Влияние моделирования дизосмии на изменения уровня кортикостерона в плазме крови и поведение у биологических объектов

Введение. Моделирование септопластики у крыс провоцирует изменения в цитоархитектонике гиппокам повой формации и способствует выбросу кортикостерона. При воздействии различных отрицательных стимулов на обонятельный анализатор изменяется регуляция организма вегетативной нервной системой. Цель исследования: изучить связь между видом воздействия на обонятельный анализатор, последую щей стрессовой реакций (выброс кортикостерона в плазму крови) и изменениями поведенческих реакций в экспериментальных моделях у крыс.

Материал и методы. Первую группу (контроля) составили интактные крысы (n=10). Во 2 й группе прово дилось моделирование септопластики (n=15). В 3 й группе (n=19) крысам проводили бульбэктомию. В 4 й группе («контакта с хищником») каждую крысу однократно помещали в клетку с наполнителем, свежепро питанным кошачьей мочой одного и того же животного (нестерилизованный кот в возрасте 26 месяцев), в течение 10 минут. Оценивали концентрацию кортизола в плазме крови и тестировали животных в ОП в послеоперационном периоде.

Результаты. По сравнению с 1 й контрольной группой во 2 й группе концентрация кортикостерона в плазме крови у крыс была достоверно выше в течение всего постоперационного периода (p<0,001). Ее максимум пришелся в момент операции, а в последующие дни концентрация кортикостерона начала достоверно падать (p<0,001). В группе бульбэктомии (3 я группа) после окончания условного операци онного периода, начиная с 15 го дня, концентрация кортикостерона в плазме крови у крыс была досто верно снижена в течение всего наблюдения (p<0,001). В 4 й группе в течение суток после воздействия концентрация кортикостерона в крови у крыс была значимо выше, чем в группе контроля (p<0,001). Уже на 2 й день после воздействия значения этого показателя достоверно снизились по сравнению с 1 м днем (p<0,001), и не отличались от контрольной группы. Изменения двигательной и исследовательской активности, реакций проявления тревожности у крыс в условиях тестирования ОП после различных нега тивных методов воздействия на функцию обонятельного анализатора были выражены в разной степени. У животных после моделирования септопластики и после контакта с хищником было выражено сниже ние исследовательской активности, появилось тревожное, депрессивно подобное состояния, а также беспокойство. Заключение. Данные реакции по сравнению с интактными животными, вероятно, вызваны гиперакти вацией симпатической нервной системы, активацией гипоталамо гипофизарно надпочечниковой оси. У животных после бульбэктомии также снижена исследовательская активность, но повышена двигатель ная. Это связано с полным отсутствием функции обонятельного анализатора (в случае септопластики он частично сохранен), что вызывает дистресс синдром у животных.

Ключевые слова: септопластика, стресс, нарушение обоняния
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки.

Introduction. Septoplasty simulation in rats provokes changes in the cytoarchitectonics of the hippocampal formation and promotes the release of corticosterone. When exposed to various negative stimuli on the olfactory analyzer, the regulation of the body by the autonomic nervous system changes. The aim of the study was to study the relationship between the type of exposure to the olfactory analyzer, subsequent stress reactions (release of corticosterone into blood plasma) and changes in behavioral reactions in experimental models in rats

Material and methods. The first group (control group) (n=10) consisted of intact rats. In the second group, a septoplasty simulation was performed (n=15). Bulbectomy was performed on 19 rats from the third group (n=19). In the fourth group (the predator contact group), each rat was placed once in a cage with a filler freshly fed with cat urine from the same animal (an unsterilized cat aged 26 months) for 10 minutes. The concentration of cortisol in blood plasma was assessed and animals were tested in an open field in the postoperative period.

Results. Compared with the 1st control group, in the 2nd group, the concentration of corticosterone in blood plasma in rats was significantly higher throughout the postoperative period (p<0.001). Its maximum occurred at the time of surgery, and in the following days the corticosterone concentration began to significantly decrease (p<0.001). In the bulbectomy group (group 3), after the end of the conditional surgical period, starting from day 15, the concentration of corticosterone in blood plasma in rats was significantly reduced throughout the follow up period (p<0.001). In group 4, during the day after exposure, the concentration of corticosterone in the blood of rats was significantly higher than in the control group (p<0.001). Already on the 2nd day after exposure, the values of this indicator significantly decreased compared to the 1st day (p<0.001), and did not differ from the control group. Changes in motor and research activity, anxiety reactions in rats under open field testing conditions after various negative methods of influencing the function of the olfactory analyzer were expressed to varying degrees. In animals, after modeling septoplasty and after contact with a predator, a decrease in research activity was expressed, anxiety, depressive like states appeared, as well as anxiety.

Conclusion. These reactions, compared with intact animals, are probably caused by hyperactivation of the sympathetic nervous system, activation of the hypothalamic pituitary adrenal axis. In animals after bulbectomy, research activity is also reduced, but motor activity is increased. This is due to the complete lack of olfactory analyzer function (in the case of septoplasty, it is partially preserved), which causes distress syndrome in animals.

Key words: septoplasty, stress, olfactory disorders
Conflicts of interest. The authors have no conflicts of interest to declare.
Funding. There was no funding for this study

Введение. Нарушение обонятельной функции отмечается при различных заболеваниях полости носа и околоносовых пазух, среди кото рых одним из наиболее распространенных является искривление перегородки носа [1, 2]. Пандемия COVID 19 показала, что вирус ные инфекции дыхательных путей могут вызывать дизосмию в результате как непосредственного воспаления обонятельного нейроэпителия, так и в результате проникновения вируса в нерв ную систему по нервным волокнам и гематогенным путем [3–6]. Также дисфункция периферического отдела обонятельного анализатора отмечается в раннем послеоперационном периоде у пациентов после септопластики [7], которая выполняется у пациентов с искривлением перегородки носа [8, 9]. Кортикостерон является основным маркером стресса у крыс, т.к. он в отличие от кортизола выбрасывается в кровь относительно стабильно и не имеет хаотичных колебаний своей концентрации во время реализации стресс реакций [10]. ОП позволяет оценить поведение животных и установить изменения состояния высшей нервной деятельности у них [11], например, появление тревоги и депрессивно подобного состояния [12]. Была продемонстрирована связь между моделированием септопластики и изменениями норадренергической системы гиппокампа у биологических объектов [13]. Ранее было уста новлено, что моделирование септопластики у крыс провоциру ет изменения в цитоархитектонике гиппокамповой формации [14–16], провоцирует симпатикотонию в раннем послеопераци онном периоде [14] и способствует выбросу кортикостерона в первые 2–4 послеоперационные дня [17]. Недавно было пока зано, что при воздействии различных отрицательных стимулов на обонятельный анализатор изменяется регуляция организма вегетативной нервной системой [15, 18]. Цель. Представляется актуальным изучить связь между видом воздействия на обонятельный анализатор, последующей стрессовой реакций (выброс кортикостерона в плазму крови) и изменениями поведенческих реакций в экспериментальных моделях у крыс.

Материал и методы. Экспериментальное исследование стрессорных реакций различных схем сенсорной депривации крыс было проведено на базах медицинского института Российского университета дружбы народов, биологического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова с 2021 по 2023 г. В экспериментальном исследовании использовались крысы самцы (n=52) линии Wistar массой 285–340 г. Первую группу (контроля) составили интактные крысы(n=10). Во 2 й груп пе проводилось моделирование септопластики (n=15). После хирургического вмешательства погибли 3 животных в первые сутки после моделирования септопластики. Таким образом, из этой группы тестировали 12 крыс. В 3 й группе (n=19) крысам проводили бульбэктомию. После проведения операции в 3 й группе погибли 5 животных, а 14 – выжили. В 4 й группе (группа «контакта с хищником») каждую крысу однократно помещали в клетку с наполнителем, свежепропитанным кошачьей мочой одного и того же животного (нестерилизованный кот в возрасте 26 месяцев), в течение 10 минут. Тест в ОП. Установка ОП представляло собой круглую пло щадку диаметром 90 см с бортами высотой 70 см. Внутренняя и внешняя поверхности имели белый цвет. Поле было разделено на периферические и центральные сектора, которые в свою оче редь имели центральные и периферические норки. В установке ОП проводили оценку двигательной активности (стойки, зами рание), исследовательской активности (обследование централь ных и периферических норок, центральных и периферических секторов), груминга (умывание), актов дефекации и уринации. Животных размещали в центре установки и наблюдали за их поведением в течение 5 минут. В ОП после операции крыс из 2 й группы тестировали на 2 е, 4 е и 6 е сутки. Животных из 3 й группы тестировали в ОП на 15 й, 17 й, 19 й дни после бульбэктомии [19]. В 4 й группе оценку поведенческих реакций проводили сразу после воздействия мочи кошки, а также на 3 й и 5 й дни. Данными контроля служили результаты, полученные в 1 й группе. Анализ уровня кортикостерона в плазме крови. Для анализа плазмы крови на концентрацию кортикостерона у крыс прово дился забор крови после проведения записи электрокардио граммы из хвостовой вены до операции, в момент операции, через 1–6 суток после операции. Полученную незамедлительно кровь центрифугировали. Образцы крови немедленно центри фугировали, а плазму хранили при 20 °C до момента анализа. Концентрацию кортикостерона в плазме определяли коли чественно с помощью ELISA. В соответствии с руководством производителя использовали коммерческий набор для имму ноферментного анализа кортикостерона (Assay Designs Inc., Ann Arbor, Mich., США). Статистическая обработка данных. Данные обсчитывали и обрабатывали с помощью программного обеспечения Microsoft Exel, Statistica 12.6, MATLAB, JASP 0.14.0.0. При сопоставлении данных внутри групп на разных сроках после операции приме нялся критерий Вилкоксона. При сравнении данных эксперимен тальных групп между собой и с данными контрольной группы применяли критерий Стьюдента или критерий Манна–Уитни. При неравномерности распределения (негауссова) выборки применяли критерий Манна–Уитни, в случае ее равномерного распределения (гауссова) – критерий Стьюдента. Для каждого сравнения определялся свой уровень значимости (р<от 0,001 до 0,05).

Результаты. Изменения концентрации кортикостерона в плазме крови. Согласно критерию Манна–Уитни, по сравнению с 1 й контр ольной группой во 2 й группе концентрация кортикостерона в плазме крови у крыс была достоверно выше в течение всего постоперационноо периода (p<0,001). Ее максимум пришелся в момент операции, а в последующие дни концентрация корти костерона начала достоверно падать (p<0,001). При этом с 3 го по 5 й день изменений не происходило (рис. 1). Это согласуется с данными, полученными в других аналогичных исследованиях [10, 17, 20]. На 6 й день количество кортикостерона достоверно снизилось по сравнению с 5 м днем (p<0,001). В группе бульбэктомии (3 я группа) после окончания услов ного операционного периода, начиная с 15 го дня, концентрация кортикостерона в плазме крови у крыс была достоверно снижена в течение всего периода наблюдения (p<0,001) (рис. 1). В 4 й группе в течение суток после воздействия концентра ция кортикостерона в крови у крыс была значимо выше, чем в группе контроля (p<0,001). Уже на 2 й день после воздействия значения этого показателя достоверно снизились по сравнению с 1 м днем (p<0,001) и не отличались от контрольной группы (рис. 1, табл. 1). Изменения поведенческих реакций в ОП. Центральные секто ра. Согласно критерию Манна–Уитни, на первой минуте тести рования крысы 2 й и 4 й групп посещали достоверно чаще центральные сектора по сравнению с группой контроля (p<0,01). В группе бульбэктомии крысы посещали центральные сектора значимо реже по сравнению с остальными группами (p<0,001). На 2 й минуте группы контроля и бульбэктомии между собой не различались, как и 2 я и 4 я группы. Но крысы 2 й и 4 й групп значимо чаще посещали центральные сектора, чем крысы 1 й и 3 й групп (p<0,001). На 3 й и 4 й минутах между группами достоверных различий выявлено не было. На 5 й минуте в группе контроля этот показатель был достоверно выше, чем в экспериментальных группах (p<0,001) (рис. 2, табл. 2). Динамика посещения центральных секторов животными была следующей. В контрольной группе этот показатель на 2–4 й минутах быдл значимо ниже, чем на 1 й и 5 й минутах тестирования (p<0,001). Во 2 й группе на 2 й минуте посещение центральных секторов было достоверно ниже, чем на 1 й минуте (p<0,001) и выше, чем на 3 й минуте (p<0,001). В последующее время тестирования изменений не происходило. В 3 й группе этот параметр значимо снизился, по сравнению с 1 й минутой, на всем оставшемся временно`м отрезке тестирования (p<0,001). В 4 й группе на 2 й минуте посещение центральных секторов было достоверно ниже, чем на 1 й минуте (p<0,05), и выше, чем на 3 й минуте (p<0,001) (рис. 2, табл. 2). Время замирания. На 1 й минуте тестирования животных в ОП время замирания в группах 2 и 4 было статистически большим, чем в группе контроля, и меньшим, чем в группе бульбэктомии (p<0,001). На 2 й минуте крысы замирали чаще во 2 й и 3 й группах по сравнению с контрольной (p<0,01). На 3 й минуте время замирания во 2 й и 3 й группах было значимо выше, чем в группах контроля и контакта с хищником (p<0,01). То же было отмечено и на 4 й минуте (p<0,001). На 5 й минуте все исследу емые группы по этому показателю между собой не различались. В контрольной группе с течением времени тестирования время замирания крыс увеличивалось. К примеру, на 4 й минуте оно было достоверно выше, чем на 2 й минуте (p<0,01). Во 2 й груп пе также был отмечен рост времени замирания. На 2 й минуте оно было значимо выше по сравнению с 1 й минутой и ниже по сравнению с 3 й минутой (p<0,05). В 3 й группе время замирания достоверно увеличилось с 3 й минуты по сравнению с 1–2 й минутами, а на 4 й минуте оно стало еще выше (p<0,001). В группе контакта с хищником во время тестирования животных в ОП динамики времени замирания отмечено не было (рис. 3, табл. 3). Периферические сектора. В условиях ОП животные пересе кали периферические сектора чаще, чем центральные и меди альные. Число пересечений периферических секторов в группе контроля было достоверно чаще на 1–3 й минутах (p<0,001) по сравнению с группами моделирования обонятельной деприва ции, а на 5 й минуте различий выявлено не было. На 1 й минуте это показатель у крыс после проведения бульбэктомии был достоверно ниже, чем у остальных экспериментальных живот ных (p<0,01). На 2 й минуте тестирования крысы 4 й группы пересекали периферические сектора достоверно чаще, чем крысы из групп 2 и 3 (p<0,05), которые между собой не имели различий. На 4 й и 5 й минутах экспериментальные группы не имели статистически значимы отличий между собой. В контрольной группе в течение всего времени тестирова ния происходило снижение числа пересечений центральных секторов. Статистически это было выявлено на 4 й минуте, по сравнению со 2 й минутой (p<0,001). Во 2 й группе на 2 й минуте по сравнению с 1 й минутой, этот показатель значимо снизил ся (p<0,01) и оставался таковым до окончания тестирования животных. В 3 й группе значимой динамики выявлено не было по числу пересечений периферических секторов. Во 4 й группе на 3 й минуте данный показатель по сравнению с 2 й минутой уменьшился (p<0,01). (рис. 4, табл. 4). Медиальные норки. На 1 й минуте тестирования животных в ОП обследование медиальных норок было значимо выше у животных 4 й группы по сравнению с 3 й, во 2 й группе – достоверно ниже, чем в 4 й группе, и выше, чем в 3 й группе (p<0,05). В контрольной группе этот показатель был равен нулю. На 2 й минуте животные групп контроля и контакта с хищни ком чаще обследовали медиальные норки по сравнению с 3 й группой (p<0,01), а животные группы бульбэктомии имели этот показатель значимо ниже, чем животные группы септопластики (p<0,05). На 3 й минуте группы 1 и 3 изучали медиальные норки значимо реже, чем группы 2 (p<0,05) и 4 (p<0,01), и не разли чались между собой. Животные из групп контакта с хищником обследовали медиальные норки значимо чаще, чем животные из группы септопластики (p<0,05). На 4 й и 5 й минутах этот показатель во всех группах был равен нулю. В группе контроля на 2 й минуте обследование МН было значимо выше, чем на 3 й минуте (p<0,01). В группах 2 и 4 динамики значений обследования медиальных норок не отмеча лось. В группе бульбэктомии на 2 й минуте крысы обследовали медиальные норки чаще, чем на 1 й и 3 й минутах (p<0,05) (рис. 5, табл. 5). Длительность груминга. На 1 й, 5 й (p<0,001), 2 3 й (p<0,01) и 4 й минутах (p<0,05) в группе бульбэктомии время груминга было значимо выше по сравнению с остальными группами. В 3 й группе оно возросло на 5 й минуте по сравнению с предыдущим временем его оценки во время тестирования в ОП (p<0,05). Различия между экспериментальными группами были отмече ны лишь на 5 й минуте. Так, во 2 й группе крысы умывались дольше, чем в 4 й группе, и меньше, чем в группе контроля (p<0,05). Группа контроля на этом отрезке тестирования имела время груминга дольше, чем в 4 й группе (p<0,01). Динамика груминга во 2 й и 4 й группах отсутствовала, за исключением группы контакта с хищником на 5 й минуте – его длительность значимо уменьшилась по сравнению с остальным временем тестирования (p<0,01). В группе контроля крысы начали умы ваться только на 4 й минуте тестирования (рис. 6, табл. 6). Обсуждение Таким образом, изменения двигательной и исследовательской активности, реакций проявления тревожности у крыс в условиях тестирования ОП после различных негативных методов воздей ствия на функцию обонятельного анализатора выражены в раз ной степени. У животных после моделирования септопластики и после контакта с хищником выражено снижение исследо вательской активности, появляется тревожное, депрессивно подобное состояния, а также беспокойство. Данные реакции по сравнению с интактными животными, вероятно, вызваны гипе рактивацией симпатической нервной системы, активацией гипо таламо гипофизарно надпочечниковой оси. У животных после бульбэктомии также снижена исследовательская активность, но повышена двигательная. Это связано с полным отсутствием функции обонятельного анализатора (в случае септопластики он частично сохранен), что вызывает дистресс синдром у животных [10–12, 14, 17].

Заключение. В результате проведенного исследования выявлено, что при сравнении группы после моделирования септопластики и воз действия мочи хищника, очевидно, что хирургический фактор стресса продолжает свое воздействие после 3–4 го дней, в то время как в группе мочи хищника действие этого фактора осла бевает уже на 3 й день. После моделирования септопластики и после контакта с хищником выражено снижение исследователь ской активности, появляется тревожное, депрессивно подобное состояния, а также беспокойство. Данные реакции по сравнению с интактными животными, вероятно, вызваны гиперактивацией симпатической нервной системы, активацией гипоталамо гипо физарно надпочечниковой оси. У животных после бульбэктомии также снижена исследовательская активность, но повышена двигательная. Это связано с полным отсутствием функции обо нятельного анализатора (в случае септопластики он частично сохранен), что вызывает дистресс синдром у животных.