Пренатальный стресс у крыс

Модификация гормональных функций и способности к адаптации самок крыс после пренатального стресса

Особенности влияния пренатального стресса на активность гипофизарно-адренокортикальной системы самок в зависимости от возраста. Изменение функциональной активности рецепторов серотонина у крыс. Эффекты пренатального стресса на репродуктивные функции.

Рубрика	Медицина
Вид	автореферат
Язык	русский
Дата добавления	27.02.2018
Размер файла	782,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http: //www. allbest. ru/

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ФИЗИОЛОГИИ ИМ. И.П.ПАВЛОВА

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Модификация гормональных функций и способности к адаптации самок крыс после пренатального стресса

Шамолина Татьяна Сергеевна

Работа выполнена в лаборатории нейроэндокринологии Института физиологии им. И.П.Павлова РАН

Научный руководитель: доктор биологических наук Ордян Наталья Эдуардовна

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Лебедев Андрей Андреевич Институт экспериментальной медицины РАМН

доктор биологических наук Ватаева Людмила Анатольевна Институт физиологии им. И.П.Павлова РАН

Ведущая организация: Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН

Защита диссертации состоится « 7 » февраля 2011 г. в ____ часов на заседании Диссертационного совета по защите докторских и кандидатских диссертаций (Д002.020.01) при Институте физиологии им. И.П.Павлова РАН (199034, Санкт-Петербург, наб. Макарова, д.6).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физиологии им. И.П.Павлова РАН.

Автореферат разослан «______»______________2010г.

Ученый секретарь Диссертационного совета доктор биологических наук Н.Э. Ордян

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из актуальных направлений современной физиологии и медицины является выявление факторов, определяющих индивидуальную предрасположенность к возникновению различных заболеваний. В этом отношении особое место занимает проблема психоэмоциональных стрессов, испытываемых матерями в период беременности и сопровождающихся гиперкортицизмом. У потомков таких матерей изменяются процессы созревания мозговых структур [Martinez-Tellez et al., 2009; Jia et al., 2010; Weinstock, 2007], что проявляется в виде психических расстройств, усиливающихся с возрастом [Talge et al., 2007; Van den Bergh et al., 2008; Vrekoussis et al., 2010], изменяется способность к обучению [Ватаева и др., 2004; Hosseini-Sharifabad and Hadinedoushan, 2007], увеличивается риск развития таких психопатологий как тревога и депрессия, а также сужается диапазон адаптивных возможностей организма в условиях острых и хронических стрессов различной модальности [Ордян и Пивина, 2003; Abe et al., 2007; Maccari and Morley-Fletcher, 2007; Mastorsci et al., 2009; Mikhailenko et al., 2010; Weinstock, 2007]. В этом отношении наиболее изученными являются эффекты пренатального стресса у особей мужского пола, тогда как его влияние на женский организм исследовано недостаточно.

Показано также, что животные, рожденные от матерей, подвергавшихся стрессорным воздействиям в последнюю треть беременности, демонстрируют изменения в игровом поведении в ювенильном возрасте и дефицит социального поведения в половозрелом возрасте [Frye and Oreck, 2004; Lee et al., 2007; Takahashi et al., 1992]. Вероятнее всего, пренатально стрессированные животные обладают и измененной реактивностью к социальному стрессу, однако этот вопрос изучен не был.

У пренатально стрессированных животных наблюдается выраженная модификация активности нейроэндокринных систем и, прежде всего, гипофиз-адренокортикальной (ГАС) системы, с изменением не только ее функциональной активности, но и чувствительности к регуляторным сигналам во всех звеньях [Ордян и Пивина, 2003; Bosch et al., 2007; Darnaudery and Maccari, 2008; Koehl et al, 1999; Weinstock et al., 1992]. Тот факт, что пренатально стрессированные животные уже в молодом возрасте демонстрируют нарушение гормональных функций, свидетельствует о возможном усугублении с возрастом последствий стрессов, перенесенных на ранних этапах онтогенеза. Однако этот вопрос практически не исследован.

В течение жизни эндокринная система женского организма подвергается глубоким изменениям. Возрастные перестройки касаются не только ГАС, но и другой важнейшей гормональной оси — гипофиз-гонады, снижение активности которой определяет постепенную потерю репродуктивных функций [Wise, 1991; Wu et al., 2005]. В работе Herrenkohl [Herrenkohl, 1986] было показано, что молодые пренатально стрессированные самки демонстрируют снижение репродуктивных способностей. Тем не менее, влияние пренатального стресса на состояние гипофиз-овариальной системы и ее возрастные перестройки не изучалось.

Установлено также, что пренатальный стресс оказывает выраженное негативное влияние на функциональную активность различных нейромедиаторных систем [Carboni et al., 2010; Peters, 1988; Takahashi, 1998]. При этом наибольшие отклонения регистрируются в активности серотонинергической системы [Poland et al., 1995; Hanley, Van de Kar, 2003]. Можно полагать, что изменение активности серотонинергической системы мозга служит одной из причин для возникновения и развития нарушений в гормональном и поведенческом статусе самок, родившихся от стрессированных матерей.

Цель и задачи исследования. Цель исследования заключалась в изучении последствий хронического психоэмоционального стресса в период внутриутробного развития на гормональные функции, поведение и способность к адаптации самок крыс разных возрастных групп.

Для достижения этой цели были поставлены следующие Задачи:

1. Изучить влияние пренатального стресса на активность гипофизарно-адренокортикальной системы самок в зависимости от возраста животных.

2. Исследовать эффекты пренатального стресса на репродуктивные функции и поведение в новой обстановке самок в зависимости от стадии эстрального цикла и возраста животных.

3. Оценить изменение функциональной активности подтипов рецепторов серотонина у пренатально стрессированных самок крыс.

4. Изучить чувствительность к социальным стрессорным воздействиям (содержание в переуплотненных группах или изоляции) пренатально стрессированных самок крыс.

5. Провести сравнительный анализ формирования пострессового патологического состояния в парадигме «стресс-рестресс» у контрольных и пренатально стрессированных животных.

Научная новизна. Впервые установлено наличие долговременных эффектов пренатального стресса на гормональные функции и поведение самок крыс, зависящих от возраста животных. У молодых пренатально стрессированных самок обнаружено повышенная чувствительность ГАС к сигналам обратной связи, которая в последующей жизни сменяется потерей эффективность торможения как базальной, так и стрессорной активности системы по механизму отрицательной обратной связи, более выраженной, чем у контрольных самок. Показано также, что у пренатально стрессированных самок возрастной паттерн секреции половых стероидных гормонов существенно нарушен, при этом уровень эстрадиола в крови практически не изменяется ни в течение эстрального цикла, ни с возрастом животных. Впервые установлены возрастные изменения в поведении в новой обстановке пренатально стрессированных самок, которые проявлялись в снижении уровня тревожности по мере старения в отличие от контрольных животных, у которых уровень тревожности с возрастом прогрессивно повышался. пренатальный стресс крыса репродуктивный

Впервые выявлено влияние пренатального стресса на функциональную активность центральных 5-ГТ2А/2С — подтипов рецепторов серотонина, которая была снижена у пренатально стрессированных самок в стадию эструса. Тогда как активность 5-ГТ1А — подтипа рецепторов не изменялась в различные стадии эстрального цикла, что коррелировало с отсутствием циклического колебания уровня эстрадиола в крови пренатально стрессированных животных.

Впервые изучена чувствительность к социальному стрессу, вызванному содержанием в период пубертата в изоляции или переуплотенных группах, пренатально стрессированных самок крыс. При этом пренатально стрессированные животные демонстрировали большую чувствительность к содержанию в переуплотненных группах, чем в изоляции.

Впервые установлено, что в парадигме «стресс-рестресс» как контрольные, так и пренатально стрессированные самки крыс формируют патологическое состояние, проявления которого в виде длительно сохраняющейся повышенной тревожности и наличия патологического торможения активности ГАС соответствует признакам посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) у людей. Однако если у контрольных животных развитие патологического состояния идет по тревожному типу, то у пренатально стрессированных самок помимо высокой тревожности наблюдается и усиление депрессивноподобного поведения, которое устраняется хроническим введением антагониста 5-ГТ2А/2С — подтипа рецепторов серотонина кетансерина.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Стрессирование беременных самок крыс в последнюю треть гестации оказывает долговременные эффекты на гормональные функции и поведение в новой обстановке их потомков женского пола. Направленность изменений в гормональной сфере и поведении зависят от возраста животных.

2. Пренатальный стресс снижает функциональную активность 5-ГТ2А/2С — подтипов рецепторов серотонина и приводит к отсутствию зависимости активности 5-ГТ1А — подтипа рецепторов от стадии эстрального цикла, что, по всей видимости, обусловлено исчезновением циклического колебания уровня эстрадиола.

3. Пренатальный стресс изменяет чувствительность самок крыс к социальному стрессу, вызванному содержанием в период пубертата в переуплотненных группах или в изоляции.

4. В модели «стресс-рестресс», являющегося аналогом ПТСР у людей, пренатально стрессированные самки формируют патологическое состояние, проявляющееся в увеличении тревожности, усилении депрессивноподобного поведения, а также в характерных нарушениях регуляции гипофиз-адренокортикальной системы. Данная патология сопровождается сенситизацией 5-НТ2-подтипа рецепторов серотонина.

Теоретическая и практическая значимость. Полученные в работе результаты расширяют теоретическое представление о модифицирующем влиянии психоэмоциональных стрессорных воздействий в период беременности на активность гипофиз-адренокортикальной и гипофиз-овариальной систем потомков женского пола. Важное практическое значение имеет выявленная повышенная чувствительность пренатально стрессированных самок к социальному стрессу, вызванному содержанием в период пубертата в переуплотненных группах, а также более глубокие психоэмоциональные нарушения у этих животных вследствие тяжелых повреждающих стрессовых воздействий. Эти результаты следует учитывать при прогнозировании неблагоприятных последствий пренатального стресса на женский организм, а также использовать их с целью ранней диагностики психофизиологических расстройств.

Апробация работы. Результаты работы были представлены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: Межинститутской конференции молодых ученых, посвященной 100-летию акад. В.Н. Черниговского «Механизмы регуляции и взаимодействия физиологических систем организма человека и животных в процессах приспособления к условиям среды» (Санкт-Петербург-Колтуши, 2007), Всероссийском симпозиуме с международным участием «Гормональные механизмы адаптации» (Санкт-Петербург, 2007), Одиннадцатой медико-биологической конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2008), Межвузовской конференции молодых ученых «Герценовские чтения» (Санкт-Петербург, 2009), Двенадцатой медико-биологической конференции молодых ученых «Человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2009), Международной научной конференции «Физиология развития человека» (Москва, 2009), European Neuropsychopharmocology Congress (Istanbul, Turkey 2009), VIII Всероссийской конференции «Нейроэндокринология-2010 (Санкт-Петербург, 2010), 5-й Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010), XXI съезде физиологического общества им. И.П. Павлова (Москва-Калуга, 2010).

Публикации по теме диссертации. Основное содержание диссертации отражено в 16 публикациях, из них 4 научные статьи в рецензируемых журналах, включенных в Перечень ВАК РФ.

Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающего 209 источников. Работа изложена на 119 страницах и иллюстрирована 21 рисунком и 4 таблицами.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Работа выполнена на cамках крыс линии Вистар в возрасте 3, 12 и 24 мес — потомках матерей, перенесших психоэмоциональный стресс в последнюю треть гестации. С этой целью беременных самок крыс с 15 по 19 дни беременности подвергали ежедневной часовой иммобилизации в течение 60 мин в пластиковых пеналах размером 20х7х6 в условиях повышенной освещенности (лампа 60 Вт, расположенная на высоте 50 см). После рождения крысята находились с матерью 30 дней без ограничения доступа к воде и пище. В каждой серии экспериментов использовали не менее 7 животных в каждой группе (контроль, пренатальный стресс, эструс, диэструс).

Методы изучения функций ГАС. Базальную и стрессорную активность ГАС изучали по изменение уровня кортикостерона в плазме крови в покое и через 30 мин после процедурного стрессорного воздействия. Изучение процессов торможения ГАС по механизму отрицательной обратной связи проводили с помощью двухдневного дексаметазонового теста [Жуков, 1990]. Для оценки процесса патологического торможения ГАС в модели «стресс-рестресс» использовали тест на быструю обратную связь [Liberson et al., 1997]. Непосредственно перед посадкой крыс в иммобилизационные пеналы на 30 мин им производили внутрибрюшинно инъекцию гидрокортизона в дозе 30 мкг/100 г веса. Затем отбирали кровь из хвостовой вены через 3, 10, 30 и 60 мин после начала иммобилизации.

Уровень кортикостерона в плазме крови определяли радиоиммунологическим методом с использованием антисывортки и [1,2,6,7-3Н]-кортикостерона с удельной активностью 76,5 Кю/ммоль.

Методы изучения функций половой системы. Половые функции самок крыс оценивали в возрасте 3, 12 и 24 месяцев путем анализа окрашенных вагинальных мазков по характерным изменениям клеточного состава влагалищного эпителия, а также определяли содержание эстрадиола и прогестерона в плазме крови с помощью иммуноферментного анализа с использованием стандартных наборов. В возрасте 3 и 12 месяцев у взрослых самок в стадиях эструса и диэструса извлекали матку и проводили морфометрическое описание по величине эндометрия и миометрия, а также размерам его слоев (кольцевой и продольной мускулатуры).

Методы изучения поведения. Поведение в новой обстановке самок крыс в зависимости от стадии цикла и возраста животных изучали в тесте «открытое поле» [Holl,1936]. Уровень тревожности у крыс определяли с помощью теста приподнятый крестообразный лабиринт (ПКЛ) [Pellow et al.,1985]. Для изучения поведенческих проявлений психопатологии, возникающей как результат сильных стрессорных воздействий («стресс-рестресс»), использовали тест вынужденное плавание [Porsolt et al, 1977].

Методы изучения активности серотониновых рецепторов. Изменение активности 5-ГТ1А-рецепторов головного мозга изучали по проявлению гипотермического эффекта в ответ на внутрибрюшинное введение в дозе 1 мг/кг 8-OH-DPAT (8-гидрокси-2-дипропиламинотетралина гидробромид) селективного агониста 5-ГТ1А-рецепторов. Для этого оценивали разницу ректальной температуры до и через 30 мин после введения 8-OH-DPAT. Изменение активности 5-ГТ2А/2C -рецепторов головного мозга оценивали по числу встряхиваний головой в течение 20 мин через 5 мин после внутрибрюшинного ведения агониста этого типа рецепторов — DOI (2,5-диметокси-4-йодоамфетамина) в дозе 0,5 мг/кг, а также с помощью определения уровня кортикостерона через 30 и 90 мин после внутрибрюшинного введения DOI в той же дозе. Все тесты проводились на животных, находящихся в стадии эструс и диэструс.

Методы стрессорных воздействий. Изучали чувствительность к социальным стрессам, вызванным содержанием животных в период пубертата в переуплотненных группах или в изоляции. С этой целью животных в возрасте 1 мес рассаживали в группы по 9-10 животных в клетке или по одиночке. В возрасте 2.5 мес у всех крыс определяли регулярность эстрального цикла, базальный уровень кортикостерона в крови и уровень тревожности в тесте ПКЛ. Затем число животных в клетках оптимизировали (5 животных в клетке) и через месяц адаптационного периода все эксперименты повторяли.

Для индукции экспериментального аналога реактивного тревожно-депрессивного состояния (ПТСР) использовали модель «стресс-рестресс» [Liberson et al., 1997]. Самок крыс контрольной и пренатально стрессированной групп, находящихся в стадии диэструса, подвергали тяжелому комбинированному стрессу, состоящему из двухчасовой иммобилизации, 20-минутного вынужденного плавания и после 15-минутного перерыва — эфирного стресса до потери сознания. Триггером для развития патологического состояния являлся рестресс, заключавшийся в экспозиции животных 30-минутному иммобилизационному стрессу через 7 дней после первого комбинированного стресса. Формирование тревожно-депрессивного состояния исследовали с помощью теста «вынужденное плавание», теста ПКЛ и теста на быструю обратную связь. Учитывая клинические наблюдения об эффективности использования блокаторов 5-ГТ2А/2C рецепторов серотонина для лечения депрессивных больных контрольные и пренатально стрессированные самки после рестресса были разделены на две подгруппы. Первой в течение 10 дней вводили блокатор 5- ГТ2А/2C рецепторов кетансерин в дозе 0,1 мг/кг веса тела, а другой подгруппе животных вводили физиологический раствор в том же объеме. По окончанию введения препарата или физиологического раствор крыс тестировали в ПКЛ или в тесте вынужденное плавание.

Для статистической обработки полученных результатов использовали t- критерий Стьюдента для независимых выборок, двухфакторный дисперсионный анализ по методу ANOVA. В качестве критерия достоверности принимали p

Источник