когнитивной сферы при достижении животными взрослого возраста.
Эксперименты получены на взрослых самках крыс, которые на первый постнатальный день и повторно второй день (Р1,2) были подвергнуты следующим воздействиям: воспалительной боли (одноразовая инъекция формалина 2.5%, 0.5 мкл в подошву задней левой конечности), первая группа (ФОР); контрольная группа (одноразовая инъекция физиологического раствора в то же место, в том же объеме), вторая группа (РА); стрессу короткой (60 мин) материнской изоляции (одноразовая инъекция физиологического раствора и изоляция от матери с помещением каждого крысенка отдельно друг от друга в термостат при температуре +36С°), третья группа (РИ); комбинированному воздействию воспалительной боли и материнской изоляции, четвертая группа (ФИ); пятая группа - интактные животные. В каждую группу входило от 9 до 12 животных. В предварительных опытах было обнаружено, что, взрослые самки группы РА и интактные самки не показали различий в исследованных показателях, поэтому интактные крысы были использованы как контрольные животные.
С 90-дневного возраста у крыс последовательно с промежутком в три дня оценивали уровень тревожности в приподнятом крестообразном лабиринте, склонность к выраженности депрессивноподобного поведения в тесте вынужденного плавания и способность к выработке пространственного обучения в тесте Морриса. Подробное описание экспериментов в этих тестах представлено нами ранее [1]. Коротко, в стандартизированном приподнятом крестообразном лабиринте в течении 5 мин регистрировали время пребывания в
открытых рукавах, негативно коррелируемое с уровнем тревожности. В тесте принудительного плавания [12] крыс помещали на 5 мин в сосуд с водой (диаметр 25 см, высота 60 см, температура воды 24±1°С) и регистрировали время, в течение которого крыса находилась в неподвижном состоянии (время иммобильности), показатель прямо пропорциональный депрессивному поведению. В водном лабиринте Морриса (диаметр 1,2 м и глубина 0.5 м) регистрировали время, в течение которого крыса находила платформу (латентный период). После четырех тестирований (первая проба) крысу отсаживали на четыре минуты, затем повторяли по той же схеме четыре тестирования (вторая проба). Поведение животных регистрировали с помощью видеокамеры.
После проведенного анализа полученных данных, который свидетельствовал о достоверном изменении у взрослых самок, подвергнутых повреждающим воздействиям на P1,2, показателей психоэмоционального поведения и когнитивных способностей, мы провели новое исследование, с целью нормализации болевого ответа. Для этого крысята на P1 и повторно P2 были подвергнуты описанным выше повреждающим воздействиям, а в адолесцентный период развития (с 25-го по 39-й день) еще и ежедневной внутрибрю-шинной инъекции буспирона, агониста 5-HT1A рецепторов (buspirone hydrochloride, Sigma, 3.5 мг/кг, 1 мл, в 9 час), контрольным крысятам инъецировали физиологический раствор. В возрасте 90 дней у животных аналогичным образом исследовали уровень тревожности, депрессивного поведения и способность к пространственному обучению. Исследование на животных выполнено с соблюдением международных принципов Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. Протоколы опытов утверждены комиссией по гуманному обращению с животными ФГБУН Института физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук.
Статистический анализ проводили с использованием дисперсионного анализа ANOVA с последующим poS-hoc тестом с помощь пакета программ SPSS Inc. Данные представлены как среднее ± стандартная ошибка. Различия между значениями считали статистически значимыми при p<0.05.
В тесте приподнятого крестообразного лабиринта (рис. 1) у взрослых самок крыс, подвергнутых в раннем возрасте стрессу материнской изоляции и комбинации воспалительной боли и материнской изоляции, обнаружено уменьшение времени пребывания в открытых рукавах (p=0.034 и p=0.042, соответственно) по сравнению с этим показателем у интактных животных.
Рисунок 1. Изменение у взрослых самок крыс времени пребывания в открытых рукавах, вызванное стрессом материнской изоляции (РИ) и комбинацией воспалительной боли и материнской изоляции (ФИ) в первый и повторно второй день жизни, коррекция буспироном.
Хроническая инъекция буспирона по сравнению с физиологическим раствором в адолесцентный период развития самкам, испытавшим стресс материнской изоляции и комбинацию воспалительной боли и материнской изоляции, увеличила время пребывания в открытых рукавах (p=0.049 и p=0.041, соответственно) и нормализовала этот показатель у взрослых крыс. Воспалительная боль в раннем возрасте не вызвала долговременного влияния, и действие буспиро-на не было достоверно значимым у этих крыс во взрослом возрасте.
В тесте принудительного плавания (рис. 2), который вызывает у грызунов сильный физический и эмоциональный стресс, у взрослых самок во всех подопытных группах, подвергнутых воспалительной боли, стрессу материнской изоляции и комбинации этих воздействий было обнаружено увеличение времени иммобильности (p=0.023, p=0.001 и p=0.03 соответственно) по сравнению с интактными животными. Хроническая инъекция буспирона по сравнению с инъекцией физиологического раствора в адолесцентном периоде
Рисунок 2. Изменение у взрослых самок крыс времени иммобильности, вызванное воспалительной болью (ФОР), стрессом материнской изоляции (РИ) и комбинацией воспалительной боли и материнской изоляции (ФИ) в первый и повторно второй день жизни, коррекция буспироном.
уменьшила у этих взрослых животных время иммобиль- В тесте Морриса (рис. 3) у взрослых самок крыс, подвер-ности ф=0.026, p=0.049, p=0.041 соответственно). Буспирон гнутых обнаружил антидепрессантный эффект и нормализовал способность взрослых самок крыс сопротивляться стрессу.
аз о.
со
16
14
о
-а 12 5 а. о
€■ Ю
I-
аз
а 3 О
§ 6
р=0.043 р=0.017
р=0.035
1
р=0.047
Г
| | - Интактные ^^ - ФОР Г72-РИ Г~~1 - ФИ
Д - Физиологический раствор (контроль к буспирону) I- Буспирон
Рисунок 3. Изменение у взрослых самок крыс времени поиска платформы, вызванное воспалительной болью (ФОР), комбинацией воспалительной боли и материнской изоляции (ФИ) в первый и повторно второй день жизни, коррекция бу-спироном.
воспалительной боли и комбинации боли и стресса изоляции от матери обнаружено увеличение времени нахождения платформы ф=0.043 и p=0.035 соответственно) по сравнению с интактными особями. Хроническая инъекция буспирона по сравнению с инъекцией физиологического раствора в адолесцентном периоде уменьшила у этих взрослых животных этот показатель ф=0.017, p=0.047 соответственно) и нормализовала время нахождения платформы.
Результаты, полученные в настоящей работе на взрослых самках крыс, свидетельствуют о том, что повреждающие воздействия в период новорожденности вызывают долговременное влияние на исследованные показатели психоэмоционального поведения и когнитивных процессов. Данные, полученные в тесте приподнятого крестообразного лабиринта, зависели от типа повреждающего воздействия. Стресс материнской изоляции и комбинация боли и стресса в раннем возрасте вызвали усиление тревожного состояния у взрослых крыс, тогда как воспалительная боль не оказала долговременного влияния. В литературе сообщается о разнонаправленном влиянии боли в раннем возрасте на уровень тревожности. Так, инъекции новорожденным крысам каррагена или адъюванта Фрейнда способствовали снижению уровня тревожности у взрослых животных в тесте приподнятого крестообразного лабиринта [2], что связывают с повышением активности опиоидной системы [14], а инъекция формалина не изменила тревожность в этом тесте у самцов крыс [10]. Несомненно, что разные химические раздражители могут не одинаково изменить способность справляться со стрессом у взрослых животных. Увеличение показателя депрессивноподобного поведения, обнаруженное в тесте принудительного плавания у крыс, подвергнутых в неонатальном периоде каждому из примененных
воздействий, указывает на снижение адаптивных возможностей у взрослых крыс. Данные литературы указывают как на повышение адаптивных возможностей у взрослых крыс после инъекции каррагена новорожденным [3], так и об отсутствии изменений после одноразовой инъекции формалина [10]. В тесте Морриса мы наблюдали ухудшение способности к пространственному обучению у взрослых крыс, подвергнутых воспалительной боли. Подобное нарушение у взрослых крыс описано после инъекция адъюванта Фрейн-да однодневным крысятам [2], что связывают с изменением процесса нейрогенеза в гиппокампе, однако влияние этого процесса на обучение и память после повреждающей стимуляции в раннем возрасте недостаточно исследовано.
Полученные в настоящей работе результаты свидетельствуют о долговременном повреждающем влияния воспалительной боли, стресса материнской изоляции и их комбинации у новорожденных самок крыс на психоэмоциональное поведение и когнитивные способности и об участии рецепторов в этом влиянии. На важность изучения долговременных влияний боли и стресса на адаптивное поведение у разнополых особей обращается особое внимание в современных обзорах [13,15], но пока еще исследования на грызунах женского пола представлены в единичных работах [6,8]. Половые особенности болевого восприятия у новорожденных необходимо учитывать при проведении хирургических вмешательств и терапевтических инвазивных процедур в неонатальном центре. Обращается внимание на поиск новых обезболивающих препаратов для предотвращения вредных последствий болевых/стрессорных воздействий. Как показано в настоящей работе, адолесцентный период можно использовать как критический период для коррекции
вредных последствий стрессорных воздействий у новорожденных.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках проекта № 14-04-00106а.
Список литературы:
1. Буткевич И.П., Михайленко В.А., Лаврова Ю.А., Уланова Н.А. Повторный болевой синдром при воспалении у новорожденных самцов крыс изменяет адаптивное поведение в адолесцентном периоде развития // Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2014. 100. С. 1241-1251.
2. Amaral C., Antonio B., Olivera M.G.M., Hamani C., Guinsburg R., Covolan L. Early po^natal nociceptive Simulation results in deficits of spatial memory in male rats // Neurobiol. Learn. Memory. 2015. 125. P. 120-125.
3. Anseloni V.C.Z., He F., Novikova S.I., Turnbach Robbins M.T., Lidov I.A., Ennis M., Lidov M.S. Alterations in Sress-associated behaviors and neurochemical markers in adult rats after neonatal short-lading local inflammatory insult // Neurosci. 2005. 131. P. 635-645.
4. Colpaert F.C. 5-HT(1A) receptor activation: new molecular and neuroadaptive mechanisms of pain relief // Curr. Opin. Inve^ig. Drugs. 2006. 7. P. 40-47.
5. Lacivita E., DiPilato P., De Giorgio P.,Colabufo N.A., Berardi F., Perrone R., Leopoldo M. The therapeutic potential of 5-HT1A receptors: a patent review // Expert Opin. Ther. 2012. Pat. 22. P. 887-902.
6. LaPrairie J.L., Murphy A.Z. Long term impact of neonatal injury in male and female rats: sex differences, mechanisms and clinical implications // Front. Neuroendocrinol. 2010. 31. P. 193-202.
7. Liang J.H., Wang X.H., Liu R.K., Sun H.L., Ye X.F., Zheng J.W. Buspirone-induced antinociception is mediated by L-type
calcium channels and calcium/caffeine-sensitive pools in mice // Psychopharmacol. (Berl). 2003. 166. P. 276-283.
8. Lima M. Malheiros J., Negrigo A., Tescarollo F., Medeiros M., Suchecki D., Tannus A., Guinsburg R., Covolan L. Sex-related long-term behavioral and hippocampal cellular alterations after nociceptive Simulation throughout poflnatal development in rats // Neuropharmacol. 2014. 77. P. 268-276.
9. Loane C., Politis M. Buspirone: What is it all about? // Brain Res. 2012. 1461. P. 111-118.
10. Negrigo A., Medeiros M., Guinsburg R., Covolan L. Long-term gender behavioral vulnerability after nociceptive neonatal formalin Simulation in rats // Neurosci. Lett. 2012. 190. P. 196-199.
11. Pittala V., Siracusa M.A., Salerno L., Romeo G., Modica M.N., Madjid N., Ogren S.O. Analysis of mechanisms for memory enhancement using novel and potent 5-HT1A receptor ligands // Eur. Neuropsychopharmacol. 2015. 8. P. 1314-1323.
12. Porsolt R.D., LePichon M., Jalfre M. Depression: a new animal model sensitive to antidepressant treatments // Nature. 1977. 266. P. 730—732.
13. Schwaller F., Fitzgerald M. The consequences of pain in early life: injury-induced plaflicity in developing pain pathways // Eur. J. Neurosci. 2014. 39. P. 344-355.
14. Victoria N.C., Murphy A.Z. The long-term impact of early life pain on adult responses to anxiety and flress: Hiflorical perspectives and empirical evidence // Exp. Neurol. 2016. 275. P. 261-273.
15. Walker S.M., Beggs S., Baccei M.L. Persiflent changes in peripheral and spinal nociceptive processing after early tissue injury // Exp Neurology. 2016. 275. P. 253-260.
