Проблема стрессов приобрела первостепенное значение в жизни современного человека. В условиях современной жизни в связи с увеличением влияния технических средств на производстве и растущей урбанизацией на организм человека оказывают влияние новые факторы окружающей среды (шум, пыль, вибрация, излучение компьютерной техники и т.д.), которые, с точки зрения адаптационной теории Г. Селье, можно назвать стрессорами. Они способствуют возникновению адаптации человека к новым условиям среды. Однако чрезвычайные по силе и продолжительности стрессоры приводят к срыву адаптации, и действие таких адаптогенных гормонов и метаболитов, как глюкокортикоиды и катехоламины, становится отрицательным. В связи с этим актуальным вопросом современной биологии и медицины является изучение эмоционального поведения человека и животных в условиях стресса. Для оценки и измерения уровня тревожности у животных используются различные тесты-модели. В данных тестах животных помещают в незнакомую для них среду и анализируют их поведение.
В свою очередь, особое внимание уделяется проблеме влияния электромагнитных волн терагерцевого диапазона частот, в том числе частот молекулярного спектра излучения и поглощения (МСИП) оксида азота – 150,176–150,664 ГГц на биологические объекты [1]. Электромагнитные излучения терагерцевого диапазона достаточно широко вошли в медицинскую практику и показали свою эффективность в лечении широкого круга заболеваний, оказывая нормализующее (восстанавливающее) действие на основные механизмы развития общепатологических процессов, лежащих в основе многочисленных заболеваний [2, 3, 4, 5].
Актуальность работы обусловлена поиском новых немедикаментозных методов коррекции стрессорных повреждений организма, вызванных гипокинезией, а именно поведенческих реакций, лежащих в основе нормальной его жизнедеятельности.
Цель исследования – выявление корригирующего влияния и сравнительный анализ различных временных режимов воздействия волн терагерцевого диапазона частот 150,176–150,664 ГГц оксида азота на стресс-зависимые изменения в поведенческих реакциях белых крыс-самцов в состоянии острого стресса.
Материал и методы исследования
Исследование проведено на 110 белых крысах-самцах массой 180–220 г. В качестве модели стресса был выбран гипокинетический стресс, воспроизведенный путем помещения животных в индивидуальные клетки-пеналы на 3 часа [6]. Эксперимент проведен на 4 группах белых крыс-самцов. 1-я группа – контрольная (интактные крысы-самцы), включающая 25 особей; 2-я группа – сравнительная, включающая крыс-самцов, находящихся в состоянии гипокинетического стресса – 25 особей; 3-я, 4-я группы – опытные, которые были подвергнуты облучению волнами терагерцевого диапазона на частотах 150,176–150,664 ГГц МСИП оксида азота непрерывно в течение 15 и 30 минут соответственно. Для изучения поведенческих реакций были выбраны следующие тесты: «Открытое поле», «Темно-светлая камера», «Экстраполяционное избавление». Длительность теста «Открытое поле» составляла 5 минут, в котором регистрировали горизонтальную и вертикальную двигательную активность, число заглядываний в «норки» и обнюхивания отверстий. Также регистрировали число болюсов дефекации, частоту актов и суммарную продолжительность груминга (сек.), которые характеризуют неспецифическое поведение животных. При проведении теста «Темно-светлая камера» в течение 5 минут были использованы такие характеристики, как количество и длительность выглядываний, а также число и длительность выходов из темного отсека в светлый. Частота актов дефекаций, обнаруженных в темном отсеке, характеризовала уровень эмоционального стресса. При проведении теста «Экстраполяционное избавление» были использованы следующие показатели поведенческих реакций: латентный период начала аверсивных реакций после посадки в установку, число прыжков за тестовый период, латентный период подныривания. Время тестирования: вплоть до подныривания (но не более 2-х минут).
Облучение животных осуществлялось малогабаритным генератором «КВЧ-NO-Орбита», разработанным в Медико-технической ассоциации КВЧ (г. Москва) и ОАО ЦНИИИА (г. Саратов), на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц [7]. Аппарат предназначен для оказания терапевтического воздействия на организм животных электромагнитными волнами на частотах молекулярного спектра излучения и поглощения оксида азота самостоятельно или в сочетании с другими лечебными средствами. Поверхность кожи площадью 3 см2 над областью мечевидного отростка грудины облучалась с расстояния 1,5 см от поверхности тела животного. Мощность излучения генератора составляла 0,7 мВт, а плотность мощности, падающей на участок кожи размером 3 см2 – 0,2 мВт/см2. Длительность однократного облучения составляла 15 и 30 минут соответственно.
Все животные находились в одинаковых условиях и на обычном рационе питания. Все эксперименты выполнялись согласно требованиям Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным (2006 г). Статистическая обработка полученных данных осуществлялась при помощи программы Statistica 6.0.
Результаты исследования и их обсуждение
В результате проведенных исследований выявлено, что в тесте «Открытое поле» наблюдается статистически достоверное снижение количества пересеченных квадратов, стоек, числа заглядываний в «норки» и обнюхивания отверстий (p < 0,001), а также статистически достоверное увеличение актов дефекаций (p < 0,001) по сравнению с контрольной группой (табл. 1), которая является показателем высокого уровня тревожности животных, подвергнутых гипокинетическому стрессу. Неспецифическим маркером стресс-реакции является повышение уровня дефекации. В тесте «Темно-светлая камера» наблюдается статистически достоверное снижение выглядывания и длительности выходов из темного отсека в светлый, а также число и длительность выходов из темного отсека в светлый у стрессированных животных, по сравнению с группой контроля (табл. 2). Следовательно, гипокинетический стресс вызывает выраженные изменения в поведенческих реакциях белых крыс. При анализе теста «Экстраполяционное избавление» выявлено, что в условиях гипокинетического стресса происходит статистически достоверное увеличение латентного периода начала аверсивных реакций и подныривания (p < 0,001). Также происходит статистически достоверное уменьшение числа прыжков в цилиндре (p < 0,001) (табл. 3).
Непрерывное облучение электромагнитными волнами ТГЧ диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц в течение 15 минут белых крыс-самцов, находящихся в состоянии гипокинетического стресса, оказывает положительное влияние на нарушенные гипокинетическим стрессом поведенческие реакции животных – отмечается их частичное восстановление. В тесте «Открытое поле» статистически достоверно увеличивается (p < 0,001) горизонтальная и вертикальная двигательная активность, что выражается в количестве пересеченных квадратов и вертикальных стоек (табл. 1). Данный факт можно характеризовать как тенденцию к восстановлению нарушенной стрессом двигательной активности. В тесте «Темно-светлая камера» статистически достоверных отличий от группы контроля не обнаружено (табл. 2). В тесте «Экстраполяционное избавление» происходит статистически достоверное увеличение количества прыжков (p < 0,001) и статистически достоверное снижение периода подныривания (p < 0,001) (табл. 3). Следовательно, 15-минутный непрерывный режим облучения терагерцевыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц является эффективным в отношении некоторых показателей поведенческих реакций, нарушенных гипокинетическим стрессом.
Таблица 1
Эффективность воздействия терагерцевых волн на частотах МСИП оксида азота – 150,176–150,664 ГГц на измененные гипокинетическим стрессом показатели поведенческих реакций белых крыс-самцов в методике «Открытое поле»
|
Группы Показатели |
Контроль (n = 25) |
Гипокинетический стресс (n = 25) |
Стрессор совместно с непрерывным облучением (n = 15) |
|
|
15 минут |
30 минут |
|||
|
Количество пересеченных квадратов (горизонтальная двигательная активность) |
51,48 (32,0; 73,0) |
17,68 (13,0; 20,0) p1 = 0,00001 z1 = 5,76265 |
25,23 (20; 27) p1 = 0,000006 z1 = 4,53980 p2 = 0,007954 z2 = –2,65404 |
37,34 (27; 42) p1 = 0,032583 z1 = 2,13720 p2 = 0,000002 z2 = –4,79123 |
|
Количество стоек (вертикальная двигательная активность) |
15,72 (13,0; 19,0) |
7,96 (4,0; 12,0) p1 = 0,000011 z1 = 4,39475 |
13,36 (9; 14) p1 = 0,040036 z1 = 2,05339 p2 = 0,013420 z2 = –2,47244 |
15,22 (13; 21) p1 = 0,855903 z1 = –0,18159 p2 = 0,000022 z2 = –4,24646 |
|
Количество актов дефекации |
0,76 (0; 2,0) |
2,80 (1,0; 4,0) p1 = 0,000012 z1 = –4,37534 |
1,48 (0; 3) p1 = 0,063195 z1 = –1,85782 p2 = 0,013420 z2 = 2,47244 |
0,88 (0; 1) p1 = 0,511487 z1 = –0,65652 p2 = 0,000162 z2 = 3,77152 |
|
Количество актов груминга |
2,60 (1,0; 3,0) |
0,60 (0; 1,0) p1 = 0,000004 z1 = 4,63728 |
0,63 (0; 1) p1 = 0,000153 z1 = 3,78549 p2 = 0,493684 z2 = –0,68446 |
2,80 (2; 4) p1 = 0,520513 z1 = –0,64256 p2 = 0,000005 z2 = –4,56773 |
|
Общая продолжительность груминга (сек.) |
15,52 (7,0; 22,0) |
2,56 (0; 4,0) p1 = 0,000001 z1 = 4,97683 |
4,06 (0; 6) p1 = 0,000192 z1 = 3,72962 p2 = 0,240651 z2 = –1,17336 |
19,31 (10; 28) p1 = 0,080799 z1 = –1,74608 p2 = 0,000001 z2 = –4,84711 |
|
Количество заглядываний в «норки» |
7,76 (4,0; 12,0) |
3,08 (2,0; 4,0) p1 = 0,000046 z1 = 4,07460 |
3,54 (3; 4) p1 = 0,001448 z1 = 3,18484 p2 = 0,301288 z2 = –1,03368 |
6,89 (6; 8) p1 = 0,877882 z1 = 0,15365 p2 = 0,000054 z2 = –4,03693 |
Примечания: в каждом случае приведены показатели и ошибка средней величины из 25 и 15 измерений:
p1, z1 – по сравнению с группой контроля;
p2, z2 – по сравнению с группой животных в состоянии гипокинетического стресса.
Таблица 2
Эффективность воздействия терагерцевых волн на частотах МСИП оксида азота – 150,176–150,664 ГГц на измененные гипокинетическим стрессом показатели поведенческих реакций белых крыс-самцов в методике «Темно-светлая камера»
|
Группы Показатели |
Контроль (n = 25) |
Гипокинетический стресс (n = 25) |
Стрессор совместно с непрерывным облучением (n = 15) |
|
|
15 минут |
30 минут |
|||
|
Количество выглядываний из темного отсека в светлый |
6,04 (4; 7) |
2,48 (2; 3) p1 = 0,000000 z1 = 5,20987 |
2,72 (2; 3) p1 = 0,000026 z1 = 4,20455 p2 = 0,150218 z2 = –1,43877 |
4,53 (4; 6) p1 = 0,138695 z1 = 1,48067 p2 = 0,000051 z2 = –4,05090 |
|
Длительность выглядываний из темного отсека в светлый (с) |
30,64 (20; 39) |
15,48 (10; 22) p1 = 0,000082 z1 = 3,93878 |
18,63 (13; 23) p1 = 0,005440 z1 = 2,77975 p2 = 0,213793 z2 = –1,24321 |
33,42 (24; 41) p1 = 0,314542 z1 = –1,00574 p2 = 0,000010 z2 = –4,42805 |
|
Количество выходов из темного отсека в светлый |
1,84 (1; 2) |
0,52 (0; 1) p1 = 0,000030 z1 = 4,17161 |
0,93 (0; 1) p1 = 0,012904 z1 = 2,48641 p2 = 0,150218 z2 = –1,43877 |
2,23 (1; 3) p1 = 0,321310 z1 = –0,99177 p2 = 0,000038 z2 = –4,12074 |
|
Длительность выходов из темного отсека в светлый (сек.) |
17,52 (6; 22) |
5,60 (0; 11) p1 = 0,001970 z1 = 3,09475 |
7,33 (0; 12) p1 = 0,053897 z1 = 1,92767 p2 = 0,342181 z2 = –0,94987 |
17,56 (11; 22) p1 = 0,171024 z1 = –1,36892 p2 = 0,000505 z2 = –3,47818 |
|
Количество актов дефекации |
0,40 (0; 1) |
1,44 (1; 2) p1 = 0,000059 z1 = –4,01639 |
0,93 (0; 2) p1 = 0,045771 z1 = –1,99751 p2 = 0,090990 z2 = 1,69020 |
0,40 (0; 1) p1 = 0,706061 z1 = –0,37715 p2 = 0,000267 z2 = 3,64581 |
Примечания: в каждом случае приведены показатели и ошибка средней величины из 25 и 15 измерений:
p1, z1 – по сравнению с группой контроля;
p2, z2 – по сравнению с группой животных в состоянии гипокинетического стресса.
Таблица 3
Эффективность воздействия терагерцевых волн на частотах МСИП оксида азота – 150,176–150,664 ГГц на измененные гипокинетическим стрессом показатели когнитивных функций белых крыс-самцов в методике «Экстраполяционное избавление»
|
Группы Показатели |
Контроль (n = 15) |
Гипокинетический стресс (n = 15) |
Стрессор совместно с непрерывным облучением (n = 15) |
|
|
15 минут |
30 минут |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
Латентный период начала аверсивных реакций (с) |
7,66 (5; 9) |
27,00 (18; 33) p1 = 0,000007 z1 = –4,50037 |
25,4 (20; 30) p1 = 0,000005 z1 = –4,56259 p2 = 0,430649 z2 = –0,78808 |
16,86 (11; 21) p1 = 0,000333 z1 = –3,58785 p2 = 0,004795 z2 = –2,82051 |
|
Число прыжков |
5,26 (4; 7) |
1,86 (1; 2) p1 = 0,000008 z1 = 4,39668 |
3,2 (2; 4) p1 = 0,001508 z1 = 3,17307 p2 = 0,004795 z2 = 2,82051 |
5,73 (5; 7) p1 = 0,493731 z1 = –0,68439 p2 = 0,000004 z2 = 4,60407 |
|
Латентный период подныривания (с) |
39,40 (27; 49) |
68,93 (72; 67) p1 = 0,000145 z1 = –3,79524 |
52,4 (45; 64) p1 = 0,012093 z1 = –2,50942 p2 = 0,011401 z2 = –2,53016 |
50,73 (40; 64) p1 = 0,046488 z1 = –1,99095 p2 = 0,010122 z2 = –2,57164 |
Примечания: в каждом случае приведены показатели и ошибка средней величины из 25 и 15 измерений:
p1, z1 – по сравнению с группой контроля;
p2, z2 – по сравнению с группой животных в состоянии гипокинетического стресса.
Непрерывный 30-минутный режим облучения белых крыс-самцов в состоянии гипокинетического стресса электромагнитными волнами ТГЧ диапазона на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц оказывает эффективное влияние на поведенческие реакции у стрессированных животных. Так, происходит восстановление таких показателей поведенческих реакций животных, как горизонтальная и двигательная, а также исследовательская активность в тестах «Открытое поле», «Темно-светлая камера». Количество пересеченных квадратов, стоек и заглядываний в «норки» у стрессированных животных совместно с терагерцевым облучением в тесте «Открытое поле» статистически достоверно (p < 0,001) не отличается от контрольной группы животных (табл. 1). В тесте «Темно-светлая камера» количество выходов и выглядываний и их длительность из темного отсека камеры в светлую у опытной группы животных статистически достоверно не отличается (p < 0,001) от контрольной группы (табл. 2). В тесте «Экстраполяционное избавление» происходит восстановление всех показателей: латентный период начала аверсивных реакций и подныривания, а также число прыжков (табл. 3). Результаты проведённого исследования свидетельствуют о высокой эффективности 30-минутного режима облучения в коррекции нарушенных гипокинетическим стрессом поведенческих реакций белых крыс-самцов.
Выводы
1. Непрерывное облучение электромагнитными терагерцевыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц в течение 15 минут вызвало частичное восстановление таких показателей поведенческих реакций животных, как горизонтальная и вертикальная двигательная активность в тесте «Открытое поле», а также латентный период подныривания и число прыжков в тесте «Экстраполяционное избавление».
2. Непрерывный режим облучения электромагнитными терагерцевыми волнами на частотах МСИП оксида азота 150,176–150,664 ГГц в течение 30 минут полностью восстанавливает нарушения всех показателей поведенческих реакций животных, вызванных гипокинетическим стрессом в тестах: «Открытое поле», «Темно-светлая камера», «Экстраполяционное избавление».
Рецензенты:
Понукалина Е.В., д.м.н., профессор кафедры нормальной физиологии им. И.А. Чуевского Минздрава РФ, г. Саратов;
Пучиньян Д.М., д.м.н., профессор, зам. директора по научной работе, ФГУ «Саратовский научно-исследовательский институт травматологии и ортопедии» Федерального агентства по высокотехнологичной медицинской помощи, г. Саратов.
Работа поступила в редакцию 18.11.2014.