Neurological status and ethanol preference in rats during alcohol addiction formation

Cover Page

Abstract


Aim. To estimate the features of neurological status and drinking behaviour in rats during 20 days of chronic alcohol intake.

Methods. The current study was performed on 40 male Wistar rats (170-300 g). The animals from the study group were administered 15% solution of ethanol used as the only fluid source. On day 20 of the experiment the alcohol preference test and evaluation of neurological status were performed: tail-suspension (to determine paresis and paralysis), home cage motion activity (to determine gait disorders and stereotypic movements) and features of horizontal beam-walking (evaluation of movement coordination) were assessed, presence of the basic reflexes (startle reflex, external auditory canal reflex, corneal reflex) was controlled.

Results. The main neurological signs were presented as ataxic form, in which unsteady gait in beam-walking test was predominant. In the experimental groups, the signs of ataxic form of neurological deficit were demonstrated, when animals slipped off and fell off the beam within 40 s from the beginning of the test. This was associated with the significant increase of discrimination ratio in alcohol preference test.

Conclusion. In rat models of chronic alcohol intake, significant changes in drinking behavior and alcohol preference test were found on day 20 of the experiment, reflecting formation of alcohol addiction; changes in drinking behavior were associated with mild and moderate neurological deficit, primarily including movement coordination disorders that illustrates the malfunction of peripheral nervous system.


Алкогольная зависимость — серьёзнейшая медицинская и социальная проблема. При прогрессировании алкоголизма нарастают характерные для данного заболевания психические, неврологические и соматические изменения [1].

Неврологические расстройства при хроническом алкоголизме могут проявляться уже в начальной стадии заболевания. Нев­рологические синдромы сочетают признаки как выпадения (парезы, гипестезии и пр.), так и раздражения (судороги, парестезии, менингеальные явления и пр.) тех или иных функций [2]. В последующем они становятся более выраженными и стойкими, поэтому возникает необходимость в наиболее объективной и точной их оценке.

Шкалы, широко применяемые для оценки неврологического дефицита, например шкала MacGraw в модификации Ганнушкиной и шкала Garcia [3], позволяют выявить тяжёлые проявления, возникающие при моделировании у животных различных нарушений мозгового кровообращения. Существенный недостаток этих шкал — невозможность выявления неврологических расстройств лёгкой и умеренной степени тяжести. В настоящей работе предпринята попытка оценить применимость шкалы mNSS (от англ. Modified Neurological Severity Scores) [4, 5] для выявления неврологического дефицита у крыс при формировании алкогольной зависимости.

Цель исследования — оценить особенности неврологического статуса, используя шкалу тяжести mNSS, и питьевого поведения крыс в течение 20 сут добровольной хронической алкоголизации.

Работа выполнена на базе лаборатории психофармакологии Научно-исследовательского института фармакологии Волгоградского государственного медицинского университета. Эксперименты проведены на 40 крысах-самцах линии Wistar с массой тела 170–300 г, которые были распределены на четыре группы: две контрольных (в возрасте 3 и 6 мес), содержавшихся на стандартном водно-пищевом рационе, и две экспериментальных (в возрасте 3 и 6 мес). Животные экспериментальных групп получали 15% раствор этанола в качестве единственного источника жидкости для моделирования хронической алкоголизации [6]. Световой цикл в помещениях был инвертирован для исключения негативного влияния суточных биоритмов на пищевое и питьевое поведение животных.

С целью оценки тяжести неврологической симптоматики на 20-е сутки эксперимента нами была использована шкала тяжести неврологической симптоматики mNSS, ранее применявшаяся в ряде исследований, посвящённых нарушениям мозгового кровообращения [5, 7, 8], выбор которой был также обоснован рекомендациями по оценке функционального состояния грызунов при моделировании неврологической патологии (табл. 1).

 

Таблица 1. Модифицированная шкала тяжести неврологической симптоматики [5]

Тест

Баллы

Проявления

Баллы

Подвешивание за хвост

0–3

Подгибание передней конечности

1

Подгибание задней конечности

1

Смещение головы >10° от вертикальной оси в течение 30 с

1

Двигательная активность

0–3

Без особенностей

0

Невозможность движения по прямой

1

Манежность

2

Падение на одну из сторон

3

Сенсорные тесты

0–2

Тест постановки передней конечности

1

Сопротивление пассивному сгибанию конечности в голеностопном суставе

1

Хождение по перекладине

0–6

Устойчивая поза

0

Зажимание одной из сторон перекладины

1

Обхватывание перекладины с соскальзыванием одной из конечностей

2

Обхватывание перекладины с соскальзыванием двух конечностей или вращение на перекладине (>60 с)

3

Безуспешная попытка удержаться на перекладине, падение (>40 с)

4

Безуспешная попытка удержаться на перекладине, падение (>20 с)

5

Падение без попыток повиснуть или удержаться на балке (

6

Выпадение рефлексов, специфические движения

0–4

Рефлекс наружного слухового прохода

1

Роговичный рефлекс

1

Стартл-рефлекс

1

Судороги, миоклонусы, мышечная дистония

1

 

В соответствии с данной шкалой проводили подвешивание животных за хвост (для выявления парезов и параличей), оценивали двигательную активность в домашней клетке (выявление нарушений походки и стереотипных движений) и особенности хождения по горизонтальной балке (оценка координации движений), проверяли сохранность основных рефлексов (стартл-рефлекс, рефлекс наружного слухового прохода, роговичный рефлекс). Выводы о наличии неврологического дефицита делали на основании суммы баллов, набранных в каждом тесте: 1–6 баллов соответствуют лёгкому, 7–12 баллов — умеренному, 13–18 баллов — тяжёлому неврологическому дефициту.

На 20-е сутки эксперимента с целью подтверждения алкоголизации организма животного проводили тест предпочтения этанола. Для этого животных отсаживали в индивидуальные клетки на 2,5 ч. После 2-часовой водно-пищевой депривации в клетку помещали две поилки: с чистой водой и с 15% раствором этанола. В течение следующих 30 мин подсчитывали объёмы выпитой жидкости и общее время контакта с каждой из поилок. После измерения объёма выпитой жидкости высчитывали коэффициент предпочтения алкоголя (D):

D (%)=100×Vалк/Vобщ,

где Vалк — объём этанола, Vобщ — общий объём.

Статистическая обработка выполнена при помощи программы GraphPad Prism 5.0. Проверка распределения осуществлена по критериям Колмогорова–Смирнова и Шапиро–Уилка, данные представлены в виде медианы и интерквартильного размаха — M (Q1; Q3). Межгрупповые различия оценивали по U-критерию Манна–Уитни и при помощи двухфакторного дисперсионного анализа с пост-хок тестом Ньюмена–Кейлса.

На 20-е сутки эксперимента с целью оценки тяжести неврологической симптоматики была использована шкала ­тяжести неврологической симптоматики mNSS. Показатели, полученные при алкоголизации животных, соответствовали границам лёгкого и умеренного неврологического дефицита. Основные проявления неврологического дефицита были представлены атактической формой, при которой на первый план выступает неуверенная походка животного по планке.

В экспериментальных группах было обнаружено появление признаков атактической формы неврологического дефицита, проявившейся соскальзыванием и падением животных с горизонтальной балки в течение первых 40 с наблюдения. Средний балл, набранный животными экспериментальных групп, статистически значимо (p <0,05) превышал показатели контрольных групп на 3,5–4 балла (рис. 1) и составлял 5 (3,5; 6,25) и 4,5 (3; 6) балла в возрасте 3 и 6 мес соответственно. Достоверных различий между группами, связанных с возрастом животных, выявлено не было.

 


Рис. 1. Тяжесть неврологической симптоматики у крыс (в баллах по шкале mNSS — от англ. Modified Neurological Severity Scores [5]) на фоне добровольной хронической 20-дневной алкоголизации. Показаны индивидуальные значения, медиана и интерквартильный размах; выполнен двухфакторный дисперсионный анализ с пост-хок тестом Тьюки; ***p <0,001 (сравниваемые группы данных обозначены горизонтальными линиями)

 


Рис. 2. Коэффициент предпочтения алкоголя [D (%)=100×Vалк/Vобщ] при 20-дневной алкоголизации крыс. Показаны индивидуальные значения, медиана и интерквартильный размах; *p <0,05; **p <0,01 по критерию Манна–Уитни (сравниваемые группы данных обозначены горизонтальными линиями)

 

Формирование психологической зависимости нам удалось отследить путём проведения теста предпочтения алкоголя. В ходе работы были обнаружены изменения в питьевом поведении крыс. Коэффициент предпочтения алкоголя в контрольной группе 3-месячных животных составлял 10% (0%; 27%), что статистически значимо (p <0,01; рис. 2) уступало показателям экспериментальной группы, которые достигали 28,6% (24,3%; 85%). У животных 6-месячного возраста коэффициент предпочтения алкоголя был выше: 16,8% (0%; 50%) в контроле и 58,5% (32,4%; 75,7%) в экспериментальной группе (p <0,05). Таким образом, в обеих экспериментальных группах зарегистрировано статистически значимое увеличение коэффициента предпочтения алкоголя.

Выводы

1. При моделировании хронической алкогольной интоксикации у крыс обнаружены статистически значимые изменения в питьевом поведении и предпочтении этанола на 20-е сутки эксперимента, что свидетельствует о формировании алкогольной зависимости.

2. Изменения в питьевом поведении сопровождались появлением признаков лёгкого и умеренного неврологического дефицита, выявляемых с помощью шкалы mNSS.

3. Наблюдаемые признаки неврологического дефицита преимущественно включали нарушения координации движений, что иллюстрирует поражение периферической нервной системы.

 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

A S Tarasov

Volgograd State Medical University

Author for correspondence.
Email: knyshova-liliya@inbox.ru
Volgograd, Russia

L P Knyshova

Volgograd Medical Research Center; Volgograd State Medical University

Email: knyshova-liliya@inbox.ru
Volgograd, Russia; Volgograd, Russia

E I Morkovin

Volgograd Medical Research Center; Volgograd State Medical University

Email: knyshova-liliya@inbox.ru
Volgograd, Russia; Volgograd, Russia

A T Yakovlev

Volgograd State Medical University

Email: knyshova-liliya@inbox.ru
Volgograd, Russia; Volgograd, Russia

S V Poroyskiy

Volgograd Medical Research Center; Volgograd State Medical University

Email: knyshova-liliya@inbox.ru
Volgograd, Russia; Volgograd, Russia

  • Narcologiya. Natsional'noe rukovodstvo. (Narcology. National guideline.) Ed. by N.N. Ivanets, I.P. Anokhina, M.A. Vinnikova. Moscow: GEOTAR-media. 2016; 944 р. (In Russ.)
  • Lukachev G. Ya., Posokhov V.V. Neurologic changes in patients with chronic alcoholism. Sovetskaya meditsina. 1975; (12): 95–100. (In Russ.)
  • Garcia J.H., Wagner S., Liu K.F., Hu X.J. Neurological deficit and extent of neuronal necrosis attributable to middle cerebral artery occlusion in rats. Statistical validation. Stroke. 1995; 26 (4): 627–634. doi: 10.1161/01.STR.26.4.627.
  • Morkovin E.I., Kurkin D.V., Tyurenkov I.N. The assessment of psychoneurological impairments in rodents: basic methods. Zhurnal vysshey nervnoy deyatel'nosti im. I.P. Pavlova. 2018; 68 (1): 3–15. (In Russ.)
  • Chen J., Sanberg P.R., Li Y. et al. Intravenous administration of human umbilical cord blood reduces behavioral deficits after stroke in rats. Stroke. 2001; 32: 2682–2688. doi: 10.1161/hs1101.098367.
  • Knyshova L.P., Poroyskiy S.V., Yakovlev A.T. et al. Reliability criteria for developing an experimental simulation model of chronic alcohol intoxication. Volgogradskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2016; (4): 48–51. (In Russ.)
  • Kurkin D.V., Morkovin E.I., Verkholyak D.V. et al. Changes in cerebral blood flow in rats with experimental stenosis of common carotid arteries. Vestnik Volgogradskogo gosudarstvennogo meditsinskogo universiteta. 2017; (1): 36–39. (In Russ.)
  • Schaar K.L., Brenneman M.M., Savitz S.I. Func­tional assessments in the rodent stroke model. Experim. Translational Stroke Med. 2010; 2: 13. doi: 10.1186/2040-7378-2-13.

Views

Abstract - 110

PDF (Russian) - 105

PlumX


© 2018 Tarasov A.S., Knyshova L.P., Morkovin E.I., Yakovlev A.T., Poroyskiy S.V.

Creative Commons License

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


Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77-70434 от 20 июля 2017 года выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)