ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ГИПОТАЛАМУСЕ КРОЛИКОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СРОКАХ ПИЩЕВОЙ И ПИТЬЕВОЙ ДЕПРИВАЦИИ И ЕЕ ОТМЕНЕ

ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ БИОГЕННЫХ АМИНОВ В ГИПОТАЛАМУСЕ КРОЛИКОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СРОКАХ ПИЩЕВОЙ И ПИТЬЕВОЙ ДЕПРИВАЦИИ И ЕЕ ОТМЕНЕ

Научная статья

Гаджиева Э.Т. *

Азербайджанский Государственный Педагогический Университет, Баку, Азербайджан

* Корреспондирующий автор (nazaket-alieva[at]mail.ru)

Аннотация

Целью данной работы было изучение содержания биогенных моноаминов  (дофамин, норадреналин и серотонин) в гипоталамусе  3-х месячных кроликов, подвергшихся пищевой и питьевой депривации. Результаты исследований свидетельствуют о том, что в зависимости от сроков пищевой и питьевой депривации содержание дофамина, норадреналина и серотонина подвергается существенным изменениям.

Питьевая депривация, по сравнению с пищевой, вызывает более существенные изменения в содержании биогенных моноаминов в гипоталамусе.

Ключевые слова: дофамин, норадреналин, серотонин, пищевая депривация, питьевая депривация.

CHANGING DYNAMICS OF BIOGENIC AMINES CONTENT IN HYPOTHALAMUS OF RABBITS WITH DIFFERENT TIMES OF FOOD AND DRINKING DEPRIVATION AND ITS CANCELLATION

Research article

Gadzhieva E.T. *

Azerbaijan State Pedagogical University, Baku, Azerbaijan

* Corresponding author (nazaket-alieva[at]mail.ru)

Abstract

The goal of this work is to study the content of biogenic monoamines (dopamine, norepinephrine, and serotonin) in the hypothalamus of 3-month-old rabbits exposed to food and drinking deprivation. The results of the research showed that depending on the timing of food and drinking deprivation, the content of dopamine, norepinephrine, and serotonin undergoes significant changes.

Drinking deprivation, as compared to nutritional, causes more significant changes in the content of biogenic monoamines in the hypothalamus.

Keywords: dopamine, norepinephrine, serotonin, food deprivation, drinking deprivation.

В последние годы биогенные амины рассматриваются как важнейшие нейромедиаторы в адренергической, норадренергической и серотонинергической системах и регуляторы защитно-приспособительных реакций организма. Они создают возможность для быстрого адекватного перехода организма из состояния покоя в состояние возбуждения или торможения, способствуют интенсивному ускорению обменных процессов, а также участвуют в формировании и регуляции различных физиологических параметров организма в норме и при патологии. Обмен биогенных аминов связан с функциональным состоянием нервной системы.

Легкое стрессирующее воздействие может быть полезным, так как активирует защитные ресурсы организма, тогда как длительное или интенсивное воздействие стрессора приводит к их истощению [1]. Наибольший вред организму наносит острый или длительный неконтролиру­емый стресс, при кото­ром животное (или человек) не может активно или пассивно воздействовать на окружающую среду с целью изменить ее. Подобные стрессы неблагоприятно отражаются на структурно-функциональных состояниях головного мозга [2].

При изучении биогенных аминов в стрессорных ситуациях организма были использованы самые разнообразные модели экстремального воздействия. Одной из них является лишение животных пищи и воды.

Исходя из вышесказанного, целью данной работы было изучение содержания  биогенных аминов в гипоталамусе 3-х месячных кроликов при различных сроках пищевой и питьевой депривации и на фоне восстановления пищевого и питьевого режима.

Материалы и методы

Все эксперименты выполнены с соблюдением принципов международной декларации Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) о защите животных, используемых для экспериментальных и других научных целей.

В качестве объекта исследования были использованы 3-х месячные кролики, содержавшиеся в стандартных условиях вивария на протяжении всего периода эксперимента.

Животные были разделены на следующие группы:

а) контрольная группа  – интактные особи;

б) опытная группа №1 была разбита на подгруппы с учетом длительности периода (1, 3 и 5 суток) пищевой депривации и на фоне 7-ми суточного восстановления пищевого режима;

в) опытная группа №2 была разбита на подгруппы с учетом длительности периода (1, 3 и 5 суток) питьевой депривации и на фоне  7-ми суточного восстановления питьевого режима.

Для определения биогенных моноаминов использован универсальный флуориметрический метод Б.М.Когана и Н.В.Нечаева [3], позволяющий на одной исследуемой навеске одновременно определять содержание дофамина, норадреналина и серотонина. Метод основан на экстракции биогенных моноаминов  органическим раствором (Н-бутанолом и гептаном).

Полученные результаты обработаны статистически.

Результаты и обсуждение

Согласно полученным результатам, у интактных животных содержание дофамина составляет 650±30,2 нг/г свежей ткани, норадреналина - 471±20,3 нг/г свежей ткани, а серотонина - 580±24 нг/г свежей ткани (таб. 1).

После односуточной пищевой депривации содержание дофамина и серотонина уменьшается и становится равным 565±23,6 и 528±15,2 нг/г, что составляет 87% и 91% по сравнению с данными контрольной группы. На 3-и сутки пищевой депривации содержание дофамина и серотонина существенно снижается и, соответственно, составляет 487±20,6 нг/г и 493±16,0 нг/г, что на 25% и 15% меньше по сравнению с показателями контроля. На 5-е сутки пищевой депривации содержание дофамина снижается до 422±20,3 нг/г, а серотонина - до 423±13,2 нг/г, что составляет 65% и 73%, соответственно, по сравнению с контролем (таб. 1).

После односуточной пищевой депривации содержание норадреналина возрастает до 562±22,2 нг/г. На 3-и и 5-е сутки пищевой депривации содержание норадреналина повышается и, соответственно, составляет 589±24,2 нг/г и 622±25,5нг/г.

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что в зависимости от сроков пищевой депривации содержание дофамина, норадреналина и серотонина подвергается существенным изменениям.

 

Таблица 1 – Содержание дофамина, норадреналина и серотонина в гипоталамусе 3-х месячных кроликов при различных сроках пищевой депривации и на фоне восстановления пищевого режима (M±m, n=5)

Сроки	Дофамин		Норадреналин		Серотонин
	M±m	%	M±m	%	M±m	%
Контроль	650±30,2	100	471±20,3	100	580±24	100
Депривация
1-суточная	565±23,6	87	562±22,2*	119	528±15,2	91
3-суточная	487±20,6**	75	589±24,2**	125	493±16,0*	85
5- суточная	422±20,3***	65	622±25,5**	132	423±13,2***	73
Восстановление пищевого режима после 5-суточной пищевой депривации
7-суточное	572±19,0	88	542±13,8*	115	522±18,5	90

Примечание: * - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001  

На втором этапе серии экспериментов изучалось содержание дофамина, норадреналина и серотонина на фоне восстановления пищевого режима после 5-ти суточной пищевой депривации.

Результаты исследований свидетельствуют о том, что на фоне 7-ми суточного восстановления пищевого режима в содержании дофамина и серотонина прослеживается тенденция к повышению и, соответственно, составляет 88% и 90% по сравнению с контрольной группой. Содержание норадреналина повышается 15% по отношению к контролю.

Во второй серии экспериментов изучалось содержание дофамина, серотонина и норадреналина в гипоталамусе 3-х месячных кроликов при различных сроках питьевой депривации и на фоне восстановления питьевого режима (таб. 2).

 

Таблица 2 – Содержание дофамина, норадреналина и серотонина в гипоталамусе 3-х месячных кроликов при различных сроках питьевой депривации и на фоне восстановления питьевого режима (M±m, n=5)

Сроки	Дофамин		Норадреналин		Серотонин
	M±m	%	M±m	%	M±m	%
Контроль	650±30,2	100	471±20,3	100	580±24	100
Депривация
1-суточная	539±21,5*	83	579±25,0**	123	493±20,8*	85
3-суточная	474±22,8**	73	612±29,1**	130	447±17,3**	77
5- суточная	383±16,9***	59	654±31,2**	139	394±15,3***	68
Восстановление питьевого режима после 5-суточной питьевой депривации
7-суточное	559±18,6*	86	556±16,1*	118	505±17,9*	87

Примечание: * - p<0,05; ** - p<0,01; *** - p<0,001  

После суточной питьевой депривации содержание дофамина и серотонина снижается на 17% и 15%, соответственно, по сравнению с контрольной группой. При этом, содержание дофамина составляет 539±21,5 нг/г, а серотонина - 493±20,8 нг/г. После 3-х суточной питьевой депривации содержание дофамина и серотонина также снижается, составляя при этом, соответственно, 474±22,8 нг/г и 447±17,3 нг/г. На 5-е сутки питьевой депривации сохраняется тенденция снижения содержания дофамина и серотонина, что составляет, соответственно, 383±16,9 нг/г и 394±15,3 нг/г.

После односуточной питьевой депривации содержание норадреналина возрастает до 579±25,0 нг/г. На 3-и и 5-е сутки питьевой депривации содержание норадреналина повышается и, соответственно, составляет 612±29,1 нг/г и 654±31,2 нг/г с.

На 7-е сутки восстановления питьевого режима отмечается снижение содержания дофамина и серотонина по сравнению с контрольными животными, что составляет 559±18,6 нг/г и 505±17,9 нг/г, соответственно. При этом содержание норадреналина повышается на 18% по сравнению с контролем.

Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что питьевая депривация, по сравнению с пищевой, вызывает более существенные изменения в содержании дофамина, норадреналина и серотонина в гипоталамусе исследуемых животных.

Любой стимул, при воздействии которого может возникнуть угроза целостности организма (стрессор), приводит к стрессовой реакции, представляющей собой адаптивную активность для выхода из стрессовой ситуации и определения новых форм стратегии выживания [4].

Мы считаем, что структурный след адаптации формируется в системе при доминирующей мотивации, которая функционально реализуется в виде поведения, т.е. адаптации, формирующейся на основе доминирующей потребности организма. В реализации этих механизмов ведущее место принадлежит нейрохимическим системам мозга, ответственным за реализацию центральных механизмов пищевого и питьевого поведения. Роль моноаминов в приспособительных реакциях организма – это один из существенных элементов развития состояния «напряжения», или стресса, т.е. ответной неспецифической реакции организма на действие раздражителя [5], [6], [7].

Стрессорные факторы, как физические, так и психологические, через различные мозговые структуры (прежде всего амигдалу и префронтальную кору [8]) стимулируют продукцию и выделение кортиколиберина из мелкоклеточных нейронов паравентрикулярного ядра (ПВЯ) гипоталамуса. Кортиколиберин, в свою очередь, далее активирует как симпато-адреналовую систему (САС) (через норадренергические нейроны голубого пятна Locus coeruleus), так и гипоталамо-гипофизарную систему [9].

Адаптация к новой среде обитания формируется на основе механизмов гомеостаза. Нарушение гомеостаза, вызванное факторами внешней и внутренней среды, или сигнал о возможности подобного нарушения, через высшие уровни регуляции активирует ответственные за адаптацию организма высшие регуляторные центры – гипоталамус [10], в котором заложен ряд важных механизмов регуляции и интеграции вегетативных функций (центры голода, жажды и др.).

Мы считаем, что на уровне гипоталамуса взаимодействие нервных и гормональных регуляторных механизмов более выраженно может проявлять себя в виде адаптивно-компенсаторных реакций в нейронах на модели нарушения энергетического (при голодании) и водно-солевого (при жажде) гомеостаза.

Моноаминергические механизмы регуляции пищевого и питьевого поведения являются сложными и спорными. Норадреналин участвует в центральных и периферических механизмах регуляции пищевого и питьевого поведения. Дофаминергическая и серотонинергическая система – важный компонент реализации стимулов жажды в деятельности, характерной для питьевого поведения [11], [12].

В заключении можно предположить, что пищевая и питьевая депривация как специфический и неспецифический фактор влияет на содержание биогенных моноаминов в гипоталамусе экспериментальных животных.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Weinberg J. Neurobiology of chronic mild stress: parallels to major depression /J. Weinberg // Neurosci. Biobehav. Rev. – 2012 - V. 36. – P. 2085–2117. doi:10.1016/j.neubiorev.2012.07.001
2. Немец В.В. Стресс и стратегии поведения / В.В. Немец, Е.П. Виноградова // Национальный психологический журнал. – 2017 – Т. 26, № 2, – С. 59–72. doi: 10.11621/npj.2017.0207
3. Коган Б.М. Чувствительный и быстрый метод одновременного определения дофамина норадреналина, серотонина и 5-оксиндолуксусной кислоты  в одной пробе / Коган Б.М., Нечаев Н.В./. «Лабират. дело» - 1979 - № 5, с.301
4. Lalonde R. The effects of cerebellar damage on maze learning in animals / R. Lalonde, C. Strazielle // Cerebellum. – 2003. – V. 2, № – Р. 300-309.
5. Sinclair D. Impacts of stress and sex hormones on dopamine neurotransmission in the adolescent brain / D. Sinclair, T. D. Purves-Tyson, K. M. Allen and others // Psychopharmacology – 2014 – V. 231 – P. 1581–1599
6. Chrousos G.P. Stress and disorders of the stress system / G.P. Chrousos // Nat. Rev. Endocrinol. – 2009 – V. 5 – P. 374–381 (doi:10. 1038/nrendo.2009.106)
7. Bruce S. McEwen Mechanisms of stress in the brain / Bruce S. McEwen, Nicole P. Bowles, Jason D. Gray, and others // Neurosci. - 2015 – V. 18 – P.1353-1363
8. Jankord R. Limbic regulation of Hypothalamo-Pituitary-Adrenocortical function during acute and chronic stress / R. Jankord, J. P. Herman // Annals of the New York Academy of Sciences. – 2008 – V. 1148 - № 1 – P. 64–73
9. Owens M.J. Physiology and pharmacology of corticotropin-releasing factor / M. J. Owens, C. B. Nemeroff // Pharmacol Rev. – 1991 – V. 43 - № 4 - P. 425–473
10. Green M.R. Sex and stress steroids in adolescence: Gonadal regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the rat / M.R. Green, C.M. McCormick // Gen Comp Endocrinol. – 2016 – V. 234. – P. 110-116
11. Jong-Woo S. Network of hypothalamic neurons that control appetite / Jong-Woo // BMB Rep., - 2015 - V. 48. - № 4 - P. 229-233
12. Popova N.K. Brain serotonin metabolism during water deprivation and hydration in rats / K. Popova, L.N. Ivanova, T.G. Amstislavskaya, and others // Neurosci Behav Physiol.– 2001 – V. 3 - № 3 – P. 327-32

Список литературы на английском языке / References in English

1. Weinberg J. Neurobiology of chronic mild stress: parallels to major depression /J. Weinberg // Neurosci. Biobehav. Rev. – 2012 - V.36. – P. 2085–2117.doi:10.1016/j.neubiorev.2012.07.001
2. Nemets V.V. Stress and neurobiology of coping styles. National Psychological Journal, [Natsional’nyy psikhologicheskiy zhurnal] / Nemets V.V., Vinogradova E.P., 2017, № 2, P. 59–72. doi: 10.11621/npj.2017.0207 [in Russian]
3. Kogan B.M. Chuvstvitel'nyy i bystryy metod odnovremennogo opredeleniya defamina noradrenalina, serotonina i 5-oksindoluksusnoy kisloty v odnoy probe. [Sensitive and fast method for the simultaneous determination of defamine norepinephrine, serotonin and 5-oxindolucetic acid in one sample.] / B.M. Kogan, N.V. Nechayev // «Labirat. delo» - 1979 - №5 - P.301 [in Russian]
4. Lalonde R. The effects of cerebellar damage on maze learning in animals / R. Lalonde, C. Strazielle // Cerebellum. – 2003 – V. 2, № – Р. 300-9.
5. Sinclair D. Impacts of stress and sex hormones on dopamine neurotransmission in the adolescent brain / D. Sinclair, T. D. Purves-Tyson, K. M. Allen and others // Psychopharmacology – 2014 – V. 231 – P. 1581–1599
6. Chrousos G.P. Stress and disorders of the stress system / G.P. Chrousos // Nat. Rev. Endocrinol. – 2009 – V. 5 – P. 374–381 (doi:10. 1038/nrendo.2009.106)
7. Bruce S. McEwen Mechanisms of stress in the brain / Bruce S. McEwen, Nicole P. Bowles, Jason D. Gray, and others // Neurosci. - 2015 – V. 18 – P. 1353-1363
8. Jankord R. Limbic regulation of Hypothalamo-Pituitary-Adrenocortical function during acute and chronic stress / R. Jankord, J. P. Herman // Annals of the New York Academy of Sciences. – 2008 – V. 1148 - № 1 – P.64–73.
9. Owens M.J. Physiology and pharmacology of corticotropin-releasing factor / M. J. Owens, C. B. Nemeroff // Pharmacol Rev. – 1991 – V.43 -№ 4 - P.425–473.
10. Green M.R. Sex and stress steroids in adolescence: Gonadal regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the rat / M.R. Green, C.M. McCormick //Gen Comp Endocrinol. – 2016 – V. 234. – P.110-6.
11. Jong-Woo S. Network of hypothalamic neurons that control appetite / Jong-Woo S. // BMB Rep., - 2015 - V. 48. - № 4 - P. 229-233
12. Popova N.K. Brain serotonin metabolism during water deprivation and hydration in rats / K. Popova, L.N. Ivanova, T.G. Amstislavskaya, and others // Neurosci Behav Physiol.– 2001 – V. 3 - № 3 – P. 327-32