Psychopharmacology and Addiction BiologyPsychopharmacology and Addiction BiologyПсихофармакология и биологическая наркология1606-81812070-5670Eco-Vector321620Experimental NeuropharmacologyЭкспериментальная нейропсихофармакологияResearch ArticleChronobiological aspects of the anti-stress effect of anxiolyticsХронофармакологические аспекты антистрессорного действия анксиолитических средствhttps://orcid.org/0000-0001-7325-80271598-9971OvanesovKaren B.ОванесовКарэн Борисович
Russian Federation

Dr. Sci. (Pharmacology), assistant professor

д-р мед. наук, доцент

ovanesov2007@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3248-62123411-1334BeyerEdward V.БейерЭдуард Владимирович
Russian Federation

Dr. Sci. (Pharmacology), professor

д-р мед. наук, профессор

karokris@mail.ru8878-1121KaminskayaOlga V.КаминскаяОльга Владимировна
Russian Federation

assistant lecturer

ассистент кафедры фармакологии

kaminskaya.olga2014@yandex.ru4449-1250ElbekyanKarine S.ЭльбекьянКарине Сергеевна
Russian Federation

Dr. Sci. (Biol.), professor

д-р биол. наук, профессор

obiochem@stgmu.ruSkornyakovAnton A.СкорняковАнтон Александрович
Russian Federation

Cand. Sci. (Med.)

канд. мед. наук

shcrb@mail.ru9359-9751AleksanovaEkaterina M.АлексановаЕкатерина Мильтиадовна
Russian Federation

doctor

врач

skkpc26@mail.ruNorth-Western State Medical University named after I.I. MechnikovСеверо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. МечниковаStavropol State Medical UniversityСтавропольский государственный медицинский университет1105202314140482403202324032023Copyright ©; 2023, Eco-VectorCopyright ©; 2023, Эко-Вектор2023Eco-VectorЭко-Векторhttps://journals.eco-vector.com/1606-8181/article/view/321620

BACKGROUND: A stressful event, being a disturbing factor, is invariably accompanied by the disorganization of biological rhythms.

AIM: To examine the effects of stress and pharmacological substances on two models of the temporal organization of behavior, i.e., circadian locomotion and swimming dynamics in rats.

MATERIALS AND METHODS: The daily dynamics of rat mobility were assessed in a specially designed device consisting of living cells connected to a computer. Each cell is connected by a lever and a hinge with a button. When the rat moved from one end of the box to the other, the contact was closed, and the program autonomously summed up the number of such movements for each hour of the experiment. The total number of transitions was counted in 3 h, followed by the construction of a chronogram of the circadian rhythm of mobility. To assess the effect of substances on the circadian rhythm, anxiolytics diazepam (0.1 mg/kg), tofisopam (10 mg/kg), and epiphyseal hormone melatonin (0.1 mg/kg) were injected intraperitoneally into rats. Rats that received the same volume of saline injections (0.5 mL) served as controls.

RESULTS: Substances with anxiolytic properties, benzodiazepine derivatives diazepam (0.1 mg/kg) and tofisopam (10 mg/kg), and epiphyseal hormone melatonin (0.1 mg/kg), similarly eliminated stress-induced dysrhythmia in rats. Under their influence, the circadian rhythm of motor activity was normalized, and adaptive shifts were observed in the temporal dynamics of forced swimming.

CONCLUSION: A single stressful event disrupts the dynamics of daily mobility in rats. Diazepam, tofisopam, and melatonin, while differing in potency, generally alleviate these disorders. In particular, anxiolytics restore the rhythm in animals highly sensitive to stress. The studied substances reorganized the temporal dynamics in rats subjected to forced swimming and increased the proportion of long-period oscillations. Primary or secondary elimination of stress dysrhythmia is an important factor in the specific action of anxiolytics.

Актуальность. Любое стрессорное воздействие, будучи возмущающим фактором, неизменно сопровождается дезорганизацией биологических ритмов.

Цель — изучить эффекты стресса и фармакологических веществ на двух моделях временной организации поведения — циркадианной локомоции и динамике плавания крыс.

Материалы и методы. Суточную динамику подвижности крыс оценивали в специально сконструированном приборе, состоящем из соединенных с компьютером жилых клеток. Каждая клетка связана с кнопкой посредством рычага и шарнира. При перемещении крысы из одного конца бокса в другой контакт замыкался, и программа в автономном режиме суммировала число таких перемещений за каждый час эксперимента. Подсчитывали общее количество переходов за 3-часовые промежутки с последующим построением хронограммы циркадианного ритма подвижности. Для оценки влияния веществ на циркадианный ритм крысам внутрибрюшинно вводили анксиолитики диазепам (0,1 мг/кг), тофизопам (10 мг/кг) и эпифизарный гормон мелатонин (0,1 мг/кг). Контролем служили инъекции аналогичного объема (0,5 мл) физиологического раствора.

Результаты. Вещества с анксиолитическими свойствами: бензодиазепиновые производные диазепам (0,1 мг/кг) и тофизопам (10 мг/кг), а также эпифизарный гормон мелатонин (0,1 мг/кг) — сходным образом устраняют вызванную стрессом дизритмию у крыс. Под их влиянием нормализуется циркадианный ритм двигательной активности и наблюдаются адаптивные сдвиги во временной динамике принудительного плавания.

Заключение. Однократное стрессирование дезорганизует динамику суточной подвижности у крыс. Диазепам, тофизопам и мелатонин, различаясь по силе действия, в целом ослабляют эти нарушения. Особенно ясно показано, что анксиолитики восстанавливают ритм у высокочувствительных к стрессу животных. Исследованные вещества реорганизуют временную динамику принудительного плавания крыс с увеличением доли длиннопериодных колебаний в его структуре. Первичная либо вторичная ликвидация стрессорной дизритмии, очевидно, является важным элементом специфического действия анксиолитических средств.

anxiolyticsstressdysrhythmiadiazepamtofisopammelatoninанксиолитикистрессдизритмиядиазепамтофизопаммелатонинBecker-Krail D, McClung C. Implications of circadian rhythm and stress in addiction vulnerability. F1000Research. 2016;5:59. DOI: 10.12688/f1000research.7608.1Becker-Krail D., McClung C. Implications of circadian rhythm and stress in addiction vulnerability // F1000Research. 2016. Vol. 5. P. 59. DOI: 10.12688/f1000research.7608.1Morin CM, Carrier J, Bastien C, et al. Sleep and circadian rhythm in response to the COVID-19 pandemic. Can J Public Health. 2020;111(5):654–657. DOI: 10.17269/s41997-020-00382-7Morin C.M., Carrier J., Bastien C., et al. Sleep and circadian rhythm in response to the COVID-19 pandemic // Can J Public Health. 2020. Vol. 111, No. 5. P. 654–657. DOI: 10.17269/s41997-020-00382-7Arushanyan EB, Beier EV. Melatonin: biologiya, farmakologiya, klinika. Stavropol: STGMU; 2015. 395 p. (In Russ.)Арушанян Е.Б., Бейер Е.В. Мелатонин: биология, фармакология, клиника. Ставрополь: СтГМУ, 2015. 395 с.Madsen BK, Zetner D, Møller AM, Rosenberg J. Melatonin for preoperative and postoperative anxiety in adults. Cochrane Database Syst Rev. 2020;12(12):CD009861. DOI: 10.1002/14651858.CD009861.pub3Madsen B.K., Zetner D., Møller A.M., Rosenberg J. Melatonin for preoperative and postoperative anxiety in adults // Cochrane Database Syst Rev. 2020. Vol. 12, No. 12. ID CD009861. DOI: 10.1002/14651858.CD009861.pub3Papp M, Litwa E, Gruca P, et al. Anxiolytic-like activity of agomelatine and melatonin in three animal models of anxiety. Behav Pharmacol. 2006;17(1):9–18. DOI: 10.1097/01.fbp.0000181601.72535.9dPapp M., Litwa E., Gruca P., et al. Anxiolytic-like activity of agomelatine and melatonin in three animal models of anxiety // Behav Pharmacol. 2006. Vol. 17, No. 1. P. 9–18. DOI: 10.1097/01.fbp.0000181601.72535.9dShchetinin EV, Baturin VA, Arushanyan EhB, et al. Bioritmologicheskii podkhod k otsenke prinuditel'nogo plavaniya kak ehksperimental'noi modeli depressivnogo sostoyaniya. Zhurnal vysshei nervnoi deyatelnosti imeni I.P. Pavlova. 1989;39(5):536–542. (In Russ.)Щетинин Е.В., Батурин В.А., Арушанян Э.Б., и др. Биоритмологический подход к оценке принудительного плавания как экспериментальной модели депрессивного состояния // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 1989. Т. 39, № 5. С. 536–542.Tang M, Huang H, Li S, et al. Hippocampal proteomic changes of susceptibility and resilience to depression or anxiety in a rat model of chronic mild stress. Transl Psychiatry. 2019;9(1):260. DOI: 10.1038/s41398-019-0605-4Tang M., Huang H., Li S., et al. Hippocampal proteomic changes of susceptibility and resilience to depression or anxiety in a rat model of chronic mild stress // Transl Psychiatry. 2019. Vol. 9, No. 1. ID 260. DOI: 10.1038/s41398-019-0605-4Yu X, Franks NP, Wisden W. Brain Clocks, Sleep, and Mood. Crusio WE, Dong H, Radeke HH, editors. Advances in Experimental Medicine Biology. 2021;1344:71–86. DOI: 10.1007/978-3-030-81147-1_5Yu X., Franks N.P., Wisden W. Brain Clocks, Sleep, and Mood. Advances in Experimental Medicine Biology / W.E. Crusio, H. Dong, H.H. Radeke, editors. 2021. Vol. 1344. P. 71–86. DOI: 10.1007/978-3-030-81147-1_5Ovanesov KB, Shabanov PD. Assessment of retinal photosensitivity as an objective indicator of expression psychodense effect. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2021;19(2):211–220. (In Russ.) DOI: 10.17816/RCF192211-220Ованесов К.Б., Шабанов П.Д. Оценка ретинальной фоточувствительности как объективный показатель выраженности психодепримирующего эффекта // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2021. Т. 19, № 2. С. 211–220. DOI: 10.17816/RCF192211-220Ovanesov KB, Shabanov PD. Retina photosensitivity indexes as an objective indicator of expression of psychostimulating effect. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2021;19(3):313–326. (In Russ.) DOI: 10.17816/RCF193313-326Ованесов К.Б., Шабанов П.Д. Показатели фоточувствительности сетчатки как объективный показатель выраженности психостимулирующего эффекта // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2021. Т. 19, № 3. С. 313–326. DOI: 10.17816/RCF193313-326Corr R, Glier S, Bizzell J, et al. Stress-related hippocampus activation mediates the association between polyvictimization and trait anxiety in adolescents. Soc Cogn Affect Neurosci. 2022;17(8):767–776. DOI: 10.1093/scan/nsab129Corr R., Glier S., Bizzell J., et al. Stress-related hippocampus activation mediates the association between polyvictimization and trait anxiety in adolescents // Soc Cogn Affect Neurosci. 2022. Vol. 17, No. 8. P. 767–776. DOI: 10.1093/scan/nsab129Beigi B, Shahidi S, Komaki A, et al. Pretraining hippocampal stimulation of melatonin type 2 receptors can improve memory acquisition in rats. Int J Neurosci. 2019;129(5):492–500. DOI: 10.1080/00207454.2018.1545770Beigi B., Shahidi S., Komaki A., et al. Pretraining hippocampal stimulation of melatonin type 2 receptors can improve memory acquisition in rats // Int J Neurosci. 2019. Vol. 129, No. 5. P. 492–500. DOI: 10.1080/00207454.2018.1545770Ergenc M, Ozacmak HS, Turan I, Ozacmak VH. Melatonin reverses depressive and anxiety like-behaviours induced by diabetes: involvement of oxidative stress, age, rage and S100B levels in the hippocampus and prefrontal cortex of rats. Arch Physiol Biochem. 2022;128(2):402–410. DOI: 10.1080/13813455.2019.1684954Ergenc M., Ozacmak H.S., Turan I., Ozacmak V.H. Melatonin reverses depressive and anxiety like-behaviours induced by diabetes: involvement of oxidative stress, age, rage and S100B levels in the hippocampus and prefrontal cortex of rats // Arch Physiol Biochem. 2022. Vol. 128, No. 2. P. 402–410. DOI: 10.1080/13813455.2019.1684954