Влияние BDNF на показатели двигательной и ориентировочно-исследовательской активности мышей в тесте «Открытое поле»

Согласно классическим представлениям в тесте «Открытое поле» у мышей при попадании на открытое пространство с повышенной освещенностью наблюдаются стрессовые ориентировочно-исследовательская и защитно-оборонительная поведенческие реакции (Буреш Я. с соавт., 1991). Как правило, ориентировочно-исследовательская реакция животного оценивается по горизонтальной и вертикальной двигательной активности, количеству реакций принюхивания. В то время как, эмоциональный статус животного оценивают по времени замирания, количеству реакций дефекации, мочеиспускания, груминга, верчения и пячения (Худякова Н.А., Баженова Т. В., 2012). Показано, что при действии различных повреждающих факторов (таких как гипоксия, травма и т. д.) или введении фармакологических препаратов, данные показатели могут меняться, что изменяет структуру поведения животного, тем самым влияя на гуморальные и метаболические процессы в организме (Новиков В.Е., 2005).

При тестировании животных в «открытом поле» выявлено, что исходный уровень горизонтальной активности статистически не отличался во всех группах животных (рис. 25).

Рисунок 25. Влияние ОГБГ на изменение горизонтальной двигательной активности мышей. Полученные данные нормированы относительно исходного уровня; * - статистически значимые различия относительно исходного уровня активности; # - статистически значимые различия по сравнению с интактной группой, p < 0,05 (Критерий Манна-Уитни).

В интактной группе на втором и третьем этапе наблюдения в тесте «открытое поле» обнаружено достоверное снижение количества пересеченных квадратов относительно исходной активности. На последний момент регистрации уровень горизонтальной двигательной активности оставался низким, однако статистически не отличался от исходных значений. Схожую динамику поведения при сравнении с начальными показателями продемонстрировали опытные группы с интраназальным введением перед проведением ОГБГ низкой дозы BDNF и с внутрибрюшинной инъекцией препарата Реамберина. У данных животных на 14 сутки после ОГБГ количество пересеченных квадратов статистически не отличалось от показателей, которые были зарегистрированы до подъема на «смертельную площадку».

Как видно из рисунка 25, на первые сутки после ОГБГ уровень горизонтальной двигательной активности, как опытных групп, так и интактной группы достоверно снизился относительно исходных значений. Достоверных различий в показателях разных групп не обнаружено.

На 7-е сутки после подъема «на высоту» в контрольной группе было установлено достоверное снижение количества пересеченных квадратов относительно интактных животных. В группах с интраназальным введением BDNF 4 мкг/кг и 40 мкг/кг статистически значимых различий с интактными животными и группой с внутрибрюшинной инъекцией препарата Реамберина не обнаружено. На 14-е сутки после моделирования острой гипобарической гипоксии показатели горизонтальной двигательной активности животных контрольной и опытной группы BDNF (40 мкг/кг) статистически достоверно оставались ниже исходных значений, в отличие от показателей других групп, уровень которых возвращался к исходным значениям. Однако достоверных различий между показателями опытных, интактной и контрольной групп не зафиксировано.

Таким образом, у всех групп животных наблюдалось достоверное снижение горизонтальной двигательной активности. Данная динамика отражает пассивно-оборонительную тактику поведения мышей в ответ на стрессорное воздействие теста «водного лабиринта». Однако следует отметить, что после окончания обучения в «водном лабиринте» в интактной группе происходит постепенное восстановление горизонтальной двигательной активности. Такая же направленность изменений обнаружена в группе сравнения и у животных с интраназальной инъекцией BDNF (4 мкг/кг). Следовательно, восстановление горизонтальной двигательной активности в этих группах может свидетельствовать о нейрозащитном действии BDNF в концентрации 4 мкг/кг и препарата сравнения (Реамберина). Особый интерес представляет тот факт, что в группе с превентивным введением BDNF в дозе 40 мкг/кг наблюдалась только тенденция к восстановлению двигательной активности.

При исследовании ориентировочно-исследовательской активности животных проводилась оценка изменения уровня вертикальной двигательной активности (количество вертикальных стоек) и количество реакций принюхивания.

Анализ полученных данных показал, что во всех группах исходное количество вертикальных стоек статистически не отличалось друг от друга. После обучения в водном лабиринте Морриса в интактной группе наблюдалось резкое достоверное снижение вертикальной двигательной активности относительно исходных значений. Через неделю уровень ориентировочно-исследовательской активности повысился, однако оставался достоверно ниже исходных показателей. На последнем этапе тестирования наблюдалась тенденция к возвращению вертикальной двигательной активности к исходным значениям. Разница между показателями после обучения в «водном лабиринте» и последним тестом статистически значима (p<0,05) (рис. 26).

Схожая динамика поведения обнаружена в контрольной группе, группе сравнения и у животных с интраназальной инъекцией BDNF (4 мкг/кг). Однако в данных группах повышение количества вертикальных стоек не достигло статистических значений.

Также следует отметить, что в течение двух недель после «подъема на высоту» уровень вертикальной двигательной активности контрольных и опытных животных не отличался от показателей интактной группы.

Рисунок 26. Влияние ОГБГ на изменение ориентировочно-исследовательской активности мышей. Полученные данные нормированы относительно исходного уровня; * - статистически значимые различия относительно исходных показателей; # - статистически значимые различия уровня активности в сравнении с первым этапом наблюдения, p < 0,05 (Критерий Манна-Уитни).

Таким образом, обнаружено достоверное снижение ориентировочно-исследовательской активности мышей как интактной, так и опытных групп относительно исходных показателей, что можно обусловить со стрессорным воздействием теста «водного лабиринта». В интактной группе после окончания навигационного научения наблюдалось постепенное восстановление исследовательской активности, в то время как в опытных группах количество вертикальных стоек к исходным показателям не приближалось. Однако следует отметить, что у животных с превентивным введением Реамберина, физиологического раствора и BDNF (40 мкг/кг) через 2 недели после «подъема на высоту» наблюдается тенденция к восстановлению вертикальной активности.

При исследовании ориентировочно-исследовательской активности по количеству реакций принюхивания обнаружено, что у всех групп животных исходные показатели статистически не отличались друг от друга (рис. 27).

Показано, что в интактной группе после обучения в водном лабиринте Морриса происходило достоверное снижение количества актов принюхивания относительно исходного уровня. В течение последующего времени наблюдения уровень активности животных по данному показателю повысился, однако оставался достоверно ниже исходных значений.

На 1 сутки после ОГБГ в контрольной группе обнаружено заметное снижение количества актов принюхивания. Как видно из рисунка 27 уровень ориентировочно-исследовательской активности ниже остальных групп и статистически значимо отличался от значений препарата сравнения. На последующих этапах тестирования наблюдалась тенденция к возвращению ориентировочно-исследовательской активности к исходным значениям. Разница между показателями первых суток после ОГБГ и последним тестом статистически значима (рис. 27).

В отличие от других групп у животных с внутрибрюшинной инъекцией Реамберина не отмечалось тенденции к восстановлению ориентировочно-двигательной активности. В течение 2 недель наблюдения количество актов принюхивания существенно не изменялось и оставалось достоверно ниже исходных показателей. Достоверных отличий данной группы относительно активности интактной группы не обнаружено.

Несмотря на отсутствие статистической значимости интересно отметить, что динамика поведения опытной группы с интраназальным введением BDNF (4 мкг/кг) схожа с активностью интактной группы. Через сутки после моделирования ОГБГ количество актов принюхивания достоверно снизилось относительно исходных показателей. В дальнейшем наблюдается тенденция к восстановлению ориентировочно-исследовательской активности, однако количество реакций принюхивания оставалось достоверно ниже исходных значений.

Рисунок 27. Влияние ОГБГ на количество актов принюхивания мышей. Полученные данные нормированы относительно исходного уровня; * - статистически значимые различия относительно исходных показателей; ** - статистически значимые различия по сравнению с 1 сутками после ОГБГ; #- статистически значимые различия с группой Реамберина; ## - статистически значимые различия с группой физиологического раствора (NaCl, 0,9%), p < 0,05 (Критерий Манна-Уитни).

Наибольший интерес представляет опытная группа с превентивным введением BDNF (40 мкг/кг). Из рисунка 27 видно, что уровень ориентировочно-исследовательской активности данных животных после «подъема на высоту» выше относительно показателей остальных групп. Установлено, что на первые сутки после ОГБГ количество актов принюхивания группы с высокой дозой BDNF было достоверно (p<0,05) выше значений контрольной группы. На 7 сутки после подъема в барокамере уровень исследовательской активности был значимо (p<0,05) выше показателей группы препарата Реамберина.

Также было показано, что в группе BDNF (40 мкг/кг) происходило восстановление ориентировочно-исследовательской активности до исходных показателей. Через неделю после ОГБГ количество реакций принюхивания не имело достоверных отличий относительно исходных значений. Исходя из вышесказанного, следует вывод о том, что в данной опытной группе восстановление ориентировочно-исследовательской активности по количеству актов принюхивания происходит быстрее, чем у интакных животных, даже, несмотря на то, что группа с применением BDNF (40 мкг/кг) была подвергнута острой кислородной недостаточности. Данный факт представляет особый интерес, поскольку время пребывания опытных животных «на высоте» было достоверно (p<0,05) выше, чем в контрольной и эталонной группах. Длительное пребывание в барокамере подразумевает более выраженные повреждения головного мозга, что должно было сказаться, в том числе и на показателях ориентировочно-исследовательской активности.

Таким образом, во всех группах количество реакций принюхивания после проведения сеансов водного лабиринта Морриса достоверно снижалось относительно исходного уровня активности. Также следует отметить, что комплексное воздействие навигационного научения и ОГБГ существенно повлияло на ориентировочно-исследовательскую активность животных с превентивным введением физиологического раствора. Количество актов принюхивания контрольной группы на 1-е сутки после воздействия было достоверно ниже группы сравнения и опытной группы BDNF (40 мкг/кг).

В группе с интраназальной инъекцией BDNF (40 мкг/кг) к 7-ым суткам после «подъема на высоту» количество актов принюхивания возвращалось к исходным показателям. Кроме того, уровень активности группы животных, получавшие высокую дозу BDNF достоверно выше, чем у групп сравнения и контрольной группы. Показатели группы с интраназальным введением BDNF (4 мкг/кг) после «подъема на высоту» свидетельствуют о тенденции к восстановлению ориентировочно-исследовательской активности. Таким образом, можно предположить, что BDNF способствует сохранению ориентировочно-исследовательской деятельности по показателю реакций принюхивания животных после воздействия ОГБГ.

При исследовании эмоционального статуса животных в тесте «открытое поле» проводилась оценка времени замирания, количества реакций дефекации, мочеиспускания, груминга, верчения и пячения.

В результате проведенного эксперимента было показано, что стрессорное воздействие теста «водного лабиринта» не повлияло на такие показатели как количество реакций дефекации, мочеиспускания, груминга, верчения и пячения. Достоверные различия наблюдались только по времени замирания животных (рис. 28). Исходный уровень показателей у всех групп статистически не отличался друг от друга.

Как видно из рисунка 28, со второго этапа регистрации в «открытом поле» время замирания животных как интактной, так и опытных групп увеличивается. В интактной группе повышение данного показателя достигает статистической значимости относительно исходного уровня к последнему этапу тестирования.

Время замирания группы с внутрибрюшинной инъекцией Реамберина становится достоверно выше исходных показателей к 7-ым суткам после воздействия ОГБГ. Статистических различий с интактной группой не обнаружено.

Показано, что эмоциональный статус животных с интраназальным введением физиологического раствора по данному показателю существенно не изменялся. Через неделю после теста «смертельной площадки» время замирания у данной группы возвращалось к исходным значениям, а также не отличалось от показателей интактной группы.

Динамика поведения опытной группы BDNF (40 мкг/кг) имеет определенную схожесть с активностью интактных животных, однако статистических различий между группами не обнаружено. К 14 суткам после ОГБГ время замирания достоверно (p<0,05) повышается по сравнению с исходными показателями, а также со значениями, зарегистрированными на первые сутки после моделирования острой гипоксии.