Влияние перенесенной аноксии на поведенческие реакции крыс с разной резистентностью к гипоксии

УДК 616.12-008.313.315:57.084

© Д.А. Еникеев, Г.А. Байбурина, С.А. Башкатов, Е.А. Нургалеева, 2014

Д.А. Еникеев, Г.А. Байбурина, С.А. Башкатов, Е.А. Нургалеева ВЛИЯНИЕ ПЕРЕНЕСЕННОЙ АНОКСИИ НА ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ КРЫС С РАЗНОЙ РЕЗИСТЕНТНОСТЬЮ К ГИПОКСИИ

ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа

Целью исследования является изучение особенностей поведенческих реакций и неврологических отклонений на протяжении 35 суток после моделирования 5-минутной аноксии с последующей реанимацией у крыс с разной устойчивостью к гипоксии. У крыс, неустойчивых к гипоксии (НУ), в отличие от высокоустойчивых (ВУ), в первые часы после реперфу-зии был значимо более выражен неврологический дефицит. К концу седьмых суток эта разница начинала нивелироваться, а к концу 14-х суток неврологические нарушения в обеих группах животных практически не обнаруживались, хотя выпадения отдельных рефлексов сохранялись до конца наблюдения. В группе НУ наблюдалось достоверное длительное угнетение активных компонентов ориентировочно-исследовательской деятельности с постепенной нормализацией к 14-м суткам. Параллельно достоверно повышался уровень эмоциональной напряженности, сохранявшийся до конца наблюдения. В группе ВУ чередовались: периоды торможения (1- и 14-е сутки), частичной нормализации (7-е сутки), возбуждения (3-и сутки) и восстановления на 35-е сутки, эмоциональный компонент был менее выражен. Однако более раннее восстановление поведенческих реакций в группе ВУ вело к формированию нейропатологических систем мозга.

Ключевые слова: крысы, гипоксия, устойчивость к гипоксии, поведенческие реакции.

D.A. Enykeev, G.A. Bayburina, S.A. Bashkatov, E.A. Nurgaleeva THE INFLUENCE OF ANOXIA ON BEHAVIORAL REACTIONS OF RATS WITH DIFFERENT RESISTANCE TO HYPOXIA

The purpose of research is to study for the past 35 days features of behavioral and neurological abnormalities after modeling a 5-minute anoxia followed by resuscitation in rats with different resistance to hypoxia. In rats, less resistant to hypoxia (LR) in contrast to highly stable (HS) in the first hours after reperfusion a neurological deficit was significantly more pronounced. By the end of the seventh day this difference started to even out, and by the end of the 14th day neurological disorders in both groups of animals almost did not show up, though some loss of reflexes persisted until the end of the observation. In the group LR there was a significantly long oppression of the active components of the orienting-research activities with the gradual normalization by the 14th day. In parallel the level of emotional intensity significantly increased and persisted until the end of observation. Under slave alternating periods of inhibition (1st and 14th day), partial normalization (7th day), excitation (third day) and recovery on 35th day, the emotional component was less pronounced. However, earlier recovery of behavioral reactions in HS led to the formation of neuropatho-logical brain systems.

Key words: rats, hypoxia, resistance to hypoxia, behavioral reactions.

Критические состояния организма, вызванные внезапным прекращением эффективного кровообращения, довольно часто приводят к инвалидизации и смерти. Внезапная остановка кровообращения вызывает развитие тотальной гипоксии/аноксии и достаточно стереотипные для биологических систем метаболические сдвиги [9]. Однако, несмотря на наличие универсальных закономерностей, степень повреждения и возможности восстановления организма после гипоксического воздействия чрезвычайно вариабельны. Ключевую роль в этом играет длительность и степень выраженности гипоксии. Известно, что эволюционно сформировавшаяся норма реакции организма на гипоксию отличается даже у животных одного вида и пола, что находит отражение в особенностях индивидуальной резистентности к гипоксии [3]. В связи с этим продолжает оставаться актуальным изучение закономерностей поражения и восстановления организма на различных уровнях системной организации с учетом резистентности к гипоксии. Широко изучены количественные, качественные и функциональные изменения органов при локальной гипоксии-ишемии сердца, мозга, печени, крови и других органов

[1,8,10]. В качестве экспериментальной модели используются, как правило, гипобариче-ская или гемическая гипоксия или острая кро-вопотеря в объеме 2% от массы животного (циркуляторная). Длительность наблюдения в подавляющем большинстве исследований не превышает 24 часов [1,2].

Несмотря на внушительные успехи биологии и медицины в области изучения механизмов восстановления функций после перенесенной гипоксии/аноксии, все еще высок процент психоневрологических расстройств, выявляющихся спустя длительное время после патологического воздействия. Это свидетельствует о недостаточности знаний о динамике и механизмах развития этих процессов.

Целью настоящей работы является экспериментальное исследование особенностей поведенческих реакций и неврологических отклонений после перенесенной длительной аноксии у животных в зависимости от устойчивости к гипоксии.

Материал и методы

Серия экспериментов выполнена на половозрелых самцах неинбредных белых крыс массой 150-180 г после предварительного тестирования на чувствительность к гипоксии.

Для этого в барокамере создавали разреженность воздуха, соответствующую подъему на высоту 12000 м. Скорость подъема составляла 50 м/с. Животные, у которых агональное дыхание возникало в течение 10 мин, считались низкоустойчивыми к гипоксии (НУ), позже 10 мин - высокоустойчивыми (ВУ) [4].

По итогам тестирования все опытные животные были разделены на две группы -НУ (п=114) и ВУ(п=109). Через 24 часа после тестирования под общим эфирным наркозом моделировали 5-минутную аноксию по методу Корпачева В.Г. (1982) [6] интраторакаль-ным пережатием сосудистого пучка сердца. Реанимация проводилась с помощью наружного массажа сердца и искусственной вентиляции легких. Контрольная группа крыс (п=8) подвергалась эфирному наркозу без моделирования аноксии. Период наблюдения составлял 35 дней, в течение которых неврологические нарушения оценивали по методу [5], а ориентировочно-исследовательские реакции по тесту «открытое поле» [11].

Результаты и обсуждение

У животных, имеющих низкую устойчивость к гипоксии, процент успешной реанимации составил 72,6. Общая летальность в течение всего эксперимента была высокой (31,2% -26 крыс). В первые 6 часов после перенесенной аноксии погибло 8 (30,8%), к концу первых суток еще 14 животных (53,8%), летальность в поздние сроки постаноксического периода составила 15,4% (4 крысы).

У крыс группы ВУ реанимация оказалась успешной в 86,2% случаев. Общая летальность в течение всего эксперимента составила 23,8%. Восстановление дыхания и сердечной деятельности в этой группе животных происходило быстрее, чем у животных группы НУ. Динамика показателей неврологического статуса показана на рис. 1.

6ч 12ч 24ч 3 сут 5 сут 7С.'Т 1';:у ЗЬсут Время "* р <0,01 статистически значимые различия между группами

Рис. 1. Показатели неврологического статуса в постаноксиче-ском периоде у крыс с разной устойчивостью к гипоксии

У животных первой группы НУ неврологический дефицит был более выражен во все сроки наблюдения. В первые часы после оживления животные находились в угнетенном со-

стоянии, отсутствовали произвольные движения. Атония всех мышечных групп, отсутствие болевого рефлекса, нарушения терморегуляции определялись в течение первых 6 часов. К 12 часам наблюдения брадикардия сменялась тахикардией, животные начинали принимать воду. Отчетливая положительная динамика отмечалась к концу первых суток эксперимента, неврологический дефицит уменьшался и составлял 56,14±2,94 балла. К концу вторых суток восстанавливалась адекватная реакция на болевой раздражитель, животные пытались переворачиваться, удерживать позу, но явления атаксии сохранялись. По истечении 7 суток поведение крыс практически не отличалось от нормы, животные были чистыми и опрятными, охотно принимали воду и пищу. В то же время сохранялись очаговые нарушения в виде выпадения отдельных рефлексов вплоть до 35-х суток наблюдения.

У животных группы ВУ к гипоксии в первые часы после реанимации неврологический дефицит проявлялся в виде атаксии, нарушения тонуса мышц конечностей, учащения сердечной деятельности и ритма дыхания, а также индифферентностью к пище и воде, периодически отмечались клонические судороги. К концу первых суток крысы начинали удерживать позу, тонус мышц восстанавливался, балльная оценка снижалась до 45,84±1,83. К окончанию 3-х суток неврологический дефицит становился незначительным, а к концу 5-х суток практически исчезал (6,22±1,02 балла).

Ориентировочно-исследовательская деятельность животных группы НУ с первых суток характеризовалась значительным угнетением всех ее составляющих (рис. 2). Животные длительное время находились в полной неподвижности, возрастала продолжительность латентного периода (56,3±3,5 с, р=0,001). Горизонтальная и вертикальная ло-комоции были минимальными. На 3-и сутки было отмечено повышение двигательной активности. Снизилось время полной неподвижности животных, а также продолжительность латентного периода, при этом оставаясь выше, чем у интактных животных. На 7-е сутки двигательная активность продолжала восстанавливаться, но оставалась ниже контрольных значений. К концу второй недели наблюдалась нормализация ориентировочно-исследовательской деятельности, поведение становилось активным. Число перемещений и стоек не отличалось от контроля, эмоциональный компонент (груминг) был не выражен.

Рис. 2. Показатели ориентировочно-исследовательской активности в постаноксическом периоде у крыс с разной устойчивостью к гипоксии

Ориентировочно-исследовательская активность крыс группы ВУ в течение первых суток была однообразной и обедненной. Число пробежек и пересечений квадратов снизилось по сравнению с интактными животными, также уменьшилось количество вертикальных стоек, длительность латентного периода воз-

росла. На 3-и сутки наблюдалось усиление ориентировочно-исследовательской деятельности животных. Активация поведения происходила за счет увеличения как горизонтального (число перемещений), так и вертикального (стоек) компонентов. На 7-е сутки высокая двигательная активность сопровождалась повышенным уровнем эмоциональной напряженности - продолжительность и интенсивность груминга превышали показатели контроля в 3 раза. К 14-м суткам большинство элементов исследовательского поведения данной группы животных соответствовало показателям группы контроля.

К 35-м суткам большинство показателей исследовательской деятельности крыс обеих опытных групп соответствовало контролю. В то же время нарушения в эмоциональной компоненте поведения животных, такой как груминг, по-прежнему оставались высокими (р=0,02).

Заключение

Анализ поведенческих актов свидетельствовал о трудностях построения адекватной формы реагирования для достижения полезного результата действия (избегание опасности) после перенесенной аноксии. Очевидно, это связано с невозможностью быстрого и точного решения поведенческих задач на фоне значительного повреждения нейронных сетей головного мозга [7]. Выявленные изменения в эмоциональной компоненте в позднем постаноксиче-ском периоде также могут быть объяснены формированием нейронных сетей с признаками патологической активности головного мозга. Ориентировочно-исследовательская деятельность крыс группы НУ характеризовалась длительным угнетением ее активных компонентов с постепенной нормализацией к 14-м суткам. Параллельно достоверно повышался уровень эмоциональной напряженности, сохранявшийся до конца наблюдения. Ориентировочно-исследовательская деятельность в группе ВУ характеризовалась чередованием процессов торможения (1- и 14-е сутки), частичной нормализации (7-е сутки), возбуждения (3-и сутки) и восстановления на 35-е сутки периода эмоциональный компонент был менее выражен.

Таким образом, аноксия предсказуемо оказала более выраженное воздействие на неустойчивых к гипоксии крыс, проявляющееся в большем неврологическом дефиците, особенно в ранние сроки наблюдения, и в повышении эмоциональной напряженности. Однако раннее восстановление поведенческих реакций у крыс группы ВУ формировало нейро-патологические системы мозга.

Сведения об авторах статьи: Еникеев Дамир Ахметович - д.м.н., профессор, зав. кафедрой патофизиологии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 273-85-71.

Байбурина Гульнар Анузовна - к.м.н., доцент кафедры патофизиологии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. E-mail: gulnar.2014@mail.ru.

Башкатов Сергей Александрович - д.б.н., профессор кафедры генетики и фундаментальной медицины ФГБОУ ВПО БашГУ. Адрес: 450076, г. Уфа, ул. Заки Валиди, 32

Нургалеева Елена Александровна - к.м.н., доцент кафедры патофизиологии ГБОУ ВПО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450000, г. Уфа, ул. Ленина, 3. Тел./факс: 273-85-71. E-mail: nurgaleeva@bk.ru.

ЛИТЕРАТУРА

1. Влияние острой гипоксии на антиокислительную активность печени у крыс с разной устойчивостью к гипоксии / О.Р. Грек [и др.] // Вестник новых медицинских технологий. - 2011. - Т. XVIII, № 4. - С. 62-64.

2. Генинг, Т.П. Показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в системе «сыворотка крови - эритроцит» при острой циркуляторной гипоксии / Т.П. Генинг, Д.А. Ксейко // Успехи современного естествознания. - 2004. - N° 4. - С. 1720.

3. Зарубина, И.В. Молекулярные механизмы индивидуальной устойчивости к гипоксии / И.В. Зарубина // Обзоры клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2005. - Т. 4, № 1. - С. 49-51.

4. Зарубина, И.В. Фармакологическая коррекция поведенческих реакций и метаболических расстройств у крыс при черепно-мозговой травме / И.В. Зарубина // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 2003. - № 7. - С. 64-67.

5. Идрисова, Л.Т. Балльная оценка неврологического статуса крыс при алкогольной коме и влияние на нее лазерной физиогемо-терапии / Л.Т. Идрисова, Д.А. Еникеев, Г.А. Байбурина // Клиническая медицина и патофизиология. - 1999. - Т. 32. - С. 75-79.

6. Корпачев, В.Г. Моделирование клинической смерти и постреанимационной болезни у крыс / В.Г. Корпачев // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1982. - Т. 33. - С. 78-80.

7. Крыжановский, Г.Н. Патологические интеграции в центральной нервной системе / Г.Н. Крыжановский // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1999. - № 3. - С. 244-247.

8. Русаков, В.В. Влияние тяжелой черепно-мозговой травмы на сократимость и метаболизм сердец крыс с разной устойчивостью к гипоксии / В.В. Русаков // Медицина. - 2011. - Т. 10, № 31. - С. 40-44.

9. Физиологическое обоснование требований к лабораторным моделям для оптимизации параметров скрининга антигипоксиче-ской активности с использованием критериев резистентности к экстремальной гипоксической гипоксии / Е.Б. Шустов, Н.Н. Каркищенко, В.Н. Каркищенко [и др.] // Биомедицина. - 2013. - № 4. - С. 29-45.

10. Черных, А.А. Метаболизм ароматических аминокислот при выраженной острой кратковременной нормобарической гипоксии у человека / А.А. Черных // Экология человека. - 2013. - № 7. - С. 59-64.

11. Экспериментальное моделирование и лабораторная оценка адаптивных реакций организма / И.А. Волчегорский [и др.] - Челябинск, 2000. - С. 26-32.

УДК: [581.135.51:582.929.4]:577.125:57.084:616-006.448-092.9 © А.И. Уразаева, О.А. Князева, Э.Ф. Аглетдинов, 2014

А.И. Уразаева, О.А. Князева, Э.Ф. Аглетдинов ВЛИЯНИЕ АРОМАТЕРАПИИ ЭФИРНЫМИ МАСЛАМИ LAVANDULA VERA DC. И SALVIA SCLAREA L. НА ОКИСЛИТЕЛЬНУЮ МОДИФИКАЦИЮ БЕЛКОВ В ПЛАЗМЕ КРОВИ И ПЕЧЕНИ МЫШЕЙ BALB/C С ПРИВИТОЙ МИЕЛОМОЙ SP 2/0 AG14 НА ФОНЕ СТРЕССОРНОЙ НАГРУЗКИ ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа

Результаты проведенного исследования показали, что в плазме крови и печени мышей линии BALB/c происходит статистически значимое увеличение окислительной модифицикации белков при стрессорной нагрузке, еще более возрастающее у животных-опухоленосителей, и, напротив, снижение после применения ароматерапии смесью эфирных масел Lavandula vera DC. и Salvia sclarea L. в соотношении 2:1. На основании этого сделан вывод о важнейшей роли окислительной модификации белков в прогрессировании опухолевого процесса и корригирующем действии используемых эфирных масел.

Ключевые слова: эфирные масла, миелома, мыши BALB/c, окислительная модификация белков, карбонилирование белков спонтанное и карбонилирование белков индуцированное.

A.I. Urazaeva, O.A. Knyazeva, E.F. Agletdinov EFFECT OF ESSENTIAL OILS OF LAVANDULA VERA

AND SALVIA SCLAREA AROMATHERAPY ON OXIDATIVE MODIFICATION OF PROTEINS IN BLOOD PLASMA AND LIVER OF BALB/C MICE INOCULATED WITH MYELOMA SP 2/0 AG14 ON A STRESS BACKGROUND

The results of the conducted research show that in the blood plasma and liver of mice of BALB/c there occurs a statistically significant increase in oxidative modification of proteins under the stress load, with further increase in animals-carriers of tumors; and, on the contrary, a decrease after applying aromatherapy with a combination of essential oils of Lavandula vera and Salvia sclarea in the ratio 2:1. Based on this, the conclusions about the important role of oxidative modification of proteins in the progression of cancer and corrective action these essential oils have been made.

Key words: essential oils, myeloma, mice BALB/c, oxidative modification of proteins, protein carbonylation spontaneous, car-bonylation of proteins induced.