Pediatrician (St. Petersburg)Pediatrician (St. Petersburg)Педиатр2079-78502587-6252Eco-Vector10631410.17816/PED12635-42Original studiesОригинальные статьиResearch ArticleThe effect of acute mental stress on the exchange of monoamines in the mesocortical and nigrostriatal systems of the rat brainДействие острого психического стресса на обмен моноаминов в мезокортикальной и нигростриатной системах головного мозга крысBychkovEugenii R.БычковЕвгений Рудольфович
Russian Federation

MD, PhD, Head of the Laboratory of Chemistry and Pharmacology of Medicinal Compounds, Department of Neuropharmacology

канд. мед. наук, заведующий лабораторией химии и фармакологии лекарственных средств отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

bychkov@mail.ruKarpovaInessa V.КарповаИнесса Владимировна
Russian Federation

PhD (Physiology), Senior Researcher, Department of Neuropharmacology

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

inessa.karpova@gmail.comTsikunovSergey G.ЦикуновСергей Георгиевич
Russian Federation

MD, PhD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Laboratory of Psychophysiology of Emotions, I.P. Pavlov Physiological Department

д-р мед. наук, профессор, заведующий лабораторией психофизиологии эмоций Физиологического отдела им. И.П. Павлова

secikunov@yandex.ruKrytskayaDarya V.КрицкаяДарья Владимировна
Russian Federation

Postgraduate Student, I.P. Pavlov Physiological Department

аспирант физиологического отдела им. И.П. Павлова

darya_uladzimirawna@mail.ruLebedevAndrei A.ЛебедевАндрей Андреевич
Russian Federation

Dr. Biol. Sci. (Pharmacology), Head of the Laboratory of General Pharmacology, Department of Neuropharmacology

д-р биол. наук, профессор, заведующий лабораторией общей фармакологии отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

aalebedev-iem@rambler.ruTissenIlya Yu.ТиссенИлья Юрьевич
Russian Federation

PhD (Physiology), Senior Researcher, Department of Neuropharmacology

канд. биол. наук, старший научный сотрудник отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

iljatis@mail.ruPyurveevSarng SanalovichПюрвеевСарнг Саналович
Russian Federation

Postgraduate Student (Pharmacology), Department of Neuropharmacology, Assistant Professor, Department of Pathologic Physiology and Course Immunopathology

аспирант отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова, ассистент кафедры патологической физиологии с курсом иммунопатологии

dr.purveev@gmail.comShabanovPetr D.ШабановПетр Дмитриевич
Russian Federation

MD, PhD, Dr. Sci. (Med.), Professor, Head of the Laboratory of Psychophysiology of Emotions, I.P. Pavlov Physiological Department

д-р мед. наук, профессор, заведующий лабораторией психофизиологии эмоций Физиологического отдела им. И.П. Павлова

pdshabanov@mail.ruInstitute of Experimental MedicineИнститут экспериментальной медициныSt. Petersburg State Pediatric Medical UniversityСанкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университетInstitute of Experimental MedicineИнститут экспериментальной медицины1804202212635421504202215042022Copyright ©; 2022, Bychkov E.R., Karpova I.V., Tsikunov S.G., Krytskaya D.V., Lebedev A.A., Tissen I.Y., Pyurveev S.S., Shabanov P.D.Copyright ©; 2022, Бычков Е.Р., Карпова И.В., Цикунов С.Г., Крицкая Д.В., Лебедев А.А., Тиссен И.Ю., Пюрвеев С.С., Шабанов П.Д.Copyright ©; 2022, Bychkov E., Karpova I., Tsikunov S., Krytskaya D., Lebedev A., Tissen I., Pyurveev S., Shabanov P.2022Bychkov E.R., Karpova I.V., Tsikunov S.G., Krytskaya D.V., Lebedev A.A., Tissen I.Y., Pyurveev S.S., Shabanov P.D.Бычков Е.Р., Карпова И.В., Цикунов С.Г., Крицкая Д.В., Лебедев А.А., Тиссен И.Ю., Пюрвеев С.С., Шабанов П.Д.Bychkov E., Karpova I., Tsikunov S., Krytskaya D., Lebedev A., Tissen I., Pyurveev S., Shabanov P.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.eco-vector.com/pediatr/article/view/106314

Background. Мesocortical and nigrostriatal dopaminergic systems are highly sensitive to stressful events. One of the most adequate models of acute psychogenic stress in animals is the death of a partner upon presentation of a predator.

Aim. To study the content of dopamine (DA), serotonin and their metabolites: dioxyphenylacetic (DOPAC), homovanillic and 5-hydroxyindoleacetic (5-HIAA) acids in the prefrontal cortex, striatum, and ventral tegmental area in rats on days 3, 7, and 14 after the acute psychogenic stress of the death of a partner upon presentation of a predator.

Materials and methods. 28 male Wistar rats were studied. Acute single psychotraumatic situation was used. A group of rats was placed in a tiger python terrarium. One animal died as a result of its nutritional needs, the rest of the rats experienced the death of a partner. The content of monoamines in the brain structures was carried out by high performance liquid chromatography with electrochemical detection.

Results. Changes in the content of monoamines in the prefrontal cortex, striatum, and ventral tegmental area were found on the 7 and 14 days after the presentation of the predator. In the ventral tegmental area on the 7 day, there was an increase in the DOPAC/DA ratio and an increase in the serotonin metabolite 5-HIAA, which reflects an increase in the activity of dopamine and serotonin. In the prefrontal cortex on the 14 day, the DOPAС content and the DOPAС/DA index decreased. The 5-HIAA content in the prefrontal cortex and the 5-HIAA/5-HT value also significantly decreased.

Conclusions. Changes in the metabolism of monoamines after presentation of a predator develop gradually: increase of the dopamine and serotonin activity in the ventral tegmental area was noted on the 7 day after presentation of the predator, decrease in their activity in the striatum and prefrontal cortex only on the 14 day, reflecting the development of depressive states and post-traumatic stress disorder.

Актуальность. Мезокортикальная и нигростриатная дофаминергические системы высокочувствительны к стрессорным психогенным воздействиям. Одна из наиболее адекватных моделей острого психогенного стресса у животных — это ситуация гибели партнера при предъявлении хищника.

Цель исследования — изучить динамику уровня дофамина (ДА), серотонина и их метаболитов: диоксифенилуксусной (ДОФУК), гомованилиновой и 5-гидроксииндолуксусной (5-ГИУК) кислот — в префронтальной коре, стриатуме и вентральной области покрышки у крыс на 3, 7 и 14-й дни после острого психогенного воздействия ситуации гибели партнера при предъявлении хищника.

Материалы и методы. В работе было использовано 28 крыс-самцов линии Вистар. Применяли острую однократную психотравмирующую ситуацию. Крыс помещали в террариум к тигровому питону. Одно животное погибало в результате пищевых потребностей питона, остальные крысы переживали ситуацию гибели партнера. Определение уровня моноаминов в структурах мозга проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с электрохимической детекцией.

Результаты. Обнаружены изменения уровня моноаминов и их метаболитов в префронтальной коре, стриатуме и вентральной области покрышки на 7-й и 14-й дни после предъявления хищника. В вентральной области покрышки на 7-й день отмечалось повышение индекса ДОФУК/ДА и уровня метаболита серотонина 5-ГИУК, что отражает возрастание активности дофамин- и серотонинергической систем. В префронтальной коре на 14-й день содержание ДОФУК и показатель ДОФУК/ДА снижались. Уровень 5-ГИУК и индекс 5-ГИУК/5-ГТ в префронтальной коре так же значительно снижались.

Заключение. Изменения обмена моноаминов развиваются постепенно после предъявления хищника, в вентральной области покрышки отмечается повышение активности дофаминовой и серотониновой систем на 7-й день после предъявления хищника, а на 14-й день снижение их активности в стриатуме и префронтальной коре, отражая развитие депрессивноподобных состояний и посттравматического стрессорного расстройства.

psychogenic stresspredatordopamineserotoninmesocortical systemstriatumпсихогенный стрессхищникдофаминсеротонинмезокортикальная системастриатумPertsov SS, Sudakov KV, Koplik EV, et al. Catecholamines in the adrenals of August and Wistar rats with acute emotional stress. Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 1997;123(6):645–648. (In Russ.)Перцов С.С., Судаков К.В., Коплик Е.В., и др. Влияние острого эмоционального стресса на содержание адреналина, норадреналина и дофамина в надпочечниках крыс Август и Вистар // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 1997. Т. 123, № 6. С. 645–648.Pshennikova MG. Role of genetic peculiarities in resistance of the body to detrimental impacts and protective effects of adaptation. Pathological Physiology and Experimental Therapy. 2011;(4):7–16. (In Russ.)Пшенникова М.Г. Роль генетических особенностей организма в устойчивости к повреждающим воздействиям и в защитных эффектах адаптации // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2011. № 4. С. 7–16.Tsikunov SG, Pshenichnaya AG, Klyuyeva NN, et al. Vital stress causes long-term disorders of behavior and lipid metabolism in female rats. Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2016;(4):32–41. (In Russ.) DOI: 10.17816/RCF14432-41Цикунов С.Г., Пшеничная А.Г., Клюева Н.Н., и др. Витальный стресс вызывает длительные расстройства поведения и обмена липидов у самок крыс // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2016. Т. 14, № 4. С. 32–41. DOI: 10.17816/RCF14432-41Shabanov PD, Lebedev AA, Morozov VI. The role of ghrelin in the control of emotional, exploratory, and motor behavior in experimental PTSD. Medico-biological and socio-psychological problems of safety in emergency situations. 2018;(1):65–74. (In Russ.) DOI: 10.25016/2541-7487-2018-0-1-65-74Шабанов П.Д., Лебедев А.А., Морозов В.И. Роль грелина в контроле эмоционального, исследовательского и двигательного поведения при экспериментальном посттравматическом стрессовом расстройстве // Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2018. № 1. С. 65–74. DOI: 10.25016/2541-7487-2018-0-1-65-74Abercrombie ED, Keefe KA, DiFrischia DS, et al. Differential effect of stress on in vivo dopamine release in striatum, nucleus accumbens and medial frontal cortex. J Neurochem. 1989;52:1655–1658. DOI: 10.1111/j.1471-4159.1989.tb09224.xAbercrombie E.D., Keefe K.A., DiFrischia D.S., et al. Differential effect of stress on in vivo dopamine release in striatum, nucleus accumbens and medial frontal cortex // J Neurochem. 1989. Vol. 52. P. 1655–1658. DOI: 10.1111/j.1471–4159.1989.tb09224.xCarhart-Harris RL, Nutt DJ. Serotonin and brain function: a tale of two receptors. J Psychopharmacol. 2017;31(9): 1091–1120. DOI: 10.1177/0269881117725915Carhart-Harris R.L., Nutt D.J. Serotonin and brain function: a tale of two receptors // J Psychopharmacol. 2017. Vol. 31, No. 9. P. 1091–1120. DOI: 10.1177/0269881117725915Caspi A, Sugden K, Moffitt TE, et al. Influence of life stress on depression: moderation by a polymorphism in the 5-HTT gene. Science. 2003;301:386–389. DOI: 10.1126/science.1083968Caspi A., Sugden K., Moffitt T.E., et al. Influence of life stress on depression: moderation by a polymorphism in the 5-HTT gene // Science. 2003. Vol. 301. P. 386–389. DOI: 10.1126/science.1083968Datson NA, van der Perk J, de Kloet ER, et al. Identification of corticosteroid-responsive genes in rat hippocampus using serial analysis of gene expression. Eur J Neurosci. 2001;14:675–689. DOI: 10.1046/j.0953-816x.2001.01685.xDatson N.A., van der Perk J., de Kloet E.R., et al. Identification of corticosteroid-responsive genes in rat hippocampus using serial analysis of gene expression // Eur J Neurosci. 2001. Vol. 14. P. 675–689. DOI: 10.1046/j.0953-816x.2001.01685.xImperatoа A, Cabib S, Puglisi-Allegra S. Repeated stressful experiences differently affect the time-dependent responses of the mesolimbic dopamine system to the stressor. Brain Res. 1993;60:333–336. DOI: 10.1016/0006-8993(93)91732-8Imperatoа A., Cabib S., Puglisi-Allegra S. Repeated stressful experiences differently affect the time-dependent responses of the mesolimbic dopamine system to the stressor // Brain Res. 1993. Vol. 60. P. 333–336. DOI: 10.1016/0006-8993(93)91732-8Kirby LG, Lucki I. The effect of repeated exposure to forced swimming on extracellular levels of 5-hydroxytryptamine in the rat. Stress. 1998;2:251–263. DOI: 10.3109/10253899809167289Kirby L.G., Lucki I. The effect of repeated exposure to forced swimming on extracellular levels of 5-hydroxytryptamine in the rat // Stress. 1998. Vol. 2. P. 251–263. DOI: 10.3109/10253899809167289McEwen BS. Protective and damaging effects of stress mediators: central role of the brain. Dialog. Clinical Neurosci. 2006;8(4):367–381. DOI: 10.31887/DCNS.2006.8.4/bmcewenMcEwen B.S. Protective and damaging effects of stress mediators: central role of the brain. Dialog // Clinical Neurosci. 2006. Vol. 8, No. 4. P. 367–381. DOI: 10.31887/DCNS.2006.8.4/bmcewenMijnster MJ, Isovich E, Fuchs E. Chronic psychosocial stress alters the density of dopamine D2-like binding sites. Soc Neurosci Abstr. 1998;24:277.Mijnster M.J., Isovich E., Fuchs E. Chronic psychosocial stress alters the density of dopamine D2-like binding sites // Soc Neurosci Abstr. 1998. Vol. 24. P. 277.Mora F, Segovia G, Del Arco A, et al. Stress, neurotransmitters, corticosterone and body-brain integration. Brain Res. 2012;1476:71–85. DOI: 10.1016/j.brainres.2011.12.049Mora F., Segovia G., Del Arco A., et al. Stress, neurotransmitters, corticosterone and body-brain integration // Brain Res. 2012 Vol. 1476. P. 71–85. DOI: 10.1016/j.brainres.2011.12.049Stahl S.M. Stahl’s essential psychopharmacology: neuroscientific basis and practical application. 4th Edition. Cambridge. Cambridge Univer Press. 2013.Stahl S.M. Stahl’s essential psychopharmacology: neuroscientific basis and practical application. 4th Edition. Cambridge. Cambridge University Press. 2013.Spielewoy C, Roubert C, Hamon M, et al. Behavioural disturbances associated with hyperdopaminergia in dopamine-transporter knockout mice. Behav Pharmacol. 2000;11:279–290. DOI: 10.1097/00008877-200006000-00011Spielewoy C., Roubert C., Hamon M., et al. Behavioural disturbances associated with hyperdopaminergia in dopamine-transporter knockout mice // Behav Pharmacol. 2000. Vol. 11. P. 279–290. DOI: 10.1097/00008877–200006000–00011