ХАРАКТЕР ВЛИЯНИЯ СЕЛЕКТИВНОГО СТИМУЛИРОВАНИЯ АКТИВНОСТИ МОНОАМИНЕРГИЧЕСКИХ НЕЙРОМЕДИАТОРНЫХ СИСТЕМ МОЗГА НА ПСИХОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОВЕДЕНИЯ САМЦОВ БЕЛЫХ КРЫС
 

Фролова Галина Александровна

канд. биол. наук, ст. преподаватель ДонНУ, г. Донецк

E-mail: gljukkk@ukr.net

Необходимостьисследования механизмов возникновения психической или поведенческой депрессии связано со значительным увеличением количества людей, страдающих депрессивные расстройства. Высокая частота возникновения пограничных нервно-психических расстройств обусловлена ростом эмоционального и информационной нагрузки в условиях ускоренного научно-технического прогресса и темпа жизни в целом. Об актуальности проблемы депрессий свидетельствуют эпидемиологические данные: распространение расстройств депрессивного характера у населения стран Европы и США составляет сегодня не менее 5‑10%. Актуальность этой проблемы в общей медицине, где частота возникновения депрессий достигает 22‑33% и превышает такое распространенное заболевание, как артериальная гипертензия [13], существенно возрастает.

Насегодня наиболее разработанной является моноаминергичес­ких теория патогенеза депрессий, причем большинство исследователей считают, что при различных депрессивных состояниях могут нарушаться преимущественно или адренергические [8, 12], или серотонинергические механизмы [1, 5, 10], или оба вместе [2, 3, 6].

В последнее время появляются работы, результаты которых свидетельствуют о том, что в основе развития тех или иных депрессивных и тревожных расстройств может лежать не только угнетение активности вышеуказанных нейромедиаторных систем, но и их активация. В связи с этим, целью представленного фрагмента комплексной работы является анализ влияния селективной стимуляции активности моноаминергических нейромедиаторных систем на психодинамические показатели самцов белых крыс с исходно разным уровнем поведенческой активности. 

Материалы и методы. Эксперимент был выполнен на 120 половозрелых беспородных крысах-самцах массой 180‑220 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Эксперименты осуществлялись в светлое время суток. Для определения психодинамических характеристик у исследуемых животных использовали батарею следующих тестов: продырявленное поле, приподнятый крестообразный лабиринт, тест Порсолта.

На начальном этапе исследования исходная группа крыс по результатам тестирования в продырявленном поле была разделена на 3 подгруппы, согласно выраженности поведенческой активности. В последующем, прослеживали, каким образов фармакологические агенты, избирательно стимулирующие активность моноаминергических нейромедиаторных систем мозга влияют на проявления психодинамических характеристик подгрупп крыс (активности, тревожности, депрессивности), сформированных по результатам тестирования в продырявленном поле.

Уровень поведенческой активности устанавливали в продырявленного поле (ПП) согласно выражением исследовательской активности (ИА) [4]. Продырявленное поле представляет собой открытый пластиковый ящик 60×60×40 см., пол которого окрашена в зелено-голубой цвет и разделена линиями на 9 квадратов 20×20 см. По периметру квадратов в полу просверлены 12 отверстий диаметром 3 см. Продолжительность теста составляла 5 мин. Регистрировались такие поведенческие показатели: количество пересеченных квадратов (двигательная активность — ДА), стойки и количество обследованных отверстий (в сумме — исследовательская активность). Отдельно фиксировали количество фекальных болюсов, частоту уринации и количество актов груминга.

Уровень тревожности (УТ) определяли с помощью теста «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ), регистрируя время пребывания животных на открытом пространстве лабиринта [7]. Лабиринт состоит из двух закрытых (огражденных с двух сторон) и двух открытых рукавов (10×50 см.), расположенных крестообразно на высоте 80 см. над уровнем пола. Тестирование начиналось с размещения экспериментального животного в центр лабиринта в положении носом в открытый рукав. В течение 5 минут проводилось наблюдение за поведением крысы. Регистрировались такие поведенческие акты: количество повторных выходов на открытую часть ПКЛ (открытые рукава + центральная платформа) и время пребывания в ней, количество визирань из закрытых рукавов, количество стоек на открытом пространстве и частота дефекаций.

В тесте Порсолта («вынужденного плавания», ВП) определяли уровень депрессивности животных [11]. При тестировании крыс на 6 мин. погружали в прозрачный пластиковый цилиндр высотой 60 см. и диаметром 50 см., наполненный водой (температура 27‑28°С), таким образом, чтобы животное не имело возможности опереться задними конечностями или хвостом о дно цилиндра. Поведенческими показателями служили: количество и время периодов полной недвижимости — индекс депрессивности (ИД). Для характеристики временной структуры вынужденного плавания подсчитывали количество и продолжительность периодов недвижимости, группируя их по четырем основным диапазонам: менее 6 секунд, от 6 до 18, от 18 до 36 и более 36 секунд. Учитывалась также количество фекальных болюсов.

По результатам тестирования был составлен поведенческий профиль популяции в исходных (контрольных) условиях. С целью нивелирования сезонных изменений в поведении исходная группа крыс (n=120) была разделена случайным образом на 3 подгруппы по 40 животных в каждой так, чтобы профиль каждой подгруппы отвечал исходном общем профиля. Таким образом, были образованы 3 однородных подгруппы, дальнейшая работа с которыми проводилась параллельно.

Выбор фармакологических препаратов осуществлялся согласно поставленными задачами с учетом точек применения их действия так, чтобы ожидаемый эффект был получен путем воздействия или на ферментную систему, участвует в процессе биологического синтеза нейромедиаторов, или на систему МАО, обеспечивающие разрушение моноаминов в синаптической щели.

Были использованы внутрибрюшные инъекции таких фармакологических препаратов: предшественника серотонина — L‑триптофана («Sigma», США) в дозе 100 мг/кг в течение 14 дней (Neume A. at al., 1999), селективного ингибитора обратного захвата норадреналина мапротилина («Sigma», USA) в дозе 20 мг/кг, в течение 14 дней (Guillem K. at al., 2006); специфического ингибитора МАО-Б селегилина (депренил, «Sigma», США) в дозе 3 мг/кг в течение 14 дней [3].

Первичныеэкспериментальные данные обрабатывались с помощью общепринятых методов математической статистики. Разделение исследуемой популяции животных на группы с разным уровнем поведенческой активности осуществлялось согласно правилу ±0,67δ. Для оценки достоверности различий между результатами контрольных исследований и для оценки достоверности различий между опытными и контрольными данными использовался U‑критерий Манна-Уитни. С помощью корреляционного анализа устанавливали наличие связей между определяемыми психодинамическими показателями животных. Математическая обработка материала осуществлялась с помощью пакета программ STATISTIСA 6.0 и Microcoft Excel.

Результаты и их обсуждение.Характер распределения исходной группы крыс на подгруппы по результатам контрольного тестирования в условиях продырявленного поля представлен на рисунке 1.

Психодинамический профиль исходной группы, составленный на основании контрольного тестирования, в условиях используемой батареи тестов отражен в таблице 1.

Рисунок 1. Распределение исходной группы животных (n=120) на подгруппы с разным уровнем поведенческой активности в условиях продырявленного поля.

Из таблицы следует, что животные с исходно средним и высоким уровнями выраженности исследовательской активности достоверно не отличались по уровню двигательной активности. Кроме того, исходно низкоактивные животные обладают максимальным уровнем тревожности, а исходно высокоактивные в продырявленном поле —минимальным показателем депрессивности, среднеактивные —минимальной суммой замираний в тесте Порсолта.

Анализ общегрупповых корреляционных связей показал, что исследовательская и двигательная активности связаны между собой корреляционной связью с коэффициентов r_об/кон=0,822 (p<0,01), кроме того, установлено, что показатель эмоциональности (количество фекальных болюсов), связан положительно с двигательной активностью (r_об/кон=0,245, p<0,01), временем пребывания на открытых рукавах ПЛК (r_об/кон=0,302, p<0,01), количеством замираний длительностью менее 6 секунд в тесте Порсолта (r_об/кон=0,217, p<0,05) и отрицательно с общим количеством замираний в ВП (r_об/кон=-0,446, p<0,05). Показатель депрессивности отрицательно связан с двигательной (r_об/кон=-0,321, p<0,01) и исследовательской (r_об/кон=-0,351, p<0,01) активностями и положительно с общим количеством замираний в тесте Порсолта (r_об/кон=0,219, p<0,05). Двигательная активность коррелирует с временем пребывания животных на открытом пространстве ПКЛ (r_об/кон=0,187, p<0,05). Отсутствие связей между некоторыми показателями тех или иных психодинамических характеристик указывает на участие в их контроле различных нейроанатомических образований и нейрохимических систем мозга.

Таблица 1.

Психодинамический профиль исследуемой популяции (n=120)
в контрольных условиях, ()

Примечание: #, ## — различия статистически значимы (р_u<0,05) и (р_u<0,01) соответственно при сравнении показателей группы с крайними типами выраженности показателей активности.

●, ●● — различия статистически значимы (р_u<0,05) и (р_u<0,01) соответственно в сравнении показателей условного контроля (средний уровень активности) с группами высокого и низкого уровня показателей исследовательской активности.

Обращает на себя внимание, что при рассмотрении корреляционных связей показателей внутри каждой из выделенных подгрупп (т. е. с низкой, высокой и средней активностью), направленность некоторых зависимостей отличалась от общегрупповой (табл. 2). Прежде всего, обращает на себя внимание отсутствие корреляционных зависимостей у животных с исходно высоким уровнем активности в тех случаях, когда эти связи присутствовали при проведении анализа у всех животных без разделения на подгруппы. Так, в данной подгруппе крыс отсутствует связь между двигательной активностью такими показателями как: исследовательская активность, эмоциональность и суммарное количество замираний (см. табл. 2). Однако, обратная картина (присутствие зависимости у высокоактивных крыс на фоне ее отсутствия в общей группе животных) наблюдается между показателями коротких замираний в тесте Порсолта и общего их количества.

Селективное стимулирование активности нейромедиаторных систем по-разному повлияло на исследуемые психодинамические показатели белых крыс в пределах выделенных подгрупп.

Во-первых, установлено, что исследовательская и двигательная активность под воздействие выбранных фармакологических агентов изменяются однонаправлено: в случае стимулирования серотонинергической и норадренергической систем L-триптофаном и мапротилином, соответственно, наблюдалось угнетение выраженности данных показателей (рис. 2), а в случае стимуляции дофаминергической системы депренилом у исходно низко- и среднеактивных животных наблюдается рост как ДА (на 111,0±2,25 и 86,6±3,67% соответственно), так и ИА (на 79,1±2,45 и 52,4±3,97% соответственно), а у исходно высокоактивных — угнетение выраженности этих показателей.

Относительно изменений тревожности, то следует отметить анксиогенное влияния стимулирования норадренергической системы на крыс с исходно средним уровнем активности (рис. 3, А), поскольку суммарное время пребывания на открытом пространстве у этой подгруппы животных сократилось на 35,8±2,13% (pu<0,05). Депренил и L-триптофан, в основном, оказали анксиолитическое влияние на исследуемых животных (т. е. уровень тревожности снизился).

Рисунок 2. Характер изменения исследовательской (А) и двигательной (Б) активностей в тесте продырявленное поле относительно исходных значений (приняты за 0) в подгруппах животных с исходно низким, средним и высоким уровнями активности.

*, ** —различия статистически значимы при р_u<0,05 и р_u<0,01, соответственно.

Следует отметить, что избирательная стимуляция моноаминергических медиаторных систем мозга снизила индекс депрессивности во всех подгруппах крыс. При чем, в случае изменения активности серотонинергической и дофаминергической систем степень снижения ИД зависела от исходного уровня активности животных (рис. 3, Б): чем выше в исходных условиях был ИА, тем в большей степени снизилась депрессивность. При этом, мапротилин не повлиял на количество коротких периодов неподвижности в тесте Порсолта сократив, при этом, суммарное количество замираний в среднем на 40‑25% (p_u<0,01), а стимуляция активности остальные нейромедиаторных систем повлияла на количество замираний длительностью менее 6 секунд, но не затронула общее число замираний. Так, стимуляция дофаминергической системы депренилом привела к увеличению количества коротких замираний в среднем на 30‑50% (p_u<0,01), а введение L-триптофана —к сокращению данного показателя поведения в тесте Порсолта на 70‑60% (p_u<0,01) у исходно средне- и высокоактивных крыс и увеличению на 42,9±3,12% (p_u<0,05) у низкоактивных в контроле крыс.

Рисунок 3. Характер изменения суммарного времени пребывания на открытом пространстве лабиринта (А) и индекса депрессивности (Б) в тесте Порсолта относительно исходных значений (приняты за 0) в подгруппах животных с исходно низким, средним и высоким уровнями активности.

*, ** —различия статистически значимы при р_u<0,05 и р_u<0,01, соответственно.

Обращает на себя внимание тот факт, что эмоциональность животных, оцениваемая по количеству фекальных болюсов, возросла у высокоактивных в контроле крыс при стимуляции серотонинергической (63,9±4,65, p_u<0,01) и дофаминергической (48,5±3,66, p_u<0,05) систем, что совпадает с характером изменения тревожности (ее снижения) у данных подгрупп крыс. У остальных самцов достоверных влияний на эмоциональность не выявлено.

При рассмотрении модификаций корреляционных связей на общегрупповом уровне после избирательного стимулирования активности нейромедиаторных систем мозга, обращает на себя внимание неизменность связи (p<0,01) между двигательной и исследовательской активностями (r_об/кон=0,822, r_{об/L-трип}=0,713, r_{об/мапр}=0,755, r_{об/депр}=0,512), в то время как по ряду других показателей корреляционные связи были утеряны. Интересным оказался тот факт, что после введение L-триптофана, мапротилина и депренила установились положительные корреляционные зависимости между количеством общих и коротких периодов замираний, в то время как в контроле эти показатели не были связаны между собой (r_об/кон=0,097, r_{об/L-трип}=0,940, r_{об/мапр}=0,722, r_{об/депр}=0,541).

Относительно корреляционных связей у животных с исходно разными уровнями исследовательской активности, то характер изменения таковых был настолько разнообразен и сложен, что их анализ выходит за пределы представленного фрагмента работы.

Таким образом, можно сделать выводы о том, что, характер влияния избирательного стимулирования активности серотонинергической и дофаминергической систем на психодинамические показатели самцов лабораторных животных находится в зависимости от исходного уровня поведенческой активности крыс. Эффекты стимуляции норадренергической системы мапротилином оказались более разнонаправленными.

Список литературы:

1.Августинович Д. Ф., Липина Т. В., Кудрявцева Н. Н. Особенности реакции серотонергической системы мозга на социальный стресс разной длительности у самцов мышей линий C57BL/6J и CBA/Lac // Рос. физиол. журн. им. И. В. Сеченова. 2001. Т. 87, № 4. С. 532‑542.

2.Андрух П. Г. Этиология, нейрохимия и клиника современных форм тревожно-депрессивных расстройств // Медицинские исследования. 2001. Т. 1, вып. 1. С. 109-110.

3.Исмайлова Х. Ю., Агаев Т. М., Семенова Т. П .Индивидуальные особенности поведения (моноаминергические механизмы) Баку: Нурлан, 2007. —229 с.

4.Калуев А. В. Стресс, тревожность и поведение: актуальные проблемы моделирования тревожного поведения у животных.Киев: CSF, 1998. —98 с.

5.Левада О. А. Нейробиология депрессии: серотониновая система мозга// Нейроnews. 2008. № 1. С. 25‑29.

6.Узбеков М. Г. Нейрохимимческие аспекты взаимодействия моноаминергических и гормональной систем в патогенезе тревожной депрессии // Социал. и клинич. психиатр. 2005. Т. 15, вып. 2. С. 108‑110.

7.Dawson G. R., Tricklebank M. D. Use of the elevated plus maze in the search for novel anxiolytic agents // Tr.in Pharmacolog.Sc. 1995. № 16. Р. 33‑36.

8.Fibiger H. C. Neurobiology of depression: focus on dopamine // Depression and Mania: From Neurobiology to Treatment. N. Y.: Raven Press, 1995.—216 р.

9.Kapur S., Mann J. J. Role of the dopaminergic system in depression // Biol. Psychiatry. 1992.Vol. 32,№ 1.P. 1‑17.

10.Mann, J. J., Role of the serotonergic system in the pathogenesis of major depression and suicidal behavior // Neuropsychopharmacology. 1999.№ 21.P. 99‑105.

11.Porsolt R. D., Pinchon M. L. Depression: a new animal model sensitive to antidepressant treatments // Nature. 1977. № 266. Р. 730‑732.

12.Ressier K. J., Nemeroff C. B. Role of serotoninergic noradrenergic system in the pathophysiology of depression and anxiety disorders // Depression and Anxiety. 2000. Vol. 12. Supl.1. P. 2‑19.

13Slade T, Andrews G. Generalized Anxiety Disorder and Major Depressive Disorder comorbidity in the National Survey of Mental Health and Well-Being // Depression and Anxiety. 2004.Vol. 20, № 1. P. 23‑31.