CC BY
15
УДК 636.92:591.111.05:612.822.3
СОДЕРЖАНИЕ СЕРОТОНИНА В КРОВИ КРОЛИКОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ РАЗЛИЧНЫХ РЕЖИМОВ ТРАНСКРАНИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИИ
СЕИН ОБ.,
доктор биологических наук, профессор, профессор кафедры хирургии и терапии, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, тел. 53-15-55.
ИБРОХИМОВ И.А.,
аспирант кафедры хирургии и терапии, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, тел. 53-15-55. ЖЕЛЕЙКИН Р.А.,
студент факультета ветеринарной медицины, ФГБОУ ВО Курская ГСХА, тел. 53-15-55.
Реферат. В статье приводятся результаты исследования влияния различных режимов транскраниальной электростимуляции (ТЭС) на серотонинергические структуры мозга у кроликов. Было проведено три эксперимента на кроликах породы советская шиншилла с использованием метода периодов. ТЭС применяли в трёх режимах. Во время первого режима на специальные электроды (Патент РФ № 162193. - 2015. Авт. Сеин О.Б. и др.), зафиксированные на голове животных, вначале подавался постоянный ток от «нуля» до 6,0 мА., затем подавался импульсный ток с частотой 70 - 80 Гц длительностью импульса 3,5 мс и амплитудой 3,0 мА. Второй режим ТЭС отличался от первого режима уменьшением частоты импульсного тока до 50-60 Гц. Во время третьего режима не применялся постоянный ток, а величина импульсного тока составляла 90-100 Гц. Электростимуляцию у кроликов проводили в течение трёх дней подряд. До начала и на третий день эксперимента у подопытных животных брали кровь. В крови исследовали общие гематологические показатели и содержание серотонина. Было установлено, что кролики, подвергавшиеся ТЭС с использования первого и второго режимов, во время электровоздействия вели себя спокойно. У кроликов, которых стимулировали с применением третьего режима, непосредственно после электростимуляции отмечалось беспокойство и повышенная двигательная активность. Однако через 10-15 мин кролики успокаивались и принимали лежачее положение. Общие гематологические показатели у животных находились в пределах физиологических границ. Содержание серотонина в крови до начала эксперимента достоверных различий не имело (p>0,05) и колебалось в пределах 1,17±0,24-1,30±0,21 мкмоль/л. После проведённого курса ТЭС у кроликов, подвергавшихся электровоздействию, в первом режиме содержание серотонина находилось на относительно высоком уровне (1,25±0,19-1,80±0,14 мкмоль/л). При использовании второго (1,31±0,12 мкмоль/л) и третьего (1,34±0,15 мкмоль/л) режимов изменения содержания серотонина в сторону увеличения относительно фоновых параметров имели недостоверный характер (p>0,05).
Ключевые слова: кролики, кровь, гематологические показатели, серотонин, транскраниальная электростимуляция, электроды, постоянный ток, импульсный ток.
CONTENT OF SEROTONIN IN THE BLOOD OF RABBITS WHEN USED OF DIFFERENT MODES OF TRANSCRANIAL ELECTROSTIMULATION
SEIN OB.,
Doctor of Biological Sciences, Professor, Professor of the Department of Surgery and Therapy, Kursk State Agricultural Academy, tel. 53-15-55.
IBROKHIMOV I.A.,
postgraduate student of the Department of Surgery and Therapy, Kursk State Agricultural Academy, tel. 53-15-55.
ZHELEIKIN R.A.,
student of the Faculty of Veterinary Medicine, Kursk State Agricultural Academy, tel. 53-15-55.
Essay. The article presents the results of a study of the effect of various modes of transcranial electrical stimulation (TES) on the serotonergic structures of the brain in rabbits. Three experiments were carried out on Soviet Chinchilla rabbits using the period method. TPP was used in three modes. During the first mode, special electrodes (RF Patent No. 162193. - 2015. Author Sein O.B. et al.), fixed on the head of animals, were first supplied with direct current from "zero" to 6.0 mA., then pulsed current with a frequency of 70 -80 Hz, a pulse duration of 3.5 ms and an amplitude of 3.0 mA. The second mode of TPP differed from the first mode by reducing the frequency of the pulsed current to 50-60 Hz. During the third mode, direct current was not applied, and the magnitude of the pulsed current was 90-100 Hz. Electrical stimulation in rabbits was carried out for three consecutive days. Before and on the third day of the experiment, blood was taken from the experimental animals. The blood was examined for general hematological parameters and serotonin content. It was found that rabbits subjected to TES from the use of the first and second modes, behaved calmly during the electric exposure. In rabbits that were stimulated using the third mode, anxiety and increased motor activity were noted immediately after electrical stimulation. However, after 10-15 minutes, the rabbits calmed down and assumed a supine position. General hematological parameters in animals were within the physiological limits. The content of serotonin in the blood before the start of the experiment had no significant differences (p>0.05) and fluctuated within 1.17±0.24-1.30±0.21 |mol/l. After a course of TES in rabbits subjected to electrical exposure, in the first mode, the content of serotonin was at a relatively high level (1.25±0.19-1.80±0.14 |mol/l). When using the second (1.31±0.12 |mol/l) and third (1.34±0.15 |mol/l) modes, the changes in the serotonin content towards an increase relative to the background parameters were unreliable (p>0.05).
Keywords: rabbits, blood, hematological parameters, serotonin, transcranial electrical stimulation, electrodes, direct current, pulsed current.
Введение. Серотонин относится к биогенным моноаминам, которые синтезируются в организме из незаменимой аминокислоты L-триптофана. Данный моноамин участвует в регуляции многих физиологических процессов на клеточном уровне. До 90% от общего количества серотонина в организме синтезируется и депонируется в энтерохромаффинных клетках желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Часть серотонина постоянно секретируется из энтерохро-маффинных клеток в просвет ЖКТ, в котором активирует перистальтику и секрецию. В то же время большая часть серотонина синтезируемого в слизистой оболочке кишечника поступает в кровеносное русло и адсорбируется тромбоцитами, которые транспортируют его к тканям организма, где он принимает участие во многих физиологических процессах, например, в пролиферации и регенерации [1, 2, 3].
Серотонин тесно связан с центральной нервной системой, выполняя роль нейротан-смиттера он реализует поведенческие реакции. При этом серотонин оказывает своё действие на физиологические процессы как в норме, так и при различных отклонениях, тем самым играет важную роль в поддержании гомеостаза.
Метаболизируется серотонин в печени и лёгких. При этом печень утилизирует серотонин с последующим его окислением до 5-гидроксиндолуксусной кислоты [4, 5]. Большое значение в утилизации циркулирующего в кро-
ви серотонина выполняют лёгкие. После прохождения крови через лёгкие 90% серотонина, который был предварительно в неё внутривенно введён, удаляется за счёт захвата и окисления эпителиальными клетками [1, 5].
В настоящее время известно 7 типов серото-ниновых рецепторов, которые при активации могут выполнять как тормозящую, так и возбуждающую функцию. При активации серотони-новых рецепторов нейроны выбрасывают как низкомолекулярные нейромедиаторы (серото-нин, ацетилхолин, ГАМК, глутамат, дофамин, адреналин, норадреналин), так и сигнальные пептиды и нейропептиды (кортизол, окситоцин, вазопрессин, пролактин, АКТГ, вещество Р, нейрокинины) [4-7].
Принимая во внимание свойства серотонина были получены препараты обладающие серото-нинергическим действием (серотонина адипи-нат, динатон). Однако они предназначены для использования в медицине. Нет сведений о дозировках этих препаратов для разных видов животных, что затрудняет их применение в ветеринарной практике. В этой связи особую актуальность принимают неинвазивные методы воздействия на серотонинергические структуры у животных. Одним из таких методов является ТЭС, которая широко используется в медицинской практике, что объясняется его многосторонним действием на многие функциональные системы организма. Его применяют в невроло-
гии, гастроэнтерологии, кардиологии, акушерстве и гинекологии [8, 9]. Имеются сведения об использовании ТЭС в ветеринарной медицине [10, 14]. Однако в этом случае данный метод не нашёл столь широкого применения по сравнению с традиционной медициной. В частности в источниках литературы встречаются единичные работы по использованию ТЭС с целью воздействия на серотонинергические структуры мозга у животных [8].
В этой связи дальнейшее изучение механизмов влияния ТЭС на организм животных позволит разработать новые способы и методы немедикаментозной регуляции физиологических функций, в том числе и функциональной активности серотонинергической системы у разных видов животных.
Материалы и методы исследований. Принимая во внимание вышеизложенное, целью настоящей работы являлось исследование влияния различных режимов ТЭС на функциональную активность серотонинергических структур мозга у кроликов.
Эксперименты проводили в условиях ветеринарной клиники Курской государственной сельскохозяйственной академии имени И.И. Иванова и частной кролиководческой фермы. Объектом исследований являлись кролики породы советская шиншилла.
Транскраниальную электростимуляцию осуществляли с использованием аппарата Тран-саир-2 (Центр ТЭС НИИ Физиологии АН РФ имени И.П. Павлова, С.-Пб.). С этой целью электроды разработанной нами конструкции
(Патент РФ №162193. - 2015 г., Сеин О.Б. и др.) располагали в стандартном положении: анод в области затылка, а катод - в области лобной кости (рисунок 1). Было использовано три режима ТЭС.
Во время первого режима вначале на электроды подавался постоянный ток, который плавно увеличивали в течение 2 мин, от «нуля» до 6,0 мА. Затем в той же полярности подавали прямоугольные импульсы с частотой 70 Гц и длительностью 3,0 мс.
Во время второго режима ТЭС на электроды подавался постоянный ток от «нуля» до 6 мА. Затем прямоугольные импульсы с частотой 60 Гц и длительностью 3,5 мс и амплитудой 3,0 мА.
При использовании третьего режима ТЭС на электроды постоянный ток не подавали, величина импульсного тока составляла 90-100 Гц, длительность импульса 3,5, амплитуда 3,0 мА.
Электростимуляцию у кроликов проводили в течение трёх дней подряд в одно и то же время. До начала и на третий день эксперимента у кроликов брали кровь с использованием вакуумных пробирок (RT-7600S, Китай). В крови исследовали скорость оседания эритроцитов (СОЭ), гематокритную величину, содержание эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина с использованием общепринятых методик и гематологического анализатора AbacusVet. Содержание серотонина определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии и соот-ветствующег набора реактивов.
Рисунок 1 - Общий вид электрода (а) и проведение транскраниальной электростимуляции у кролика (б)
Полученный в ходе исследований цифровой материал подвергали биометрической обработке с использованием метода периодов (А.А. Сысоев, 1978). При определении достоверности разности средних арифметических за исходную величину брали показатели, полученные до начала транскраниальной электростимуляции. Обработку данных проводили с использованием прикладных компьютерных программ.
Результаты исследований. Наблюдения за подопытными животными показали, что кролики, подвергавшиеся ТЭС с использованием первого и второго режима, во время эксперимента вели себя спокойно. В то же время у кроликов, которых стимулировали с применением третьего режима, непосредственно после электростимуляции отмечалось беспокойство. У всех животных повышалась двигательная активность. Они мотали головой, пытались освободиться от электродов и от фиксации, постоянно делали перемежающиеся движения ногами. Однако через 10-15 мин кролики успокаивались и до окончания электросеанса находились в лежачем положении.
Исследование общих гематологических показателей свидетельствуют о том, что у всех кроликов в период эксперимента они были в пределах физиологических границ (таблица
1). При этом во время первого режима регистрировалось повышение эритроцитов. Во время второго и третьего режимов отмечалось увеличение содержания лейкоцитов, однако выявленные изменения имели недостоверный характер ф>0,05).
При исследовании серотонина было установлено (рисунок 2), что до начала эксперимента его содержание у подопытных животных не имело достоверных различий ф>0,05) и колебалось в пределах 1,17±0,24-1,30±0,21 мкмоль/л.
После проведённого курса электростимуляции ответная реакция серотонинергической системы у кроликов имела разнонаправленный характер. Так, у животных, подвергавшихся ТЭС, в первом режиме содержание се-ротонина на третий день эксперимента достигало максимального значения (1,80±0,14 мкмоль/л). У кроликов, подвергавшихся ТЭС во втором (1,31±0,12 мкмоль/л) и третьем (1,34±0,15 мкмоль/л) режимах, изменения содержания серотонина в сторону увеличения были недостоверными ^>0,05).
Таким образом было установлено, что транскраниальная электростимуляция в оптимальном режиме сопровождается повышением серотонина в крови животных, что имеет важное прикладное значение.
Таблица 1 - Общие гематологические показатели у кроликов, подвергавшихся транскраниальной электростимуляции с использованием различных режимов
Показатели Время исследования
до проведения ТЭС после проведения ТЭС
1 режим ТЭС
СОЭ, мм/час 2,0±0,07 1,8±0,05
Гематокрит, % 38,8±0,24 39,0±2,7
Эритроциты, х1012/л 6,14±0,46 6,51±0,33
Лейкоциты, х109/л 7,18±0,58 7,20±0,49
Гемоглобин, г/л 114,5±3,6 115,5±3,8
2 режим ТЭС
СОЭ, мм/час 1,9±0,05 1,9±0,06
Гематокрит, % 38,5±2,0 38,8±2,8
Эритроциты, х1012/л 6,17±0,33 6,20±0,41
Лейкоциты, х109/л 7,00±0,46 7,54±0,39
Гемоглобин, г/л 113,5±4,0 113,8±4,4
3 режим ТЭС
СОЭ, мм/час 2,1±0,08 1,9±0,08
Гематокрит, % 38,7±2,7 39,0±3,3
Эритроциты, х1012/л 6,10±0,51 6,17±0,48
Лейкоциты, х109/л 7,10±0,46 7,88±0,49
Гемоглобин, г/л 113,0±4,7 113,5±3,8
1,80
1,25 1,30 ж 1,31 1,34
ИР Е Е
w ш ж ш
В ■
до проведения "ГЭС после проведения "ГЭС
SSS1 режим "ГЭС □ 2 режим "ГЭС = 3 режим ТЭС
Рисунок 2 - Содержание серотонина в крови кроликов при использовании различных режимов транскраниальной электростимуляции
Заключение. Полученные результаты сви- опиодерическими механизмами. Это подтвер-
детельствуют о том, что транскраниальная ждает тот факт, что блокаторы серотониновых
электростимуляция оказывает выраженное рецепторов и механизмов выделения данного
влияние на серотонинергическую систему медиатора устраняют анальгетический эффект
мозга кроликов. При этом наиболее высокое ТЭС, а серотонин-позитивные вещества его
содержание серотонина в крови регистриро- усиливают (В.П. Лебедев, 2005). С практиче-
валось после применения режима, включаю- ской точки зрения это имеет большое значе-
щего сочетание постоянного тока с прямо- ние, так как в отличие от агонистов опиоид-
угольными импульсами с частотой 70-80 Гц, ных рецепторов серотонин-позитивные веще-
длительностью импульса 3,5 мс и амплитудой ства не обладают наркотическими эффектами
3,0 мА. Именно данный режим ТЭС обеспе- и в перспективе могут быть использованы в
чивает специфическое направление тока и его клинической практике для потенцирования
доступ к структурам антиноцицептивной сис- анальгезии у разных видов животных. темы, которая тесным образом связана с
Список использованных источников
1. Гомазков О.А. Функциональная биохимия регуляторных пептидов. - М.: Наука, 1992. - 130
с.
2. Гомазков О.А. Старение мозга и нейротрофическая терапия. - М.: ИКАР, 2011. - 91 с.
3. Гомазков О.А. Нейрогенез как адаптивная функция мозга - М.: Изд-во НИИ биомедицинской химии, 2014. - 85 с.
4. Науменко Е.В. Серотонин и мелатонин в регуляции эндокринной системы. - Новосибирск: Наука, 1975. - 220 с.
5. Бабичев В.Н., Миронов С.М. Нейромедиаторы мозга и их нейроэндокринные эффекты. -М.: Медицина, 1984. - 278 с.
6. Chen J.G., Rednic G. Permeation and gating in serotonin transporter // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000. - № 97. - P.1044-1049.
7. Horschitz S., Hummerich R., Schloss P. Structure, function and regulation of the 5-hydroxytryptamine (serotonin) transporter. Biochemical Society Transactions. - 2001. - V. 29. - P. 728732.
8. Лебедев В.П. Транскраниальная электростимуляция: новый подход (экспериментально-клиническое обоснование и аппаратура). Сборник статей. - Т.1. - С.Пб. - 2005. - С. 22-38.
9. Транскраниальная электростимуляция / А.В. Малыгин, А.А. Ходарцев, А.Р. Токарева и др. -Тула: Изд-во «Индрик», 2021. - 224 с.
10. Беседин М.В. Применение транскраниальной электростимуляции для лечения телят больных диспепсией: автореф. дисс. канд. биол. наук. - Курск, 2020. - 17 с.
11. Электрический механизм транскраниальной электростимуляции / Ю.В. Храмов, Б.П. Шевченко, Д.Ф. Давлетбердин и др. // Актуальные проблемы мелких животных. - Троицк, 2001. - С. 4344.
12. Григорьев Д.А., Соловьёва М.А., Найденков А.В. Поведенческие реакции у животных при транскраниальной электростимуляции // Инновационные пути развития АПК на современном этапе: материалы 16-й Международной научно-практической конференции. - Белгород, 2012. - С.64-65.
13. Желнина М.А. Профилактика транспортного стресса у животных с использованием транскраниальной электростимуляции: автореф. дисс. канд. биол. наук. - Курск. 2013. - 19 с.
14. Зохиров А.Н., Сеин О.Б. Перистальтика кишечника у собак при транскраниальной электростимуляции // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2013. - №8. -
C. 76-78.
15. Функциональная активность серотонинергической системы у домашних животных в возрастном аспекте / О.Б. Сеин, К.А. Михайлов, Э.Г. Саргсян, А.С. Холоша // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. - 2018. - №5. - С.97-102.
16. Патент РФ на полезную модель №162193. - 2015 г. Устройство для проведения транскраниальной электростимуляции у животных: Авт. Сеин О.Б, Сеин Д.О., Желнина М.А., Михайлов К.А.
Spisok ispoFzovanny'x istochnikov
1. Gomazkov O.A. Funkcional'naya bioximiya regulyatorny'x peptidov. - M.: Nauka, 1992. - 130 s.
2. Gomazkov O.A. Starenie mozga i nejrotroficheskaya terapiya. - M. : IKAR, 2011. - 91 s.
3. Gomazkov O.A. Nejrogenez kak adaptivnaya funkciya mozga - M.: Izd-vo NII biomedicinskoj ximii, 2014. - 85 s.
4. Naumenko E.V. Serotonin i melatonin v regulyacii e'ndokrinnoj sistemy'. - Novosibirsk: Nauka, 1975. - 220 s.
5. Babichev V.N., Mironov S.M. Nejromediatory' mozga i ix nejroe'ndokrinny'e e'ffekty'. - M.: Medicina, 1984. - 278 s.
6. Chen J.G., Rednic G. Permeation and gating in serotonin transporter // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2000. - № 97. - P.1044-1049.
7. Horschitz S., Hummerich R., Schloss P. Structure, function and regulation of the 5-hydroxytryptamine (serotonin) transporter. Biochemical Society Transactions. - 2001. - V. 29. - P. 728732.
8. Lebedev V.P. Transkranial'naya e'lektrostimulyaciya: novy'j podxod (e'ksperimental'no-klinicheskoe obosnovanie i apparatura). Sbornik statej. - T.1. - S.Pb. - 2005. - S. 22-38.
9. Transkranial'naya e'lektrostimulyaciya / A.V. Maly'gin, A.A. Xodarcev, A.R. Tokareva i dr. - Tula: Izd-vo «Indrik», 2021. - 224 s.
10. Besedin M.V. Primenenie transkranial'noj e'lektrostimulyacii dlya lecheniya telyat bol'ny'x dispepsiej: avtoref. diss. kand. biol. nauk. - Kursk, 2020. - 17 s.
11. E'lektricheskij mexanizm transkranial'noj e'lektrostimulyacii / Yu.V. Xramov, B.P. Shevchenko,
D.F. Davletberdin i dr. // Aktual'ny'e problemy' melkix zhivotny'x. - Troiczk, 2001. - S. 43-44.
12. Grigor'ev D.A., Solov'yova M.A., Najdenkov A.V. Povedencheskie reakcii u zhivotny'x pri transkranial'noj e'lektrostimulyacii // Innovacionny'e puti razvitiya APK na sovremennom e'tape: materialy' 16-j Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - Belgorod, 2012. - S.64-65.
13. Zhelnina M.A. Profilaktika transportnogo stressa u zhivotny'x s ispol'zovaniem transkranial'noj e'lektrostimulyacii: avtoref. diss. kand. biol. nauk. - Kursk. 2013. - 19 s.
14. Zoxirov A.N., Sein O.B. Peristal'tika kishechnika u sobak pri transkranial'noj e'lektrostimulyacii // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skoxozyajstvennoj akademii. - 2013. - №8. - S. 76-78.
15. Funkcional'naya aktivnost' serotoninergicheskoj sistemy' u domashnix zhivotny'x v vozrastnom aspekte / O.B. Sein, K.A. Mixajlov, E'.G. Sargsyan, A.S. Xolosha // Vestnik Kurskoj gosudarstvennoj sel'skoxozyajstvennoj akademii. - 2018. - №5. - S.97-102.
16. Patent RF na poleznuyu model' №162193. - 2015 g. Ustrojstvo dlya provedeniya transkranial'noj e'lektrostimulyacii u zhivotny'x: Avt. Sein O.B, Sein D.O., Zhelnina M.A., Mixajlov K.A.
