Scientific journal
International Journal of Applied and fundamental research
ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,593

BLOOD AND LIQUOR CORTICOSTERONE LEVEL IN THE RATS WITH DIFFERENT OPEN FIELD BEHAVIOR: EFFECTS OF THE STRESS

Umriukhin P.E. 1, 2 Grigorchuk O.S. 1, 2
1 Sechenov First Moscow State Medical University
2 P.K. Anokhin Institute of Normal Physiology
It is found, that the active in the open field (low-anxiety) rats in control conditions before stress are characterized by the lower corticosterone concentration in the blood plasma in comparison with the passive in the open field (emotional) animals. Acute 3 hour immobilization stress induces the significant corticosterone concentration increase only in the group of active rats. Corticosterone concentration in the liquor after immobilization stress was approximately 30 times lower than in the blood plasma. No differences in the corticosterone concentration were found after the immobilization stress between the active and passive rats neither in the liquor, nor in the blood plasma.
emotional stress
corticosterone
blood pressure
open field
liquor

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.