EFFECT OF PRENATAL STRESS ON NOC CEPTIVE SENSITIVITY OF MALE AND FEMALE RATS AT DIFFERENT PERIODS 173 OF POSTEMBRYONIC DEVELOPMENT

Full Text

В настоящее время боль рассматривается как компоненты: перцептуальный, эмоциональный, когни-многокомпонентная интегративная реакция организма тивный, поведенческий, двигательный, вегетативный на повреждение ткани и включает в себя следующие и иммунный [1]. © Субботина А.Ю., Мартюшева А.С., Абрамова А.Ю., Козлов А.Ю, Никенина Е.В., Сергиенко О.В, Перцов С.С., 2022 Одним из факторов, оказывающих влияние на болевую чувствительность у млекопитающих, является стрессорное воздействие. Специфика влияния стрессорных нагрузок на некоторые компоненты функциональной системы боли у млекопитающих доказана во многих исследованиях. В частности, установлено, что многократные эмоциогенные воздействия на модели иммобилизационного стресса у крыс сопровождаются усилением перцептуального компонента ноцицепции [2]. В ряде экспериментов показано адаптивное влияние стрессорных воздействий на модели болевого стресса в сочетании с пренатальным [3]. Установлено, что у самок крыс препубертатного возраста сочетание разного вида стрессоров приводит к ослаблению болевой чувствительности и повышению устойчивости ноцицептивной системы к воспалительному агенту. Предполагается, что это частично обусловлено изменением проницаемости гематоэнце-фалического барьера, проникновением в мозг избыточного количества кортикостерона с последующим нарушением морфогенетических процессов в центральной нервной системе. Важным фактором, влияющим на тяжесть последствий пренатального стресса у потомства, является период развития, во время которого плод подвергается экстремальному воздействию. К одной из критических стадий внутриутробного развития у крысят относят период основного органогенеза (с 9-го по 15-16-й день эмбриогенеза). Наибольшая частота пороков развития отмечена у особей, перенесших влияние повреждающего фактора именно на этапе формирования зачатков органов [4]. Несмотря на значительный интерес к изучению последствий пренатального стресса, многие вопросы в этой области остаются открытыми. В частности, недостаточно исследованы гендерные особенности колебаний отдельных компонентов болевой чувствительности на разных стадиях постнатального развития у млекопитающих, подвергшихся влиянию отрицательных эмоциогенных факторов на этапе основного органогенеза. ЦЕЛЬ РАБОТЫ Изучение изменений перцептуального и эмоционального компонентов ноцицептивной чувствительности у крыс разного пола и возраста, перенесших пренатальный стресс на модели плавания в холодной воде. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ Эксперименты проведены на 96 крысах линии Вистар подсосного (21-е сутки жизни), инфантильного JOURNAL OF VOLGOGRAD STATE j MEDICAL UNIVERSITY (30-е сутки жизни) и ювенильного (60-е сутки жизни) возраста. Исследование выполнено в соответствии с требованиями, утвержденными этической комиссией ФГБНУ «НИИНФ им. П.К. Анохина» (протокол № 1 от 03.09.2005 «Правила проведения работ с использованием экспериментальных животных»), требованиями Всемирного общества защиты животных (WSPA) и Европейской конвенцией по защите экспериментальных животных. Взрослых половозрелых самцов (п = 12) и самок (п = 28) крыс линии Вистар массой 180-200 г содержали в стандартных условиях при свободном доступе к воде и пище в условиях искусственного освещения. Первым днем пренатального развития потомства считали день обнаружения сперматозоидов в вагинальном мазке крысы. Беременных самок распределяли случайным образом на две группы и содержали в индивидуальных клетках вплоть до рождения потомства. В контрольную группу вошло 14 самок, не подвергнутых стрессорной нагрузке. Они проходили процедуру хэндлинга и находились в домашних клетках на протяжении всего эксперимента. Самок опытной группы (п = 14) с 10-го по 16-й день беременности подвергали стрессу принудительного плавания в холодной воде в течение 5 минут при температуре воды 10 °С [5]. На 21-23-е сутки беременности фиксировали рождение крысят, этот день считали 1-м днем постнатального онтогенеза. На 21 -е сутки жизни крысят отсаживали от матери и случайным образом распределяли в группы по полу (самцы/самки), возрасту (21-е/30-е/60-е сутки жизни), экспериментальным условиям (контроль/опыт). Таким образом, были выделены 12 групп животных, каждая из которых состояла из 8 особей. Перцептуальный компонент ноцицепции оценивали по латентному периоду реакции отведения хвоста (ЛПРОХ, с) в ответ на свето-термальное раздражение на приборе TaiL-FLick Analgesia Meter 0104-301V (Columbus Instruments, USA). Подвижность крыс ограничивали в пластиковых пеналах; хвост располагали в специальном углублении площадки прибора. Латентный период определялся автоматически от момента включения светового раздражителя до отдергивания хвоста. Эмоциональный компонент болевой чувствительности животных изучали по порогу вокализации (ПВ, мА) при электрокожном раздражении хвоста, подаваемого через 2 кольцевых медных электрода с помощью электростимулятора SEN-3201 (Nihon Kohden, Japan). Параметры стимуляции: частота импульса - 10 Гц, длительность - 0,5 мс. Силу тока постепенно увеличивали с 0,25 мА до показателя, при котором животное издавало писк; после этого электростимуляцию прекращали [2]. Полученные данные обрабатывали с использованием Microsoft Office Excel 2019 и STATISTICA 10.0 (StatSoft, Inc). В связи с тем, что групповые выборки данных не подчинялись закону нормального распределения, для статистического анализа применяли непараметрический 17-критерий Манна - Уитни. Минимальный принятый уровень значимости наблюдающихся отличий составлял 5 %. Числовые данные в группах представляли в виде медианы, нижнего и верхнего квартилей (25 и 75 % соответственно). РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ В представленной работе изучено влияние пренатального стресса на различные компоненты ноци-цептивной реакции у самцов и самок крыс разного возраста. JOURNAL ОГ VOLGOGRAD STATE MEDICAL UNIVERSITY В норме у потомства мужского пола обнаружены разнонаправленные изменения болевой чувствительности в зависимости от временного периода исследования. Выявленные колебания ЛПРОХ указывают на ослабление перцептуального компонента ноцицеп-ции в инфантильном возрасте по сравнению с подсосным периодом (на 23,5 %, р < 0,05), но его увеличение у ювенильных животных по отношению к предыдущей стадии развития (на 29,2 %, p < 0,05; рис. 1А). В наших исследованиях обнаружено, что у потомства контрольных крыс женского пола к 60-м суткам постнатального онтогенеза наблюдается тенденция к усилению перцептуального компонента ноцицепции по сравнению с соответствующим параметром на предыдущих стадиях развития (рис. 1Б). Существенно, что в подсосный период жизни (21-е сутки) выявлены гендерные различия изученного показателя: ЛПРОХ в ответ на светотермальное раздражение у самцов был на 18,8 % меньше, чем у самок (р < 0,05). А ЛПРОХ - самцы □ контроль □ пренатальный стресс а а Возраст, дни Б *р < 0,05 по сравнению с контролем (нестрессированные животные); ”р < 0,05 и "р < 0,01 по сравнению с 21-ми сутками; *р < 0,05 по сравнению с 30-ми сутками; 'р < 0,05 по сравнению с самками. Рис. 1. Показатель перцептуального компонента болевой чувствительности (ЛПРОХ) у самцов (А) и самок крыс (Б) * Полученные данные дополняют результаты предыдущих исследований особенностей ноцицепции у млекопитающих в период основного онтогенеза. В частности, показано, что болевая чувствительность крыс в тесте отведения хвоста (перцептуальный компонент) - наименьшая на 10-й день постнатального развития по сравнению с таковой у более взрослых животных [6]. Данный показатель постепенно возрастает с 10-х по 25-е сутки жизни и остается неизменным в последующий период (25-45-е сутки). При исследовании характера влияния внутриутробного стресса на показатель перцептуального компонента ноцицепции - ЛПРОХ - у крыс разного пола и возраста получены следующие данные. Установлено, что перцептуальный компонент болевой чувствительности у пренатально стрессиро-ванных самцов ослабевает к 60-му дню жизни по сравнению с 21-суточными животными (на 47,9 %, р < 0,05). Сходные изменения обнаружены у особей женского пола: у пренатально стрессированных самок ноци-цептивная чувствительность на 60-е сутки онтогенеза была меньше, чем у животных 21-дневного возраста (на 28,6 %, р < 0,01). Важно, что перцептуальный компонент ноцицепции у ювенильных крыс, подвергнутых стрессу в период эмбрионального развития, оказался меньше, чем у контрольных особей (у самцов -на 73,6 %, р < 0,05; у самок - на 66,8 %, p < 0,05). Полученные данные согласуются с имеющимися сведениями о феномене «стресс-аналгезии». Известно, что степень уменьшения болевой чувствительности, вызванной стрессогенным фактором, индивидуальна и может сильно различаться в зависимости от возраста и пола животного [7]. Стресс-индуцированная аналгезия была более выражена у самцов по сравнению с таковой у самок, что может быть обусловлено спецификой действия половых гормонов. Кроме того, аналгезия, индуцированная плаванием в холодной воде, у молодых крыс в возрасте 4 месяцев развивается медленнее, чем у 15-16-месячных животных. Одним из факторов, способных вызвать состояние стресс-аналгезии, является активация симпатоадрена-ловой системы. Возбуждение хромаффинных клеток мозгового вещества надпочечников приводит к усиленному выделению нейроэндокринных гормонов (катехоламинов) - адреналина, дофамина и норадре-налина [8]. JOURNAL OF VOLGOGRAD STATE j MEDICAL UNIVERSITY Доказано, что у млекопитающих в пренатальный период, до закрытия гематоэнцефалического барьера (30-й день постэмбрионального развития) норадре-налин секретируется не только хромаффинными клетками надпочечников и экстраадреналовыми клетками параганглиев, но и клетками головного мозга [9]. Выявлено, что нарушения формирования норадре-налиновой регуляции в ранний перинатальный период могут приводить к изменениям физиологического развития организма [10]. Приведенные данные объясняют обнаруженный нами факт уменьшения болевой чувствительности у ювенильных самок (60-е сутки жизни) по сравнению с таковой у более молодых особей (30 суток). Следующий этап нашей работы был посвящен анализу эмоционального компонента ноцицептивной чувствительности у потомства крыс разных экспериментальных групп (рис. 2). У самцов контрольной группы ПВ в ответ на электрокожное раздражение хвоста достигал максимального значения к 60-м суткам постэмбрионального развития (ювенильный период) и на 50 % превышал таковой у 21-суточных особей (подсосный возраст, p < 0,01). А ПВ - самцы □ контроль □ пренатальный стресс хх 0,7 0,6 -0,5 -0,4 0,3 0,2 0,1 0 хх # 21 30 60 Возраст, дни Б ПВ - самки □ контроль □ пренатальный стресс х *р < 0,05 по сравнению с контролем (нестрессированные животные); “р < 0,05 и "р < 0,01 по сравнению с 21-ми сутками; #р < 0,05 и ###р < 0,001 по сравнению с 30-ми сутками. Возраст, дни Рис. 2. Показатель эмоционального компонента болевой чувствительности (ПВ) у самцов (А) и самок крыс (Б) * Порог вокализации при электрокожном раздражении хвоста у пренатально стрессированных самцов в возрасте 21 суток не отличался от контрольного значения. Однако на 30-й день развития изучаемый показатель у крыс опытной группы был меньше по сравнению с таковым у контрольных особей (на 30 %, р < 0,05). После внутриутробного стресса выявлено ослабление эмоционального компонента ноцицепции у ювенильных животных (60-е сутки) по сравнению особями подсосного (21-е сутки) и инфантильного периодов развития (30-е сутки). В указанных условиях увеличение ПВ обнаружено как у самцов [на 62,5 % (р < 0,01) и 85,7 % (р < 0,05) соответственно], так и у самок крыс [на 50 % (р < 0,05) и 100 % (р < 0,001) соответственно]. Полученные данные согласуются и дополняют результаты наших предыдущих исследований. Продемонстрировано, что стрессорная нагрузка у самцов крыс на модели 24 ч иммобилизации приводит к подавлению эмоционального компонента ноцицепции в отдаленный период после воздействия - на 8-е сутки наблюдений [2]. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Пренатальный стресс у крыс на модели принудительного плавания в холодной воде приводит к ослаблению перцептуального и эмоционального компонентов ноцицепции в ювенильный период, но не на более ранних стадиях постэмбрионального развития. Выявленные колебания степени восприятия болевого раздражителя у самцов животных незначительно больше таковых у самок. Однонаправленные изменения изученных компонентов болевой чувствительности иллюстрируют формирование отдаленной интегративной реакции ноцицептивной системы у млекопитающих после внутриутробного воздействия стрессогенного фактора в период основного органогенеза.

About the authors

Anastasia Yu. Subbotina

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Research Assistant Moscow, Russia

Anna S. Martyusheva

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: org.otd.niinf@yandex
Specialist Moscow, Russia

Anastasia Yu. Abramova

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: nansy71@mail.ru
Doctor of Medical Sciences, Leading Researcher, Head of the Laboratory Moscow, Russia

Alexey Yu. Kozlov

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: brama59@mail.ru
Candidate of Biological Sciences, Leading Researcher Moscow, Russia

Ekaterina V. Nikenina

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: nikenina@mail.ru
Candidate of Biological Sciences, Researcher Moscow, Russia

Olesya V. Sergienko

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: olesya-aleksanyan@yandex.ru
Candidate of Biological Sciences, Researcher Moscow, Russia

Sergey S. Pertsov

P.K. Anokhin Research Institute of Normal Physiology

Email: s.pertsov@mail.ru
Doctor of Medical Sciences, Professor of the Russian Academy of Sciences, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, Director Moscow, Russia

References

Supplementary files