CC BY
43
УДК 612.821.6+615.78
Л.В. Лоскутова, А.В. Филатов
ОБЛЕГЧЕНИЕ ОБУЧЕНИЯ АКТИВНОМУ ИЗБЕГАНИЮ ГИПЕРТЕНЗИВНЫХ КРЫС НИСАГ ПРИ ВВЕДЕНИИ ДИАЗЕПАМА
ГУ НИИ физиологии СО РАМН, Новосибирск
У крыс линии НИСАГ с наследственной стресс-чувствительной артериальной гипертонией исследовали возможность выработки условной реакции активного избегания при снижении тревожности диазепамом. Системное введение препарата в дозе 1 мг/кг за 30 мин до обучения значительно ускоряло реакции избавления (escape) и избегания (avoidance) болевого раздражителя по сравнению с собственным контролем. Обнаруженный эффект позволяет связать нарушение процесса обучения у крыс НИСАГ с негативным влиянием высокой ситуационной (реактивной) тревожности, но не с артериальной гипертонией.
Ключевые слова: артериальная гипертония, память, тревожность, условная реакция активного избегания.
Обсуждение проблемы причинноследственного взаимодействия гиперто-
ния/память, начатое 30 лет назад, продолжается как на клиническом, так и экспериментальном уровнях. Есть клинические указания на то, что гипертония может приводить к дефектам памяти [5, 6, 7]. С другой стороны, отсутствие ощутимого влияния гипотензивной терапии на частоту или скорость развития сенильных деменций [3, 11] не подтверждает предполагаемую зависимость. В исследованиях, проводимых на животных, используются как генетические, так и индуцированные модели гипертензии с учетом фактора возраста, анализом пространственной памяти и влияния на нее гипотензивных препаратов [7, 8, 9, 10]. Как и на людях, результаты, получаемые в экспериментах, не всегда однозначны. Так, у спонтанно гипертензивных 12-месячных крыс 8НЯ было выявлено затруднение приобретения навыка в радиальном и водном лабиринтах по сравнению с крысами Sprague-Dawley того же возраста и с хронической гипертонией, индуцированной пережатием нисходящей аорты [8]. Результат предполагает независимость функции памяти от повышения давления. С другой стороны, такая зависимость наблюдается при облегчении обучения нимодипином (блокатором кальциевых каналов) с большей эффективностью у 12месячных крыс SHR, чем у нормотензивных крыс WKY того же возраста [10].
Ранее нами [1, 2] был проведен сравнительный анализ способности к обучению у крыс
двух линий — спонтанно гипертензивных SHR и отечественных НИСАГ с наследственно обусловленной, индуцируемой стрессом, артериальной гипертонией. Обе линии имеют разные психоэмоциональные статусы [1], оказывающие существенное влияние на процессы обучения. Авторами обнаружено, что задержка приобретения условного навыка крысами НИСАГ происходит только в ситуации многократного аверсивного подкрепления, что вызывает у них панический страх и неадекватное поведение. В приобретении реакции пассивного избегания на однократное болевое раздражение они ничем не отличались от контрольных гипотензивных крыс Вистар. В то же время крысы SHR демонстрировали прямо противоположные результаты в обеих поведенческих задачах. Уже сам по себе обнаруженный факт предполагал зависимость процессов памяти скорее от генетически детерминированной эмоциональности этих животных, чем от высокого артериального давления. Это требовало подтверждения в исследованиях с применением фармакологического анализа. Поэтому цель настоящей работы заключалась в оценке влияния диазепама на формирование условной реакции активного избегания у гипертензивных крыс линии НИСАГ.
Методика
В работе использованы крысы-самцы в возрасте четырех месяцев двух генетических линий, полученные из лаборатории разведения животных Института цитологии и генетики
СО РАН (Новосибирск) — крысы НИСАГ с наследственно обусловленной, индуцируемой стрессом, артериальной гипертонией (п = 21), и нормотензивные крысы линии Вистар (п = 20). После доставки из вивария все животные были размещены по две особи в пластиковых клетках и далее содержались в стандартных условиях. Длительность периода адаптации к новому окружению до начала эксперимента составила 12 дней. Выработка условной реакции активного избегания (УРАИ) проводилась в автоматической челночной камере с программным обеспечением (ИФТ-04). Непосредственно перед обучением крысам давалось три минуты для ознакомления с установкой, после чего в отсеке, где находилась крыса, включалась электрическая лампочка (10 W), вмонтированная в переднюю стенку камеры над дверью. Через 5 сек изолированного действия условного сигнала на металлическую решетку пола подавался электрический ток (0,7 мА), который отключался вместе со светом при переходе крысы в другой отсек. Временной интервал между сочетаниями условного и безусловного стимулов изменялся в случайном порядке — от 22 до 30 сек. Обучение осуществлялось в одной сессии, которая состояла из 100 проб. Автоматически регистрировались следующие параметры: латентный период (ЛП) перехода на болевой стимул (реакция избавления), число сочетаний до первого правильного ответа, число сочетаний до закрепления условной реакции (7 последовательных правильных ответов — реакция избегания) и число межстимульных переходов. Диазепам (релиум, Польша) растворяли в дистиллированной воде с добавлением капли Твин-80, и вводили внутрибрюшинно за 30 мин до тестирования в дозе 1 мг/кг, значительно снижающей амплитуду реакции вздрагивания у крыс [4].
Статистическую оценку данных проводили с применением однофакторного и двухфакторного АКОУА в программной среде STATGRAPHICS. Результаты представлены в виде средних арифметических значений со средней стандартной ошибкой (М^ЕМ).
Опыты проводили с соблюдением принципов гуманности, в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приложение к приказу М3 СССР от 12.08. 1977 г. № 755) и одобренных комитетом по биомедицинской этике ГУ НИИ физиологии СО РАМН.
Результаты
Плановые сравнения АКОУА, результаты которых представлены на рис. 1, выявили высоко достоверные различия между контрольными крысами НИСАГ и остальными группами почти по всем показателям. Наибольшее число сочетаний условного и безусловного стимулов, предшествующих появлению первого правильного ответа (Рис. 1, а), потребовалось контрольным крысам НИСАГ. Выявлены высоко достоверные различия как с обеими группами Вистар (р < 0,001), так и с крысами НИСАГ, получившими диазепам перед обучением (Р1;19 = 27,16; р < 0,001). Такие же различия были зарегистрированы и относительно второго показателя — числа сочетаний до выполнения семи последовательных ответов избегания наказания (Рис. 1, б). По сравнению с контрольными крысами Вистар (Б1;19 = 21,91; р < 0,001) и крысами НИСАГ с диазепамом (Б1;19 = 12,55; р < 0,01), только у одной из десяти контрольных крыс НИСАГ условная реакция была выработана после предъявления 68-и сочетаний. Двигательная активность контрольных крыс НИСАГ, измеряемая количеством межстимульных переходов, находилась на самом низком уровне по сравнению с остальными группами (Рис. 1, в). Однако наличие достоверных различий показано относительно контрольных Вистар (Б119 = 11,67; р < 0,01).
Рис. 1. Влияние диазепама на обучение условной реакции активного избегания нормотензивных крыс Вистар и гипертензивных крыс НИСАГ.
а — число сочетаний условного и безусловного стимулов до появления первого правильного ответа; б — число сочетаний до закрепления условной реакции; в — число межсигнальных переходов.
Светлые столбики — крысы Вистар (контроль), заштрихованные — Вистар (диазепам), темные — крысы НИСАГ (контроль), серые — НИСАГ (диазепам).
* р < 0,05, достоверность отличий с группой 3.
ЛП, с 9Н
7-
6-
5-
1 2 3 4 5
номер блока
Рис. 2. Динамика изменения латентного периода перехода на болевой раздражитель в процессе обучения условной реакции активного избегания.
1 — Вистар (контроль); 2 — Вистар (диазепам);
3 — НИСАГ (контроль); 4 — НИСАГ (диазепам).
* p < 0,01 по сравнению со всеми остальными группами;
# p < 0,05 при внутригрупповых сравнениях между первым и последующими блоками.
Для анализа динамики процесса обучения средние значения ЛП перехода находили в каждом из пяти первых блоков (по десять пар стимулов в каждом). Статистический анализ выявил значимость факторов группы ^137 = 16,11; p < 0,001) и блока ^4,148 = 22,47; p < 0,001). Данные, представленные на рис. 2, указывают на высокие показатели ЛП перехода у контрольных крыс НИСАГ, которые значимо отличались от таких же значений контрольной группы Вистар во всех пяти блоках, включая последний ^1>37 = 13,001; p < 0,001). Проведение внутригрупповых сравнений показало, что у контрольных НИСАГ при длительной задержке реакции избавления от болевого стимула, снижение ЛП перехода начиналось в четвертом блоке ф < 0,05 по сравнению с первым), а у контрольных крыс Вистар — уже между первым и вторым ^1>37 = 4,00; p < 0,05). Введение диазепама перед обучением вызвало у крыс НИСАГ значительное ускорение приобретения реакции избавления. Уже во втором блоке начиналось снижение ЛП перехода, которое имело достоверные отличия от ЛП перехода первого ^1>37 = 5,11; p = 0,03). У крыс Вистар, введение препарата не повлияло на скорость формирования реакции избавления ф > 0,05 по сравнению с собственным контролем). В итоге, все три группы — контрольные Вистар, Вистар и НИСАГ с диазепамом не различались между собой по скорости приобретения реакции избавления ф > 0,05).
Заключение
Из представленных данных следует, что у крыс НИСАГ способность к многократному обучению в «аверсивной» ситуации резко нарушена и сопровождается признаками панического страха (заторможенность, усиленная вокализация). И как следствие — задержка формирования реакции избавления (Рис. 2), препятствующей достижению критерия обученности УРАИ. Диазепам блокировал развитие поведенческих признаков гиперреактивности крыс НИСАГ и ускорил формирование реакции избавления и последующей реакции избегания. Эффект диазепама также позволяет предполагать и тип тревожности (реактивный), который в клинике купируется производными бензодиа-зепинового ряда [12]. Можно также предполагать и нейрохимическую природу базовой тревожности НИСАГ, связанную с изменениями в системе ГАМК-бензодиазепинового комплекса.
При стрессе, вызванном аверсивностью ситуации, параллельно повышены и тревожность, и артериальное давление. Однако эффект диазепама свидетельствует о связи нарушения выработки навыка активного избегания с психоэмоциональными особенностями крыс НИСАГ, но не с влиянием гипертензии. Можно думать, что обучение этих животных в тестах с положительным подкреплением будет так же успешно, как и у гипотензивных контрольных животных. Представляется, что проведение исследований по влиянию гипертонии на память не может проводиться вне контекста психоэмоциональных особенностей.
FACILITATION OF ACQUISITION OF THE CONDITIONED ACTIVE AVOIDANCE BY DIAZEPAME IN RATS ISIAH L.V. Loskutova, A.V. Filatov
In rats ISIAH with inherited stress induced arterial hypertension the possibility of acquisition of the conditioned active avoidance has been studied. The intraperitoneal injection 1 mg/kg diazepam 30 min before learning facilitates the responses of escape and avoidance in comparison to own control. The observed effect allow us to connect the disturbance of learning and memory in rats ISIAH with the negative influence of high reactive anxiety but not with hypertension.
Литература
1. Лоскутова Л.В. Сравнительный анализ сохранения условной реакции пассивного избегания у крыс с разными формами наследственной артериальной гипертензии
/ Л.В. Лоскутова, Н.И. Дубровина, А.Л. Маркель // Российский физиол. журн. им. И.М. Сеченова. - 2006. - Т. 92.
- № 4. - С. 440-448.
2. Особенности выработки условной реакции ак-
тивного избегания у крыс с разными формами наследственной артериальной гипертензии / Л.В. Лоскутова,
А.В. Филатов, Н.И. Дубровина, А.Л. Маркель // Бюл. эксп. биол. мед. - 2006. - Т. 142.- № 10. - С. 386-388.
3. Albert M. Neuropsychological and neurophysiologi-cal changes in healthy adult humans across the age range / M. Albert // Neurobiol. Aging. - 1993. - № 4. - P. 623-625.
4. Anxiolitic and side-effect profile of LY354740: a potent, highly selective, orally active agonist for group II me-tabotropic glutamate receptors / D.R. Helton, J.P. Tizzano, J.A. Monn, et al. // J. Pharmacol. Exp. Therap. - 1998. -Vol. 284. - № 2. - P. 651-660.
5. Blood pressure, cognitive functions, and prevention of dementias in older patients with hypertension. / W.H. Birkenhager, F. Forette, M.L. Seux, et al. // Arch. Intern. Med. - 2001. - Vol. 161. - № 2. - P. 152-156.
6. Effects of hypertension on attention, memory, and executive function in older adults / B.K Saxby, F. Harrington,
I.G. McKeith, et al. // Health Psychol. - 2003. - Vol. 22. -№ 6. - P. 587-591.
7. Hernandez C.M. Spontaneously hypertensive rats: further evaluation of age-related memory performance and cholinergic marker expression. / C.M. Hernandez, H. Hoifodt, C. Pharm // J. Psychiat. Neurosci. - 2003. - Vol. 28. - № 3. -P. 197-209.
8. Kadish I. Chronic, severe hypertension does not impair spatial learning and memory in Sprague-Dawley rats / I. Kadish, T. Groen, J.M. Wyss // Learning Memory. - 2001. -Vol. 8. - P. 104-111.
9. Long-term inhibition of renin-angiotensin system sustains memory function in aged Dahl rats / N. Hirawa, A. Numabe, T. Gomi, T. Ikeda, et al. // Hypertension. - 1999.
- Vol. 34. - № 3. - P. 496-502.
10. Meneses A. Spontaneously hypertensive rats: a potential model to identify drugs for treatment of learning disorders / A. Meneses, E. Hong // Hypertension. - 1998. - Vol. 31.
- P. 968-972.
11. Starr J.M. Differential cognitive outcomes in the hypertensive old people in edinburgh study. / J.M. Starr, L.J. Whalley // J. Neurol. Sci.- 2005. - Vol. 229. - № 1. -P. 103-107.
12. The brain decade in debate: II. Panic or anxiety? From animal models to a neurobiological basis / R. Andreatini, C. Blanchard, R. Blanchard, et al. // Brazil. J. Med. Biol. Res. - 2001. - Vol. 34. - P.145-154.
