Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ АДАПТАЦИЮ, ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В ПЕЧЕНИ У КРЫС ПРИ ТЕСТИРОВАНИИ В «ОТКРЫТОМ ПОЛЕ»

Иванов Д.Г. Подковкин В.Г.
Исследовались биохимические показатели гормонально-медиаторного обмена, содержания гликогена и перекисного окисления липидов в печени у крыс, находящихся в течение часа в «Открытом поле». Показано, что первые биохимические изменения анализируемых показателей наблюдаются уже через 3 минуты пребывания животного в экспериментальной камере. Экспериментальное воздействие изменяло активность гистамин-, серотонин- и норадренэргических систем головного мозга, активировало ГГНС и САС, приводило к развитию стрессовой реакции. Пребывание животных в «Открытом поле» снижало уровень гликогена и активизировало процессы ПОЛ в печени.
«Открытое поле»
крыса
биохимические показатели
“Open field”
rat
biochemical markers

Введение

Тест «Открытое поле» был впервые предложен К. Холлом в 30-е годы пошлого столетия [1] для изучения роли новизны в возникновении тревоги. Этот тест позволяет исследовать ориентировочную реакцию и эмоциональную реактивность грызунов в новых условиях среды, а так же дает возможность прогнозировать реакцию животных на действие различных стрессоров [2,3]. На основании этого «Открытое поле» используют для разделения грызунов на группы в зависимости от индивидуально-типологических характеристик. Показано, что исследуемые показатели коррелируют с результатами других поведенческих тестов [4].

Вместе с этим, в современных работах, посвященных изучению психотропного эффекта различных по своей природе факторов [5,6], тест «Открытое поле» используют в качестве модели тревоги. При этом особо подчеркивают стрессогенное воздействие условий тестирования [7]. В связи с тем, что воспроизводимость результатов исследований, посвященных изучению стресса, зависит от напряжения систем, обеспечивающих адаптацию у животных, вводимых в эксперимент, возникает необходимость исследовать реакцию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГНС) и симпато-адреналовой систем (САС) на помещение животных в камеру «Открытого поля».

Целью данной работы было проанализировать динамику показателей гормонально-медиаторного обмена, содержания гликогена и перекисного окисления липидов в печени у крыс, находящихся в течение часа в камере, предназначенной для проведения теста «Открытое поле».

Материалы и методы

Работа выполнена на 60 белых беспородных крысах обоего пола массой 115-150 г. Все экспериментальные процедуры проводились согласно международным правилам по содержанию и работе с лабораторными животными [8]. Экспериментальное воздействие заключалось в помещении крыс в «Открытое поле» на 3, 30 и 60 минут. Крысы, не подвергающиеся экспериментальному воздействию, служили контролем. Таким образом, все животные были поделены на четыре группы, рандомизированные методом парных аналогов по массе и полу.

«Открытое поле» представляло собой камеру 1 м в длину и 1 м в ширину, с высотой стенок 0,5 м, из белого пластика, дно которой было расчерчено на 25 равных квадратов. Освещение производилось лампой мощностью 100 Вт, подвешенной на высоте 1,5 м от дна камеры. Перед проведением теста животных держали в течение 3 минут в затемненном картонном пенале размером 300 х 150 х100 мм с отверстиями для доступа воздуха.

Животных выводили из эксперимента путем декапитации не позднее чем через 1 минуту после истечения сроков воздействия. Плазму на анализ брали с 5% раствором ЭДТА. Головной мозг извлекали, отделяли от спинного мозга на уровне выхода первой пары шейных нервов и гомогенизировали с 10% раствором трихлоруксусной кислоты (ТХУ). Надпочечники взвешивали, относительную массу желез выражали в процентах от массы тела крысы. Готовили гомогенаты левого надпочечника в 30% спирте и правого надпочечника в 10% раствора ТХУ. Для определения концентрации 11-оксикортико-стероидов (11-ОКС) печень гомогенизировали в 30% растворе спирта. Для анализа продуктов перекисного окисления готовили гомогенаты печени в 0,1 М фосфатном буфере рН 7,6.

Содержание гистамина и серотонина в мозге определяли по методу [9], адреналинина, и норадреналина по [10]. Результаты анализа пересчитывали на массу мозга. Уровень 11-ОКС в левом надпочечнике, плазме крови и печени определяли по методу [11]. Содержание адреналина в гомогенатах правых надпочечников определяли по методу [10]. Уровень аскорбиновой кислоты и ее дериватов определяли в гомогенатах правого надпочечника по методу [12] и пересчитывали на массу железы. Содержание малонового диальдегида (МДА) и диеновых конъюгатов в гомогенатах печени определяли по методу [13] и [14], соответственно.

Для проверки однородности дисперсий в группах применяли критерии Ливена. Результаты исследований представляли в виде среднего плюс/минус стандартная ошибка среднего. Различие средних значений в группах сравнивали с помощью стандартного t-критерия Стьюдента, с учетом поправки Бонферрони [15]. Отличия считали статистически значимыми при p<0,05.

Результаты

Проведенные исследования выявили изменения в функционировании медиаторных систем мозга у крыс, находящихся в камере теста «Открытое поле». При помещении животных в экспериментальную камеру у них обнаружилось повышение содержания серотонина, снижение уровня гистамина и норадреналина в мозге (табл.1). Изменения концентрации адреналина не наблюдалось.

Наряду с биохимическими сдвигами в медиаторных системах мозга крыс, пребывание животных в «Открытом поле» приводило к изменению показателей, характеризующих функциональную активность надпочечников.


Таблица 1.

Изменение уровня моноаминов в мозге крыс в «Открытом поле»

Показатель

Время нахождения в экспериментальной камере, мин

0

3

30

60

Уровень гистамина в мозге, мкг/мг

4,75±0,37

4,58±0,35

4,11±0,40

2,92±0,29a,b

Уровень серотонина в мозге, мкг/мг

1,27±0,13

1,29±0,14

2,17±0,16a,b

2,05±0,23a,b

Уровень адреналина в мозге, мкмоль/мг

0,37±0,02

0,34±0,03

0,38±0,03

0,41±0,03

Уровень норадреналина в мозге, мкмоль/мг

1,18±0,06

0,89±0,05a

0,82±0,06a

0,91±0,06a

a-отличие от группы крыс, не пребывавших в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

b- отличие от группы крыс, пребывавших 3 минуты в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

Через 3 минуты нахождения животного в камере у них повышался уровень 11-ОКС в крови и печени, что свидетельствовало об активизации ГГНС, хотя увеличения массы надпочечников и изменения содержания глюкокортикоидов в них не происходило (табл. 2).


Таблица 2.

Функциональное состояние гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы и уровень адреналина в надпочечниках крыс в «Открытом поле»

Показатель

Время нахождения в экспериментальной камере, мин

0

3

30

60

Относительная масса НП, %

0,019

±0,002

0,023

±0,001

0,022

±0,002

0,020

±0,002

11-ОКС в надпочечниках, мкг/мг

0,26

±0,03

0,29

±0,04

0,33

±0,05

0,35

±0,05

11-ОКС в плазме, мкг/мл

0,018

±0,002

0,039

±0,004a

0,028

±0,002b

0,026

±0,003b

11-ОКС в печени, мкг/мг

0,016

±0,002

0,028

±0,004a

0,024

±0,003

0,020

±0,002

Аскорбиновая кислота в надпочечниках, мкг/г

106,91

±9,90

63,56

±3,73a

104,10

±17,41

96,88

±10,07

Дериваты аскорбиновой кислоты в надпочечниках, мг/г

1,92

±0,13

1,93

±0,14

1,81

±0,18

2,17

±0,16

Адреналина в надпочечниках, мкмоль/г

2,27

±0,23

1,46

±0,15a

1,58

±0,21

1,51

±0,11a

a-отличие от группы крыс, не пребывавших в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

b- отличие от группы крыс, пребывавших 3 минуты в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

 

Выброс глюкокортикоидов в кровь сопровождался снижением уровня аскорбиновой кислоты в надпочечниках. При этом уровень метаболитов аскорбиновой кислоты: дегидроаскорбиновой и дикетогулоновой кислот в железах крыс не изменялся. Кроме того, на помещение в «Открытое поле» крысы реагировали снижением уровня адреналина в надпочечниках. Аналогичное снижение наблюдалось и через час пребывания крыс в экспериментальной камере.

Изменение в печени уровня МДА при тестировании крыс в «Открытом поле» происходило волнообразно. В течение первых трех минут нахождения животного в камере наблюдалось увеличение уровня МДА, через 30 минут величина исследуемого показателя возвращалась к норме, а через 60 минут снова возрастала (табл.3). Кроме того, 30 минутное пребывание крысы в «Открытом поле» приводило к возрастанию уровня диеновых кетонов и диеновых конъюгатов, субстратом которых был холестерол и триацилглицерол (ТАГ).

Изменения уровня диеновых кетонов и конъюгатов, субстратом которых были фосфолипиды, в печени крыс, находящихся в «Открытом поле» не происходило. Помещение крыс в камеру на 60 минут приводило к снижению гликогена печени.

Обсуждение

Тест «Открытое поле» используется для изучения ориентировочно-исследовательского поведения и эмоциональной реактивности грызунов при попадании в новые условия окружающей среды. Помещение животного в камеру «Открытого поля» запускает паттерны исследовательского поведения, реализации которых препятствуют условия, вызывающие страх [16]. Поэтому «Открытое поле» применяют в качестве экспериментальной модели тревоги при лабораторных исследованиях [7].

Можно считать, что реакция животных на помещение в камеру «Открытого поля» обусловлена исключительно эмоциональным фактором, так как в экспериментальных условиях исключены факторы, приводящие к развитию системного стресса. Биохимические сдвиги в функционировании медиаторных систем мозга, обнаруживающиеся при помещении крыс в «Открытое поле», вероятно, обусловлены активацией и торможением структур, связанных с реакцией на стрессовые условия среды. Такими образованиями в мозге являются ретикулярная формация, голубое пятно и лимбическая система [17]. Возможно, состояние стресса, испытываемое животным в условиях «Открытого поля», усиливает афферентацию от миндалины и передней части коры больших полушарий к гипоталамусу, приводя к выбросу глюкокортикоидов в кровь посредством повышения активности ГГНС в целом. Усиленная секреция коры надпочечников сопровождается синтезом глюкокортикоидов, о чем свидетельствует снижение уровня аскорбиновой кислоты в этих железах.

Таблица 3.

Изменение показателей перекисного окисления липидов и содержания гликогена в печени крыс в «Открытом поле»

Показатель

Время нахождения в экспериментальной камере, мин

0

3

30

60

Малоновый диальдегид, нмоль/г

28,43

±1,54

35,95

±1,38a

27,98

±1,65b

37,29

±2,75a,c

Диеновые кетоны субстрат холестерин и ТАГ в печени, нмоль/г

0,0101

±0,0007

0,0104

±0,0007

0,0141

±0,0007a,b

0,0092

±0,0009c

Диеновых кетоны субстрат фосфолипиды в печени, нмоль/г

0,158

±0,006

0,156

±0,006

0,161

±0,006

0,147

±0,005

Диеновые конъюгаты субстрат холестерин и ТАГ в печени, нмоль/г

0,059

±0,002

0,063

±0,002

0,072

±0,004a

0,065

±0,003

Диеновые конъюгаты субстрат фосфолипиды в печени, нмоль/г

0,180

±0,005

0,177

±0,004

0,183

±0,005

0,176

±0,004

Гликоген в печени, мг/г

40,50

±5,61

33,46

±2,71

34,75

±2,09

22,70

±1,99a,b,c

a - отличие от группы крыс, не пребывавших в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

b - отличие от группы крыс, пребывавших 3 минуты в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

c - отличие от группы крыс, пребывавших 30 минут в «Открытом поле», статистически значимо (p<0,05)

Кроме того, в реакцию крыс на помещение в «Открытое поле» включается САС, что сопровождалось выбросом адреналина в кровь и снижением его уровня в мозговом веществе надпочечников. Вместе с этим адреналин вызывает мобилизацию гликогена, снижая его содержание в печени через 60 минут пребывания крыс в камере.

Активизация процессов перекисного окисления липидов при стрессе происходит в ранние сроки действия стрессора (фазу тревоги) за счет нарушения редокс-равновесия и охватывает весь организм [18]. В нашей работе динамика изменения уровня продуктов ПОЛ в печени характеризовалась периодическими спадами и подъемами. Так уровень МДА в печени возрастал через 3 и 60 минут пребывания крысы в «Открытом поле», а при 30 минутном воздействии не отличался от контроля. Снижение содержания МДА до уровня контроля сопровождалось повышением концентрации диеновых кетонов и конъюгатов, субстратом которых был холестерол и ТАГ. При этом через час, после помещения животных в экспериментальную камеру, наблюдалось снижение содержания данных показателей и повышение уровня МДА в печени. Такая сложная динамика изменения продуктов ПОЛ, вероятно, обусловлена особенностью протекания процессов свободно-радикального окисления, а не активацией антиоксидантной системы. Так как в последнем случае наблюдалось бы снижение уровня всех продуктов ПОЛ. Содержание диеновых конъюгатов и кетонов, субстратом которых были фосфолипиды, при помещении крыс в «Открытое поле», остается постоянным.

Заключение

Реакция организма крыс на помещение в «Открытое поле» обнаруживалась уже через 3 минуты пребывания в камере. Экспериментальное воздействие изменяло активность гистамин-, серотонин- и норадренэргических систем головного мозга, активировало ГГНС и САС, оказывая стрессирующий эффект. Пребывание животных в «Открытом поле» снижало уровень гликогена и активизировало процессы ПОЛ в печени.

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Hall C.S. // J.Comp. Psychol, 1934. V.22. P.345-352.
  2. Коплик Е.В., Салиава Р.М., Горбунова А.В. // Журнал высшей нервной деятельности, 1995. Т.45. №4. С. 775-781.
  3. Подковкин В.Г. Иванов Д.Г. // Успехи современного естествознания, 2008. №11.
    С. 5-17.
  4. Мельников А.В., Куликов М.А., Навикова М.Р., Шарова Е.В. // Журнал Высшей нервной деятельности им. Павлова, 2004. №5. С. 712-717.
  5. Спасов А.А., Иежица И.Н., Харитонова М.В., Кравченко М.С. // Журнал Высшей нервной деятельности им. Павлова, 2008. №4. С. 476-485.
  6. Дыгало Н.Н., Шишкина Г.Т. // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова, 1999. №1. С.105-109.
  7. Калуев А.В. // Нейронауки, 2006. №1. С.34-56.
  8. European Communities Council Directives of 24 November1986, 86/609/EEC
  9. Подковкин В.Г. Определение концентрации гистамина и серотонина в биологическом материале с помощью флуоресцентного анализа / Деп. в ВИНИТИ 12.07.1995 №2136-В 95 -7с.
  10. Подковкин В.Г. Микрометод определения катехоламинов в крови и тканях мелких лабораторных животных / Деп. в ВИНИТИ 4.7.1988 №5349-В 88 - 4с.
  11. Подковкин В.Г. Микромодификация метода определения 11-оксикортикостероидов / Деп. в ВИНИТИ 4.7.1988 №5348-В 88 - 4с.
  12. Соколовский В.В., Лебедева Л.В., Лиэлуп Т.Б // Лабораторное дело, 1974. №3. С.160 -162.
  13. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. // Современные методы биохимии. М.:Медицина, 1977. С.66-68.
  14. Костюк В.А. // Украинский биохимический журнал, 1991. №1. С.98-101.
  15. Гланц С. Медико-биологическая статистика. - М.: Практика, 1998. - 459с.
  16. Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж. П. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения. М.: Наука, 1992. - 250 с.
  17. Симонов П.В. // Журнал высшей нервной деятельности, 1993. №3. С. 514-529.
  18. Барабой В.А. Биоантиоксиданты. Киев: Книга плюс, 2006. - 461с.

Библиографическая ссылка

Иванов Д.Г., Подковкин В.Г. СОСТОЯНИЕ СИСТЕМ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ АДАПТАЦИЮ, ПЕРЕКИСНОЕ ОКИСЛЕНИЕ ЛИПИДОВ В ПЕЧЕНИ У КРЫС ПРИ ТЕСТИРОВАНИИ В «ОТКРЫТОМ ПОЛЕ» // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 9. – С. 15-19;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=12774 (дата обращения: 19.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074