vestimИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия медицинских наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus, Medical series1814-60232524-2350The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1814-6023-2019-16-3-298-306vestim-507Research ArticleКЛИНИЧЕСКАЯ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕДИЦИНАCLINICAL AND EXPERIMENTAL MEDICINEСоматические и поведенческие реакции у крыс в условиях моделирования стресса «дефицита времени»Somatic and behavioral reactions in rats under the modeling of the stress of “deficiency of time”ГусаковаЕ. А.GusakovaE. A.

Гусакова Елена Анатольевна – канд. биол. наук, доцент

пр. Фрунзе, 27, 210023, г. Витебск

Elena A. Gusakova – Ph. D. (Biol.), Assistant Professor

27, Frunze Ave., 210023, Vitebsk

elena-gusakova83@mail.ruГородецкаяИ. В.GorodetskayaI. V.

Городецкая Ирина Владимировна – д-р мед. наук, профессор, декан факультета

пр. Фрунзе, 27, 210023, г. Витебск

Irina V. Gorodetskaya – D. Sc. (Med.), Professor, Dean of the Faculty

27, Frunze Ave., 210023, Vitebsk

gorodecka-iv@mail.ruВитебский государственный ордена Дружбы народов медицинский университетVitebsk State Order of Peoples’ Friendship Medical University201916092019163298306Copyright © Гусакова Е.А., Городецкая И.В., 20192019Гусакова Е.А., Городецкая И.В.Gusakova E.A., Gorodetskaya I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestimed.belnauka.by/jour/article/view/507

Необходимость обработки информации в жестком временном режиме неблагоприятно воздействует на функции всех систем организма. Поэтому изучение механизмов стресса «дефицита времени» является актуальной задачей современной медицины и физиологии.

Исследовано влияние стресса «дефицита времени» на соматические (относительная масса надпочечников, тимуса и селезенки, состояние слизистой оболочки желудка, уровни кортикостероидов и инсулина в крови) и поведенческие (вертикальная и горизонтальная двигательная активность) показатели стресс-реакции, физическую выносливость животных, тиреоидную функцию (сывороточная концентрация общих и свободных фракций трийодтиронина и тироксина, тиреотропного гормона).

Эксперимент выполнен на 60 белых беспородных крысах-самцах. Стресс моделировали по методике «дефицита времени». Интенсивность стресс-реакции изучали по изменениям относительной массы надпочечников, тимуса и селезенки, поражению слизистой оболочки желудка. Концентрацию гормонов определяли иммуноферментным методом. Поведение крыс исследовали в тесте «открытое поле» с использованием видеосистемы SMART и программного обеспечения SMART 3.0. Физическую выносливость изучали по времени нахождения животных на вращающемся валике ротарода.

Установлено, что стресс «дефицита времени» вызывает повышение относительной массы надпочечников на 31 %, снижение таковой тимуса и селезенки – на 26 и 14 % соответственно, повреждение слизистой оболочки желудка, изменение сывороточного содержания кортикостероидов и инсулина, а также приводит к активации функции щитовидной железы. Горизонтальная двигательная активность и физическая выносливость животных при стрессе увеличиваются, тогда как их вертикальная локомоторная и исследовательская активность падает.

Предложенная нами модель позволяет изучать механизмы развития стрессорного повреждения с целью разработки новых способов ограничения негативных последствий эмоционального стресса на здоровье человека.

 In experiments on 60 white outbred male rats, the effect of the stress of “deficiency of time” on somatic (relative masses of the adrenal glands, thymus and spleen, gastric mucosa, consentrations of corticosteroids and insulin in the blood) and behavioral (vertical and horizontal motor activity) indicators of stress-reactions, physical endurance of animals, thyroid function (serum concentration of total and free fractions of triiodothyronine and thyroxine, thyrotropic hormone) is considered.

As a result of the study, it was found that the stress of “deficiency of time” causes an increase in the relative mass of the adrenal glands (by 31 %), a decrease in relative masses of the thymus and spleen (by 26 and 14 %), damage to the gastric mucosa (in 80 % rats with a severity 1 point in 20 % rats, 2 or 3 points in the remaining 60 % in the 1:1 ratio; a multiplicity of 2 hemorrhages per animal in 30 %, 3 in 40 % and 4 in 10 % rats, damage index is 4.7), changes in the serum concentration of corticosteroids (increase by 43 %) and insulin (decrease by 19 %) and leads to the activation of thyroid function (age concentration of total and free triiodothyronine and thyroxin increased by 18–32 %). Under the stress of “deficiency of time”, the horizontal locomotor activity and the physical endurance of animals increase, while their vertical locomotor and exploratory activity decreases. The proposed model allows studying the mechanisms of development of stress damage in order to develop new ways to limit the negative effects of emotional stress on human health.

эмоциональный стресс модель стресс-реакция физическая выносливостьemotional stress model stress reaction physical enduranceИсследование выполнено в рамках задания темы ГПНИ Республики Беларусь на 2019–2020 гг. «Изучить возможность повышения устойчивости организма к стрессу за счет стимуляции центрального отдела антистресс-системы и снижения активности стресс-реализующей системы путем целенаправленной коррекции тиреоидного статуса (экспериментальное исследование)».The study was performed as part of the assignment of the topic of the State Research Program of Belarus for 2019–2020 “Examine the possibility of increasing the body’s resistance to stress by stimulating the central section of the antistress system and reducing the activity of the stress-implementing system through targeted correction of thyroid status (experimental study)”.ReferencesСостояние здоровья и образ жизни студентов-медиков / Л. Н. Коданева [и др.] // Междунар. науч.-исслед. журн. – 2016. – Т. 54, № 12, ч. 4. – С. 45–47.Kodaneva L. N., Shulyat’ev V. M., Razmakhova S. Yu., Pushkina V. N. Health status and lifestyle of medical students. Mezhdunarodnyi nauchno-issledovatel’skii zhurnal = International Research Journal, 2016, vol. 54, no. 12, pt. 4, pp. 45–47 (in Russian).Устройство для моделирования эмоционального стресса у экспериментального животного : пат. 11571 Респ. Беларусь, МПК А 61В 5/16, G 09В 23/28 / И. В. Городецкая, Е. А. Гусакова ; заявитель Вит. гос. мед. ун-т. – № u 20171230 ; заявл. 08.06.2017 ; опубл. 30.12.17 // Афіц. бюл. / Нац. цэнтр інтэлектуал. уласнасці. – 2017. – № 6. – С. 118–119.Gorodetskaya I. V., Gusakova E. A., Device for modeling emotional stress in an experimental animal. Patent BY, no. 11571, 2017 (in Russian).Селье, Г. Очерки об адаптационном синдроме / Г. Селье ; пер. с англ. В. И. Кандрора, А. А. Рогова. – М. : Медгиз, 1960. – 254 с.Selye H. The Story of the adaption syndrome. Montreal, Medical Publishers, 1952. 225 p. (Russ. ed.: Sel’e G. Essays on adaptation syndrome. Moscow, Medgiz Publ., 1960. 254 р.).Экспериментальная модель пептической язвы желудка / А. И. Воложин [и др.] // Патол. физиология и эксперим. терапия. – 2001. – № 4. – С. 27–28.Volozhin A. I., Tarasenko L. M., Neporada K. S., Skrypnik I. N. Experimental model of peptic ulcers of the stomach. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental’naya terapiya = Pathological physiology and experimental therapy, 2001, no. 4, pp. 27–28 (in Russian).Виноградов, В. А. Влияние нейропептидов на экспериментальную дуоденальную язву у крыс / В. А. Виноградов, В. М. Полонский // Патол. физиология и эксперим. терапия. – 1983. – № 1. – С. 3–7.Vinogradov V. A., Polonskii V. M. The effect of neuropeptides on experimental duodenal ulcer in rats. Patologicheskaya fiziologiya i eksperimental’naya terapiya = Pathological physiology and experimental therapy, 1983, no. 1, pp. 3–7 (in Russian).Панин, Л. Е. Биохимические механизмы стресса / Л. Е. Панин. – Новосибирск : Наука, Сиб. отд-ние, 1983. – 233 с.Panin L. E. Biochemical mechanisms of stress. Novosibirsk, Nauka (Sibirskoe otdelenie) Publ., 1983. 233 p. (in Russian).Белякова, Е. И. Реакция гипоталамо-гипофизарно-тиреоидной системы на острое и пролонгированное стресс-воздействие / Е. И. Белякова // Успехи соврем. естествознания. – 2004. – № 8. – С. 33–34.Belyakova E. I. Reaction of the hypothalamic-pituitary-thyroid system to an acute and prolonged stress effect. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya = Advances in current natural sciences, 2004, no. 8, pp. 33–34 (in Russian).Sensitization of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in a male rat chronic stress model / A. J. Franco [et al.] // Endocrinology. – 2016. – Vol. 157, N 6. – Р. 2346–2355. https://doi.org/10.1210/en.2015-1641Franco A. J., Chen C., Scullen T., Zsombok A., Salahudeen A. A., Di S., Herman J. P., Tasker J. G. Sensitization of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in a male rat chronic stress model. Endocrinology, 2016, vol. 157, no. 6, pp. 2346–2355. https://doi.org/10.1210/en.2015-1641Isolated adrenocorticotropic hormone (ACTH) deficiency and thyroid-stimulating hormone (TSH)-thyroid hormone derangement: report of three cases / Y. Shigemitsu [et al.] // J. Saitama Med. School. – 2004. – Vol. 31. – Р. 115–120.Shigemitsu Y., Wada S., Suzuki M., Minagawa A., Kitahama S., Iitaka M., Katayama S. Isolated adrenocorticotropic hormone (ACTH) deficiency and thyroid-stimulating hormone (TSH)-thyroid hormone derangement: report of three cases. Journal of Saitama Medical School, 2004, vol. 31, pp. 115–120.Effect of acute heat stress on adrenocorticotropic hormone, cortisol, interleukin-2, interleukin-12 and apoptosis gene expression in rats / L. Wang [et al.] // Biomed Rep. – 2015. – Vol. 3, N 3. – Р. 425–429. https://doi.org/10.3892/br.2015.445Wang L., Liu F., Luo Y., Zhu L., Li G. Effect of acute heat stress on adrenocorticotropic hormone, cortisol, interleukin-2, interleukin-12 and apoptosis gene expression in rats. Biomedical Reports, 2015, vol. 3, no. 3, pp. 425–429. https://doi.org/10.3892/br.2015.445Старская, И. С. Морфологические аспекты атрофии тимуса при стрессе / И. С. Старская, А. В. Полевщиков // Иммунология. – 2013. – № 5. – С. 271–277.Starskaya I. S., Polevshchikov A. V. Morphological aspects of thymus atrophy under stress. Immunologiya = Immunology, 2013, no. 5, pp. 271–277 (in Russian).Glucose metabolism and catecholamines / E. Barth [et al.] // Crit. Care Med. – 2007. – Vol. 35, Suppl. 9. – Р. S508–S518. https://doi.org/10.1097/01.CCM.0000278047.06965.20Barth E., Albuszies G., Baumgart K., Matejovic M., Wachter U., Vogt J., Radermacher P., Calzia E. Glucose metabolism and catecholamines. Critical Care Medicine, 2007, vol. 35, suppl. 9, pp. S508–S518. https://doi.org/10.1097/01.CCM.0000278047.06965.20Прохоренко, И. О. Гормоны стресса. Психофизиологические корреляции у пациентов старших возрастных групп // Соврем. проблемы науки и образования. – 2013. – № 2. – C. 1–8.Prokhorenko I. O. Stress hormones. Psychophysiological correlationsat patients of senior age groups. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern problems of science and education, 2013, no. 2, pp. 1–8 (in Russian).Никольский, В. И. Этиология и патогенез острых гастродуоденальных изъязвлений, осложненных кровотечением / В. И. Никольский, К. И. Сергацкий // Вестн. хирург. гастроэнтерологии. – 2009. – № 4. – С. 53–63.Nikol’skii V. I., Sergatskii K. I. Etiology and pathogenesis of acute gastroduodenal ulcerations complicated by bleed- ing. Vestnik khirurgicheskoi gastroenterologii = Herald of surgical gastroenterology, 2009, no. 4, pp. 53–63 (in Russian).Mechanisms of disease: protease functions in intestinal mucosal pathobiology / T. M. Antalis [et al.] // Nat. Clin. Pract. Gastroenterol. Hepatol. – 2007. – Vol. 4, N 7. – P. 393–402. https://doi.org/10.1038/ncpgasthep0846Antalis T. M., Shea-Donohue T., Vogel S. N., Sears C., Fasano A. Mechanisms of disease: protease functions in intestinal mucosal pathobiology. Nature Clinical Practice Gastroenterology and Hepatology, 2007, vol. 4, no. 7, pp. 393–402. https://doi.org/10.1038/ncpgasthep0846Lipid peroxidation, reactive oxygen species and antioxidative factors in the pathogenesis of gastric mucosal lesions and mechanism of protection against oxidative stress – induced gastric injury / S. Kwiecien [et al.] // J. Physiol. Pharmacol. – 2014. – Vol. 65, N 5. – P. 613–622.Kwiecien S., Jasnos K., Magierowski M., Sliwowski Z., Pajdo R., Brzozowski B., Mach T., Wojcik D., Brzozowski T. Lipid peroxidation, reactive oxygen species and antioxidative factors in the pathogenesis of gastric mucosal lesions and mechanism of protection against oxidative stress – induced gastric injury. Journal of Physiology and Pharmacology, 2014, vol. 65, no. 5, pp. 613–622.Regulation of glucose homeostasis by glucocorticoids / T. Kuо [et al.] // Glucocorticoid Signaling. Advances in Experimental Medicine and Biology / ed. : J. C. Wang, C. Harris. – New York, 2015. – Vol. 872. – P. 99–126.Kuo T., McQueen A., Chen T.-C., Wang J.-C. Regulation of glucose homeostasis by glucocorticoids. Glucocorticoid Signaling. Advances in Experimental Medicine and Biology. New York, 2015, vol. 872, pp. 99–126.The influence of glucocorticoids and catecholamines on the neuromuscular transmission / S. N. Grishin [et al.] // Biochemistry (Moscow), Suppl. Ser. A: Membrane Cell Biol. – 2017. – Vol. 11, N 4. – P. 253–260. https://doi.org/10.1134/s1990747817040043Grishin S. N., Gabdrakhmanov A. I., Khairullin A. E., Ziganshin A. U. The influence of glucocorticoids and catecholamines on the neuromuscular transmission. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology, 2017, vol. 11, no. 4, pp. 253–260. https://doi.org/10.1134/s1990747817040043Effects of corticosterone on muscle mitochondria identifying different sensitivity to glucocorticoids in Lewis and Fischer rats / M. Duclos [et al.] // AJP Endocrinol. Metab. – 2004. – Vol. 286, N 2. – Р. E159–E167. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00281.2003Duclos M., Gouarne C., Martin C, Rocher C., Mormède P, Letellier T. Effects of corticosterone on muscle mitochondria identifying different sensitivity to glucocorticoids in Lewis and Fischer rats. American Journal of Physiology-Endocrinology and Metabolism, 2004, vol. 286, no. 2, pp. E159–E167. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00281.2003Direct effect of glucocorticoids on lipolysis in adipocytes / C. Xu [et al.] // Mol. Endocrinol. – Vol. 23, N 8. – P. 1161–1170. https://doi.org/10.1210/me.2008-0464Xu C., He J., Jiang H., Zu L., Zhai W., Pu S., Xu G. Direct effect of glucocorticoids on lipolysis in adipocytes. Molecular Endocrinology, 2009, vol. 23, no. 8, pp. 1161–1170. https://doi.org/10.1210/me.2008-0464Regulation of ketone body metabolism and the role of PPARα / M. Grabacka [et al.] // Int. J. Mol. Sci. – 2016. – Vol. 17, N 12. – P. 2093. https://doi.org/10.3390/ijms17122093Grabacka M., Pierzchalska M., Dean M., Reiss K. Regulation of ketone body metabolism and the role of PPARα. International Journal of Molecular Sciences, 2016, vol. 17, no. 12, p. 2093. https://doi.org/10.3390/ijms17122093Михайлов, С. С. Биохимия двигательной деятельности / С. С. Михайлов. – М. : Спорт, 2018. – 298 c.Mikhailov S. S. Biochemistry of motor activity. Moscow, Sport Publ., 2018. 298 p. (in Russian).D1 Dopamine receptor coupling to PLCβ regulates forward locomotion in mice / I. O. Medvedev [et al.] // J. Neurosci. – 2013. – Vol. 33, N 46. – P. 18125–18133. https://doi.org/10.1523/jneurosci.2382-13.2013Medvedev I. O., Ramsey A. J., Masoud S. T., Bermejo M. K., Urs N., Sotnikova T. D., Beaulieu J.-M., Gainetdinov R. R., Salahpour A. D1 dopamine receptor coupling to PLCβ regulates forward locomotion in mice. Journal of Neuroscience, 2013, vol. 33, no. 46, pp. 18125–18133. https://doi.org/10.1523/jneurosci.2382-13.2013

The authors declare that there are no conflicts of interest present.