Введение к работе
Актуальность проблемы. Востребованность результатов исследований по проблеме стресса, тревоги, эмоциональных нарушений определяется патогенетическим характером воздействия стрессорных факторов и возможностью оценить физиологические механизмы изменений (De Kloet E.R. et all, 2008; Филаретова Л.П., 2010). Состояния тревоги в современных системах классификации заболеваний рассматриваются в качестве как самостоятельных нозологических единиц, так и коморбидных большому числу соматических заболеваний. Нарушения эмоциональной сферы лежат в основе многих психосоматических заболеваний (Вальдман А. В. и соавт, 1979; Судаков К. В., 1981; Айрапетянц М. Г., 2005; Арушанян Э. Б., 2008). Однако коррекция тревожных расстройств в настоящее время далека от совершенства, поскольку бензодиазепиновые анксиолитики, одна из основных групп средств для фармакотерапии неврозоподобных состояний и психических заболеваний, имеют целый ряд недостатков, обусловленных побочными действиями (Александровский Ю. А., 2005, 2007, 2011; Шток В.Н., 2006; Арушанян Э. Б., 2008; Воронина Т. А., 2008; Манвелян Э.А., Батурин В. А., 2008, 2011). Поэтому актуальным остается дальнейшее изучение механизмов формирования тревоги и эмоционально-стрессорных реакций.
Наиболее важной нейрохимической структурой, регулирующей процессы торможения, является ГАМКА рецептор, опосредующий влияние многих препаратов с анксиолитическими, седативными, снотворными, противосудорожными, анксиогенными свойствами. Почти одновременно с открытием бензодиазепинового участка ГАМКА рецептора () были получены экспериментальные результаты, демонстрирующие изменения его связывающей способности при стрессовых воздействиях и подтвержденные последующими исследованиями (Mohler H., Okada T., 1977; Bremner J.D., 2004; Молодавкин Г.М. и соавт., 2002, 2004; Seredenin, S. et all, 2010; Яркова М.А., 2013).
С другой стороны, в последние десятилетия сформировалось представление о более высоких адаптационных резервах женского организма по сравнению с мужским организмом (Губарева Л.И., 2001; Колодийчук Е.В., 2004). Из клинической практики хорошо известна большая устойчивость женщин к группам заболеваний. Вместе с тем, ряд нарушений центральной нервной системы (ЦНС), такие как невротические расстройства, наиболее часто встречаются у женщин, нежели у мужчин (McEwen B. S., 2001; Грошев И. В., 2007). Показано стресс-протективное действие эстрогенов (McEwen B.S., Alves S.E., 1999; Бабичев В.Н., 2005; Арушанян Э. Б., 2008; Манвелян Э.А., 2008). Флюктуации уровня половых гормонов в женском организме на протяжении всей жизни влияют на активность нейроэндокринной системы, изменяют функцию вегетативной нервной системы, оказывают влияние на поведение и психо-эмоциональное состояние, воздействуют на секрецию стресс-гормонов и вовлеченность надпочечников в развитие стресс-реакции (McEwen B. S. et all, 2001; Baga-Carcia E. et al., 2000; Губарева Л.И., 2001; Бабичев В. Н., 2005; Тёплый Д. Л. и соавт., 2005; Федотова Ю. О., Сапронов Н. С., 2007; Ахмадеев А. В., 2008; Teply D. L., Kozak M. V., 2011).
Анализ работ последних лет (Анищенко Т. и соавт., 1995, 2006; Басенко С.Н.,1999; Колодийчук Е.В., 2003; Псеунок А.А., 2008,; Pseunok A.A., 2008; Губарева Л.И., Агаркова Е.В., 2010; Semyachkina-Glushkovskaya O. et. al., 2010), позволяет предполагать важную роль в механизмах таких эффектов женских половых гормонов межэндокринных отношений гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой (ГГНС) и гипоталамо-гипофизарно-гонадной (ГГГС) систем. Однако механизмы взаимодействия ГГГС и ГГНС недостаточно изучены. Не до конца исследованы половые особенности вовлечения надпочечников, в формирование и реализацию поведенческого и эмоционального адаптационного ответа на стресс. Практически отсутствуют сведения о роли надпочечников, в которых обнаружены бензодиазепиновые рецепторы периферического типа (Андронати С.А. и соавт., 1988;Gavish M. et all, 1999; Правосудова, Н. А., 2006), в развитии эффектов противострессорных средств, в частности, бензодиазепиновых анксиолитиков.
Следует также подчеркнуть, что мало изучена суточная динамика изменений локомоторной активности и уровня тревожности в мужском и женском организмах в условиях стресса различной интенсивности, а также под влиянием средств, угнетающих ЦНС, в том числе, анксиолитиков. Практически нет исследований суточного периодизма поведенческой активности противотревожных препаратов при нарушении функции надпочечников.
В связи с этим представлялось целесообразным определить суточные различия в действии эталонного бензодиазепинового анксиолитика диазепама – средства оценки состояния противотревожной системы – на двигательную активность и эмоциональную реактивность у самцов и самок крыс, в том числе, при односторонней адреналэктомии, а также у самок крыс в течение эстрального цикла (ЭЦ) и под влиянием стресса с использованием статистических методов, экспериментальных методик многопараметрического тестирования (МПТ), «открытого поля» (ОП), морфологических и гистологических исследований, косинор-анализа.
Таким образом, определение с помощью хронобиологического подхода половой диссимиляции двигательной активности и уровня тревожности у животных под влиянием стресса, в том числе, при коррекции поведенческих изменений противострессорным средством – бензодиазепиновым анксиолитиком диазепамом, а также при изменении функциональной активности надпочечников, с учетом флюктуаций уровня половых гормонов у самок является актуальной проблемой для физиологии и сохранения здоровья человека.
Цель исследования – определить половые особенности поведения при стресс-воздействии различной интенсивности с учетом функционального состояния надпочечников у крыс.
Объект исследования: интактные и адреналэктомированные половозрелые самцы и самки крыс линии Wistar.
Предмет исследования: адаптационный поведенческий ответ на стресс и анксиолизис при гипофункции надпочечников с учетом половой принадлежности, в частности, двигательная активность и уровень тревожности у самцов и самок крыс при стресс-воздействии, функциональной неполноценности адреналовой железы и под влиянием антистрессорного средства.
Задачи исследования:
1. Изучить суточный периодизм в действии транквилизирующего препарата бензодиазепинового ряда диазепама на поведение самцов и самок крыс в условиях многопараметрического тестирования, «открытого поля».
2. Определить изменения в действии транквилизатора бензодиазепинового ряда диазепама на поведение интактных самцов и самок крыс под влиянием стресса с учетом суточного периодизма.
3. Оценить влияние адреналэктомии на поведенческую активность анксиолитического препарата диазепама у самцов и самок крыс на протяжении суток.
4. Установить поведенческие различия в действии стресса на эффекты анксиолитического средства бензодиазепинового ряда у адреналэктомированных самцов и самок крыс с учетом суточного периодизма.
5. Выявить циркадианные изменения чувствительности к анксиолитическому средству группы бензодиазепинов на протяжении эстрального цикла у интактных и адреналэктомированных самок крыс до и после стресс-воздействия.
6. Определить различия в морфологических изменениях сохранившегося надпочечника после односторонней адреналэктомии у самцов и самок крыс.
Работа выполнена в рамках НИР ГОУ ВПО «Ставропольский государственный университет» – ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет» Министерства образования и науки, тема исследования утверждена приказом № 250-с от 06.03.2009.
Научная новизна работы. В исследовании впервые:
– на основании экспериментальных исследований на животных в лабораторных условиях показаны половые различия в направленности действия транквилизирующего средства, чувствительности к препарату, выраженности сдвигов в условиях стрессирования и гипофункции надпочечников. Определена роль надпочечников в чувствительности мужского и женского организмов к влиянию анксиолитического средства бензодиазепинового ряда.
– показано, что направленность и сила стресс-воздействия на спектр действия и эффективность диазепама зависят от пола животных, дозы препарата, времени суток, стрессогенности ситуации. У самцов угнетающее двигательную активность действие диазепама после стресса усиливается в ОП и ослабляется при МПТ. У самок после стрессирования подавляющее локомоцию влияние малой дозы диазепама в ОП ослабляется, большей дозы – усиливается, а при МПТ – усиливается. Под влиянием стресса не реализуются «анксиогенное» действие диазепама у самцов и самок, активирующий эффект у самок; «противотревожное» влияние в ОП усиливается у самцов и самок, а при МПТ – ослабляется у самцов.
– установлено изменение эффектов анксиолитического средства диазепама после односторонней адреналэктомии у самцов и самок крыс. После удаления надпочечника часты «парадоксальные» реакции на традиционно применяемый транквилизатор. У адреналэктомированных (АЭ) самцов ослабляется угнетающее локомоцию и эмоциональную реактивность действие диазепама в ОП, при МПТ; «анксиогенное» влияние ослабляется и смещается с дневных часов на вечерние в ОП и устраняется при МПТ; проявляется усиливающее двигательную активность действие в ОП. У АЭ самок угнетающий двигательную активность эффект диазепама ослабляется в ОП и устраняется при МПТ; реализуется слабое активирующее действие в ОП и устраняется при МПТ; «противотревожный» эффект в зависимости от дозы и времени суток ослабляется или устраняется в ОП, либо проявляется в ОП и при МПТ; «анксиогенный» эффект не проявляется в большой дозе, но реализуется в меньшей дозе.
– показано, что изменения, вызванные адреналэктомией, частично ослабляются при действии стресса. И эти изменения зависимы от пола животных. После стресс-процедуры у АЭ самцов угнетающее локомоцию действие большей дозы диазепама усиливается в ОП и реализуется при МПТ; проявляется «противотревожное» действие в ОП и «анксиогенное» влияние при МПТ. У АЭ самок после стресса в зависимости от дозы реализуется или усиливается «седативное» действие транквилизатора в ОП, при МПТ; усиливается «противотревожный» эффект при МПТ, реализуется «анксиогенное» действие в ОП.
– выявлены суточные различия в спектре поведенческой активности транквилизирующего лекарственного средства бензодиазепиновой структуры в течение эстрального цикла в зависимости от функционального состояния надпочечников и влияния стресса. Показано, что при гипофункции адреналовой железы ослабляется ингибирующее влияние диазепама на двигательную активность и эмоциональную реактивность, выраженнее у самок в проэструсе / эструсе. После стресса у АЭ самок в диэструсе не реализуется «противотревожное» влияние диазепама в ОП и «анксиогенное» действие малой дозы в проэструсе / эструсе при МПТ;
– установлено, что масса и длина надпочечника до и после унилатеральной адреналэктомии больше у самок, нежели у самцов. Выявлено, что после адреналэктомии гипертрофия оставшегося надпочечника выраженнее у самцов, а половые различия в массе надпочечника уменьшаются.
Теоретическая и практическая значимость.
Новые данные позволили расширить представления о роли и о механизмах вовлечения надпочечников в формирование адекватной стресс-реакции и анксиолизис в мужском и женском организмах. Важное значение для клинической практики имеют полученные сведения о взаимоотношениях ГГНС и ГГГС, половых различиях в изменении двигательной активности и эмоциональной реактивности в ответ на стресс и гипофункцию адреналовой железы.
Изучение роли надпочечников в чувствительности мужского и женского организмов к влиянию анксиолитического средства в экспериментальных условиях позволило практически доказать вариативность поведенческих реакций в зависимости от пола, флюктуации уровня гормонов яичников, влияния стресс-факторов и их силы, функциональной активности адреналовой железы, времени суток.
Выявление половых поведенческих различий и роли надпочечников в действии анксиолитиков позволяет прогнозировать их эффективность и возможные осложнения при применении, своевременно изменять тактику коррекции тревожных и эмоциональных расстройств.
Исследования, проведенные при выполнении работы, явились основой для рекомендаций по скринингу и исследованию противострессорных средств с учетом половой принадлежности и функционального состояния надпочечников, влияния стресс-факторов, подтвердили важность хронофизиологической оценки изменения параметров организма в ответ на введение лекарственных средств.
Предложен новый метод определения уровня двигательной активности и эмоциональной реактивности, оценки изменения «седативного» – активирующего, «анксиогенного» – «противотревожного» эффектов с применением индексов двигательной активности и эмоциональной реактивности при многопараметрическом тестировании животных. Метод перспективен для применения в физиологических исследованиях и для изучения спектров действия биологически активных веществ с психотропной активностью.
Материалы исследования могут быть использованы в учебном процессе педагогических, медицинских, фармацевтических вузов при преподавании курсов общей физиологии, физиологии ВНД, хронофизиологии и хронофармакологии, фармакологии анксиолитических средств, патофизиологии, эндокринологии, неврологии, психиатрии.
Основные положения, выносимые на защиту
1. Особенности поведения при стресс-воздействии различной интенсивности детерминированы полом, особенностями физиологии нервной системы, нарушениями психоэмоционального статуса, влиянием анксиолитических средств, а у самок обусловлены циклическим характером изменения уровня эстрогенов в организме в течение эстрального (овариально-менструального) цикла.
2. Направленность и сила влияния стресса на спектр и выраженность эффектов противотревожного средства бензодиазепинового ряда диазепама зависят от пола животных, дозы препарата, времени суток, условий поведенческого тестирования.
3. Надпочечники, как эндокринная железа, продуцирующая стресс-гормоны, участвуют в регуляции поведенческих ответов и реализации эффектов анксиолитического средства бензодиазепинового ряда диазепама. После адреналэктомии устраняется или ослабляется специфическая активность, изменяется спектр действия транквилизатора.
4. Стрессирование частично восстанавливает специфическую активность и профиль влияния транквилизирующего средства у адреналэктомированных крыс. Компенсирующие свойства стресс-воздействия зависят от пола животных, времени тестирования, уровня стрессогенности, дозы анксиолитического препарата.
5. В разные периоды эстрального цикла у самок крыс возможно развитие противоположных поведенческих реакций при стресс-воздействии различной интенсивности, гипофункции надпочечников, на фоне анксиолитических средств.
6. До и после унилатеральной адреналэктомии масса и длина надпочечника больше у самок. После адреналэктомии гипертрофия и морфологические изменения оставшегося надпочечника выраженнее у самцов, а половые различия в массе надпочечника уменьшаются.
Личный вклад автора. Автор самостоятельно выполнял эксперименты, осуществлял статистическую обработку полученных результатов, принимал непосредственное участие в обобщении, анализе данных и подготовке публикаций.
Внедрение результатов исследования. Исследование выполнялось в рамках целевой Федеральной программы «Предупреждение и борьба с социально значимыми заболеваниями на 2007-2011 годы», подпрограммы «Психические расстройства» (постановление Правительства РФ от 10.05.07 г., № 280); приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в РФ и перечня критических технологий РФ, утвержденных Президентом РФ Д.А. Медведевым 7 июля 2011 года № 899 «Науки о жизни» и «Биомедицинские и ветеринарные технологии».
Диссертационная работа соответствует паспорту специальности 03.03.01. – физиология по нескольким областям исследований: 2. Анализ механизмов нервной и гуморальной регуляции, генетических, молекулярных, биохимических процессов, определяющих динамику и взаимодействие физиологических функций. 3. Исследование закономерностей функционирования основных систем организма (нервной, иммунной, сенсорной, двигательной, крови, кровообращения, лимфообращения, дыхания, выделения, пищеварения, размножения, внутренней секреции и др.). 4. Исследование механизмов сенсорного восприятия и организации движений. 6. Изучение механизмов функционирования клеток, тканей, органов, принципов их системной организации. 9. Анализ характеристик и изучение механизмов биоритмов физиологических процессов. 10. Разработка новых методов исследований функций животных и человека.
Материалы, изложенные в диссертации, используются в учебном процессе при чтении дисциплин физиологического и фармакологического блока на кафедрах: анатомии и физиологии; медицинской биохимии, клинической лабораторной диагностики и фармации ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»; нормальной и патологической физиологии, клинической фармакологии ФГБОУ ВПО «Ставропольский государственный медицинский университет», фармакологии Пятигорского государственного медико-фармацевтического института – филиала ВолГМУ, физиологии ФГБОУ ВПО «Адыгейский государственный университет».
Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на 2-й Российско-Китайской Международной конференции по фармакологии «Фундаментальная фармакология и фармация – клинической практике» (Пермь, 2006); Межрегиональной научной конференции «Физиологические проблемы адаптации» (Ставрополь, 2008); XIV Международном симпозиуме «Эколого-физиологические проблемы адаптации» (Москва, 2009); 2-й Всероссийской научно-практической конференции «Физиология адаптации» (Волгоград, 2010); VIII Всероссийской конференции с международным участием «Нейроэндокринология – 2010» (Санкт-Петербург, 2010); 5-й Международной конференции «Биологические основы индивидуальной чувствительности к психотропным средствам» (Москва, 2010); 54-й научной конференции МФТИ «Проблемы фундаментальных и прикладных естественных и технических наук в современном информационном обществе» (Москва, 2011); IV съезде фармакологов России «Инновации в современной фармакологии» (Казань, 2012); Всероссийской конференции с международным участием «Физиологические процессы адаптации» (Ставрополь, 2013); научно-практической конференции «Университетская наука – региону» (Ставрополь, 2006 – 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 19 печатных работ, отражающих основное содержание работы, в том числе, 3 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, издана монография.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, трех глав собственных результатов исследований, обсуждения, заключения, выводов и библиографического указателя, включающего 467 источников, в том числе 240 отечественных и 227 иностранных. Диссертация изложена на 200 страницах текста, иллюстрирована 22 таблицами и 40 рисунками, 1 схемой.
