COGNITIVE POTENTIAL ACTIVATION IN EXPERIMENTAL ANIMALS ENTERALLY INTRODUCED HISTONDEACETYLASE INHIBITOR PRECURSORS

Full Text

Введение Синаптическая пластичность, имеющая очевидную гомеостатическую и поведенческую значимость, оторванная от практического контекста, не понятна и кажется надуманной. Одним из важнейших проявлений этого феномена является долговременная потенциация синапсов (ДПС) гиппокампа, обеспечивающая процесс долговременной памяти [9]. Исходя из этого, совершенно очевидна актуальность активизации представленного феномена в повседневной жизни и при различных вариантах нарушения когнитивного потенциала в клинике. Общеизвестно, что скорость выработки условного рефлекса в экспериментальных исследованиях напрямую коррелирует с синаптической пластичностью гиппокампа и когнитивным потенциалом исследуемого животного [13]. Введение животным в гиппокамп бутирата натрия, являющегося производным короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК), приводит к усилению нейроногенеза и ДПС, что обусловлено активацией ацетилирования гистонов [10, 12]. Использование бутирата натрия в чистом виде имеет свои особенности. Так, во-первых, очевидно, что интрагиппокомпальное его использование возможно только в эксперименте. Во-вторых, энтеральное его применения весьма затруднительно из-за крайне неприятных вкусовых и обонятельных свойств. В этой связи для активизации ДПС гиппокампа актуально использование предшественников бутирата, которые уже в организме метаболизируются представителями микрофлоры в КЦЖК. В качестве таких предшественников используют различные варианты продуктов, содержащих пищевые волокна. Это могут быть фруктоолигосахариды в виде инулина или пшеничные отруби [14]. Также следует отметить, что существуют натуральные комплексы ферментированных пищевых волокон и КЦЖК (этот продукт выпускается ООО «Ягодное плюс», г. Киров, под коммерческим названием «Рекицен-РД»). Представленные продукты, обладающие широким спектром адаптивного потенциала, являются важнейшим компонентом здоровье-сберегающих технологий, позволяющих оптимизировать измененную реактивность и резистентность организма [2, 3, 6]. Отсутствуют сравнительные данные о влиянии представленных вариантов предшественников ингибиторов гистондезацетилаз (ИГДАЦ) на когнитивные функции организма. Материалы и методы исследования Для изучения когнитивных способностей экспериментальных животных, в частности мышей, используют Т-образный лабиринт. Исследование способности к обучению у грызунов в Т-образном лабиринте входит в перечень методических указаний по изучению ноотропной активности выбранных веществ [1, 5]. В Т-образном лабиринте изучают исследовательское поведение грызунов, являющееся их естественной реакцией на предъявление новых условий [8]. Животные используют полученную ранее информацию, зафиксированную «рабочей» памятью. При предъявлении новых требований поведение животного будет зависеть от итогов предыдущего исследования, которое запоминается. Происходят формирование ДПС гиппокампа и реорганизация рабочей памяти в долговременную [12]. Использование данной экспериментальной установки позволяет выявить не только ноотропные свойства изучаемых веществ, но и тонкие нарушения функций гиппокампа [8]. Особенности движения животного по установке отражают его мотивацию достичь кормушки после пищевой депривации. Использование предшественников ИГДАЦ уменьшает у грызунов тревожность [4], что способствует поддержанию мотивации и выработке условных рефлексов [15]. Проведено исследование 32 самцов белой беспородной мыши в возрасте 15-16 недель, полученных из вивария НПО «Биомед» (г. Пермь). Животные были разделены на следующие группы: 1-я (контрольная) группа - животные, находящиеся на стандартном рационе вивария (n = 9); 2-я - животные, находящиеся на стандартном рационе вивария и дополнительно получавшие по 1,4 г инулина (Now Foods, U.S.A.) в течение 14 дней (n = 7); 3-я - животные, находящиеся на стандартном рационе вивария и дополнительно получавшие по 2 г пшеничных отрубей (ООО «Эверест», г. СПб.) в течение 14 дней (n = 8); 4-я - животные, находящиеся на стандартном рационе вивария и дополнительно получавшие по 1,7 г БАД «Рекицен-РД®» (ООО «Ягодное плюс», г. Киров) в течение 14 дней (n = 8). После окончания кормления экспериментальные животные в течение 3 дней подряд проходили обучение в Т-образном лабиринте [8]. Эта установка состояла из стартового отсека и центрального рукава (размеры 6×6 и 20×6 см) и 2 боковых рукавов (20×6 см). С целью адаптации животных к рукам экспериментатора перед первым исследованием в течение 15 минут исследователь помещал руку в клетку, в которой содержали животных, затем брал каждое животное в руку, где оно находилось в течение 2-3 минут на удалении от клетки 2-3 метра. При выраженном беспокойстве животного, сопровождающемся писком, уринацией, дефекацией, агрессией, мышечной дрожью, его помещали обратно в клетку, после чего через 5 минут процедуру осуществляли повторно. В качестве пищевого подкрепления использовали стандартную зерновую смесь (зерна пшеницы, подсолнечника), которую мыши получали в виварии в утренние часы. Далее животное помещали в стартовый отсек, где оно находилось в течение 30 секунд, после чего открывали дверцу стартового рукава. В течение 2 минут животное проходило по лабиринту. При удлинении времени прохождения животного по лабиринту его возвращали в стартовый отсек. При первом помещении животного в лабиринт фиксировали, какой из рукавов оно выбирало. Затем в противоположном рукаве размещали пищу (5-6 зерен). При первом достижении рукава с кормушкой животному позволялось съесть несколько зерен. В дальнейшем с целью препятствия угасанию исследовательского поведения, основанного на поиске пищи, животное при достижении рукава с пищей сразу же возвращали в стартовый отсек. При выборе противоположного рукава животное попадало в ловушку размером 3×10 см, в которой оно находилось 60 секунд. Размеры компонентов лабиринта не вызывали иммобилизации животного, однако значимо ограничивали его возможность в движении. По окончании 45 секунд животное возвращали в стартовый отсек. Нами был использован данный вид «наказания», поскольку он не вызывал у животного депривации исследовательского поведения. Каждое животное 30 раз проходило по лабиринту. Критериями обученности являлось выполнение 7 пробежек подряд из стартового отсека в отсек с пищей или выполнение 8 правильных пробежек из последних 10 предъявлений. Критериями прекращения исследования являлись нежелание выйти из стартового отсека в течение 90 секунд, а также выпрыгивание животного из установки. Исследования проводили натощак в течение 3 дней подряд с 9.00 до 10.00. Время пищевой депривации составляло 18 часов. Во время третьего тестирования было зафиксировано количество экспериментальных животных с выработанным рефлексом. Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием теста Фишера и коэффициента сопряженности Пирсона. Результаты и их обсуждение Условный рефлекс был успешно выработан у 2 из 9 животных контрольной группы, которые не получали продукты, содержащие предшественники ингибиторов гистондезацетилаз (таблица). У 2 из 7 (28,57 %) животных, которые дополнительно к обычному питанию получали фруктоолигосахариды (инулин), являющиеся предшественником ингибиторов гистондезацетилаз, рефлекс был получен. В третьей группе рефлекс был выработан у 3 животных из 8, в четвертой группе - у 6 из 8 мышей, дополнительно получавших БАД «Рекицен-РД», также был выработан рефлекс. Влияние натуральных предшественников гистондезацетилаз, а также натурального комплекса ферментированных пищевых волокон и короткоцепочечных жирных кислот на эффективность выработки условных рефлексов Группа Животные с выработанным рефлексом, % Односторонний критерий Фишера p Коэффициент сопряженности Пирсона 1 22,22 > 0,05 - 2 28,57 > 0,05 - 3 37,50 > 0,05 - 4 75,00 < 0,05 0,467 При анализе полученных данных было выявлено, что применение комплекса ферментированных пищевых волокон и КЦЖК статистически значимо увеличивает способность к обучению в Т-образном лабиринте у экспериментальных животных относительно контрольной группы. При расчете коэффициента сопряженности Пирсона была выявлена относительно сильная связь между использованием БАД «Рекицен-РД» и активацией когнитивных функций у экспериментальных животных относительно контрольной группы. В представленной работе изучены закономерности влияния продуктов, содержащих предшественники ингибиторов гистондезацетилаз, на когнитивный потенциал животных, проявляющийся в улучшении обучаемости грызунов в Т-образном лабиринте. Общеизвестен факт улучшения долговременной синаптической потенциации в клетках гиппокампа, приводящего к усилению памяти при увеличении ацетилирования гистонов нейронов гиппокампа [7, 11]. В настоящей работе осуществлено исследование сравнительной эффективности нескольких вариантов предшественников ИГДАЦ и натуральных комплексов ИГДАЦ с их предшественниками (ферментированных пищевых волокон пшеничных отрубей). По данным литературы [2-4], представленные продукты, используемые энтерально, обладают широким спектром оптимизации реактивности и резистентности организма. Однако сравнения представленных в данной работе энтеральных предшественников ИГДАЦ не проводилось. Исследование актуально, поскольку продукты, содержащие пищевые волокна в виде инулина или пшеничных отрубей, начинают действовать в качестве ИГДАЦ только после того, как их компоненты, в частности пищевые волокна, поступают в неизменном виде в толстый кишечник, где подвергаются метаболизации нормофлорой толстого кишечника с образованием ИГДАЦ [3]. Приведенные материалы свидетельствуют о том, что натуральные комплексы ферментированных пищевых волокон и короткоцепочечных жирных кислот эффективнее воздействуют на когнитивный потенциал в сравнении с продуктами, которые не содержат готовых ИГДАЦ.

About the authors

S B Kuznetsov

Email: st1987@mail.ru

V F Kuznetsov

T P Obernebesova

References

Supplementary files