Влияние стресса, вызванного хронической изоляцией, на генеративную функцию крыс-самцов

Полный текст

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.

Об авторах

Любовь Ивановна Бугаева

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: li_bugaeva@mail.ru

доктор биологических наук, старший научный сотрудник по специальности «токсикология», заведующая лабораторией токсикологии, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством

Россия, Волгоград

Виктория Владимировна Багметова

Волгоградский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vvbagmetova@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4861-0217

доктор медицинских наук, доцент, старший научный сотрудник лаборатории синтеза инновационных лекарственных средств отдела синтеза и фармтехнологий, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством

Россия, Волгоград

Михаил Васильевич Мальцев

Волгоградский государственный медицинский университет; Волгоградский государственный университет

Email: m_maltsev_biolog@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-3205-6493

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории токсикологии отдела экспериментальной фармакологии и токсикологии, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством

Россия, Волгоград; Волгоград

Александр Васильевич Кузубов

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: akuzubov@yandex.ru

прикрепленный для подготовки диссертации на соискание ученой степени кандидата наук без освоения программ аспирантуры лаборатории токсикологии отдела экспериментальной фармакологии и токсикологии, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством

Россия, Волгоград

Елена Борисовна Лаврова

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: elena.lavrova34@mail.ru

младший научный сотрудник лаборатории токсикологии отдела экспериментальной фармакологии и токсикологии, Научный центр инновационных лекарственных средств с опытно-промышленным производством

Россия, Волгоград

Е. А. Кузубова

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: vvbagmetova@gmail.com
Россия, Волгоград

Мирослав Николаевич Багметов

Волгоградский государственный медицинский университет

Email: miros1@rambler.ru

кандидат медицинских наук

Россия, Волгоград

Список литературы

Дополнительные файлы