Влияние экстракта сухого Serratula centauroides на поведение белых крыс в тестах с положительным подкреплением

Полный текст

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).

Об авторах

Янина Геннадьевна Разуваева

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН; Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова

Автор, ответственный за переписку.
Email: tatur75@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7829-1424
SPIN-код: 8338-9336

доктор биологических наук, вед. науч. сотрудник, лаборатория безопасности биологически активных веществ

Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, дом 8; 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, дом 24а

Кристина Владимировна Маркова

Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова

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

аспирант

Россия, 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, дом 24а

Анюта Алексеевна Торопова

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН; Бурятский государственный университет им. Доржи Банзарова

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

Канд. биол. наук, науч. сотрудник, лаборатория безопасности биологически активных веществ

Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, дом 8; 670000, Улан-Удэ, ул. Смолина, дом 24а

Даниил Николаевич Оленников

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН

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

доктор фарм. наук, вед. науч. сотрудник, лаборатория медико-биологических исследований

Россия, 670047, Улан-Удэ, ул. Сахьяновой, дом 8

Список литературы