Канунникова Н.П., Башун Н.З., Иванютин В.А., Недорезов В.Л

Канунникова Н.П., Башун Н.З., Иванютин В.А., Недорезов В.Л., Старцева Е.В.,
Мандрик К.А., Сушко Л.И., Юралевич С., Адамович Е.А., Плявго К.А.
ОСОБЕННОСТИ
ПОВЕДЕНЧЕСКИХ
РЕАКЦИЙ
И
БИОХИМИЧЕСКИХ
ПРОЯВЛЕНИЙ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МОДЕЛИ
ФИЗИЧЕСКОГО ИСТОЩЕНИЯ
Гродненский государственный университет им. Я.Купалы, Гродно.
Белорусский государственный медицинский университет, Минск
Хронический стресс и физическое переутомление являются важными факторами,
способствующими возникновению различных заболеваний. Среди основных механизмов,
опосредующих эффекты стресса на уровне клетки, выделяют повреждающее действие
окислительного стресса. В то же время выраженность реакций окислительного стресса и
показателей активности антиоксидантных систем в крови и
других тканях организма
заметно варьируют в разных моделях хронического стресса, что затрудняет изучение вклада
окислительного стресса в развитие происходящих при этом нарушений.
Одной из проблем, с которой сталкиваются исследователи при моделировании
хронического стресса на животных, является выбор экспериментальной модели, наиболее
адекватной
состоянию выраженного физического истощения у человека. Наиболее
распространенными моделями развития физического утомления на крысах являются модели
с использованием тредбана или длительного плавания в бассейне. Каждая из моделей имеет
определенные ограничения как
с точки зрения
наличия специальной аппаратуры для
моделирования усталости, так и с точки зрения удобства работы для экспериментатора.
Нами
предлагается
доступная
модель
физического
истощения
в
опытах
на
лабораторных животных. Физическое истощение создавали депривацией сна и постоянным
физическим напряжением. Для этого крыс-самцов массой 250-280 г. на 24 ч помещали в
небольшие клетки на индивидуальные площадки размером 6 х 6 см, которые окружала вода
температурой 25 °С и слоем 3 – 4 см. Чтобы удержаться на площадках, животные были
вынуждены держаться в постоянном физическом напряжении в течение всего эксперимента,
что привело к проявлениям у них выраженной физической усталости. Депривация сна была
дополнительным отягощающим моментом в развитии явлений хронического стресса.
После 24 ч нахождения в вынужденных условиях крыс подвергли исследованиям на
изменения поведенческой активности и показателей окислительного стресса.
Изменения
поведенческой
и
двигательной
активности
оценивали
по
тестам
«Продырявленное открытое поле» и «Приподнятый крестообразный лабиринт».
На основании полученных данных рассчитывали координационную активность (сумма
ВДА и груминга), общую двигательную (исследовательскую) активность (сумма ГДА, ВДА,
груминга, обследования отверстий), вегетативный индекс (отношение эмоционального
статуса к общей двигательной активности).
После
тестирования животных по поведенческим показателям и через 1 ч после
окончания физической нагрузки животных декапитировали, собирали кровь и выделяли
головной мозг, из которого выделяли большие полушария и замораживали их в жидком
азоте, а затем до проведения биохимического анализа хранили в морозильной камере при 80о.
В
больших
полушариях
мозга
провели
изучение
основных
показателей,
характеризующих состояние окислительно-восстановительного баланса в тканях. В
частности,
Изучение поведения животных после 24 ч постоянного физического напряжения и
депривации сна показало, что в условиях данной модели происходят изменения в структуре
поведения крыс в тесте «открытое поле», характерные для грызунов, находящихся в условиях
стресса. Наблюдается статистически значимое по сравнению с интактными животными
увеличение координационной активности животных, главным образом за счет увеличения
числа эпизодов груминга. На этом фоне статистически значимо снижалось число актов
дефекации и уринации, отражающих вегетативный статус животных, их эмоциональное
состояние (испуг, тревогу, неуверенность).
Наряду с купанием, зеванием и потягиваниями, груминг традиционно относят к
категории комфортного поведения. С другой стороны, именно у грызунов груминг
специфически активируется при действии стресса, и поэтому считается одним из его
поведенческих маркеров. B этом случае интенсивный груминг является примером так
называемой "смещенной активности", которая возникает у животных при высокой
эмоциональной напряженности. Также известно, что краткосрочная социальная изоляция
снижает эмоциональную реактивность у крыс, что выражается в сокращении времени выхода
из центра и уменьшении общего числа уринаций и дефекаций при тестировании в
«Открытом поле». В то же время физическое утомление и депривация сна в течение 24 ч не
вызывала статистически значимых изменений в структуре поведения крыс в тесте
«Приподнятый крестообразный лабиринт» по сравнению с интактными животными.
Таким образом, выбранная нами модель стресса путем депривации сна у крыс
является правомочной и формирует характерные для грызунов изменения в структуре
поведения животных в условиях теста «открытого поля».
Изучение показателей окислительного стреса в ткани больших полушарий мозга
показало,
что
восстановленной
на
фоне
формы
стресса
произошло
глутатиона
со
достоверное
значительным
увеличение
повышением
содержания
соотношения
восстановленной формы к окисленной его форме и и повышением суммарного их
содержания в ткани (таблица 1).
Таблица 1 – Содержание глутатиона и его редокс-статус в ткани больших полушарий крыс
(M±SD, n=6, * - p<0,05)
Группа
GSH,
нмоль/мг белка
3,88±0,39
Контроль
Стресс
GSSG,
GSH/GSSG
нмоль/мг белка
0,187±0,018
20,90±2,63
4,69±0,28*
0,177±0,011
GSH+2GSSG,
нмоль/мг бел
4,25±0,39
26,56±2,11*
5,05±0,28*
Изучение изменений активности ГР и ГТ в больших полушариях мозга крыс показало, что
активность ГР на фоне выраженной физической усталости и депривации сна достоверно
снизилась, а активность ГТ несколько повысилась (таблица 2).
Таблица 2 – Активность глутатионредуктазы и глутатионтрансферазы в ткани больших
полушарий мозга крыс (M±SD, n=6, * - p<0,05)
Группа
Контроль
Активность глутатионредуктазы Активность
(НАДФН/мин/мг белка)
глутатионтрансферазы
(ХДНБ/мин/мг белка)
36,35 ± 0,96
0,155 ± 0,007
Стресс
30,24 ± 0,65*
0166 ± 0,01
Уровень исходных продуктов ТБКРС и их наработки в присутствии
железоаскорбатного комплекса, отражающие интенсивность процессов ПОЛ в ткани мозга, а
также в плазме крови достоверно не изменились на фоне стресса. В то же время общая
антиокислительная активность в плазме крови оказалась достоверно сниженной по
сравнению с контролем.
Воздействие длительной физической нагрузки и депривации сна привело к
определенным сдвигам тиол-дисульфидного статуса белков ткани больших полушарий мозга.
Как и в случае с тиольными и дисульфидными формами глутатиона, на фоне стресса
произошло увеличение содержания и восстановленных, и окисленных серусодержащих
белковых и небелковых групп При этом соотношение тиольных групп белков
дисульфидным
снизилось,
что
свидетельствует
об
усилении
к
восстановительно-
окислительных превращений с преобладанием процессов окисления в белках.
Выводы.
Разработанная нами экспериментальная модель позволила добиться у животных
(белые крысы) высокой степени физической усталости и эмоциональной напряженности,
вызванной депривацией сна в течение 24 часов. В этих условиях у крыс наблюдается
глубокое угнетение двигательной активности и другие поведенческие маркеры развития
стресса у крыс.
Изучение биохимических показателей структурах мозга крыс показало, что на этом
фоне происходит активация процессов перекисного окисления и снижение ресурсов систем
антиоксидантной защиты в плазме крови и больших полушариях мозга крыс, что
свидетельствкует о нарушениях редокс-статуса и развитии окислительного стресса.