Effect of the extract of dry Serratula centauroides on the behavior of white rats in tests with positive reinforcement

Cover Page


Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The effect was studied of dry leaf extract of Serratula centauroides L. on the behavior of white rats (Wistar) in tests with positive reinforcement. It was revealed that the extract of S. centauroides at doses of 50–200 mg/kg promotes in animals a decrease in the level of anxiety, adaptation to unfamiliar conditions, and as a consequence, to an increase in the volume of food intake. And also a more rapid formation of a conditioned reflex with positive reinforcement. In animals treated with S. centauroides extract, the volume of food taken in “hypophagia” test was 1.4–2.7 times higher than the control value. In the T-shaped maze, 50–80% of the animals in the experimental groups developed a conditioned reflex to positive reinforcement, while none of the animals in the control group reached the learning criterion. The S. centauroides extract showed the most pronounced effect on the behavior of animals in tests with positive reinforcement at a dose of 100 mg/kg.

Full Text

Серпуха васильковая (Serratula centauroides L.) — многолетнее растение семейства Asteraceae, произрастающее на территории России (Дальний Восток, Сибирь) и Северной Монголии [1]. S. centauroides является накопителем фитоэкдистероидов: содержание 20-гидроксиэкдизона (экдистерон) в цветках достигает 1,53 мг/кг, в листьях — до 15,07 мг/г соответственно; в наименьших количествах в надземных органах содержатся 2-дезокси-20-гидроксиэкдизон и интегристерон [1, 3]. Известно, что данное растение широко применяется в тибетской и китайской традиционных медицинах как лекарственное средство, способствующее повышению устойчивости человека к физическим и психическим нагрузкам [4]. Ранее в исследованиях на животных было выявлено, что экстракт, полученный из травы S. centauroides, стимулирует когнитивные функции, повышая ориентировочно-исследовательскую активность, ускоряя выработку условных рефлексов с отрицательным подкреплением, а также способствуя формированию памятного следа в отдаленные сроки после обучения [2]. Данный экстракт обладает антигипоксическим, адаптогенным и иммунокорригирующим свойствами [5, 6]. Комплекс биологически активных веществ, содержащихся в S. centauroides, оказывает антидепрессивное и противострессовое действия [4].

Цель исследования — оценить влияние экстракта сухого из листьев Serratula centauroides L. на поведение белых крыс в тестах с положительным подкреплением.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследования выполнены на белых крысах линии Вистар обоего пола, с исходной массой 160–180 г. Содержание животных соответствовало «Правилам надлежащей лабораторной практики» (GLP) и Приказу МЗ РФ № 199Н от 01.04.2016 «Об утверждении Правил надлежащей лабораторной практики». Экспериментальную работу осуществляли в соответствии с Правилами, принятыми в Европейской конвенции по защите позвоночных животных (Страсбург, 1986). Протокол исследования согласован с этическим комитетом ИОЭБ СО РАН (№ 4 от 26.01.2017). Перед началом исследования животных, соответствующих критериям для проведения эксперимента, разделяли на 4 группы с учетом принципа рандомизации: контрольная и три опытных.

В тесте «гипофагия» оценивали противотревожное действие экстракта сухого S. centauroides. Экстракт S. centauroides в дозах 50, 100 и 200 мг/кг вводили внутрижелудочно животным I, II, III опытных групп соответственно, один раз в сутки в течение 14 дней. Последнее введение осуществляли за 30 мин до начала тестирования. По аналогичной схеме контрольная группа получала эквивалентное количество воды очищенной. Тест «гипофагия» основан на снижении потребления пищи животным при помещении его в незнакомые условия [5]. После помещения животных в экспериментальную установку (50 × 50 см) в течение 5 мин фиксировали следующие показатели: латентный период движения в установке; количество животных, принимавших пищу; время начала приема и масса съеденной пищи.

В Т-образном лабиринте исследовали влияние экстракта S. centauroides на выработку условного рефлекса с положительным подкреплением. Экстракт S. centauroides в дозах 50, 100, 200 мг/кг вводили внутрижелудочно животным I, II, III опытных групп соответственно, один раз в сутки в течение 10 дней до обучения и в дни тестирования за 30 мин до помещения в Т-образный лабиринт. После 48 ч пищевой депривации крыс помещали в стартовый отсек Т-образного лабиринта, в левом рукаве которого находился корм (положительное подкрепление). Каждое животное помещали в лабиринт 5 раз подряд каждый день в течение 4 дней. Фиксировали следующие показатели: латентный период (время от момента посадки до выхода из стартового отсека лабиринта); время реакции (время между выходом из стартового отсека и взятием пищи); число выполненных реакций [количество случаев, когда животное нашло корм (подкрепление)]; число ошибок (количество заходов в противоположный рукав лабиринта) [5]. Также отмечали число животных с выработанным рефлексом (критерием выработки рефлекса было 5 безошибочных пробежек подряд).

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью пакета программ Statistica for Windows 6.0. Статистические различия оценивали с помощью непараметрического критерия Манна–Уитни (U-тест). Для сравнения частоты выработки рефлекса между группами животных был применен критерий Фишера. Различия считались достоверными при достижении уровня значимости р ≤ 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют, что у животных, получавших экстракт S. centauroides в диапазоне доз 50–200 мг/кг, адаптация к незнакомым условиям в тесте «гипофагия» происходит быстрее, чем у животных контрольной группы. Так, в опытных группах 100 % животных принимали пищу в новых окружающих условиях, в контрольной группе данный показатель составил 38 %. Количество пищи, принятое одним животным I–III опытных групп, было в 1,4–2,7 раза больше в сравнении с таковым у контрольных животных. Показатель латентного периода у животных II и III опытных групп был в 3,9 и 1,5 раз меньше соответственно.

 

Таблица. Влияние экстракта Serratula сentauroides на поведение белых крыс в тесте «гипофагия»

Группа животных

Латентный период, с

Начало приема пищи, с

Количество пищи, % от массы

Количество животных, принимавших пищу, %

Контрольная (Н2О),

n = 16

12,6 ± 2,36

80,0 ± 17,21

0,41 ± 0,12

38

Опытная I (S. centauroides 50 мг/кг),

n = 16

13,0 ± 3,43

73,1 ± 11,62

1,13 ± 0,08*

100*

Опытная II (S. centauroides 100 мг/кг),

n = 16

3,2 ± 0,26

82,0 ± 12,64

1,14 ± 0,13*

100*

Опытная III (S. centauroides 200 мг/кг),

n = 16

8,2 ± 2,03

79,6 ± 9,71

0,61 ± 0,06

100*

Примечание. n — число животных в группе. * р ≤ 0,05 между данными контрольной и опытной групп.

 

Результаты тестирования в Т-образном лабиринте показали, что у крыс, получавших экстракт S. centauroides, время выхода из начального отсека лабиринта сокращалось, начиная с первого дня тестирования. На 4-й день обучения латентный период у животных II и III опытных групп снизился в 2,2 и 2,7 раза соответственно, а I опытной группы — в 4,4 раза в сравнении с показателями животных контрольной группы (рис. 1, а). На 4-й день обучения у животных, получавших экстракт в дозах 50, 100, 200 мг/кг, время реакции было на 30, 80, 96 % ниже аналогичного показателя у контрольной группы (рис. 1, b).

Снижение латентного периода и времени реакции при введении S. centauroides свидетельствует о более быстрой адаптации животных к новым окружающим условиям, повышению у них ориентировочно-исследовательской активности, ориентированной на добывание пищи, снижение тревожности, что в совокупности способствует ускорению выработки условного рефлекса, в данном случае — увеличению числа выполненных реакций. Отмечается, что за весь период тестирования, в опытных группах число правильно выполненных реакций было значительно больше, чем в контрольной (рис. 1, c).

 

Рис. 1. Влияние экстракта Serratula centauroides на выработку условного рефлекса с положительным подкреплением в Т-образном лабиринте у белых крыс: a — латентный период; b — время реакции; с — число выполненных реакций; d — количество ошибок. * p ≤ 0,05 по отношению к показателям контрольной группы

 

На 4-й день тестирования у белых крыс, получавших экстракт S. centauroides в дозах 100 и 200 мг/кг, показатель выполненных реакций составлял в среднем 4,0 ± 0,4, при дозировке в 50 мг/кг 4,8 ± 0,2, тогда как в контрольной группе — 2,1 ± 0,2. Во II и III опытных группах на 4-й день обучения 50 % животных достигали критерия обучения, в I группе животных данный показатель составил 83 %, тогда как в контрольной группе ни одно животное не достигло данного результата (рис. 2). Отмечалось также, что на фоне введения S. centauroides в дозе 100 мг/кг у 15 из 16 животных отсутствовали заходы в неподкрепляемый рукав лабиринта, что свидетельствует о выработке пищедобывающего навыка у 94 % животных во II опытной группе.

 

Рис. 2. Количество животных с выработанным рефлексом при введении экстракта Serratula centauroides (4-й день обучения). * p ≤ 0,05 по отношению к показателям контрольной группы

 

Полученные результаты соответствуют данным других исследований, доказавших, что экдистероиды, выделенные из Serratula coronata L. и Serratula quinquefolia Bieb. ex Willd., снижают уровень тревожности, повышают ориентировочно-исследовательскую активность, а также оказывают стимулирующее влияние на когнитивные функции у животных в поведенческих тестах [6, 7]. Известно, что фитоэкдистероиды, полученные из различных лекарственных растений, оказывают нейропротективное действие при заболеваниях нервной системы [8, 9]. По данным исследований [10], положительное действие фитоэкдистероидов на функции нервной системы обусловлено индукцией глутаматдекарбоксилазы, которая участвует в синтезе гамма-аминомасляной кислоты. Действие 20-гидроксиэкдизона связано с изменением уровня наиболее важных стресс-медиаторов — катехоламинов, кортикотропин-рилизинг-гормона и ингибиторов — глюкокортикоидов, опиоидных пептидов, простагландина Е2; экдистероид снижает избыточное возрастание стресс-медиаторов при последующем стрессорном воздействии [11]. Экдистерон оказывает положительное влияние на процессы памяти и обучения, обладает нейропротективным действием при церебральной гипоксии, а также ингибирует процессы перекисного окисления липидов в ткани мозга при гипоксических состояниях [12]. Кроме фитоэкдистероидов положительный эффект на работу нервной системы оказывают аминокислоты, флавоноиды и другие биологически активные вещества, содержащиеся в листьях S. centauroides [13–15].

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют, что применение экстракта сухого из листьев S. centauroides способствует снижению уровня тревожности у животных, их более быстрой адаптации к незнакомым окружающим условиям и ускорению выработки условного рефлекса с положительным подкреплением.

ВЫВОДЫ

  1. Экстракт сухой из листьев S. centauroides в диапазоне доз 50–200 мг/кг обладает противотревожным действием, способствует быстрой адаптации животных к новым условиям и увеличивает объем съеденной пищи в тесте «гипофагия».
  2. Применение экстракта S. centauroides ускоряет у животных выработку условного рефлекса с положительным подкреплением в Т-образном лабиринте.
  3. Наиболее выраженный противотревожный эффект оказывает испытуемый экстракт в дозе 100 мг/кг.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Источник финансирования. Исследования проведены в рамках проекта «Разработка нейропротективных средств из флоры Байкальского региона» (FWSM-2021-0005).

×

About the authors

Yanina G. Razuvaeva

Institute of General and Experimental Biology SB RAS; Banzarov Buryat State University Republic of Buryatia

Author for correspondence.
Email: tatur75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7829-1424
SPIN-code: 8338-9336

DSci. (Biology), Senior Research Scientist, laboratory for the safety of biologically active substances

Russian Federation, 8 str. Sakhyanovoy, Ulan-Ude 670047; 24а str. Smolina, Ulan-Ude 670000

Kristina V. Markova

Banzarov Buryat state University

Email: kriskartland@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-2143-6925
SPIN-code: 5739-5350

Postgraduate student

Russian Federation, 24а str. Smolina, Ulan-Ude 670000

Anyuta A. Toropova

Institute of General and Experimental Biology SB RAS; Banzarov Buryat State University Republic of Buryatia

Email: anyuta-tor@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2618-7777
SPIN-code: 4457-1872

Ph.D. (Biology), Research Scientist, laboratory for the safety of biologically active substances

Russian Federation, 8 str. Sakhyanovoy, Ulan-Ude 670047; 24а str. Smolina, Ulan-Ude 670000

Daniil N. Olennikov

Institute of General and Experimental Biology SB RAS

Email: olennikovdn@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8194-1061
SPIN-code: 8901-3743

DSci. (Pharm.), Senior Research Scientist, laboratory of biomedical research

Russian Federation, 8 str. Sakhyanovoy, Ulan-Ude 670047

References

  1. Olennikov DN, Kashchenko NI. Fitoehkdisteroidy nadzemnoi chasti Serratula centauroides, proizrastayushchei v Pribaikal’e. Khimija rastitel’nogo syr’ja. 2018;(2):37–44. (In Russ.)
  2. Sviridov IV, Razuvaeva YaG, Shantanova LN. Influence of dry extract Serratula centauroides L. On the functional status of central nervous system. Vestnik Buryatskogo gosudarstvennogo universiteta. 2015;(12):184–188. (In Russ.)
  3. Nikolaeva IG, Tsybiktarova LP, Garmaeva LL, et al. Determination of ecdysteroids in Fornicium unflorum (L.) and Serratula centauroides (L.) Raw materials by chromatography–uv spectrophotometry. Journal of Analytical Chemistry. 2017;72(8):733–741. (In Russ.) doi: 10.1134/S1061934817080093
  4. Shantanova LN, Dashiev DB, Radnaeva DB, et al. Adaptogeny v tibetskoi meditsine. Byulleten’ VSNTS SO RAN. 2008;(3):175. (In Russ.)
  5. Sviridov IV, Khobrakova VB, Shantanova LN. The immunocorrecting effect of the dry extract from Serratula centauroides. The Siberian medical journal. 2015;(5):120–122. (In Russ.)
  6. Sviridov IV. Adaptogennye svoistva ehkstrakta sukhogo Serratula centauroides [dissertation abstract]. Ulan-Ude, 2016. 23 p. (In Russ.)
  7. Garibova TL, Kraineva VA, Voronina TA. Animal models of depression. Pharmacokinetics and Pharmacodynamics. 2017;(3):14–19. (In Russ.)
  8. Mogilenko TG, Denisenko ON, Voronkov AV, et al. Izuchenie adaptogennoi i antigipoksicheskoi aktivnosti substantsii 20E, vydelennoi iz serpukhi pyatilistnoi (Serratula quinquefolia Bieb. ex Willd.), kul’tiviruemoi na Severnom Kavkaze. Modern Problems of Science and Education. Surgery. 2015;(2–3). Available at: http://science-education.ru/ru/article/view?id=23717. (In Russ.)
  9. Pchelenko LD, Metelkina LG, Volodina SO. Adaptogennyi ehffekt ehkdisteroidsoderzhashchei fraktsii Serratula coronata L. Khimija rastitel’nogo syr’ja. 2002;(1):69–80. (In Russ.)
  10. Bajguz A, Bąkała I, Talarek M. Chapter 5 – Ecdysteroids in Plants and their Pharmacological Effects in Vertebrates and Humans. Studies in Natural Products Chemistry. 2015;45:121–145. doi: 10.1016/B978-0-444-63473-3.00005-8
  11. Volodin VV, Sidorova YuS, Mazo VK. 20-hydroxyecdysone – plant adaptogen: an anabolic effect, possible use in sports nutrition. Problems of nutrition. 2013;82(6):24–30. (In Russ.)
  12. Cahlikova L, Macakova K, Chlebek J, et al. Ecdysterone and its Activity on some Degenerative Diseases. Natural Product Communications. 2011;6(5):707–718. doi: 10.1177/1934578X1100600527
  13. Mamadalieva NZ, Böhmdorfer S, Zengin G, et al. Phytochemical and biological activities of Silene viridiflora extractives. Development and validation of a HPTLC method for quantification of 20-hydroxyecdysone. Industrial Crops and Products. 2019;129:542–548. doi: 10.1016/j.indcrop.2018.12.041
  14. Lafont R, Dinan L. Current state of the problem of the practical use of ecdysteroids for mammals and humans. Vestnik Insituta biologii Komi NC UrO RAN. 2005;(3):2–18. (In Russ.)
  15. Galdino PM, Nascimento MМ, Florentino IF. The anxiolytic-like effect of an essential oil derived from Spiranthera odoratissima A. St. Hil. leaves and its major component, beta-caryophyllene, in male mice. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry. 2012;38(2):276–284. doi: 10.1016/j.pnpbp.2012.04.012.

Copyright (c) 2021 Razuvaeva Y.G., Markova K.V., Toropova A.A., Olennikov D.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.


This website uses cookies

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

About Cookies