Влияние различных одорантов на особенности поведенческих реакций крыс

БИОЛОГИЧЕСКИЕ НАУКИ

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ОДОРАНТОВ НА ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ

РЕАКЦИЙ КРЫС

Беляков Владимир Иванович

Доцент, канд. биол. наук, Самарский государственный университет, г. Самара,

Макеева Юлия Викторовна, Студентка 5 курса, Самарский государственный университет, г. Самара,

Грибанов Игорь Андреевич,

Студент 5 курса, Медицинский университет «Реавиз», г. Самара

АННОТАЦИЯ

С использованием набора поведенческих тестов изучены особенности влияния различных одорантов на компоненты поведения крыс линии Wistar. Установлено модулирующее влияние пихтового одоранта на вертикальную двигательную активность и уровень тревожности крыс. Показано положительное влияние данного обонятельного стимула на обучение в восьмирукавном лабиринте. Интраназальное введение нейропептида Y обеспечивало изменение стратегии поведения крыс в восьмирукавном лабиринте, сформированное под влиянием пихтового одоранта. Экспозиция запаха валерьяны оказывала угнетающее влияние на различные виды двигательной и исследовательской активности животных без существенного влияния на уровень тревожности. ABSTRACT

Influences of various odorants on components of behavior of rats Wistar. The modulating influence of a _ fir odorant on vertical physical activity and level of uneasiness of rats is established. Interestingly, neuropepdide Y was also shown to directly modulate olfactory responses evoked by a fir odorant in hungry rats. The smell of a valeryana inhibited different types ofphysical and research activity of rats.

Ключевые слова: одоранты, поведение, нейропептид Y, крысы.

Keywords: odorants, behavior, neuropepdide Y, rats.

Обонятельный анализатор - филогенетически одна из древнейших сенсорных систем организма. Для большинства видов млекопитающих анализ запаховых раздражителей является определяющим в организации сложных форм поведения, таких как поиск потенциального брачного партнера или дистантно удаленных источников пищи, определение сигналов о потенциальной опасности и др. [1, 3-6, 9].

Хорошо известно, что особенности модулирующего влияния одорантов на поведение определяется функциональным состоянием структур головного мозга, его отдельных нейротрансмиттерных систем [1, 2, 8]. К настоящему времени получены данные о том, что важную роль в функционировании обонятельных структур играет нейропептид Y [7]. Однако многие детали такого участия слабо изучены.

Удобным биологическим объектом по изучению обонятельной чувствительности и значения ольфактор-ных стимулов в обеспечении адаптивного поведения являются грызуны, относящиеся к группе макросматиков.

Цель настоящего исследования заключалась в изучении специфики влияния различных по природе одоран-тов на особенности поведенческих реакций крыс в различных тестовых заданиях.

Задачи исследования заключались в следующем:

1. Изучить особенности поведения крыс в тестах «Открытое поле», «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера» при действии запаха валерьяновой кислоты.

2. Проанализировать поведенческие реакции крыс с использованием набора классических поведенческих тестов на действие запаха пихты.

3. Изучить особенности поисковой активности в тесте «Восьмилучевой радиальный лабиринт» при действии запаха пихты до и в условиях активации рецепторов к нейропептиду Y. Объект, материалы и методы исследования Для решения поставленных задач формировали 2 группы животных по 6 крыс-самцов в каждой со сходным поведенческим статусом. На протяжении 2-х недель животных подвергали ежедневной 5-минутной процедуре хэндлинга.

Поведение крыс изучали в различных тестах для мелких грызунов фирмы «Орешаепсе» (Россия). В тесте «Открытое поле» за 3 минуты регистрировали следующие показатели: гдвигательную активность, вертикальную двигательную активность, исследовательскую активность, уровень тревожности, эмоционально-вегетативное напряжение.

В тестах «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера» определяли уровень тревожности. Сравнительно большее время нахождения в закрытых рукавах лабиринта или чёрном отсеке камеры расценивали как проявление относительно высокой тревожности. Время тестирования в данных тестах составляло 3 минуты.

В тесте «Восьмирукавный радиальный лабиринт» изучали особенности пространственной памяти при нахождении крысами пищевого подкрепления. При этом фиксировали время в секундах нахождения приманки при первом, втором и третьем предъявлении теста.

Предъявление исследуемых одорантов производилось в стеклянном боксе объемом, в который помещался кусочек губки, пропитанный 30 мкл раствора одоранта. Время экспозиции запаховых стимулов во всех случаях составляло 3 минуты.

На заключительном этапе исследования оценивали влияние тонизирующего запах в условиях активации рецепторов к нейропептиду Y. Последнее достигалось ин-траназальным введением в каждый носовой вход 10 мкл раствора нейропептида Y в концентрации 10-5 моль.

Полученные экспериментальные данные обрабатывали статистически с помощью пакетов анализа данных программы SigmaPlot 12.0 с использованием Ьтеста Сть-юдента. Различия считались достоверными при вероятности ошибки р<0,05. Численные данные в тексте приведены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего.

Протокол нашего экспериментального исследования соответствовал утвержденным нормам, регламентирующим работу с лабораторными животными в Самарском государственном университете, а также между -народным биоэтическим нормам.

Результаты исследования и их обсуждение

Полученные в нашей работе данные указывают на влияние исследуемых одорантов на характер поведения крыс в различных тестах. Так, анализ структуры поведенческого паттерна в «Открытом поле» позволил установить специфику действия запахов пихты и валерьяновой кислоты. Экспозиция валерьяновой кислоты приводила к статистически значимому снижению различных вариантов двигательного поведения, а именно: горизонтальной двигательной активности на 10,6 % ^<0,05), вертикальной двигательной активности на 33,4 % ф<0,05) и исследовательской активности на 66,6 % ф<0,01). Дальнейшее предъявление запаха валерьяновой кислоты поддерживало относительно низкий уровень отмеченных выше компонентов поведения. На 2-й неделе эксперимента в сравнении с исходным уровнем значения горизонтальной, вертикальной двигательной и исследовательской активности уменьшались соответственно на 8 %, 30 % ф<0,05) и 59 % ф<0,01).

Особенность модулирующего влияния запаха пихты выражалась в стабильности практически всех наблюдаемых проявлений поведения в «Открытом поле». В этих условиях единственный показатель - вертикальная двигательная активность - уменьшался в сравнении с исходным уровнем через 1 неделю воздействия данного одо-ранта в среднем на 23,9 %, через 2 недели - на 14 %.

Наблюдение поведения в тесте «Открытое поле» позволило установить отсутствие сколь-нибудь значимого влияния запахов валерьяновой кислоты и пихты на проявление реакций тревожного груминга и повышенного эмоционально-вегетативного напряжения. Напротив, животные из обеих групп демонстрировали высокий уровень комфортного груминга, который выражался в реакциях продолжительной чистки шерстного покрова и умывания, начинавшихся с области головы и завершавшихся ано-ге-нитальной областью. Данное заключение согласуется с результатами, полученными в тестах «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Чёрно-белая камера». В первом тесте в исходном состоянии животные из двух групп проводили равное количество времени в открытых и закрытых рукавах. На эту поведенческую стратегию не повлияло двухнедельное предъявление исследуемых одо-рантов.

В тесте «Чёрно-белая камера» под влиянием запаха пихты на 2-ой неделе эксперимента уменьшался уровень тревожности, о чём свидетельствовало сокращение времени нахождения крыс в чёрном отсеке в среднем на 22 % (р<0,05).

Таким образом, результаты первой части исследования свидетельствуют об определенной специфике модулирующего действия различных одорантов на структуру поведения крыс в различных тестовых заданиях.

Заключительный этап нашего исследования был посвящен анализу поведения крыс в тесте «Восьмирукав-ный радиальный лабиринт» при действии пихтового одо-ранта до и в условиях влияния нейропептида Y.

Полученные результаты показали, что под влиянием запаха пихты животные при повторных тестированиях быстрее осуществляют нахождение пищевого стимула. Так, при втором тестировании время нахождения сокращалось в сравнении с первым тестированием более чем на 70% ф<0,01), при третьем тестировании - на 38 % ф<0,05). В целом подобная динамика изменения времени поискового поведения может указывать на положительное влияние изучаемого ольфакторного воздействия на пространственную память.

Кроме того, были получены интересные данные о том, что однократное воздействие нейропептида Y перестраивало стратегию пространственной навигации крыс, подвергавшихся воздействию пихтового одоранта. В этом случае НЕ отмечалось положительной динамики по сокращению времени поискового поведения, что может указывать на некоторое снижение способности к «пространственному» обучению.

На данном слайде вашему вниманию продемонстрирован график, показывающий различие в характере поискового поведения крыс в двух случаях: при действии пихтового одоранта и при сочетании воздействия данного одоранта с активацией рецепторов к нейропептиду Y.

Вероятно, представленные в обонятельных структурах мозга рецепторы к нейропептиду Y способны включаться в сложный механизм анализа различных запахов или, по крайне мере, модулировать характеристики обонятельной сигнализации.

На основании проведённого исследования сделаны следующие выводы:

1. Двухнедельное предъявление запаха валерьяновой кислоты вызывает у крыс снижение выраженности различных вариантов двигательной активности и исследовательской направленности поведения в тесте «Открытое поле».

2. В тесте «Открытое поле» пихтовый одорант приводил к уменьшению вертикальной двигательной активности. В тесте «Чёрно-белая камера» данный стимул обеспечивал поведение в условиях сравнительно низкого уровня тревожности.

3. В тесте «Восьмирукавный радиальный лабиринт» под влиянием запаха пихты отмечалось снижение времени нахождения пищевой приманки при повторных предъявлениях поискового задания, что свидетельствует о положительном влиянии данного одоранта на пространственную память.

4. Однократное воздействие нейропептида Y перестраивало стратегию пространственной навигации крыс, подвергавшихся воздействию пихтового одо-ранта. В этом случае не отмечалось сокращение времени поискового поведения при повторных тестированиях, что может указывать на некоторое снижение способности к «пространственному» обучению.

Список литературы

1. Мельник С.А. Эндокринная модификация обонятельной чувствительности самцов мышей. Авто-реф. дисс. ... канд.биол. наук. Нижний Новогород, 2007. 23 с.

2. J.C., Greer C.A. Olfactory ensheathing cells: bridging the gap in spinal cord injury // Neurosurgery. 2000. P. 1057-1068.

3. Faure F., Da Silva S.V., Jakob I. et al. Peripheral olfactory sensitivity in rodents after treatment with docetaxel // Laryngoscope. 2010. V. 120 (4). P. 690697.

4. Gaillard I., S. Rouquier and D. Giorgi. Olfactory receptors // Cell. Mol. Life Sci. 2004. V. 61. P. 456469.

5. Glusman G., Bahar A., Sharon D. et al. The olfactory receptor gene superfamily: data mining, classification

and nomenclature // Mamm. Genome. 2000. V. 11. P. 1016-1023.

6. Gonzalez-Kristeller D.C., do Nascimento J.B., Galante P.A., Malnic B. Identification of agonists for a group of human odorant receptors // Front Pharmacol. 2015. V. 3 (6). P. 35.

7. Negroni J., Meunier N., Monnerie R. et al. Neuropeptide Y enhances olfactory mucosa responses to odorant in hungry rats // PLoS One. 2012. V. 7 (9).

8. Stowers L., Cameron1 P., Keller J. Ominous odors: olfactory control of instinctive fear and aggression in mice // Current Opinion in Neurobiology. 2013. V. 23. P. 339-345.

9. Vosshall L. B., Wong A. M. and Axel R. An olfactory sensory map in the fly brain // Cell. 2000. V. 102. P. 147-159.

ТАКСОНОМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРОБНОГО НАСЕЛЕНИЯ ЛИТОРАЛИ КОЛЬСКОГО ЗАЛИВА

Богданова О. Ю.,

доцент, канд. биол. наук, Мурманский государственный технический университет, город Мурманск,

профессор кафедры микробиологии и биохимии

Изучение морфологической структуры бактериальных сообществ водных экосистем необходимо для выяснения экологии и физиологии микробных популяций, для освещения аспекта санитарного и экологического благополучия водоема. В результате исследований пресноводных экосистем была установлена связь наличия тех или иных бактериальных форм с сезонными изменениями в водоеме и с составом органического вещества [6], отмечено наибольшее разнообразие морфологических форм бактериопланктона в загрязненных пресных водоемах и доминирование кокковых форм в чистых районах [5].

Изучение морфологического состава бактерио-планктона морских вод показало связь изменчивости морфологического состава от температуры и органического вещества [1]. Установлена взаимосвязь между изменениями в структуре бактериального ценоза, в его биоразнообразии и эвтрофированием водоема в солоноватых водах [2]. Однако не всегда остается выясненным вопрос о таксономической принадлежности бактерий, отнесенных к той или иной морфологической учетной группе. В этой связи определения бактерий до рода и вида представляется весьма актуальными

Кольский залив представляет собой достаточно крупную и важную водную экосистему российского севера, находится в черте города, граничит с населенными пунктами. В залив впадают реки Кола и Тулома, которые используются в хозяйственно-бытовых и промышленных целях. Кольский залив - рыбохозяйственный водоем высшей категории, через него идет на нерест рыба ценных пород, и молодь выходит в открытое море. В последние годы резко вырос лицензионный лов коммерческого краба в водах залива выращивание в садках рыбы и моллюсков.

Системные работы по микробиологическим исследованиям литорали Кольского залива начали проводиться только в последнее время, и их продолжение представляется важным и целесообразным.

Исследования проводили на шести стационарных станциях литорали Кольского залива, расположенных в разных его частях, точки были выбраны в соответствии с

общим градиентом увеличения концентрации загрязняющих веществ от устья Кольского залива в его кутовую часть и последовательным градиентом разбавления речным стоком от мест впадения рек до среднего колена залива (рис. 1).

Кутовая часть залива, в которую впадают реки Кола и Тулома, а также коллекторы сброса коммунально -бытовых сточных вод г. Мурманска, принимает разнообразные загрязнения, распространяющиеся в Кольском заливе с приливно-отливными и стоковыми течениями. Кольский залив является фьордом, подчиняющимся общим гидролого-гидрохимическим закономерностям.

Станции отбора проб расположены в южном и среднем коленах залива, находятся под определяющим влиянием течения морских вод, поступающих из Баренцева моря. Для водных масс характерны значительная соленость (от 32 до 35%о) и низкая среднегодовая температура воды 5-7 оС. Литораль залива отличается обилием макрофитов, представленных значительным разнообразием видов. Пробы воды для исследований отбирали в 10 - 50 м от берега.

Микробиологические испытания проводили по разработанным ранее схемам, учитывая типовые методические указания по микробиологическому анализу воды поверхностных водоемов [3,4]. Пробы воды отбирали на глубине 10-15 см от поверхности воды и на таком же расстоянии от дна, с соблюдением асептических условий. Микробиологическое исследование производили не позднее двух часов с момента взятия пробы. Пробы воды разводили до 10 раз, объем пробы воды и ее разведения засевали параллельно в 2 порции дифференциально-диагностических сред для определения грамположительных и грамотрицательных кокковых и палочковидных бактерий [3,4]. Посевы инкубировали при температуре 37 ± 0,5 °С в течение 24-48 часов. В дальнейшем проводили определения морфологических и биохимических свойств полученных культур бактерий, завершая исследования таксономической идентификацией.