Antistress and antidepressant activity of a plant drug in a mild chronic stress model

Cover Page

Abstract


The effect of a complex herbal remedy on the function of the central nervous system in rats on a model of chronic unpredictable mild stress was studied in the present work. The level of stress disorders was determined by the behavioral responses in rats using the methods of “open field”, “elevated plus maze”, “forced swimming test” and “tail suspension model”, weights of target organs. It is established that the complex herbal remedy has adaptogenic, anti-stress and antidepressant effects.


Full Text

Введение

Хронический стресс, как результат длительного воздействия различных стрессовых факторов и напряжения защитных ресурсов организма человека, может являться главной причиной развития психосоматических заболеваний, а также невротических и глубоких депрессивных расстройств. Для уменьшения психоэмоциональных и депрессивных реакций на стрессовые факторы, главным образом у лиц, склонных к дистимии и депрессивным состояниям, обычно используют препараты узконаправленного действия. Однако прием, к примеру, антидепрессантов нередко сопровождается развитием побочных явлений и/или ответных реакций организма после резкой отмены препарата [1]. В этой связи перспективным является разработка противострессовых/антидепрессивных средств из натурального сырья, в частности из растений. Широко используемые в фитотерапии растения обладают, как правило, мягким пролонгированным лечебным эффектом и малой токсичностью [6]. В институте общей и экспериментальной биологии СО РАН разработано комплексное средство из травы серпухи васильковой, листьев бадана толстолистного, травы эхинацеи пурпурной и др., направленное на коррекцию стрессовых/депрессивных состояний. По данным литературы, метод воспроизведения хронического, умеренного стресса у лабораторных животных (формирует устойчивые депрессивные поведенческие паттерны) используется в качестве экспериментальной модели депрессии для изучения антидепрессивных средств [10–12, 15]. Целью настоящего исследования явилось определение противострессового и антидепрессивного действия комплексного растительного средства при хроническом умеренном стрессе.

Материалы и методы

Объектом исследования служил сухой этанольный экстракт из растений (трава Serratula centauroides (L.) — 30 %, листья Bergenia crassifolia (L.) Fritsch — 10 %, трава Echinacea purpurea (L.) Moench — 20 % и др.), полученный путем трехкратной экстракции спиртом этиловым (30–70 %) и высушивания в вакуум-сушильном шкафу.

Исследования были проведены на крысах линии Wistar обоего пола с исходной массой 170–190 г в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и иных научных целях. Животные были распределены на четыре группы: 1-я группа — интактные животные (n = 10); 2-я — контрольные животные, подвергнутые хроническому стрессу (n = 10); 3-я — животные опытной группы I, получавшие испытуемое средство + хронический стресс (n = 10), 4-я — животные опытной группы II, получавшие препарат сравнения + хронический стресс (n = 10). Животным опытной группы I вводили внутрижелудочно испытуемое средство в дозе 100 мг/кг однократно со второй недели эксперимента в течение 3 недель; животным опытной группы II — деалкоголизированный экстракт из корней левзеи сафлоровидной в дозе 5 мл/кг, служивший препаратом сравнения, по вышеуказанной схеме. Контрольным крысам вводили воду, очищенную в эквиобъемном количестве по аналогичной схеме.

В работе использовали модель хронического непредсказуемого умеренного стресса в модификации [15]. Крыс подвергали разным видам стрессовых воздействий однократно в сутки в утренние часы (с 8 до 10 часов) или вечером (с 16 часов), например: 1-й день недели — крыс помещали на возвышенную тесную сухую площадку (20 × 30 см), расположенную в бассейне с холодной водой — 8–10 °C (1 час); 2-й день — иммобилизация крыс в пенале (1 час); 3-й — подвешивание крыс за шейную складку (5 мин); 4-й день — крыс помещали в клетку с полом, залитым холодной водой (1 час); 5-й день — депривация воды и пищи (с вечера); 6-й день — наклон «домашней» клетки под углом в 45° (с вечера), 7-й день — без стресса. Стрессовые процедуры осуществляли в стохастическом режиме (чередуя время проведения и вид стрессора) в течение 4 недель по одинаковой для каждой группы схеме. Через 4 недели после завершения серий стрессовых воздействий проводили тестирование крыс с помощью методов: «крестообразный приподнятый лабиринт» (КПЛ), «открытое поле» (ОП), «тест принудительного плавания», «модель подвешивания за хвост» (МПХ) [4, 13]. После окончания эксперимента крыс декапитировали, извлекали надпочечники, тимус, селезенку и определяли их относительную массу (в мг на100 г массы крысы).

Полученные данные обрабатывали методом вариационной статистики с применением t-критерия Стьюдента [5]. Различия показателей считали статистически значимыми при р ≤ 0,05.

Результаты исследований и их обсуждение

В ходе исследований установлено, что у животных контрольной группы отмечался высокий уровень тревожности: время пребывания в открытых рукавах КПЛ и количество заходов в них было значительно меньше по сравнению с таковыми показателями интактных крыс (табл. 1).

 

Таблица 1. Влияние растительного средства на поведение животных в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» при хроническом стрессе

Показатели

Группы

Интактные

Контроль

Опыт I

Опыт II

Количество заходов

Открытый рукав

1,9 ± 0,2

0,2 ± 0,1#

1,0 ± 0,2*

0,5 ± 0,1*

Закрытый рукав

2,8 ± 0,3

0,7 ± 0,2#

2,0 ± 0,2*

2,2 ± 0,4*

Время нахождения

Открытый рукав

70,3 ± 5,6

13,2 ± 2,1#

63,3 ± 7,4*

22,8 ± 2,5*

Закрытый рукав

216,5 ± 30,0

280,5 ± 5.6#

226 ± 21,5*

259,8 ± 6.0*

Центральная площадка

13,2 ± 1,5

6,3 ± 0,7#

10,7 ± 0,3*

17,4 ± 2.1*

Вертикальная активность

7,3 ± 0,2

2,6 ± 0,4#

6,7 ± 0,5*

3,5 ± 1,1

Свешивание

2,6 ± 0,1

0,6 ± 0,1#

2,4 ± 0,6*

1,7 ± 0,5

Груминг

0,8 ± 0,1

1,9 ± 0,2#

1,0 ± 0,3*

0,9 ± 0,2*

Дефекации

0,1 ± 0,1

2,1 ± 0,2#

0,4 ± 0,2*

0,6 ± 0,1*

Примечание: здесь и далее знак # означает, что различия значимы по сравнению с показателями интактной группы при p < 0,05; * различия значимы по сравнению с контролем при p < 0,05

 

Уровень двигательной, поисковой активности у контрольных крыс и количество болюсов в тесте ОП также заметно отличались от показателей интактных животных (табл. 2).

 

Таблица 2. Влияние растительного средства на поведение животных в тесте «открытое поле» при хроническом стрессе

Показатели

Группы

Интактные

Контроль

Опыт I

Опыт II

Горизонтальная активность

29,9 ± 3,0

17,9 ± 1,4#

26,8 ± 3,0*

24,3 ± 2,3*

Периферические квадраты

25,3 ± 2,4

15,9 ± 1,3#

22,8 ± 2,5*

20,8 ± 1,9*

Центральные квадраты

4,6 ± 0,7

2,0 ± 0,2#

4,0 ± 0,6*

3,5 ± 0,5*

Вертикальная активность

6,1 ± 0,8

3,4 ± 0,5#

5,0 ± 0,4*

4,1 ± 0,3

Норковый рефлекс

2,8 ± 0,3

1,2 ± 0,1#

2,1 ± 0,2*

1,8 ± 0,2*

Груминг

0,9 ± 0,1

1,9 ± 0,2#

1,1 ± 0,1*

1,5 ± 0,1

Дефекации

1,3 ± 0,1

2,2 ± 0,1#

1,5 ± 0,2*

1,8 ± 0,1*

 

Введение испытуемого средства крысам оказывало противострессовое действие: время пребывания в открытых рукавах КПЛ, количество заходов в них было больше контрольных значений (р < 0,05). Уровень двигательной, поисково-исследовательской активности в ОП были выше, а количество болюсов — меньше по сравнению с контролем (р < 0,05). При этом показатели опытной группы I были сопоставимы с таковыми показателями опытной группы II. В тесте принудительного плавания и МПХ отмечали увеличение времени иммобильности у крыс контрольной группы по сравнению с показателями интактных крыс, что свидетельствовало о развитии у них депрессивного состояния. Введение испытуемого средства и препарата сравнения крысам обеих опытных групп (I и II) уменьшало период иммобильности в 2–3 раза по сравнению с контролем (р < 0,05) (табл. 3 и 4). Хронический стресс у контрольных животных приводил к увеличению массы надпочечников, уменьшению массы тимуса и селезенки (табл. 5). У животных опытных групп эти показатели значительно отличались от контроля и мало отличались от таковых показателей интактных животных (р < 0,05).

В результате исследований установлено, что хронический непредсказуемый умеренный стресс у крыс контрольной группы приводит к стрессовым тревожным реакциям, формированию устойчивых депрессивных состояний и изменению относительной массы органов — тимуса, надпочечников и селезенки. Курсовое введение испытуемого средства препятствовало развитию у крыс стрессовых тревожно-депрессивных состояний, изменениям весовых показателей органов-мишеней при стрессе.

 

Таблица 3. Влияние растительного средства на время иммобильности животных в тесте принудительного плавания при хроническом стрессе

Показатель

Группы

Интактные

Контроль

Опыт I

Опыт II

Время иммобильности, с

8,4 ± 0,5

42,6 ± 2,1#

14,6 ± 1,1*

17,7 ± 1,8*

 

Таблица 4. Влияние растительного средства на время иммобильности животных в МПХ при хроническом стрессе

Показатель

Интактные

Контроль

Опыт I

Опыт II

Время иммобильности, с

6,9 ± 0,8

15,4 ± 1,6#

7,2 ± 0,7*

8,1 ± 0,6*

 

Таблица 5. Влияние растительного средства на относительную массу органов крыс при хроническом стрессе

Относительная масса  органов, мг/100г

Группы

Интактные

Контроль

Опыт I

Опыт II

Надпочечники

17,5 ± 1,5

24,56 ± 2,2#

18,0 ± 1,65*

19,0 ± 1,4*

Тимус

105,7 ± 10,7

69,9 ± 7,85#

91,0 ± 6,0*

104,0 ± 9,3*

Селезенка

394,25 ± 15,08

348,91 ± 10,01#

390,0 ± 15,19*

388 ± 15,72*

 

Формирование у крыс стресс-индуцируемых устойчивых поведенческих изменений в виде депрессивных расстройств в условиях эксперимента согласуется с литературными данными [11, 15], обусловлено активацией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы [16]. Введение испытуемого средства животным оказывало противострессовое, антидепрессивное действие благодаря содержанию в его составе комплекса растений. Известно, что серпуха васильковая, бадан толстолистный и эхинацея пурпурная обладают адаптогенной, противострессорной активностью [3, 7, 8, 14]. Наличие в серпухе экдистероидных соединений способствует стимуляции адаптивных реакций в организме, оказывает нейромодулирующее влияние [2]; содержание фенольных соединений, флавоноидов в бадане толстолистном и эхинацее пурпурной обес печивает адаптогенный, иммуномодулирующий и антиоксидантный эффекты [9, 14]. Комплекс содержащихся в указанных растениях биологически активных веществ оказывает потенцирующее/полимодальное противострессовое и антидепрессивное действие.

Работа выполнена в рамках темы госзадания № 0337-2017-0001.

About the authors

Bair A. Muruev

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Author for correspondence.
Email: s-gulyaev@inbox.ru

Russian Federation, Ulan-Ude

Post-Graduate Student of the Laboratory of Experimental Pharmacology

Sergey M. Gulyaev

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Email: s-gulyaev@inbox.ru

Russian Federation, Ulan-Ude

Candidate of Medical Sciences, Senior Researcher of the Laboratory of Experimental Pharmacology

Larisa N. Shantanova

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Email: s-gulyaev@inbox.ru

Russian Federation, Ulan-Ude

Doctor of Biological Sciences, head of the laboratory of biologically active substances safety

Alexander G. Mondodoev

Institute of General and Experimental Biology of the SB RAS

Email: s-gulyaev@inbox.ru

Russian Federation, Ulan-Ude

Doctor of Medical Sciences, Head of the Laboratory of Experimental Pharmacology

References

  1. Машковский М.Д. Лекарственные средства. - М.: Новая волна, 2010. [Mashkovskiy MD. Lekarstvennye sredstva. Moscow: Novaya volna; 2010. (In Russ.)]
  2. Пчеленко Л.Д., Метелкина Л.Г., Володина С.О. Адаптогенный эффект экдистероидсодержащей фракции Serratula coronate L. // Химия растительного сырья. - 2002. - №1. - С. 69-80. [Pchelenko LD, Metelkina LG, Volodina SO. Adaptogennyy effect ekdisteroidsoderzhashchei fraktsii Serratula coronate L. Khimiya rastitelnogo syrya. 2002;(1):69-80. (In Russ.)]
  3. Растительные ресурсы России: Дикорастущие цветковые растения, их компонентный состав и биологическая активность / Под ред. А.Л. Буданцева. - СПб.: КМК, 2010. - Т. 3. [Rastitelnye resursy Rossii: dikorastushchie tsvetkovye rasteniya, ikh komponentnyy sostav i biologicheskaya aktivnost. Ed by A.L. Budantsev. Saint Petersburg: KMK; 2010. Vol. 3. (In Russ.)]
  4. Руководство по экспериментальному изучению новых фармакологических веществ / Под ред. Р.У. Хабриева. - М.: Медицина, 2005. [Rukovodstvo po eksperimentalnomu izucheniyu novykh farmakologicheskikh sredstv. Ed by R.U. Khabriev. Moscow: Meditsina; 2005. (In Russ.)]
  5. Сергиенко В.И., Бондарева И.Б. Математическая статистика в клинических исследованиях. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2006. [Sergienko VI, Bondareva IB. Matematicheskaya statistika v klinicheskikh issledovaniyakh. Moscow: GEOTAR-Media; 2006. (In Russ.)]
  6. Соколов С.Я. Фитотерапия и фитофармакология: Руководство для врачей. - М.: Медицинское информационное агентство; 2000. [Sokolov SY. Fitoterapiya i fitofarmakologiya. Rukovodstvo dlya vrachey. Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo, 2000. (In Russ.)]
  7. Шантанова Л.Н., Дашиев Д.Б., Раднаева Д.Б., Петрова Т.Г. Адаптогены в тибетской медицине // Acta biomedica scientifica. - 2008. - № 3. - С. 175. [Shantanova LN, Dashiev DB, Radnaeva DB, Petrova TG. Adaptogens in Tibetan medicine. Acta biomedica scientifica. 2008;(3):175. (In Russ.)]
  8. Яременко К.В. Адаптогены в фитотерапии / I Российский фитотерапевтический съезд: сборник научных трудов; Москва, 14-16 марта 2008 г. - М., 2008. - С. 363-364. [Yaremenko KV. Adaptogeny v fitoterapii. In: Proceedings of the 1st Russian Phytotherapeutic Congress; Moscow, 14-16 Mar 2008. Moscow; 2008. p. 363-364. (In Russ.)]
  9. Sloley BD, Urichuk LJ, Tywin C, et al. Comparison of chemical components and antioxidant capacity of different Echinaceaspecies. J Pharm Pharmacol. 2001;53(6):849-857. doi: 10.1211/0022357011776009.
  10. Duman CH. Models of Depression. Vitam Horm. 2010;82:1-21. doi: 10.1016/s0083-6729(10)82001-1.
  11. Hill MN, Hellemans KG, Verma P, et al. Neurobiology of chronic mild stress: parallels to major depression. Neurosci Biobehav Rev. 2012;36(9):2085-2117. doi: 10.1016/j.neubiorev.2012.07.001.
  12. McEwen BS. Physiology and neurobiology of stress and adaptation: central role of the brain. Physiol Rev. 2007;87(3):873-904. doi: 10.1152/physrev.00041.2006.
  13. Porsolt RD, Anton G, Blavet N, Jalfre M. Behavioural despair in rats: A new model sensitive to antidepressant treatments. Eur J Pharmacol. 1978;47(4):379-391. doi: 10.1016/0014-2999(78)90118-8.
  14. Shikov AN, Pozharitskaya ON, Makarova MN, et al. Bergenia crassifolia (L.) Fritsch pharmacology and phytochemistry. Phytomedicine. 2014;21(12):1534-1542. doi: 10.1016/j.phymed.2014.06.009.
  15. Papp M, Willner P, Muscat R. An animal model of anhedonia: attenuation of sucrose consumption and place preference conditioning by chronic unpredictable mild stress. Psychopharmacology. 1991;104(2):255-259. doi: 10.1007/bf02244188.
  16. Willner P. The chronic mild stress (CMS) model of depression: History, evaluation and usage. Neurobiol Stress. 2017;6:78-93. doi: 10.1016/j.ynstr.2016.08.002.

Statistics

Views

Abstract - 327

PDF (Russian) - 357

Cited-By


PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2018 Muruev B.A., Gulyaev S.M., Shantanova L.N., Mondodoev A.G.

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