ON THE INFLUENCE OF WATER ENRICHED WITH MOLECULAR HYDROGEN ON THE BEHAVIOR OF CHINCHILLA LANIGERA MALES

ВЛИЯНИЕ ВОДЫ, ОБОГАЩЕННОЙ МОЛЕКУЛЯРНЫМ ВОДОРОДОМ, НА ПОВЕДЕНИЕ САМЦОВ CHINCHILLA LANIGERA

Научная статья

Петров Д.В.^1, *, Иванов А.А.², Панина Е.В.³, Пантелеев С.В.⁴

¹ ORCID: 0000-0002-4281-055X;

³ ORCID: 0000-0001-6711-2873;

^{1, 2, 3, 4} Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (petrov1983dmitriy[at]gmail.com)

Аннотация

Установлено, что включение воды, обогащенной молекулярным водородом в рацион животных, увеличивало общую долю активного поведения. По неактивным формам поведения (сон, дремота, отдых) выявлено, что в течение суток самцы контрольной группы затрачивали больше времени, чем в опытной группе. По активным формам поведения таким как перемещение по клетке было выявлено, что самцы опытной группы затрачивали больше времени, чем в контрольной группе. По форме поведения «погрызание сетки клетки» наблюдалось, что самцы в контрольной группе проявляли большую активность, чем в опытной группе. В течение суток по форме поведения «прием корма» самцы в опытной группе расходовали меньше времени, чем в контрольной группе, также у самцов контрольной группы затрачивалось больше времени на потребление болюса, чем в опытной группе. По грумингу в опытной группе активность была выше, чем в контрольной.

Ключевые слова: Chinchilla lanigera; молекулярный водород; антиоксидант; этология; формы поведения.

ON THE INFLUENCE OF WATER ENRICHED WITH MOLECULAR HYDROGEN ON THE BEHAVIOR OF CHINCHILLA LANIGERA MALES

Research article

Petrov D.V.^1, *,Ivanov A.A.², Panina E.V.³, Panteleev S.V.⁴

¹ ORCID: 0000-0002-4281-055X;

³ ORCID: 0000-0001-6711-2873;

^{1, 2, 3, 4} Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy, Moscow, Russia

* Corresponding author (petrov1983dmitriy[at]gmail.com)

Abstract

The current study establishes that the inclusion of water enriched with molecular hydrogen in the diet of animals increases their overall share of active behavior. During the day the males of the control group spent more time on inactive forms of behavior (sleep, drowsiness, rest) than in the experimental group. The males of the experimental group spent more time on active forms of behavior, such as moving around the cell, than in the control group. Based on the behavior "gnawing the cage grid", it was observed that males in the control group showed more activity than in the experimental group. During the 24 hour cycle, the males in the experimental group spent less time feeding than in the control group, while the males of the control group spent more time on bolus consumption than in the experimental group. In regards to grooming behaviour, the activity in the experimental group was higher than in the control group.

Keywords: Chinchilla lanigera; molecular hydrogen; antioxidant; ethology; forms of behavior.

Введение

Малая длиннохвостая шиншилла (Chinchilla lanigera) – грызун, обитающий в Южной Америке. В дикой природе они почти полностью исчезли, а их небольшие колонии сохранились только в чилийских заповедниках [1]. Во всем мире шиншилл выращивают на фермах для получения меха, содержат в качестве лабораторных и домашних животных. Для шиншилл характерен сумеречный образ жизни, поскольку наибольшую активность они проявляют в ночное время суток [2]. В настоящее время для повышения продуктивности и поддержания здоровья животных всё чаще в корма вводят антиоксиданты – природные ингибиторы свободнорадикального окисления. К таким веществам относится и молекулярный водород [3], [4], [5].

Молекулярный водород является антиоксидантом с благоприятными для организма физико-химическими свойствами, электрически нейтрален и имеет меньшую молекулярную массу в сравнении с кислородом [6]. Молекулярный водород может легко проникать в клеточные мембраны, ядро и митохондрии. Кроме того, молекулярный водород не оказывает негативного воздействия на физиологические процессы, происходящие как внутри клетки, так и на показатели организма в целом (температуру, кровяное давление, pH).

Молекулярный водород можно вводить различными способами: вдыханием H₂; с водой, обогащенной молекулярным водородом; приемом молекулярно-водородных ванн; использованием глазных капель с молекулярным водородом [7]. Обогащение организма H₂ увеличивает концентрацию водородного антиоксиданта в крови. Иногда прием воды, обогащенной молекулярным водородом (HRW) может оказывать более эффективный результат, чем вдыхание H₂, хотя концентрация молекулярного водорода в воде меньше, чем при ингаляциях [8]. Насыщение HRW молекулярным водородом достигает пика концентрации через 5-15 минут и возвращается к базовым значениям по истечению 45-90 мин после приема [9]. Избыток молекулярного водорода выводится из организма через лёгкие [10].

В этологическом аспекте влияние HRW мало изучено, поэтому целью нашей работы стало выявление влияния HRW на поведенческую адаптацию самцов малой длиннохвостой шиншиллы в условиях клеточного содержания. 

Методы и принципы исследования

Для проведения этологического исследования были отобраны десять клинически здоровых самцов Chinchilla lanigera двухмесячного возраста средней массой 258 грамм. Животных содержали в отдельных клетках при постоянной температуре (19±2˚С) с 12-часовыми циклами день/ночь и свободным доступом к корму и воде. Кормление осуществлялось вволю гранулированным комбикорм для шиншилл.

В каждую клетку помещались деревянные бруски для стачивания резцов. Поение обеих групп животных осуществлялось системой автоматического поения с одной лишь разницей, что к системе автоматического поения опытной группы был подключен аппарат для генерации HRW «Lourdes HS-81». Концентрация молекулярного водорода на выходе из ниппельных поилок опытной группы составляла 0,1-1,1 ppm в зависимости от режима работы аппарата. Аппарат для генерации H₂ включали два раза в сутки (режим генерации H₂) утром и вечером по 30 минут, до отключения таймера, всё остальное время он работал в режиме ожидания.

По истечении 10 месяцев содержания в условиях эксперимента проводили этологическое исследование методом дистанционного наблюдения в течение 24 часов с использованием видеосистемы с четырьмя инфракрасными камерами, что позволило в течение суток вести удалённое наблюдение за поведением животных, включая дневное и ночное время. Важно отметить, что данный метод исследований исключал фактор присутствия наблюдателя. При наблюдении за шиншиллами применяли приложение «Мультитаймер» версии 2.6.1.217. 

Основные результаты

Исследования показали, что включение воды, обогащённой молекулярным водородом с концентрацией водорода 0,1-1,1 ppm в рацион самцов малой длиннохвостой шиншиллы в условиях клеточного содержания оказало влияние в течение суток на различные формы поведения животных. По неактивным формам поведения, таким как сон, дремота отдых, было выявлено, что самцы контрольной группы в ночное время на сон затрачивали в среднем 57 минут времени, а в опытной группе на 40% меньше (23 минуты) (см. таблицу 1). По продолжительности сна пик был зафиксирован у самцов контрольной группы в 12 часов дня и составлял 46 минут за один паттерн, а у самцов опытной группы – на 13 часов (46 минут). На сон шиншиллы контрольной группы затрачивали 23% суточного времени, а в опытной группе 21% суточного времени (см. рисунок 1). В суточной динамике пик дремоты в обеих группах приходился на ночное время (20:00) и составил у самцов в контрольной группе 28 минут, а в опытной – 42 минуты, В суточном балансе на дремоту в обеих группах у самцов приходилось по 20% суточного времени. На отдых самцы обеих групп затрачивали по 16% дневного времени (см. рисунок 3) и 38% ночного времени (см. рисунок 4). Максимальное значение во время отдыха у самцов контрольной группы было зафиксировано в 1 час и составляло 41 минуту, а у опытной группы в 24 часа – 33 минуты.

По активным формам поведения (прием корма, автокопрофагия, груминг, прием воды, перемещение по клетке, погрызание деревянного бруска, погрызание сетки клетки, погрызание деревянной полки, прием болюса (автокопрофагия), потягивание, почесывание, общение с шиншиллами соседней клетки) у самцов контрольной группы в суточном балансе приходилось 30%, а у самцов опытной группы – 33% времени. В сутки самцы контрольной группы затрачивали на активное поведение 436 минут, а в опытной группе на 10 % больше времени. По перемещению по клетке в дневное время самцы опытной группы затратили на 55% больше времени, чем самцы контрольной группы – 24 минуты. В среднем днём в контрольной группе животные перемещались по клетке 19 минут от дневного времени, а в опытной на 56% больше (см. таблицу 1).В ночное время суток наблюдалось повышение активности по данному показателю в контрольной группе на 77%, а в опытной – на 67% по сравнению с дневным временем (см. таблицу 1). Самцы опытной группы на 24% были активнее самцов контрольной группы в ночное время. В суточной динамике период активности животных приходился с 22:00 до 08:00 в опытной группе у самцов (в среднем 15 минут), а у контрольной в среднем 9 минут У самцов в контрольной группе максимальное значение было зафиксировано в 23:00 и составило 21 минут за один паттерн, а у опытной группы 01:00 (21 минуту) (см. рисунок 2).

 

Таблица 1 – Мониторинг поведения самцов в течении суток

формы поведения	группа
	контрольная			опытная
	время суток
	дневное, мин.	ночное, мин.	сутки, мин.	дневное, мин.	ночное, мин.	сутки, мин.
сон	280±24,0	47±20,0	328±27,7	276±20,3	18±5,7	295±23,3
дремота	175±15,1	118±22,6	293±30,9	160±10,8	125±13,4	285±22,5
отдых	113±14,6	273±53,6	384±54,6	111±9,6	270±43,2	378±49,3
общее неактивное поведение	568±20,0	438±48,1	1004±44	546±14,6	414±42,8	958±34,3
погрызание сетки клетки	6±1,5	39±15,3	45±15,5	8±1,7	14±4,7	22±5,6
прием корма	31±5,4	45±8,4	76±12,1	24±4,3	48±6,5	72±6,3
автокопрофагия	47±9,7	6±1,6	53±11,3	44±12,9	2±0,7	46±13,4
прием воды	3±0,52	6±1,3	9±1,2	2±0,46	6±0,83	8±1,3
груминг	22±2,1	21±3,4	43±2,6	28±4,5	31±13,7	59±16,5
перемещение по клетке	24±4,0	121±32,8	144±34,9	53±15,1	158±36,3	210±40,5
погрызание деревянной полки	11±5,8	13±5,8	24±10,1	3±1,1	4±3,0	7±2,8
потягивание	0,6±0,21	0,1±0,09	0,9±0,29	0,6±0,19	0,2±0,08	0,9±0,32
почесывание	2,2±0,53	1,8±0,32	4,1±0,58	2,7±0,72	2,1±0,57	4,8±0,80
погрызание деревянного бруска	1,1±0,69	23±6,3	24±6,6	2,3±0,58	37±14,0	39±14,2
общение с шиншиллами соседней клетки	1,6±0,80	1,0±0,39	2,8±1,03	1,1±0,48	1,6±0,69	2,8±1,17
общее активное поведение	152±20,0	282±48,1	436±44,3	174±14,6	307±42,8	482±34,3

 

По пищевому поведению, которое включало такие формы, как приём корма, приём воды и автокопрофагию, обнаружено, что животные периодически проявляли данный тип активности на протяжении всего времени. Максимальное значение у животных обеих групп зафиксировано в 9:00, но в опытной группе пищевое поведение более продолжительно и составило 16 минут, что на 3,2 минуты больше, чем в контрольной.

По форме поведения «прием корма» пищевая активность у Chinchilla lanigera наблюдалась на протяжении всего суточного времени, при этом максимальное значение у самцов в опытной группе приходилось на 06:00 и составляло 9 минут, а в контрольной на 15:00 (8 минут). В дневное время самцы контрольной группы на потребление корма затрачивали в среднем на 22% больше времени, чем в опытной группе (24 минуты) (см. таблицу 1). В ночное время самцы затрачивали в контрольной группе на потребление корма 45 минут времени, а в опытной группе на 6% больше. В течение суток шиншиллы в опытной группе на приём корма затрачивали на 5% меньше, чем в контрольной группе (см. таблицу 1).

По форме поведения «приём воды» пищевая активность у шиншилл наблюдалась на протяжении всего суточного времени, при этом у самцов максимальная продолжительность потребления воды составила 1 минуту и в опытной группе приходилось на 23:00, а в контрольной группе – 06:00. В дневное время животные на питьё затрачивали в среднем по 3 минуты (см. таблицу 1), а в ночное время по 6 минут (см. таблицу 1). В суточном балансе самцы на приём воды затрачивали 0,6% - 0,7% времени (см. рисунок 5).

По форме поведения «автокопрофагия» активность в суточной динамике наблюдалась с 08:00 до 19:00 часов, при этом у самцов максимальная продолжительность поедания болюса приходится на 09:00 в среднем по 11-12 минут. В дневное время животные на потребление болюса в среднем расходовали 6,2% - 6,6% времени (см. рисунок 3). В ночное время шиншиллы контрольной группы затрачивали в среднем на потребление болюса 7 минут, а в опытной на 71% времени меньше (см. таблицу 1). В течение суток самцы контрольной группы расходовали при приёме болюса на 13% больше времени, чем в опытной группе (46 минут) (см. таблицу 1).

По форме поведения «погрызание сетки клетки» выявили, что самцы в контрольной группе затрачивали 3% суточного времени, в опытной группе – 1,6% (см. рисунок 5). У самцов контрольной группы на погрызание сетки клетки в среднем уходило 6 минут дневного времени, а у самцов опытной группы на 23% больше (см. таблицу 1). В ночное время активность по данной форме поведения по сравнению с дневным временем в контрольной группе возрастает, у самцов на 83% времени (см. таблицу 1). В опытной группе данный показатель у самцов увеличивается на 39% времени (см. таблицу 1). В суточной динамике поведения самцов наблюдается пик активности по погрызанию сетки клетки в контрольной группе в 22:00 (7 минут), а в опытной группе в 05:00 (3 минуты).

Рис. 1 – Суточная динамика активного поведения самцов малой длиннохвостой шиншиллы

Рис. 2 – Суточная динамика самцов малой длиннохвостой шиншиллы по форме поведения «перемещение по клетке»

Рис. 3 – Поведение самцов малой длиннохвостой шиншиллы в дневное время суток

Рис. 4 – Поведение самцов малой длиннохвостой шиншиллы в ночное время суток

Рис. 5 – Поведение самцов малой длиннохвостой шиншиллы в течении суток

 

По форме поведения «погрызание сетки клетки» наблюдалось, что самцы в контрольной группе на 51% расходовали больше времени в течении суток, чем в опытной группе (22 минуты) (см. таблицу 1). Самцы Chinchilla lanigera на погрызание сетки клетки в дневное время в среднем затрачивали 0,9% - 1,2% времени (см. рисунок 3). В ночное время самцы контрольной группы затрачивали при погрызании сетки на 64% больше времени, чем в опытной группе (14 минут) (см. таблицу 1). Пик активности по погрызанию сетки клетки у самцов контрольной группы был зафиксирован в 22:00 и составил 7 минут, а в опытной группе пик приходился на 05:00 (3 минуты).

По форме поведения «погрызание деревянного бруска» наблюдалось, что самцы в опытной группе на 38% расходовали больше времени в течении суток, чем в контрольной группе (24 минуты) (см. таблицу 1). Самцы Chinchilla lanigera на погрызание деревянного бруска в ночное время в среднем затрачивали на 95% больше времени, чем в дневное время (см. таблицу 1). В суточной динамике по данной форме поведения у самцов обеих групп наблюдался пик активности в 01:00 и составлял по продолжительности в контрольной группе 5 минут, а в опытной группе в 8 минут.

По форме поведения «погрызание деревянной полки» выявили, что в опытной группе самцы затрачивали в среднем 7 минут суточного времени, в контрольной группе – на 71% больше времени (см. таблицу 1). В суточной динамике поведения самцов по погрызанию деревянной полки максимальное значение было зафиксировано в контрольной группе в 09:00 (7 минут), а в опытной группе в 07:00 (2 минуты).

По форме поведения «груминг» выявили, что самцы контрольной группы затрачивали в среднем 43 минуты суточного времени, а в опытной группе на 27% больше (см. таблицу 1). В дневное время самцы контрольной группы затрачивали 22 минуты, а в опытной группе – на 21% больше. В ночное время самцы контрольной группы расходовали 21 минуту, а в опытной группе – на 22% больше времени (см. таблицу 1). В суточной динамике поведения шиншилл груминг наблюдался на протяжении всего времени. У самцов контрольной группы пик активности был зафиксирован в 14:00 и составил 6 минут, в опытной группе максимальное значение наблюдалось в 9:00 (8 минут).

На такие активные формы поведения как потягивание, почесывание, общение с шиншиллами соседней клетки приходилось на обе группы в среднем по 0,5% - 0,6% суточного времени (см. рисунок 5). По данным формам поведения существенных различий между группами не обнаружено. 

Заключение

В результате экспериментального исследования нами было обнаружено, что включение воды, обогащенной молекулярным водородом, в рацион самцов Chinchilla lanigera опытной группы увеличивало их общую активность на 10%, по сравнению с самцами контрольной группы. Наибольшее различие среди активных форм поведения проявлялось по форме поведения «перемещение по клетке». В дневное время самцы опытной группы затрачивали на перемещение по клетке на 55% больше времени, чем животные контрольной группы. Также, было обнаружено, что в ночное время самцы опытной группы затрачивали при погрызании сетки клетки на 64% меньше времени, чем в контрольной группе.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Valladares P. Nuevo registro de Chinchilla chinchilla (Rodentia, Chinchillidae) para la región de Atacama, Chile Implicancias para su estado de conservación / P. Valladares, M. Espinosa, M. Torres et al. // Mastozoologia Neotropical. - 2012. - №19-1. - P. 173-178.
2. Panina E. Behavior of Chinchilla lanigera under cage keeping with the introduction of molecular hydrogen into the diet / E. Panina, A. Ivanov, D. Petrov et al. // E3S Web of Conferences. – 2021. - №254, P. 08008.
3. Fan L. Controllable synthesis of hydrogen bubbles via aeration method for efficient antioxidant process / L. Fan, H. Chen, J. Liang et al. //Applied Nanoscience. – 2021. - №11. – P. 833–840.
4. Jafta N. The Production and Role of Hydrogen-Rich Water in Medical Applications / N. Jafta, S. Magagula, K. Lebelo, et al. // Applied Water Science. – 2021. - №1.
5. Hancock J.T. Molecular Hydrogen: Redox Reactions and Possible Biological Interactions / J.T. Hancock, T.W. LeBaron, G. Russell // Reactive Oxygen Species. - 2021. - №11. – Р. 17-25.
6. Fu J. Hydrogen molecules (H₂) improve perfusion recovery via antioxidant effects in experimental peripheral arterial disease / J. Fu, J. Zou, C. Chen et al. // Molecular Medicine Reports. - 2018. - №18-6. – Р. 5009-5015.
7. Sato T. 1.2% Hydrogen gas inhalation protects the endothelial glycocalyx during hemorrhagic shock: a prospective laboratory study in rats / T. Sato, S. Mimuro, T. Katoh et al. // J. Anesthesia. - 2020. - №34. - P. 268–275.
8. LeBaron T.W. Acute Supplementation with Molecular Hydrogen Benefits Submaximal Exercise Indices. Randomized, Double-Blinded, Placebo-Controlled Crossover Pilot Study / T.W. LeBaron, A.J. Larson, S. Ohta et al. // J. Lifestyle Med. - 2019. - №91. - P. 36-43.
9. Hirayama M. Inhalation of hydrogen gas elevates urinary 8-hydroxy-20 - deoxyguanine in Parkinson’s disease / M. Hirayama, M. Ito, T. Minato et al. // Med. Gas Res. - 2018. - №8-4. - P. 144-149.
10. Tamasawa A. Hydrogen gas production is associated with reduced interleukin-1β mRNA in peripheral blood after a single dose of acarbose in Japanese type 2 diabetic patients / A. Tamasawa, K. Mochizuki, N. Hariya et al. // Eur. J. Pharmacol. - 2015. -№762. - P. 96-101.