Биологические науки/8.Физиология человека и животных

К.б.н. Мажитова М.В.*, д.м.н. Тризно Н.Н.**, д.б.н. Теплый Д.Л.*, Карпеева Д.В.**

*Астраханский государственный университет, Россия

**Астраханская государственная медицинская академия, Россия

Антиоксидантная коррекция некоторых поведенческих реакций стареющих крыс

Добавление антиоксидантов в обычный рацион условно здорового населения становится одной из необходимых мер профилактики многих болезней нашего века. Известно, что антиоксиданты, ингибируя свободнорадикальные реакции, тормозят процессы окисления липидов в биологических мембранах и этим изменяют состав и свойства клеточных мембран, в том числе и нейрональных. Старение сопровождается разнонаправленными изменениями активностей ферментов, в том числе антиоксидантных, что позволяет поддерживать на новом функциональном уровне многие физиологические процессы. Данные литературы относительно возрастных изменений свободнорадикального окисления митохондриальных липидов противоречивы. По мнению многих авторов, в митохондриях стареющей клетки интенсивность образования различных форм свободных радикалов повышается (Sohal R.S., Ku H.H., Agarwal S. et al. 1994, Papa S., Skulachev V.P. 1997, Lass A., Sohal B.H., Weindruch R. et al., 1998). Было обнаружено и увеличение вторичных продуктов ПОЛ - МДА (Ames B.N., Shigenaga M.K., Hagen T.M. 1995) в митохондриях мозга (в 6 раз) 26-31 месячных крыс по сравнению с молодыми 3-месячными животными. С другой стороны Mooradian AD Ukoeninn A. (1995) показали, что содержание вторичных продуктов ПОЛ в мозге крыс увеличивалось к 12 месячному возрасту, а у старых 24-месячных снижалась до уровня, характерного для молодых 4-месячных, животных. Учитывая, что ткань мозга крайне чувствительна к недостатку антиоксидантов, так как богата ненасыщенными липидами, а также то, что свободнорадикальная теория старения занимает первые позиции среди других теорий, использование антиоксидантов для коррекции возрастных изменений может внести свой вклад в поддержание оптимальных условий для протекания многих метаболических процессов при старении.

Широко применяется в медицинской, ветеринарной практике альфа-токоферол. Если природный витамин Е представляет собой смесь природных изомеров, то синтезированный антиоксидант альфа-токоферол обладает наибольшей активностью из 8 существующих токоферолов. Помимо антиоксидантных свойств альфа-токоферол проявляет главным образом мембранопротекторное действие, выступая как фактор структурной стабилизации клеточных мембран (Кузьменко И.В., Клименко Е.П., Алексеев С.М. и др., 1994). Об этом говорят данные о повышенной чувствительности мембран эритроцитов Е-авитаминозных животных к действию гемолитиков (Теплый Д.Л., 2008) и повреждении эндоплазматического ретикулума. Показано (Navarro A., Gomez C., Sanchez-Pino M.J. et al., 2005), что содержание мышей быстро стареющей линии с 28 недели на диете с повышенным содержанием витамина Е увеличивало среднюю продолжительность жизни у самцов на 40 %, а максимальная продолжительность жизни возрастала на 17 %. Одновременно витамин Е ингибировал возрастное снижение активности электронтранспортной цепи и NO-синтазы в митохондриях мозга. По данным А.А. Шандра, Л.Л. Годлевского, Р. Ф. Макулькина (1986) введение a-токоферола за 12-20 часов до воспроизведения экспериментальных эпилептических судорог вызывает возрастание латентного периода первых судорожных проявлений и уменьшение числа животных с судорогами.

Эмоксипин (3-окси-6-метил-2-этил-пиридина (или 6-метил-2-этил-пиридин-3-ола) гидрохлорид) является водорастворимым антиоксидантом, обладающим антигипоксической, ангиопротекторной, антиагрегационной активностью. Первоначально препарат был предложен для применения в офтальмологической практике. В дальнейшем эмоксипин стали успешно применять при лечении других заболеваний, сопровождающихся усилением перекисного окисления липидов и гипоксией (Машковский М.Д., 1997). По данным С.В. Горбачева, И.Ф. Беленичев, В.В. Дунаев с соавт.(2007) введение эмоксипина животным с острым нарушением мозгового кровообращения оказывало выраженный нейропротекторный эффект в острый и отдаленный сроки ишемии, что характеризовалось приближением показателей плотности нейронов коры мозга, их удельного количества, а также показателей апоптотических и деструктивно измененных нейронов к уровню интактных крыс.

Авторами (Архипова Г.В., Бурлакова Е.Б., Семиохина А.Ф. и др. 1982, Архипова Г.В., Матвеева С.И., Никашин А.В. и др. 1986, Бурлакова Е.Б., Архипова Г.В., Семиохина А.Ф. и др. 1981) получены данные, свидетельствующие о том, что антиоксиданты являются модификаторами механизма резистентности мозга к эпилептогенезу, в основе которого лежат нарушения процессов возбуждения и торможения.

Вышеприведенные литературные данные позволяют предположить, что антиоксиданты, индуцируя перекисное окисление липидов в мозге, и тем самым модифицируя физико-химические свойства нейрональных мембран, могут влиять на активность мозга.

Так как двигательная активность животного, по мнению Л.В. Крушинского (1983), может служить одним из объективных показателей возбудимости ЦНС и учитывая, что поведение является функциональной производной активности мозга, а также то, что антиоксиданты влияют на различные нейродегенеративные патологические процессы, представляло интерес выяснить характер их действия на поведение разнополых животных в тесте открытого поля в онтогенезе.

Для достижения поставленной цели крыс (самцов и самок) делили на группы: 1. – контроль (без воздействия), 2. -животные, получавшие per os в течение 14 дней 5% масляного раствора D, L, α - токоферол ацетата в дозе 1 мг/100 г массы тела, 3. – крысы, которым внутримышечно вводили 1%-ный водный раствор эмоксипина гидрохлорида в дозе 5 мг/100 г массы тела. Все исследования проводили на животных двух возрастных групп: 6-ти месячные крысы и 24-х месячные животные.

Для определения ориенторовочно-исследовательской активности методом тестирования в открытом поле использовали стандартную установку. Каждое животное помещали в центр арены. Тестирование проводили в течение 3 мин. За это время подсчитывали число пересеченных периферических и центральных квадратов, число вертикальных стоек с опорой и без опоры, частоту актов груминга, число заглядываний в норку, болюсы. Следует отметить, что практически у всех животных отсутствовал латентный период, что говорит об отсутствии эмоциональной напряженности и стресса в момент тестирования.

Обнаружены половые и возрастные особенности поведенческих реакций у интактных крыс. Молодые самки проявляли более высокую горизонтальную подвижность, что выражалось в большем числе посещений центральной зоны площадки (Р<0,05), а также имели больше вертикальных стоек без опоры нежели самцы (Р<0,05). С другой стороны число вертикальных стоек с опорой и количество заглядываний в норку у молодых самок было ниже (Р<0,05), чем у самцов. Сравнение частоты актов груминга не выявило различий по группам молодых животных. И у самок, и у самцов молодой группы отсутствовали болюсы.

Анализ изменения поведенческих реакций животных в ходе взросления показал снижение и горизонтальной, и вертикальной двигательной активности по всем изучаемым показателям у стареющих самцов. Помимо этого, если у молодых самцов отсутствовали болюсы, у старых животных этот показатель присутствует и свидетельствует о повышении «эмоциональности» животных.

У самок с возрастом снизились число посещений центральной зоны, вертикальных стоек с опорой, частота актов груминга, что может говорить об усилении чувства страха.

После перорального введения витамина Е в группах молодых животных (♂ и ♀) произошло значимое увеличение вертикальной и горизонтальной активности и количество посещаемых норок, что говорит об увеличении уровня ориентировочно-исследовательской реакции. Действие этого антиоксиданта сказалось и в повышении эмоциональной реактивности животных, о чем говорит появление болюсов. Частота актов груминга при этом не изменилась. Неизменность реакции груминга, рассматриваемого как показатель напряженности ситуации в конфликте «страха» и исследовательской активности также может служить доказательством отсутствия реакции «страха» у крыс после введения альфа-токоферола.

Введение эмоксипина молодым животным привело к увеличению числа пересеченных центральных квадратов, вертикальной активности у самцов и увеличению вертикальной активности и числа посещений норок у самок. В этих группах болюсы отсутствуют, так же, как и в контроле. Таким образом, эмоксипин привел к увеличению меньшего числа параметров у молодых животных нежели витамин Е.

При сравнении этих же показателей на фоне введения антиоксидантов в группах старых животных обнаружено увеличение горизонтальной активности, числа стоек с опорой и болюсов, а также уменьшение посещений норок у самцов, получавших альфа-токоферол. У них же эмоксипин вызвал увеличение числа центральных квадратов, стоек с опорой, частоте актов груминга, но значимо снизил число стоек без опоры, норок и болюсов у старых самцов.

У самок второй возрастной группы на фоне введения витамина Е имело место увеличение выходов в центральную зону, стоек с опорой, частоты актов груминга и появление болюсов. При этом снизилось число стоек без опоры. Введение эмоксипина также привело к разнонаправленному изменению изучаемых параметров у старых самок. Так, после двухнедельного введения эмоксипина у самок произошло увеличение посещений центральных квадратов, стоек с опорой и уменьшение пересеченных периферических квадратов, стоек без опоры и норок.

Действие антиоксиданта витамина Е сказалось в повышении эмоциональной реактивности животных (появление болюсов), что обычно отрицательно коррелирует с уровнем локомоторной и ориенторовочно-исследовательской активности (Титов С.Н., Каменский А.А., 1980). Повышение уровня эмоциональной реактивности чаще всего означает усиление «страха» в обстановке опыта, однако более частое посещение центра арены свидетельствует об обратном.

В литературе имеются данные (Бурлакова Е.Б., Архипова Г.В., Чернявская Л.И., 1987) о связи изменений состава липидов с чувствительностью нейромедиаторных систем. По мнению авторов, существует корреляция между составом липидов мембран, чувствительностью сенсорных систем и, как следствие, поведением.

Наши результаты подтверждают выводы исследователей (Burlakova E.B., Arkhipova G.V., Kayipova G.d. et. al., 1984), которые заключили, что вещества из класса антиоксидантов, являющиеся ингибиторами свободнорадикального окисления липидов биологических мембран, проявляют нейротропное действие и влияют на состояние ЦНС. Таким образом, результаты нашей работы свидетельствуют о различной поведенческой активности самцов и самок белых крыс, снижении ее с возрастом и возможности модуляции поведенческих реакций веществами с антиоксидантной активностью, что вероятно связано с изменением функционального состояния нейрональных мембран.

Литература

1. Архипова, Г. В. Об антирадикальном механизме защитного действия синтетических антиоксидантов при эпилептиформных припадках у крыс и последующей их гибели от кровоизлияний в мозг / Г. В. Архипова, Е. Б. Бурлакова, А. Ф. Семиохина и др. //Докл. АН СССР.1982. - Т. 267. - № 2. - С. 469 – 471.

2. Архипова, Г. В. Распределение антиоксиданта бутилокситолуола в отделах головного мозга и влияние его на эпилептиформный припадок и состав липидов крыс линии КМ / Г. В. Архипова, С. И. Матвеева, А. В. Никашин и др. // Патол.физиология и эксперим. Терапия. - 1986. - № 3. - С. 38 – 42

3. Бурлакова, Е. Б. Влияние синтетических антиоксидантов на функциональное состояние головного мозга крыс после звукового раздражения / Е. Б. Бурлакова, Г. В. Архипова, А. Ф. Семиохина и др. // Докл. АН СССР.1981.Т.256.№ 3.С. 746 – 749.

4. Бурлакова, Е. Б. Противоположный характер действия м-холинолитика амизила в малой и высокой дозах на состав и антиокислительную активность липидов синаптосомальных мембран / Е. Б. Бурлакова, Г. В. Архипова, Л. И. Чернявская //Биол. Мембраны.1987.Т.4№2. С.165 – 170.

5. Горбачева, С. В. Фармакологическая коррекция повреждений нейронов сенсомоторной зоны фронтальной коры в условиях экспериментального нарушения мозгового кровообращения / С. В. Горбачева, И. Ф. Беленичев, В. В. Дунаев, Н. В. Бухтиярова // Экспериментальная и клиническая фармакология Т.70. - №6. – 2007. - С.13-16

6. Кузьменко, И. В. Влияние токоферола, его аналогов и антиоксиданта ионола на перекисное окисление липидов in vitro / И. В. Кузьменко, Н. И. Кунцина, Г. В. Донченко // Укр. биохим. журн.- 1993.- Т. 65, № 3.- С.94-99.

7. Крушинский, Л. В. Исследование по феногенетике признаков поведения у собак / Л. В. Крушинский // Биол. журнал. - 1983. - Т. 7. - № 4. - С.869 – 891

8. Машковский, М. Д. Лекарственные средства: / М. Д. Машковский В 2-х томах. // М.: Медицина. – 1986. – Т.II. – 592 с.

9. Теплый, Д. Л. Нейрофизиологические эффекты витамина Е : монография / Д. Л.Теплый. – Астрахань: ООО «Леон», 2008. – 310 [3] с.

10. Титов, С. Н. Роль ориентировочного и оборонительного компонентов в поведении белых крыс в условиях открытого поля / С. Н. Титов, А. А. Каменский // Журн. высш. нерв. деят. 1980. - Т. 30. - № 4. - С. 704 – 709

11. Шандра, А. А. Влияние альфа- токоферола на разные формы эпилептической активности / А. А. Шандра, Л. Л., Годлевский Р. Ф. Макулькин // Тез.докл. II Всесоюз.конф. «Биоантиоксиданты».- М.: Наука.- 1986.- Т. II.- С.113.

12. Burlakova, E. B. The role of synaptic membrane libits in the integration of neuromediators and neuropeptide actions / E. B. Burlakova, G. V. Arkhipova, G.D. Kayipova et. al. //16^th Meeting of the Federation of European Biochemical Societies. M. - 1984. - P.363

13. Navarro, A. Vitamin E at high doses improves survival, neurological performance, and brain mitochondrial function in aging male mice / A. Navarro, C.Gomez, M.J. Sanchez-Pino et al. // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. – 2005. – Vol. 289. – P. R1392 – R1399.