Orexin A content in brain structures correlates with behavioral patterns in stressed rats

Cover Page

Abstract


The aim of this investigation was to reveal correlations between some behavioral patterns and orexin concentrations in the brain structures in rats after an acute psychoemotional stress. A group of rats was placed into a chamber with a tiger python for 25 mi nutes and then as a treatment these rats received orexin A or its antagonist SB-408124 administered intranasally for 7 days. Then the quantitive indexes of behavioral patterns in open field and elevated plus maze were registered. The orexin A level was investigated in the brain structures (amygdala, hippocampus, hypothalamus) of such rats by means of high-sensitive ELISA. The correlations were assessed with Spearman’s rank correlation test. As a result, a correlation between orexin A content in the amygdala and hypothalamus and a number of ambulations (line crossings) characterizing motor activity in open field test has been revealed. Therefore, the level of orexin A in the amygdala and hypothalamus demonstrates a direct and reverse link with locomotor activity of rats respectively. Also a correlation between orexin A level in the hippocampus and amygdala and the time of staying in the dark alleys of the elevated plus maze has been revealed. So, the content of orexin A in the hippocampus and amygdala reflects anxiety level of a rat. It is concluded there is a positive correlation between the orexin A content in the limbic structures of the brain and emotional behavior of rats.


Full Text

Введение

В настоящее время орексиновую сигнальную систему головного мозга рассматривают в качестве важнейшей интегративной системы в центральной нервной системе (ЦНС) [2, 5]. Основными функциями орексиновой системы считают регуляцию циркадных ритмов, цикла «сон – бодрствование», пищевого поведения, участие в механизмах подкрепления и формирования зависимости [1, 3, 4].

Целью настоящего исследования было установление наличия или отсутствия связи между паттернами поведения животных в различных экспериментальных условиях и содержанием орексина А в лимбических структурах мозга у крыс после психоэмоционального стресса и фармакологической коррекции веществами орексинергической направленности.

Методы исследования

В экспериментах использовали самцов крыс линии Wistar массой 200–220 г. Животных содержали в стандартных условиях вивария. Крыс подвергали однократной экспозиции тигровому питону в течение 25 минут. При этом хищник заглатывал одну крысу, остальные испытывали острый (витальный) психоэмоциональный стресс без механических или физических травм. Далее животным двух экспериментальных групп проводили курсовое (в течение 7 дней) интраназальное введение агониста или антагониста орексина (Orexin A или SB-408124, Tocris, Великобритания) из расчета 20 мкг/20 мкл препарата на введение (по 10 мкл в каждую ноздрю). Животным контрольных групп вводили физиологический раствор (20 мкл). Затем регистрировали паттерны поведения животных всех экспериментальных групп в тестах «открытое поле» (ОП) и «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ). После регистрации паттернов поведения крыс декапитировалии и приготавливали образцы структур головного мозга для иммунохимического анализа на криогенной мельнице Cryjmill (Retsch, ФРГ). Количественное определение орексина А проводили с помощью высокочувствительного твердофазного иммуноферментного анализа (ИФА) на ридере Synergy-2 (Biotek, США) с использованием тест-системы Orexin A. Rat, mouse, human (Peninsula labs, США). Результаты подвергали корреляционному анализу с оценкой количественных показателей паттернов поведения и содержания орексина А, используя критерий ранговой корреляции Спирмена. Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программ GrafPad Prizm v.4.

Результаты и их обсуждение

Для определения корреляционной зависимости вычисляли общую корреляцию для всех исследованных групп животных: контрольной группы, животных, испытавших психоэмоциональный стресс, и двух групп со стрессорным воздействием и последующим фармакологическим воздействием. Так была достигнута наиболее возможная рандомизация выборки. Результаты вычислений отражены в табл. 1 и 2. В силу неопределенности распределения количественных показателей паттернов поведения был использован непараметрический критерий ранговой корреляции. Для теста ОП отмечена корреляция для паттерна «число пересечений секторов» (ЧПС), выражающего двигательную активность животного. Отмечена отрицательная корреляция (–0,47) между содержанием орексина А в миндалине и положительная (0,49) между ЧПС и концентрацией орексина А в гипоталамусе.

 

■Таблица 1. Корреляции между паттернами поведения в тесте «открытое поле» и содержанием орексина А в структурах головного мозга у крыс

Показатель в тесте «открытое поле»

Содержание орексина А в структурах мозга (нг/мг белка)

миндалина

гиппокамп

гипоталамус

Число пересечений секторов

r = –0,47

p = 0,01

n = 28

Не значима

r = 0,49

p = 0,007

n = 28

Число замираний — фризинга

Не значима

Не значима

Не значима

Число актов груминга

Не значима

Не значима

Не значима

Число принюхиваний

Не значима

Не значима

Не значима

Число стоек (раз)

Не значима

Не значима

Не значима

Примечание: r — коэффициент ранговой корреляции Спирмена; p — уровень значимости; n — число животных.

 

■Таблица 2. Корреляции между показателями поведения в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» и содержанием орексина А в структурах мозга у крыс

Показатель в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт»

Содержание орексина А в структурах мозга (нг/мг белка)

миндалина

гиппокамп

гипоталамус

Время пребывания в темных рукавах (с)

r = 0,525

p = 0,003

n = 28

r = 0,408

p = 0,03

n = 28

Не значима

Чиcло переходов между рукавами

Не значима

Не значима

Не значима

Число свешиваний

Не значима

Не значима

Не значима

Число актов груминга

Не значима

Не значима

Не значима

Примечание: r — коэффициент ранговой корреляции Спирмена; p — уровень значимости; n — число животных.

 

Таким образом, среди количественных парамет ров паттернов поведения наиболее информативными можно считать число пересеченных секторов в тесте ОП и время пребывания в темных (или светлых) рукавах в тесте ПКЛ. Уровень орексина А в миндалине и гиппокампе отражает состояние тревоги у животного, а в гипоталамусе он напрямую не связан с тревогой. Уровни орексина в миндалине и гипоталамусе при этом демонстрируют соответственно прямую и обратную связь с локомоторной активностью животного.

About the authors

Platon P. Khokhlov

Institute of Experimental Medicine

Author for correspondence.
Email: platonkh@list.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

PhD, Senior Researcher, S.V. Anichkov Department of Neuropharmacology

Ilia Yu. Tissen

Institute of Experimental Medicine

Email: iljatis@mail.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

PhD, Researcher, S.V. Anichkov Department of Neuropharmacology

Andrei A. Lebedev

Institute of Experimental Medicine

Email: aalebedev-iem@rambler.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

Dr. Biol. Sci. (Pharmacology), Leading Researcher, S.V. Anichkov Department of Neuropharmacology

Eugenii R. Bychkov

Institute of Experimental Medicine

Email: bychkov@mail.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

PhD (Biochemistry), Head of the Laboratory, S.V. Anichkov Department of Neuropharmacology

Petr D. Shabanov

Institute of Experimental Medicine

Email: pdshabanov@mail.ru

Russian Federation, Saint Petersburg

Dr. Med. Sci., Professor, Head, S.V. Anichkov Department of Neuropharmacology

References

  1. Лебедев А.А., Шумилов Е.Г., Смирнов А.А., и др. Участие нейропептида орексина А в механизмах подкрепления, активируемых психостимуляторами // Наркология. - 2015. - Т. 14. - № 2. - С. 12-18. [Lebedev AA, Shumilov EG, Smirnov AA, et al. Uchastie neyropeptida oreksina A v mekhanizmakh podkrepleniya, aktiviruemykh psikhostimulyatorami. Narkologiia. 2015;14(2):12-18. (In Russ.)]
  2. Тиссен И.Ю., Виноградов П.М., Хохлов П.П., и др. Роль орексиновой системы в механизмах условного предпочтения // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2015. - Т. 13. - № S1. - С. 166-167. [Tissen IY, Vinogradov PM, Khokhlov PP, et al. Rol’ oreksinovoy sistemy v mekhanizmakh uslovnogo predpochteniya. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2015;13(S1):166-167. (In Russ.)]
  3. Шабанов, П.Д., Лебедев А.А., Морозов В.И., Роик Р.О. Подкрепляющие свойства психоактивных веществ модулируются системой пептидов орексина головного мозга // Наркология. - 2016. - Т. 15. - № 4. - С. 27-33. [Shabanov PD, Lebedev AA, Morozov VI, Roik RO. Podkreplyayushchie svoystva psikhoaktivnykh veshchestv moduliruyutsya sistemoy peptidov oreksina golovnogo mozga. Narkologiia. 2016;15(4):27-33. (In Russ.)]
  4. de Lecea L. Hypocretins and the neurobiology of sleep-wake mechanisms. Prog Brain Res. 2012;198:15-24. doi: 10.1016/B978-0-444-59489-1.00003-3.
  5. Li J, Hu Z, de Lecea L. The hypocretins/orexins: integrators of multiple physiological functions. Br J Pharmacol. 2014;171(2):332-350. doi: 10.1111/bph.12415.

Statistics

Views

Abstract - 277

PDF (Russian) - 106

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2018 Khokhlov P.P., Tissen I.Y., Lebedev A.A., Bychkov E.R., Shabanov P.D.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies