Influence of stress caused by chronic isolation on the reproductive function of male rats
- Authors: Bugaeva L.I.1, Bagmetova V.V.1, Maltsev M.V.1,2, Kuzubov A.V.1, Lavrova E.B.1, Kuzubova E.A.1, Bagmetov M.N.1
-
Affiliations:
- Volgograd State Medical University
- Volgograd State University
- Issue: Vol 20, No 2 (2023)
- Pages: 83-87
- Section: Original Researches
- URL: https://journals.eco-vector.com/1994-9480/article/view/567833
- DOI: https://doi.org/10.19163/1994-9480-2023-20-2-83-87
- ID: 567833
Cite item
Full Text
Abstract
Studies on white outbred 3,5–4-month-old male rats showed that stress caused by chronic 2-month social isolation has a negative impact on reproductive function. A negative effect of long-term social isolation on the sexual behavior of male rats was revealed: a statistically significant increase in the latent period until the first emotional approach to the female, a decrease in the total time of emotional approaches, the time of anogenital sniffing of the female partner, and the number of allogrooming acts. At the same time, chronic isolation stress does not have a statistically significant effect on the total number of spermatozoa in the ejaculate of male rats, but it contributes to an increase in immobile forms, a decrease in the time of spermatozoa motility and their acid resistance compared to intact animals.
Full Text
Социальная изоляция, вызывающая сенсорную депривацию и ограничивающая возможность реализации врожденных и приобретенных паттернов социального поведения, является мощным стресс-фактором как для человека, так и для животных [1, 2, 3, 4]. В литературе встречается много работ, посвященных изучению различных нейрохимических, физиологических, морфофункциональных и поведенческих нарушений, вызванных изоляционным стрессом, а также возможности их коррекции [2, 4, 5]. Тем не менее, многие аспекты остаются не в полной мере изученными, в частности влияние хронического изоляционного стресса на процессы репродукции. Нейрофизиологические нарушения, вызванные изоляционным стрессом, затрагивают не только эмоциональную сферу [1, 2, 5, 6], но и такую сложную форму внутривидового социального поведения, как половое, которое во многом определяет способность к репродукции.
Исследование последствий длительной социальной изоляции имеет существенное прикладное значение. Применительно к человеку изоляционный стресс распространяется на категории лиц, которые находятся в условиях ограниченной социальной среды – в тюрьмах, специнтернатах, поселениях, работающих вахтовым методом на удаленных промышленных объектах и т. п. Применительно к животным, социальная изоляция отмечается у особей, содержащихся вне естественной среды обитания – зоопарках, домашних и других подобных условиях с отсутствием внутривидовых контактов [1, 2]. Кроме того, в клинической картине целого ряда психоневрологических заболеваний доминируют нарушения, а в ряде случаев и утрата межличностных контактов [5]. Актуальности данной проблеме придала пандемия новой коронавирусной инфекции COVID-19, во время которой люди во всем мире были вынуждены находиться в условиях длительной социальной изоляции с целью предупреждения распространения данного заболевания [2, 3, 7]. В современных условиях с неуклонно возрастающим использованием дистанционных технологий, служб доставки, различных виртуальных сервисов, возможностей дистанционной работы и обучения социальная изоляция становится неотъемлемой частью социокультурной среды человека [3, 7]. Важно отметить, что контингент людей, попадающих в социальную изоляцию, включает все больше лиц молодого фертильного возраста. В связи с этим высока актуальность изучения особенностей влияния хронической социальной изоляции на процессы репродукции. Полученные данные могут стать основой для создания подходов к поиску и разработке средств коррекции последствий негативного влияния данного состояния на организм.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
Изучение влияния стресса, вызванного хронической социальной изоляцией, на генеративную функцию крыс-самцов.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Исследование выполнено в соответствии с ГОСТ Р 33044-2014 «Принципы надлежащей лабораторной прак- тики», а также требованиями Директивы 2010/63/eu Европейского Парламента и Совета Европейского Союза от 22.09.2010 г по охране животных, используемых в научных целях. Эксперименты проводили на белых нелинейных половозрелых крысах-самцах массой 180–220 г, 3,5–4-месячного возраста, полученных из Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства», филиал «Столбовая» (р.п. Столбовая, Московская обл., Россия).
Крысы были разделены на две группы (n = 12 в каждой): «животные интактные» и «животные + стресс». Интактные животные размещались в клетках по 5 особей. Животные группы «животные + стресс» содержались в индивидуальных клетках с полной изоляцией от контактов с другими особями в течение 2 месяцев, что соответствует одному полному циклу сперматогенеза [8].
По окончании двухмесячного периода социальной изоляции у крыс-самцов исследовали состояние сперматогенеза и половое поведение.
Для изучения полового поведения использовали установку SexPov (ООО «НПК Открытая Наука», Москва, Россия, изготовленную по заказу ВолгГМУ). Всех крыс-самцов за 1 сутки до эксперимента предварительно адаптировали к экспериментальной площадке в течение 15 мин. Перед началом наблюдений испытуемого самца помещали в установку на 5 мин. Затем в центр установки подсаживали крысу-самку. Предварительно у крысы-самки определялась фаза эстрального цикла. Для эксперимента использовались только эстрирующие самки. Наблюдения за животными вели в течение 1 ч в полной темноте при инфракрасном освещении, дистанционно при помощи инфракрасных камер наблюдения. В ходе наблюдений фиксировались следующие показатели: латентный период половой активности (время от подсадки самки до первого проявления самцом элементов «ухаживания» облизывания, обнюхивания, груминг); длительность половой активности (общий период времени, затраченное самцом на «ухаживание» за самкой и ее покрытий); число «эмоциональных» подходов самца к самке, а также количество покрытий самцом самку [9].
Для оценки сперматогенеза часть самцов (по 6 осо- бей из каждой группы) подвергали эвтаназии методом декапитации с помощью гильотины (ООО «НПК Откры-тая Наука», Москва, Россия). На вскрытии выделяли семенники и эпидидимисы, которые макроскопически осматривали и взвешивали, определяли коэффициент массы органов. Из эпидидимисов извлекали семенную жидкость и подсчитывали следующие показатели спермограммы: общее количество сперматозоидов (106), а также содержание в них неподвижных форм в абсолютных числах и в процентах, также определяли время подвижности сперматозоидов (в минутах) и кислотную резистентность (pH) [9, 10].
Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакетов программ: Microsoft Office Excel 2007, (Microsoft, USA), Statistica 6,0 (StatSoft, Inc., USA). Для проверки распределения на нормальность использовали критерий Шапиро – Уилка. Статистический анализ данных выполняли с использованием t-критерия Стьюдента. Статистически значимыми расценивались эффекты при p < 0,05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Результаты исследований полового поведения крыс-самцов, подвергшихся социальной изоляции в течение 2 месяцев, представлены в табл. 1. Так, у крыс-самцов, подвергшихся хроническому изоляционному стрессу, отмечалось статистически значимое в сравнении с показателем интактных животных увеличение латентного периода до первого эмоционального подхода к самке, при этом суммарное время эмоциональных подходов статистически значимо уменьшалось. Количество эмоциональных подходов к самке у самцов, подвергшихся изоляционному стрессу, имело тенденцию к уменьшению по отношению к показателю группы интактных животных, однако различия не были статистически значимы. Аналогичным образом, у изолированных в течение 2 месяцев крыс-самцов прослеживалась тенденция к увеличению садок без интромиссии (p > 0,05) и полное отсутствие садок с интромиссией. Помимо этого, у самцов крыс, находившихся в течение 2 месяцев в условиях изоляционного стресса, отмечалось статистически значимое по отношению к показателю интактных самцов уменьшение времени аногенитального обнюхивания самки партнера и количество актов аллогруминга.
Таблица 1
Влияние стресса, вызванного хронической социальной изоляцией, на половое поведение крыс-самцов
Показатели | Животные интактные | Животные +стресс |
Латентный период до первого эмоционального подхода к самке, с | 22,67 ± 5,21 | 46,67 ± 1,08* |
Время эмоциального подхода, с | 406,7 ± 57,0 | 367,33 ± 17,45* |
Количество эмоциональных подходов | 33,67 ± 8,95 | 22,33 ± 11,19 |
Количество садок без интромиссии | 4,33 ± 1,78 | 5,67 ± 1,47 |
Количество садок с интромиссией | 2,33 ± 0,82 | 0 ± 0 |
Аногенитальное обнюхивание, с | 21,33 ± 1,82 | 12,67 ± 1,71* |
Аллогруминг, кол-во | 8,33 ± 2,86 | 1,67 ± 1,08* |
* Результаты статистически значимы относительно группы «животные интактные» при p < 0,05.
Результаты изучения влияния стресса, вызванного хронической 2-месячной социальной изоляцией, на сперматогенез крыс-самцов представлены в табл. 2. Коэффициенты массы гонад и эпидидимусов у стрессированных крыс-самцов имели тенденцию к увеличению по сравнению с показателями интактных самцов, однако различия не были статистически значимы. Общее количество сперматозоидов у самцов крыс, подвергшихся социальной изоляции, практически не отличалось от показателя интактных животных, однако количество неподвижных форм было статистически значимо больше как в абсолютных, так и в относительных значениях. Кроме того, у длительно социально изолированных крыс-самцов регистрировалось статистически значимое по отношению к показателям интактных животных снижение времени подвижности сперматозоидов и их кислотной резистентности.
Таблица 2
Влияние стресса, вызванного хронической социальной изоляцией, на сперматогенез крыс-самцов
Показатели | Животные интактные | Животные + стресс |
Коэффициент массы гонад | 0,83 ± 0,12 | 0,95 ± 0,02 |
Коэффициент массы эпидидимисов | 0,24 ± 0,05 | 0,32 ± 0,01 |
Общее количество сперматозоидов, 1 × 106 | 24,80 ± 1,14 | 21,83 ± 1,95 |
Общее количество неподвижных форм, 1 × 106 | 10,67 ± 0,89 | 19,00 ± 1,06* |
Неподвижные формы, % | 43,30 ± 5,68 | 73,70 ± 5,28* |
Время подвижности, с | 265,0 ± 24,9 | 203,0 ± 17,9* |
Кислотная резистентность (рН) | 5,60 ± 0,35 | 3,40 ± 0,33* |
* Результаты статистически значимы относительно группы «животные интактные» при p < 0,05.
Таким образом, у самцов крыс, находившихся в условиях длительной социальной изоляции, снижалась активность полового поведения с самкой партнером, что коррелирует с данными о снижении коммуникативного поведения животных изолянтов [1]. Следует отметить, что в показателях спермограммы самцов, подвергшихся длительной социальной изоляции, общее количество сперматозоидов не имело статистически значимых отличий от показателя интактных самцов крыс, однако количество неподвижных форм статистически значимо возрастало, снижалось время их подвижности и кислотная резистентность, что свидетельствует о негативном влиянии стресса, вызванного хронической социальной изоляцией на генеративную функцию. Одним из доминирующих механизмов негативного влияния стресса на физиологические функции организма можно рассматривать активацию перекисного окисления липидов и снижение активности антиоксидантных ферментов, что могло послужить причиной нарушений сперматогенеза, повреждения мембран сперматозоидов и угнетения их подвижности [5, 6].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, показано, что стресс, вызванный хронической 2-месячной социальной изоляцией, оказывает негативное влияние на генеративную функцию крыс-самцов. Выявлено, что под действием длительной социальной изоляции в половом поведении крыс-самцов: статистически значимо увеличивается латентный период первого эмоционального подхода к самке, уменьшается суммарное время эмоциональных подходов, период времени аногенитального обнюхивания самки партнера и количества актов аллогруминга. При этом хронический изоляционный стресс не оказывает статистически значимого влияния на общее количество сперматозоидов в эякуляте крыс-самцов, но способствует увеличению неподвижных форм, снижению времени подвижности сперматозоидов и их кислотной резистентности по сравнению с показателями интактных животных.
About the authors
Lyubov I. Bugaeva
Volgograd State Medical University
Email: li_bugaeva@mail.ru
Doctor of Biological Sciences, Senior Researcher in the specialty "Toxicology", Head of the Laboratory of Toxicology, Scientific Center for Innovative Medicinal Products with Pilot Production
Russian Federation, VolgogradVictoria V. Bagmetova
Volgograd State Medical University
Author for correspondence.
Email: vvbagmetova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4861-0217
Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Senior Researcher at the Laboratory of Synthesis of Innovative Medicines of the Department of Synthesis and Pharmaceutical Technologies, Research Center for Innovative Medicines with Pilot Production
Russian Federation, VolgogradMikhail V. Maltsev
Volgograd State Medical University; Volgograd State University
Email: m_maltsev_biolog@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3205-6493
Candidate of Biological Sciences, Senior Researcher at the Laboratory of Toxicology of the Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, Scientific Center for Innovative Medicines with Pilot Production
Russian Federation, Volgograd; VolgogradAlexander V. Kuzubov
Volgograd State Medical University
Email: akuzubov@yandex.ru
attached to prepare a dissertation for the degree of Candidate of Sciences without mastering postgraduate programs of the Laboratory of Toxicology of the Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, Scientific Center for Innovative Medicines with Pilot Production
Russian Federation, VolgogradElena B. Lavrova
Volgograd State Medical University
Email: elena.lavrova34@mail.ru
Junior Researcher at the Laboratory of Toxicology of the Department of Experimental Pharmacology and Toxicology, Scientific Center for Innovative Medicines with Pilot Production
Russian Federation, VolgogradE. A. Kuzubova
Volgograd State Medical University
Email: vvbagmetova@gmail.com
Russian Federation, Volgograd
Miroslav N. Bagmetov
Volgograd State Medical University
Email: miros1@rambler.ru
Candidate of Medical Sciences
Russian Federation, VolgogradReferences
- Lebedev A.A., Pshenichnaya A.G., Yakushina N.D. et al. Effect of corticoliberin astressin receptor antagonist on aggression and anxiety-phobic states in male rats raised in social isolation. Obzory po klinicheskoi farmakologii i lekarstvennoi terapii = Reviews of clinical pharmacology and drug therapy. 2017;15(3):38–47. (In Russ.).
- Prokhvatilov A.Yu. The impact of relative social isolation on the mental state as a socio-psychological problem. Akademicheskii zhurnal = Academic Journal. 2007;5:103–113. (In Russ.).
- Khasuev A.E. Social isolation and self-isolation of a person: socio-philosophical analysis. Ekonomicheskie i gumanitarnye issledovaniya regionov = Economic and humanitarian studies of the regions. 2020;2:122–128. (In Russ.).
- Shabanov P.D., Lebedev A.A., Rusanovsky V.V., Streltsov V.F. Behavioral and neurochemical consequences of social isolation. Obzory po klinicheskoi farmakologii i lekarstvennoi terapii = Reviews of clinical pharmacology and drug therapy. 2003;2(4):26–44. (In Russ.).
- Yasenyavskaya A.L., Murtalieva V.H. “Social” stress as a model for assessing the effectiveness of new stress protectors. Astrakhanskii meditsinskii zhurnal = Astrakhan Medical Journal. 2017;12(2):23–35. (In Russ.).
- Yasenyavskaya A.L., Genatullina G.N., Andreeva L.A. et al. Effect of gliprolines on the intensity of lipid peroxidation in immunocompetent organs of male rats under informational stress. Sibirskii nauchnyi meditsinskii zhurnal = Siberian Scientific Medical Journal. 2022;42(2):51–57. (In Russ.).
- Shcherbakova A.S., Bosov M.S., Borisova O.V. Socio-psychological consequences of social isolation of the population during a pandemic (COVID-19). Sotsial’naya integratsiya i razvitie etnokul’tur v evraziiskom prostranstve = Social integration and development of ethnocultures in the Eurasian space. 2020;3(9):262–265. (In Russ.).
- Nonclinical Drug Study Guidelines. PART 1. Moscow, Grif and K Publ., 2012. 944 p. (In Russ.).
- Bugaeva L.I., Kuzubova E.A., Maltsev M.V. et al. Effect of a novel glutamic acid derivative (neuroglutam) with antidepressant activity on the generative function of male rats. Eksperimental’naya i klinicheskaya farmakologiya = Experimental and Clinical Pharmacology. 2017;80(3):10–13. (In Russ.).
- Bugaeva L.I., Kuzubova E.A., Maltsev M.V. et al. The influence of the agonist of receptors GPR-119 (compounds ZB-16) on spermatogenesis and fertilization function of male rats. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta = Journal of Volgograd State Medical University. 2020;3:103–106. (In Russ.). doi: 10.19163/1994-9480-2020-3(75)-103-106.
Supplementary files
