2015 год № 3

Резюме:

Ключевые слова:

Summary:

Key words:

Введение

Акселерация может наблюдаться в разные периоды онтогенеза и характеризоваться увеличением массы тела, головного мозга (ГМ), полушарий, ускоренным развитием ГМ, эндокринных желез и гонад [1, 3, 6]. Ранее нами исследовались животные 5- и 14-дневного возраста, которые в результате уменьшения численности пометов, отличались ускоренными темпами соматического развития [7, 8]. Животные из малочисленных пометов отличались по морфологическим, морфометрическим и гравиметрическим показателям развития головного мозга, гонад от контрольных. Их головной мозг характеризовался большей толщиной коры в переднетеменной и собственно теменной долях, уменьшенной численной плотностью нейронов, увеличением площади сечения цитоплазмы, ядер и ядрышек, концентрации РНК в цитоплазме клеток [7]. Эти отклонения от контроля могут свидетельствовать как об отличиях уровня функциональной активности мозга, так и о степени развития органа [4, 9]. Данная работа является продолжением этих исследований и посвящена изучению высшей нервной деятельности (ВНД) животных с признаками акселерации.

Материалы и методы

Исследованы одномесячные (4 помета) и двухмесячные (2 помета) крысы из пометов уменьшенной численности, достигавшейся оставлением через сутки после родов в каждом помете по 4 крысенка. Контролем служили животные из пометов численностью 9-11 крысят (2 помета одномесячных, 1 помет двухмесячных). Контрольные и подопытные животные содержались в одном виварии, воду и корм получали ad libitum. Условия содержания животных соответствовали нормам международного и российского законодательства. Поведение животных тестировалось в течение 3 минут в приподнятом крестообразном лабиринте (ПКЛ) в 25- ("одномесячные") 50-дневном ("двухмесячные") возрасте. Во время опыта каждое животное помещали в ПКЛ, где регистрировали по времени (t) и числу (n) "элементарные" компоненты поведения: принюхивание, свешивания, стойки, движение, грумминг, пребывание в открытых и закрытых рукавах. По перечисленным компонентам поведения определялись интегральные характеристики: исследовательская активность и уровень тревожности, рассчитанные по временным (t) и частотным (n) характеристикам [5]. Забой животных осуществляли путем декапитации. Для определения темпов соматического и полового развития определяли длину и массу тела, массу гонад, головного мозга и полушария. При статистической обработке показателей длины и массы тела и массы органов (программа Statistica 6.0) изучали среднюю арифметическую и ошибку средней, при обработке показателей поведения, в связи с асимметричностью рядов - медиану [2].

Результаты и обсуждение

Полученные данные свидетельствовали о наличии у животных из пометов уменьшенной численности признаков акселерации. В месячном возрасте они превосходили контрольных по длине тела (16,3 ± 0,31 см против 13,1±0,3 мм), массе тела, гонад. При этом межгрупповые различия массы тела были у животных обоего пола более чем двукратными. Масса семенников у подопытных крысят превышала ее в контроле более чем в 6 раз, масса яичников - в 2 раза. Таким образом, темпы соматического и полового развития у крыс из уменьшенных в численности пометах резко превышали контрольные. Масса головного мозга и полушария у подопытных животных также была больше, чем у крыс контрольной группы (табл. 1). Совокупность этих межгрупповых различий мы расцениваем как доказательство акселерации одномесячных крыс из пометов уменьшенной численности.

В двухмесячном возрасте длина тела у самцов из уменьшенных пометов была больше, чем у контрольных (20±0,4 см против 19±0,2 см, p<0,05), у самок - не имела межгрупповых различий (19±0,2 см и 19±0,5 см соответственно). Масса тела при этом у крыс из пометов уменьшенной численности была большей, чем у контрольных, но межгрупповая разница как у самцов, так и у самок была значительно меньшей, чем в одномесячном возрасте. Масса семенников не имела достоверных межгрупповых различий, масса яичников - была также близкой у самок сравниваемых групп (небольшое статистически значимое превышение в опытной группе) (табл. 1). Масса мозга у самцов подопытной группы были большей, чем в контроле, но эти различия не были статистически значимыми (р>0,05; p<0,1) у самок они практически не различались (табл. 1).

Таким образом, после окончания молочного периода онтогенеза, когда условия питания у крыс из контрольных и уменьшенных пометов уравниваются, крысы из последних увеличивают рост, нарастание массы тела, гонад и мозга меньшими темпами, чем животные из контрольных пометов. В результате различия исследованных показателей, имевшиеся в месячном возрасте, становятся менее выраженными (табл. 1). При этом следует учитывать, что более интенсивный прирост массы мозга у крыс сравниваемых групп происходил в различном возрасте (до одномесячного - у крыс из уменьшенных пометов и в интервале от одно- до двухмесячного - у контрольных), то есть в неидентичных условиях, и у подопытных животных он был короче по времени.

Изучение возрастных изменений поведения крыс контрольной и опытной групп в ПКЛ выявило их различия. Оно показало, что у крыс из пометов разной численности по мере их взросления по-разному менялось время некоторых поведенческих актов. Так, у контрольных животных (большие пометы) время бездействия в двухмесячном возрасте незначительно отличалось от такового в месячном возрасте (1,9 и 2,4 с соответственно). У крыс из уменьшенных пометов возрастные различия времени бездействия были более чем 5-кратными: 5,25 с у 30-дневных и 0,95 с - у 60-дневных. Время свешиваний у крыс из малых пометов с возрастом увеличилось почти двукратно, тогда как у крыс из больших - оно практически не изменилось (2,1 и 2,15 с у одно- и двухмесячных соответственно). Время стоек, напротив, практически не претерпело возрастных изменений у крыс из малых пометов и выросло у двухмесячных контрольных, по сравнению с одномесячными, более чем двукратно.

Исследовательская активность у контрольных крыс в 50-дневном возрасте превышала ее в 25-дневном возрасте на 64 %, тогда как у подопытных - всего на 6 %. Эти данные могут рассматриваться как свидетельство опережающего развития мозга подопытных крыс, что согласуется с результатами изучения особенностей морфологии мозга при акселерации [4, 7, 8].

В целом эти результаты свидетельствуют, во-первых, о разных соотношениях исследованных компонентов поведения в сравниваемых группах как у одно-, так и двухмесячных крыс и, во-вторых, о различиях их возрастной динамики (табл. 2).

При исследовании ВНД у крыс в 25-дневном возрасте было выявлено увеличение медиан времени бездействия в 2 раза у опытных животных. Медиана времени стоек была больше в 1,5 раза, а медиана их частоты в 1,4 раза у крыс из уменьшенных пометов. Подопытные животные отличались повышенными медианами пребывания в открытых рукавах по временным (1,3 раза) и частотным (2,5 раза) характеристикам. Наблюдались более высокие медианы исследовательской активности по времени - на 26 % и по частоте - на 14 %, по сравнению с контрольными животными (табл. 3, рис. 1, 2). Это согласуется с данными литературы о том, что увеличение времени и частоты пребывания в открытых рукавах, свешиваний, стоек характеризует низкую тревожность и высокий уровень исследовательской активности [5, 10].

Рис. 1. Показатели ВНД крыс (в %) по медианам некоторых временных характеристик из малых и больших пометов в ПКЛ в возрасте 25 дней (контроль принят за 100 %)

Рис. 2. Показатели ВНД крыс (в %) по медианам некоторых частотных характеристик из малых и больших пометов в ПКЛ в возрасте 25 дней (контроль принят за 100 %)

При исследовании 50-дневных крыс в ПКЛ наблюдалось снижение медианы времени бездействия в 2 раза у крыс из малочисленных пометов по сравнению с контролем. Медианы времени свешиваний у подопытных крыс были в 1,6 раза и количества свешиваний - в 1,5 раза больше, чем у контрольных. Медиана времени стоек у крыс из уменьшенных пометов снизилась практически в 1,5 раза, частоты стоек - на 14 %. Медианы временных и частотных показателей движения у крыс из уменьшенных пометов были повышены на 10 % и 6 % соответственно, количества выходов в открытые рукава - на 7 %.

Интегральные показатели, исследовательской активности, рассчитанной по медианам времени и количества, у двухмесячных животных из уменьшенных пометов были ниже, чем в контроле, на 18 и 10 % соответственно (табл. 3, рис. 3, 4).

Рис. 3. Показатели ВНД крыс (в %) по медианам некоторых временных характеристик из малых и больших пометов в ПКЛ в возрасте 50 дней (контроль принят за 100 %)

Рис. 4. Показатели ВНД крыс (в %) по медианам некоторых частотных характеристик из малых и больших пометов в ПКЛ в возрасте 50 дней (контроль принят за 100 %)

Таким образом, изучение показателей ВНД в ПКЛ выявило, что у крыс с акселерацией они отличаются от контрольных. При этом характер межгрупповых отличий различен в 25- и 50-дневном возрасте, что может быть связано с особенностями динамики морфологического созревания мозга при акселерации [3, 7, 8].

Литература

1. 1. Година Е.З. Секулярный тренд: история и перспективы // Физиология человека. - 2009. - Т. 35, № 6. - С. 128-135.
2. 2. Гланц С. Медико-биологическая статистика. - М.: Практика, 1999. - 459 с.
3. 3. Красильников В.А., Будук-оол Л.К., Айзман Р.И. Морфофункциональное развитие школьников тувинской и русской национальностей // Физиология человека. - 2008. - Т. 34, № 1. - С. 74-81.
4. 4. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга: отдаленные последствия влияния некомфортных условий. - Хабаровск: Издательство ДВГМУ, 2009.
5. 5. Сапожников Ю.А., Фельдшеров Ю.И., Рыжавский Б.Я. Математический и экспериментальный анализ возможности оптимизации оценки ВНД (поведения) крыс // Дальневосточный медицинский журнал. - 2002. - № 4. - С. 25-28.
6. 6. Сауткин М.Ф., Стунева Г.И. Материалы многолетних исследований физического развития школьников // Здравоохранение Российской Федерации. - 2005. - № 1. - С. 55-57.
7. 7. Ткач О.В, Рыжавский Б.Я. Морфологические особенности головного мозга крыс при акселерации в неонатальном периоде онтогенеза // Дальневосточный медицинский журнал. - 2015. - № 1. - С. 51-54.
8. 8. Ткач О.В, Рыжавский Б.Я. Влияние акселерации на показатели развития головного мозга крыс // Дальневосточный медицинский журнал. - 2014. - № 3. - С. 83-86.
9. 9. Kesler S.R., Reiss A.L., Vohr B., et al. Brain volume reductions within multiple cognitive systems in male preterm children at age twelve // J. Pediatr. - 2008. - Vol. 152, № 4. - Р. 513-520.
10. 10. Pellow S., Chopin P., File S., Briley M. Validation of open/closed arm entries in an elevated plus - maze as a measure of anxity in the rat // Neurosci. Methods. - 1985. - № 14. - Р. 149-167.