Anxiety in rats exposed to vital stress in association with delayed trauma reminder

Arina S. Vorobeva; Воробьева Арина Сергеевна; Maria V. Timusheva; Тимушева Мария Владимировна; Margarita T. Absalyamova; Абсалямова Маргарита Тимуровна; Gleb V. Beznin; Безнин Глеб Владимирович; Natalia K. Apraksina; Апраксина Наталия Константиновна; Sergey G. Tsikunov; Цикунов Сергей Георгиевич

doi:10.17816/MAJ630042

Тревожность крыс, переживших витальный стресс, на фоне напоминания травмирующих событий в отсроченный период

Авторы: Воробьева А.С.¹, Тимушева М.В.¹, Абсалямова М.Т.¹, Безнин Г.В.¹, Апраксина Н.К.¹, Цикунов С.Г.¹
Учреждения:
1. Институт экспериментальной медицины
Выпуск: Том 24, № 3 (2024)
Страницы: 69-77
Раздел: Оригинальные исследования
Статья опубликована: 24.12.2024
URL: https://journals.eco-vector.com/MAJ/article/view/630042
DOI: https://doi.org/10.17816/MAJ630042
ID: 630042

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация
Полный текст
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Обоснование. Моделирование навязчивых воспоминаний о психотравмирующем событии при посттравматическом стрессовом расстройстве и оценка развития психических расстройств в отдаленный период — это актуальные задачи для понимания механизмов стресса, вызванного угрозой жизни. Патологическая тревожность может отражать переживаемое чувство страха, беспомощности, а также навязчивых травматических воспоминаний при посттравматическом стрессовом расстройстве.

Цель — оценка уровня тревожности и исследовательской активности в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» самцов крыс, переживших витальный стресс, на фоне двукратного напоминания о событиях, связанных с перенесенной психогенной травмой, в отсроченный период.

Материалы и методы. Исследование проводили на половозрелых самцах крыс породы Wistar массой 300–350 г (n = 34). Психическую травму моделировали обстоятельствами переживания ситуации гибели сородича и угрозы жизни от действий хищника при помещении крыс в террариум к тигровому питону. У крыс анализировали поведение в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» через 2 мес. после витального стресса.

Результаты. В отсроченный период после витального стресса у самцов крыс наблюдались повышение тревожности и угнетение исследовательской активности в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт». При повторном двукратном помещении в травмирующую обстановку у самцов крыс с ранее полученной психогенной травмой сохранялся повышенный уровень тревожности и угнетение исследовательской активности в отдаленный период.

Заключение. Через 2 мес. после витального стресса у самцов крыс выявлена повышенная тревожность со сниженной исследовательской активностью. Напоминание о травмирующих событиях приводит к усугублению поведенческих нарушений, вызванных психогенной травмой, что свидетельствует об устойчивом, длительно сохраняющемся развитии посттравматического стрессового расстройства.

Ключевые слова

тревожность, посттравматическое стрессовое расстройство, витальный стресс, напоминание о травмирующих событиях, отсроченный период, самцы крыс

Полный текст

Обоснование

Проблема измененного поведения вследствие влияния травмирующих факторов и стрессовых ситуаций оказывает негативное влияние на качество жизни человека. Переживание психотравмирующего события, выходящего за рамки жизненного опыта, повышенная тревожность, формирование памятного следа травмы, избегание напоминающих травму обстоятельств — основа патогенетической картины посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) [1]. Механизмы формирования навязчивых воспоминаний при ПТСР, переживаемых как реальное повторное травмирующее событие, на сегодняшний день остаются малоизученными. Психогенная травма от переживаемого чувства ужаса происходит в результате нарушения биоэлектрической активности мозга, в частности, изменения соотношения индекса ритмов электрокортикограммы [2]. Угроза жизни, вызывающая витальный стресс, приводит к стойким выраженным психоэмоциональным нарушениям, сопровождающимся патологической тревожностью и измененным психоэмоциональным статусом особей в целом [2, 3]. Напоминание событий, связанных с перенесенной психогенной травмой, может выступать дополнительным фактором, усугубляющим картину развития ПТСР [4].

Цель исследования — оценка уровня тревожности и исследовательской активности самцов крыс, переживших витальный стресс, в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) на фоне двукратного напоминания событий, связанных с перенесенной психогенной травмой в отсроченный период.

Материалы и методы

Эксперименты проводили на половозрелых самцах крыс породы Wistar (ФГПУ Питомник лабораторных животных «Рапполово», Ленинградская область) одинакового возраста (10 мес.), на момент начала исследования массой 300–350 г (n = 34). Животных содержали в условиях вивария в клетках с постоянным доступом к воде и стандартному комбинированному корму для грызунов и одинаковым температурным режимом (22 ± 2 °С), влажностью, освещенностью (инвертированный свет 8:00–20:00) и уровнем шума. Контрольную группу составили интактные животные (группа 1, n = 8). Экспериментальные группы были представлены животными, которых двукратно, с временным интервалом 7 сут, помещали в террариум к питону, отделенному прозрачной перегородкой (группа 2, n = 8); пережившими острую психическую травму «витальный стресс» (группа 3, n = 9); после витального стресса подвергнутыми двукратному напоминанию о травмирующих событиях (помещению в террариум к питону за прозрачной перегородкой на 7-е и 14-е сутки после стресса; группа 4, n = 9).

Моделирование витального стресса

Витальный стресс у самцов крыс моделировали обстоятельствами переживания угрозы собственной жизни, наблюдением гибели сородича от действий хищника — тигрового питона [3]. Экспериментальную группу животных (группа 3) помещали к питону в часть террариума, отделенную прозрачной пластмассовой перегородкой. После прекращения ориентировочной активности крыс перегородку убирали, и одно из животных становилось жертвой пищевых потребностей хищника. Во время проведения эксперимента фиксировали поведенческие проявления страха в виде таких поведенческих актов как «фризинг», сбивание в кучи, «вертикальные стойки», продолжительный и измененный груминг, а также ажитированное бесконтрольное перемещение по террариуму отдельных особей. Спустя 30–40 мин переживших гибель партнера животных перемещали из террариума в те же клетки и условия содержания, что были до опыта. Группу 2 помещали двукратно в террариум к питону за закрытую перегородку, где животные не переживали витальный стресс, после процедуры их содержали в стандартных условиях вивария.

Исследование поведения в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт»

Для анализа уровня тревожности исследовали поведение крыс в тесте ПКЛ. Лабиринт состоял из двух открытых и двух закрытых, расположенных перпендикулярно друг другу рукавов длиной по 50 см, шириной 10 см с открытым верхом, высотой стенок закрытых рукавов 40 см, высотой установки от пола 1 м [5]. Животное помещали в центр лабиринта. Продолжительность теста составляла 5 мин. С помощью этологической компьютерной программы, разработанной в Физиологическом отделе им. И.П. Павлова ФГБНУ «ИЭМ», в режиме реального времени фиксировали длительность пребывания в «закрытых» и «открытых» рукавах (ЗР и ОР), в «центре», «выглядывание» из закрытого рукава, «свешивание» с открытого рукава, а также количество заходов в данные отсеки. О тревожности крыс судили по суммарному времени, проведенному в ОР и ЗР, и количеству заходов в них, об исследовательской активности — по суммарной длительности выглядываний из ЗР и их количеству. Тестирование животных проводили через 2 мес. после витального стресса.

Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica 10.0. Распределение исследованных параметров было проверено на нормальность по критерию Колмогорова – Смирнова (Basic Statistics, раздел Descriptive Statistics). Анализировали влияние факторов «витальный стресс» и «напоминание о травмирующих событиях» на поведение крыс. При отсутствии нормальности распределения поведенческих параметров для выявления межгрупповых различий использовали непараметрические методы статистики: двухфакторный анализ ANOVA c последующим апостериорным сравнением с помощью критерия Ньюмена – Кейлса. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Полученные данные выражали в виде медианы, квартилей 25 и 75 % и межквартильного размаха.

Результаты

При изучении полученных показателей поведения с помощью двухфакторного анализа ANOVA было выявлено влияние фактора «витальный стресс» (F_6,23 = 0,205, p = 0,001), а также взаимного влияния факторов «напоминание о травмирующих событиях» и «витальный стресс» (F_3,13 = 0,311, p = 0,016) на показатели тревожности и исследовательской активности в тесте ПКЛ (количество и суммарная длительность актов). Post-hoc-анализ показал, что межгрупповые различия наблюдались у животных после переживания психогенной травмы, а также у стрессированных крыс с последующим двукратным напоминанием о травмирующих событиях. Между контрольной группой животных (группа 1) и группой, помещенной двукратно в террариум к питону без переживания ситуации гибели сородича от действий хищника (группа 2), достоверных изменений в уровне тревожности и исследовательской активности по показателям количества и длительности пребывания в ЗР, ОР, а также свешиваний с ОР и выглядываний из ЗР не обнаружено (рис. 1, 2, сравнение между группами 1 и 2).

Во время психотравмирующего воздействия (переживания ситуации угрозы собственной жизни, наблюдения за гибелью сородича в террариуме с питоном) у крыс регистрировали выраженные реакции страха, фризинг, смещенный груминг, измененное половое поведение, сбивание в кучи, в некоторых случаях ажитированное поведение. После психогенной травмы у крыс группы 3 выявлено достоверное снижение количества заходов в ЗР (р = 0,0008) по сравнению с поведенческими показателями контроля, а также с группой 2 (р = 0,02) (рис. 1, b). Регистрируется повышение длительности нахождения в ЗР (р = 0,02) по сравнению с контролем и группой, помещенной двукратно к питону без переживания психогенной травмы (р = 0,03) (рис. 1, b). Психогенная травма у животных приводит к достоверному снижению количества (р = 0,0003) и длительности выглядываний (р = 0,01) из ЗР по сравнению с контролем и животными без травмы с двукратным помещением в террариум к питону, где достоверность различий по количеству р = 0,001, по длительности р = 0,02 (рис. 2, d). По показателям количества заходов и длительности пребывания в ОР и свешиваний с ОР достоверных отличий по сравнению с контрольной группой и группой без переживания витального стресса с последующим помещением в террариум к питону за перегородкой не выявлено (рис. 1, c, 2, b).

Рис. 1. Уровень тревожности самцов крыс по показателям количества и длительности присутствия в центре площадки (а), в закрытом (b) и открытом (с) рукавах установки «приподнятый крестообразный лабиринт». Группы: 1 — контрольные животные; 2 — животные без психогенной травмы, двукратно помещенные в террариум к питону; 3 — животные с психогенной травмой; 4 — животные с психогенной травмой с последующим двукратным напоминанием психотравмирующей обстановки. Данные представлены в виде медианы, межквартильного интервала 25–75 % диапазона без выбросов. * p < 0,05, ** p < 0,01, *** p < 0,001 — статистически значимые отличия от показателей животных контрольной группы 1; # p < 0,05 — значимые отличия от показателей животных группы 2 без психогенной травмы, двукратно помещенных в террариум к питону

Fig. 1. The level of anxiety of male rats measured as number and duration of entries in the center (а), closed (b) and open (с) arms of the Elevated Plus Maze. Groups: 1 — control animals; 2 — animals without psychogenic trauma, placed twice in a terrarium with a python; 3 — animals with psychogenic trauma; 4 — animals with psychogenic trauma, followed by two reminders of trauma. Data are presented as median, interquartile range 25–75%, non-outlier range. * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001 — statistically significant differences compared to control group 1; ^# p < 0.05 — significant differences compared to the group 2 without psychogenic trauma, which was placed twice in a terrarium with a python

Повторное двукратное помещение крыс, переживших психогенную травму, в террариум к питону приводит к достоверному снижению количества заходов в ЗР (р = 0,01) (рис. 1, b), выглядываний из ЗР (р = 0,001), а также их длительности (р = 0,03) по сравнению с контролем (рис. 2, a). Наблюдается снижение количества (р = 0,004) и длительности выглядываний (р = 0,03) из ЗР по сравнению с животными, не пережившими витальный стресс, но двукратно помещенными в террариум к питону (рис. 2, a).

Рис. 2. Исследовательская активность самцов крыс по показателям количества и длительности выглядываний из закрытого рукава (а) и свешиваний с открытого рукава (b) установки «приподнятый крестообразный лабиринт». Обозначения те же, что и на рис. 1. ** p < 0,01, *** p < 0,001 — статистически значимые отличия от показателей животных контрольной группы 1. # p < 0,05, ## p < 0,01, ### p < 0,001 — значимые отличия от показателей животных группы 2 без психогенной травмы, двукратно помещенных в террариум к питону

Fig. 2. Research activity of male rats measured as number and duration of peek-outs from the closed arms (а) and lean-outs from the open arms (b) of the Elevated Plus Maze. Other legends are the same as in Fig. 1. ** p < 0.01, *** p < 0.001 — statistically significant differences compared to control group 1. ^# p < 0.05, ^## p < 0.01, ^### p < 0.001 — significant differences compared to the group 2 without psychogenic trauma, which was placed twice in a terrarium with a python

Обсуждение

Психогенная травма у крыс, вызванная витальным стрессом, связанным с угрозой жизни, приводит к длительному изменению поведения, характерному для ПТСР человека [3]. Предыдущие исследования на самцах крыс в модели витального стресса показали долгосрочные эффекты влияния витального стресса на липидный обмен, сохраняющиеся в течение года [6]; для самцов крыс с психогенной травмой показано изменение поведенческих показателей в тесте «открытое поле» в отсроченный период после витального стресса [2]. Патологическая тревожность занимает центральное место в картине психоэмоциональных нарушений при ПТСР [7] и может отражать пережитое чувство ужаса, страха при психотравме [8]. В настоящем исследовании показано влияние витального стресса, связанного с угрозой жизни, на уровень тревожности и исследовательское поведение самцов крыс в тесте ПКЛ. Длительно сохраняющиеся (2 мес. после психогенной травмы) повышенная тревожность и угнетение исследовательской активности самцов крыс свидетельствует о развитии ПТСР у животных, что согласуется с клиническими данными, демонстрирующими повышенный уровень тревожности у лиц с ПТСР спустя годы [9–11]. В свою очередь, угнетение исследовательской активности, выявленное у самцов крыс после пережитой психической травмы в отсроченный период, свидетельствует о развитии беспомощности, что является одним из сопутствующих симптомов развивающегося посттравматического расстройства [10, 12]. Один из механизмов, обусловливающих длительно сохраняющиеся психоэмоциональные нарушения при витальном стрессе, — дисрегуляция гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, характеризующаяся, в частности, динамической тенденцией к сильным колебаниям кортизола [13]. Повышенный уровень кортизола у лиц с ПТСР обусловливает патологическое влияние на головной мозг, в особенности на миндалевидное тело, потенцируя вызванные страхом поведенческие реакции [14]. Основой длительно сохраняющихся психоэмоциональных изменений при витальном стрессе также могут выступать эпигенетические изменения в различных структурах мозга, в частности в лимбической системе [10]. Изменение уровня метилирования генов миндалевидного тела, ответственного за формирование негативных эмоциональных реакций, выявлено у крыс, подвергнутых стрессу [15]. Повышенная тревожность как симптом ПТСР может быть обусловлен нарушением работы дофаминергической системы, которой принадлежит ключевая роль в формировании эмоциональных реакций, прежде всего, страха [16]. Кроме того, в патогенезе ПТСР ведущим звеном выступают навязчивые воспоминания о травмирующих событиях — флешбэки, представляющие собой непроизвольные рецидивирующие воспоминания [17] и формирующие устойчивую картину ПТСР, отражением которых могут служить изменения соотношения индекса ритмов на электроэнцефалограмме, а также преобладание дельта-ритма на электрокортикограмме крыс как в момент нанесения психотравмы, так и в последующий период после витального стресса [3]. Повторное помещение в обстановку, напоминающую обстоятельства психотравмы, выступает триггером, поддерживающим патологическую картину ПТСР, что демонстрируют полученные в работе данные, свидетельствующие о сохранении измененного поведения крыс с психогенной травмой после последующего двукратного напоминания обстоятельств витального стресса. Важным представляется результат работы, демонстрирующий отсутствие значимых поведенческих изменений у крыс без психотравмы после многократного помещения в террариум к питону, что свидетельствует об отсутствии врожденного страха крыс к питону и согласуется с данными литературы [18, 19]. Данный факт позволяет выявить преимущество использования модели витального стресса для изучения формирования психоэмоциональных расстройств чисто психогенной природы, в отличие от других моделей с использованием хищников, вызывающих врожденные реакции страха у грызунов [18, 20], а также свидетельствует о значимости переживания момента ужаса и страха в модели витального стресса при формировании ПТСР.

Таким образом, изменение психоэмоционального статуса в виде повышения уровня тревожности и угнетения исследовательской активности в отсроченный период после витального стресса свидетельствует о развитии посттравматического стрессового расстройства. Многократное напоминание о травмирующих событиях является триггером и проявляется выраженностью и длительностью поведенческих нарушений, что требует дальнейших исследований и разработки методов коррекции выявленных расстройств поведения.

Заключение

Двукратное помещение крыс в террариум к питону без переживания ситуации гибели сородича не вызывает достоверных изменений в уровне тревожности и исследовательской активности по сравнению с интактными животными.
Витальный стресс, связанный с угрозой жизни, приводит к повышению уровня тревожности и угнетению исследовательской активности крыс по сравнению с интактными животными и группой животных, имеющих опыт нахождения в обстановке, сходной с витальным стрессом, без гибели сородича. Эффекты витального стресса сохраняются длительное время и регистрируются спустя два месяца после пережитой психогенной травмы.
У животных с психогенной травмой с последующим двукратным напоминанием травмирующих событий сохраняется повышенный уровень тревожности и угнетение исследовательской активности спустя два месяца после травмы.

Дополнительная информация

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания на фундаментальные научные исследования, шифр: FGWG-2022-0012, FGWG-2023-0001.

Этический комитет. Все процедуры с участием животных соответствовали этическим стандартам, утвержденным правовыми актами РФ, принципам Базельской декларации и рекомендациям (этический комитет ФГБНУ «ИЭМ», протокол № 2/16 от 12.05.2016). Настоящая статья не содержит каких-либо исследований с участием людей в качестве объектов исследований.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с подготовкой и публикацией настоящей статьи.

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией.

Наибольший вклад распределен следующим образом: А.С. Воробьева — проведение экспериментов и обработка материала, презентация работы; М.В. Тимушева, М.Т. Абсалямова — проведение экспериментов и обработка материала, написание статьи и подбор литературы; Г.В. Безнин — проведение экспериментов и обработка материала; Н.К. Апраксина — идея работы и планирование эксперимента, проведение экспериментов и обработка материала, написание статьи и подбор литературы, редактирование и рецензирование рукописи; С.Г. Цикунов — идея работы и планирование эксперимента, редактирование и рецензирование рукописи.

Additional information

Funding source. The work was performed within the framework of the state assignment for basic scientific research, code: FGWG-2022-0012, FGWG-2023-0001.

Ethics approval. All procedures performed in the study with the participation of animals complied with ethical standards approved by the legal acts of the Russian Federation, the principles of the Basel Declaration and recommendations (Ethics Committee of the Institute of experimental medicine, protocol No. 2/16 dated 05/12/2016). This article does not contain any research involving humans as research subjects.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Author contribution. All authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study.

Personal contribution of each author: A.S. Vorobeva — conducting experiments and data analysis, presentation of the work; M.V. Timusheva, M.T. Absalyamova — conducting experiments and data analysis, writing the main part of the text, selecting literature; G.V. Beznin — conducting experiments and data analysis; N.K. Apraksina — the idea of research, experimental design, conducting experiments and data analysis, writing the main part of the text, selecting literature, review and editing; S.G. Tsikunov — the idea of research, experimental design, review and editing.

Список сокращений

ЗР — закрытый рукав; ОР — открытый рукав; ПТСР — посттравматическое стрессовое расстройство; ПКЛ — приподнятый крестообразный лабиринт.