Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,731

КОРТИКОСТЕРОН КРОВИ И ЛИКВОРА У КРЫС С РАЗЛИЧНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ В ОТКРЫТОМ ПОЛЕ ПРИ СТРЕССОРНОЙ НАГРУЗКЕ

Умрюхин П.Е. 1, 2 Григорчук О.С. 1, 2
1 Первый московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова
2 НИИ нормальной физиологии им. П.К. Анохина
Работа посвящена изучению изменения концентрации кортикостерона в крови и цереброспинальной жидкости у активных и пассивных в открытом поле крыс. Обнаружено, что активные крысы отличаются достоверно более низкой концентрацией кортикостерона в плазме крови по сравнению с пассивными животными. Трехчасовая иммобилизация вызывала достоверное увеличение концентрации кортикостерона крови только у активных крыс. Уровень кортикостерона в цереброспинальной жидкости после стрессорной нагрузки оказался примерно в 30 раз ниже, чем в плазме крови. Концентрация кортикостерона в цереброспинальной жидкости у активных и пассивных крыс достоверно не различалась. У пассивных в тесте открытого поля животных отмечена тенденция к большему объему образцов цереброспинальной жидкости, которые удавалось получить в эксперименте.
эмоциональный стресс
кортикостерон
кровяное давление
открытое поле
ликвор
1. Коплик Е.В. Метод определения критерия устойчивости крыс к эмоциональному стрессу // Вестник новых мед. технол. – 2002. – Т.9 № 1. – С. 16–18.
2. Лебедев С.В., Блинов Д.В., С. В. Петров С.В. Пространственные параметры большой цистерны мозга у крыс и новая техника ее пункции с помощью стереотаксического манипулятора // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2004. – Т. 137, № 6. – С. 717–720.
3. Судаков К.В. Индивидуальная устойчивость к эмоциональному стрессу. – М., 1998.
4. Умрюхин А.Е., Кравцов А.Н., Ветрилэ Л.А. и др. Стрессорные реакции у крыс в условиях иммунизации к серотонину // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2005. – Т. 140. № 12. – С. 604–607.
5. Умрюхин А.Е., Сотников С.В., Чекмарева Н.Ю. и др. Органы-маркеры стресса и кортикостерон в крови после иммобилизации у поведенчески активных и пассивных крыс на фоне иммунизации конъюгатом глутамата с бычьим сывороточным альбумином // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. – 2014. – Т. 158. – № 8. – С. 136–140.
6. Умрюхин П.Е. Поведение в «открытом поле» и электрическая активность лимбических структур и коры мозга крыс с различной устойчивостью к эмоциональному стрессу // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. – 1996. – Т. 46. № 5. – С. 963.
7. Füchsl A.M., Neumann I.D., Reber S.O. // Endocrinology. – 2014. – Vol. 155, № 1. – P. 117–126.
8. Gonik M., Frank E., Keßler M.S., et al. The endocrine stress response is linked to one specific locus on chromosome 3 in a mouse model based on extremes in trait anxiety // BMC Genomics. – 2012 – Vol. 13. – P. 579.
9. Mason B.L. et al. Central nervous system (CNS) delivery of glucocorticoids is fine-tuned by saturable transporters at the blood-CNS barriers and nonbarrier regions // Endocrinology. – 2010. – Vol. 151, № 11. – P. 5294–5305.
10. Mora F. et al. Stress, neurotransmitters, corticosterone and body-brain integration // Brain Res. – 2012. – Vol. 1476. – P. 71–85.
11. Pariante C.M., Lightman S.L. The HPA axis in major depression classical theories and new developments // Trends Neurosci. – 2008. – Vol. 31. – P. 464–468.
12. Pertsov S.S. et al. Catecholamine content in the adrenal glands of August and Wistar rats after acute emotional stress // N. Biomed. Sci. – 2003. – № 2. – P. 44–48.
13. Stiller A.L. et al. Stress resilience and vulnerability: the association with rearing conditions, endocrine function, immunology, and anxious behavior // Psychoneuroendocrinology. – 2011. – 36. – P. 1383–1395.
14. Tilahun A., et al. Investigating association between behavior, corticosterone, heart rate, and blood pressure in rats using surrogate marker evaluation methodology // J Biopharm Stat. – 2009. – Vol. 19, № 1. – P. 133–49.
15. Qian X. et al. Circadian and ultradian rhythms of free glucocorticoid hormone are highly synchronized between the blood, the subcutaneous tissue, and the brain // Endocrinology. – 2012. – Vol. 153, № 9. – P. 4346–4353.

Известно о существовании выраженных индивидуальных различий чувствительности к стрессорным нагрузкам в популяции [3; 13]. Механизмы различной устойчивости к стрессу остаются во многом неизученными. Она зависит от ряда генетических факторов, также определяется неблагоприятными жизненными обстоятельствами, которые организм пережил в детском или взрослом возрасте [7]. Животные с различной устойчивостью к стрессу различаются особенностями электрической активности мозга [6], уровнем кортикостерона в плазме крови [4; 10]. Фундаментальная роль при этом принадлежит гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системе, нарушения в ее работе обнаруживаются у 50 % больных депрессией [11]. Регуляция гипоталамо-гипофизарной оси в значительной мере обеспечивается глюкокортикоидами в головном мозгу. Кортикостерон обнаружен в цереброспинальной жидкости организма [9], однако его роль в организации механизмов стресса недостаточно изучена. Будучи липофильными соединениями, глюкокортикоиды легко проникают через клеточные мембраны и, несмотря на наличие гематоэнцефалического барьера, кортикостерон способен проникать в мозг. В связи с этим целью исследования стало изучение динамики концентрации кортикостерона в плазме крови и цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) у крыс с разным поведением в тесте открытого поля при стрессорной нагрузке.

Материалы и методы исследования

В работе были использованы 20 крыс самцов Вистар массой 280–320 г. Животных содержали в условиях свободного доступа к пище и воде, а исследования проводили в соответствии с международными правилами «Guide for the Care and Use of Laboratory Animals».

Оценку поведения животных проводили в тесте «открытое поле». После чего осуществляли расчет индекса двигательной активности (ИА) как отношения суммы пересеченных периферических и центральных секторов к сумме латентных периодов первого движения и выхода в центр. К активным (прогностически устойчивым к стрессу) особям были отнесены 14 животных со значением ИА менее 0,8, к пассивным (прогностически предрасположенным к стрессу) – 4 крысы с ИА более 1,5 [1].

Первый забор крови из хвостовой вены осуществляли с использованием кратковременной эфирной анестезии. Плазму отделяли центрифугированием (3000 оборотов/мин в течение 3 мин) и хранили при –80 °С. Через двое суток животных помещали в условия конфликтной ситуации, порождающей у них эмоциональный стресс. Ее моделировали с помощью тесного пенала, вызывающего трехчасовую иммобилизацию. В течение этого времени осуществляли постоянный мониторинг АД и ЧСС с помощью неинвазивного метода на установке TSE Non-Invasive Blood Pressure Monitoring System «Fully-Automated», Germany. При этом регистрировали систолическое, диастолическое, среднее ((2(АДд) + АДс)/3, где АДд – это диастолическое давление, а АДс – систолическое давление) и пульсовое давление крови, ЧСС. После стрессорной нагрузки осуществляли забор цереброспинальной жидкости (ЦСЖ) у животных под анестезией хлоралгидратом из большой цистерны головного мозга по ранее разработанной методике [2]. Полученные образцы ликвора быстро замораживали и хранили при –20 °С.

Затем проводили повторный забор крови после декапитации животных. Исследование уровня кортикостерона в плазме крови и ликворе в контроле и после стресса проводили методом ИФА с использованием тест-системы «IDS Corticosterone EIA» (Великобритания) на ИФА ридере Multiscan EX (Thermo Fisher Scientific Inc., USA) в соответствии с протоколом производителя. Статистический анализ полученных данных осуществляли с помощью программного пакета Statistica 6.0. Для проверки гипотезы о различии независимых выборок использовали непараметрические методы статистического анализа, U-критерий Манна – Уитни и коэффициент корреляции Спирмена.

Результаты исследования и их обсуждение

У животных с высокой и низкой поведенческой активностью в тесте открытого поля концентрация кортикостерона в плазме крови достоверно отличалась по данным первого забора крови в обычных условиях домашней клетки. У высокоактивных (прогностически устойчивых в условиях стрессорного напряжения) животных [1] средняя концентрация кортикостерона в плазме крови составила 261,6 ± 34,9 нг/мл. У пассивных в открытом поле (предрасположенных к стрессу) особей средняя концентрация кортикостерона равнялась 421,2 ± 78,0 нг/мл (рисунок). Таким образом, животные из группы активных отличаются достоверно меньшей концентрацией кортикостерона в плазме крови по сравнению с пассивными крысами (р < 0,05).

pic_18.wmf

Концентрация кортикостерона в крови у активных и пассивных животных в состоянии покая и после стресса, где * – р < 0,05 по сравнению с активными крысами, ** – p < 0,001 по сравнению с концентрацией кортикостерона до стресса

Средняя концентрация кортикостерона в плазме у активных и пассивных животных в обычных условиях содержания составила 301,5 ± 36,0 нг/мл, а после стрессорной нагрузки средний уровень кортикостерона у этих крыс достоверно (p < 0,005) вырос до 491,7 ± 45,5 нг/мл. Однако у пяти животных из восемнадцати был обнаружен прямо противоположный эффект – уменьшение уровня кортикостерона в плазме крови после иммобилизации.

После трехчасовой иммобилизации средний уровень кортикостерона в плазме крови составил у активных крыс 498,9 ± 52,7 нг/мл, у пассивных животных 466,4 ± 102,4 нг/мл (рисунок). У активных крыс после стрессорной нагрузки отмечено достоверное (p < 0,001) увеличение средней концентрации кортикостерона в плазме крови, у пассивных животных средний уровень кортикостерона плазмы достоверно не изменился.

Не наблюдалось достоверных отличий в уровне кортикостерона в ЦСЖ у активных и пассивных животных. Средняя концентрация кортикостерона в ЦСЖ у активных крыс равна 16,0 ± 3,5 нг/мл, а у пассивных животных 14,5 ± 4,2 нг/мл. Средний объем образца ЦСЖ, выделенного у активных крыс составил 107,6 ± 11,6 мкл, а у пассивных 131,5 ± 15,4 мкл.

Стрессорная нагрузка, по литературным данным, вызывает достоверное увеличение уровня кортикостерона в плазме крови у крыс [10; 12], однако у пяти животных был обнаружен противоположный эффект – уменьшение уровня кортикостерона в плазме крови. Таким образом, трехчасовая иммобилизационная стрессорная нагрузка неодинаково влияет на индивидуальные значения уровня кортикостерона в плазме крови у различных крыс. Хотя средняя его концентрация в этих условиях достоверно возросла, но у 30 % особей уровень кортикостерона, наоборот, снизился. Корреляция между уровнем этого гормона после стресса с исходным его уровнем в обычных условиях содержания (коэффициент корреляции Спирмена – 0,18) не обнаружена. Данные факты мы объясняем выраженными и неучтенными в настоящем исследовании ритмическими колебаниями концентрации кортикостерона в течение суток. Как известно, в результате ультрадианных ритмов содержание кортикостерона в плазме крови может изменяться в несколько раз, что может вносить существенный вклад в результаты измерений уровня кортикостерона при обычных нестрессорных условиях [15].

В нашем исследовании показано, что активные в открытом поле животные характеризуются меньшей концентрацией кортикостерона в плазме крови по сравнению с малоподвижными особями. При этом иммобилизационный стресс вызывает достоверное увеличение концентрации кортикостерона лишь у группы активных крыс.

В аналогичном исследовании зарубежного коллектива [8]) были использованы крысы двух генетически разнородных линий с высоко (HAB) и низко тревожным фенотипом (LAB). Данные этой работы полностью совпадают с нашими результатами. Достоверное увеличение уровня кортикостерона в плазме крови обнаружено только у низкотревожных особей, которые являлись также более активными в тесте открытого поля.

Полученные в нашей работе данные относительно содержания кортикостерона в плазме крови у активных и пассивных в открытом поле животных совпали и с данными другого исследования [4], в котором также было показано, что пассивные крысы отличаются более высокой концентрацией этого гормона в плазме крови.

Взаимосвязь между уровнем кортикостерона в крови у крыс с поведением животных была изучена в работе Tilahun A. с соавторами (2009). Однако им не удалось обнаружить значительной связи между концентрацией кортикостерона и поведением, мы предполагаем, что может быть связано с использованием в качестве модели стресса менее продолжительной нагрузки – теста 15-минутного плавания [14].

Заключение

Таким образом, нами было выявлено различие уровня кортикостерона крови в условиях покоя и после стрессорной нагрузки у поведенчески активных (прогностически устойчивых к стрессу) и пассивных (предрасположенных к стрессу) животных. При этом у активных особей наблюдался более низкий исходный уровень этого гормона в крови, по сравнению с пассивными животными, достоверно повышающийся после стрессорной нагрузки. У пассивных крыс не наблюдалось увеличение концентрации кортикостерона в крови в стрессорных условиях. Уровень кортикостерона в ЦСЖ после иммобилизационного стресса не отличался у активных и пассивных особей.


Библиографическая ссылка

Умрюхин П.Е., Умрюхин П.Е., Григорчук О.С., Григорчук О.С. КОРТИКОСТЕРОН КРОВИ И ЛИКВОРА У КРЫС С РАЗЛИЧНЫМ ПОВЕДЕНИЕМ В ОТКРЫТОМ ПОЛЕ ПРИ СТРЕССОРНОЙ НАГРУЗКЕ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 11-3. – С. 372-374;
URL: http://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=7742 (дата обращения: 22.10.2017).

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 = 1.094