Post on 28-Feb-2023
1
ДОЗОЗАВИСИМЫЕ ЭФФЕКТЫ ИНСУЛИНА НА ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И УРОВЕНЬ ГЛИКЕМИИ У КРЫС ПРИ
ИНТРАЦИСТЕРНАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ C. А. Шестакова1, И. И. Степанов2, А. П. Елисеева3, С. В. Шатик3, Р. В. Федорова1, В. М. Клименко3 1Кафедра патофизиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова, Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Л.Толстого, 6/8; 2Отдел нейрофармакологии и 3Физиологический отдел им. И.П. Павлова Института экспериментальной медицины РАМН, Россия, 197022, Санкт-Петербург, Каменноостровский, 69/71.
Исследовали влияние интрацистернально введенного инсулина в дозах 2,5, 25, 50 и 200 нг на поведение крыс в открытом поле и в приподнятом крестообразном лабиринте и на уровень гликемии. Выявлены дозозависимые эффекты инсулина на поведенческие реакции крыс в обоих тестах: малые дозы инсулина 2,5 и 25 нг значимо повысили вероятности локомоции и исследовательской активности в открытом поле, тогда как большие дозы – 50 и 200 нг, не изменили уровня двигательной активности и продемонстрировали некоторую тенденцию к ослаблению исследовательского поведения (особенно доза 50 нг). В приподнятом крестообразном лабиринте отмечено значимое снижение уровня тревожности у крыс под влиянием инсулина в дозах 2,5 и 200 нг в первые 5 минут тестирования животных и под влиянием доз 2,5 и 25 нг – во вторые 5 минут тестирования.
Через 1-2 часа после введения крысам инсулина уровень содержания глюкозы в крови повысился, однако не выходил за рамки физиологических колебаний концентрации глюкозы в норме. В связи с этим можно полагать, что обнаруженные нами изменения в поведении крыс являются результатом прямого воздействия инсулина на центральные механизмы возбуждения и/или торможения, определяющие характер поведения животных.
Ключевые слова: инсулин, поведение, тревожность, гликемия, открытое поле, приподнятый крестообразный лабиринт.
Просим вести переписку по данной статье с Шестаковой Светланой Алексеевной. Почтовый адрес: Кафедра патофизиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова, Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Л.Толстого, 6/8;
2
S. A. Shestakova1, I. I. Stepanov2, A. P. Yelisejeva3, S. V. Shatik3, N. V. Fedorova1, V. M. Klimenko3 DOSE-DEPENDENT EFFECTS OF INTRACISTERNALY ADMINISTERED INSULIN ON RATS’ BEHAVIOR AND GLUCOSE LEVEL 1Department of pathophysiology of the St.-Petersburg I. P. Pavlov State Medical University, St.-Petersburg, 197022, 6/8, Leo Tolstoy St., Russia; 2Department of neuropharmacology and 3Pavlov's Physiological Department of the Institute of Experimental Medicine of the Russian Acad. Med. Sci., 12, Acad. Pavlov St., St.-Petersburg, Russia, 197022 Rat behavior in the open field and elevated plus-maze as well as glycemia level were analyzed in rats after intracisternal administration of 2.5, 25, 50 and 200 ng of insulin. Dose-dependent changes were found in both behavioral tests: insulin in low doses (2.5 and 25 ng) increased probability of locomotion and investigative activity in open field, while insulin in high doses (50 and 200 ng) did not alter locomotor activity and showed tendency to weakening of the investigative behavior (especially in the dose of 50 ng). Significant decrease of rat anxiety level during the first 5 minutes of testing was found after administration of 2.5 and 200 ng of insulin and during the second 5 minutes after administration of 2.5 and 25 ng of insulin in elevated plus-maze. Glucose level in rats was increased in 1–2 hours after insulin administration, though glycemia level did not exceed the normal values. Thus revealed alterations of behavior are supposed to be the result of direct insulin influence on central mechanisms of activation and/or suppression of underlying behavioral characteristics of animals. Key words: insulin, behavior, anxiety, glycemia, open field, elevated plus-maze
3
ДОЗОЗАВИСИМЫЕ ЭФФЕКТЫ ИНСУЛИНА НА ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ И УРОВЕНЬ ГЛИКЕМИИ У КРЫС ПРИ
ИНТРАЦИСТЕРНАЛЬНОМ ВВЕДЕНИИ C. А. Шестакова1 *, И. И. Степанов2, А. П. Елисеева3, С. В. Шатик3, Р. В. Федорова1, В. М. Клименко3 1Кафедра патофизиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова, Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Л.Толстого, 6/8; 2Отдел нейрофармакологии и 3Физиологический отдел им. И.П. Павлова Института экспериментальной медицины РАМН, Россия, 197022, Санкт-Петербург, Каменноостровский, 69/71.
Инсулин и его рецепторы широко, хотя и неравномерно представлены в ЦНС [15, 22],
однако роль сигнала инсулин-рецепторного взаимодействия в деятельности головного
мозга остается во многом не ясной. Исследованиями на клеточных культурах мозга и in
vivo установлено множество разнообразных эффектов инсулина на нейроны: регуляция
роста, дифференцировки и апоптоза [20, 24], модуляция синаптической передачи [10, 25],
контроль пищевого поведения и энергетического гомеостаза [11, 18, 23]. В то же время в
литературе продолжается обсуждение вопросов о значении инсулина для метаболизма
глюкозы в головном мозгу и для когнитивных функций в связи с неоднозначностью
результатов проведенных исследований [8, 9, 16, 21, 22, 26], что отчасти может быть
обусловлено использованием не только различных методов исследования, но и различных
доз инсулина. Ранее нами было показано изменение поведения животных в «открытом
поле» и в других тестах в период восстановления после однократного и многократных
воздействий гипогликемических доз инсулина при его системном введении [7]. Однако
оценка эффекта самого инсулина на исследованные поведенческие характеристики в этом
случае затрудняется маскирующим действием развившейся гипогликемии, которая может
самостоятельно влиять на функции головного мозга. Учитывая все выше изложенное,
представляется важным исследовать дозозависимые эффекты центрально введенного
* Просим вести переписку по данной статье с Шестаковой Светланой Алексеевной. Почтовый адрес: Кафедра патофизиологии Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П.Павлова, Россия, 197022, Санкт-Петербург, ул. Л.Толстого, 6/8;
4
инсулина на уровень гликемии и поведенческие реакции крыс, что и явилось задачей
настоящего исследования.
МЕТОДИКА
Опыты проведены на крысах-самцах линии Вистар массой 200-220 г (питомник
«Рапполово», Ленинградская обл.). Животных содержали в стандартных условиях вивария
при естественном световом дне и свободном доступе к воде и пище. Животные были
распределены на 4 опытных группы (по 5 крыс в каждой) и контрольную (9 крыс). В опыт
брали животных после 18-часовой пищевой депривации. Крысам под эфирным наркозом
вводили инсулин интрацистернально в дозах 2,5 нг (1-я опытная группа) , 25 нг (2-я
группа). 50 нг (3-я группа) и 200 нг (4-я группа. Для введения использовали
кристаллический монокомпонентный инсулин («БиоХимМак СТ», Россия). Контрольным
животным вводили физиологический раствор в том же объеме (50 мкл).
Концентрацию глюкозы в крови определяли с помощью глюкометра (Глюкотренд,
Рош Диагностика, Швейцария) до введения животным инсулина и после его введения
через 1,5, 2 и 4 часа и выражали в ммоль/л.
Ориентировочно-исследовательское поведение крыс исследовали в тесте «открытое
поле» [3] (описание методики дано ранее [7]) и в приподнятом крестообразном лабиринте
[14], который является универсальным поведенческим тестом на тревожность как раннее
проявление стрессорного поведения грызунов [3, 17]. Лабиринт состоял из двух открытых и
двух закрытых рукавов без крыши по 50 х 10 см, расположенных перпендикулярно
относительно друг друга на высоте 1 м над полом. Крысу помещали на центральную
платформу лабиринта и в течение 10 минут визуально регистрировали следующие
поведенческие характеристики: заходы в открытые рукава и отдельно — в закрытые
рукава лабиринта, вертикальные стойки, стойки с упором на стенки рукавов,
5
выглядывание из концов закрытых рукавов, переходы через центральную площадку
лабиринта, свешивание с открытых и отдельно — с закрытых рукавов, а также короткий и
длительный груминг. Рассчитывали вероятности появления каждого из вышеуказанного
поведенческого акта отдельно за первые и последующие 5 минут [13].
95%-ные доверительные интервалы для вероятностей рассчитывали через
биномиальное распределение в виде корней соответствующего уравнения [5]. Если при n
независимых опытах некоторое событие, вероятность появления которого в каждом опыте
равно P, имело место ровно m раз (0<m<n), то границы 1P , 2P доверительного интервала
для вероятности появления этого события определяются решением следующих
уравнений.
Для нижней границы доверительного интервала 1P уравнение имело вид:
n
mj
jnjjn PPC 025.0)1( 11 .
Для верхней границы 2P уравнение имело вид:
n
j
jnjjn PPC
022 025.0)1( .
Все вероятности (частоты события) сравнивали между собой с помощью точного
метода Фишера для четырёхпольной таблицы [2, 6]. Все расчеты произведены по
программе FET, написанной И.И.Степановым. Сравнение концентрации глюкозы в крови
животных производили с помощью метода Крускала и Уоллиса (Kruskal-Wallis), который
является непараметрическим аналогом одномерного дисперсионного анализа ANOVA. В
случае достоверности различий между группами по данному методу затем все группы
были протестированы попарно по тесту Манна и Уитни (Mann-Whitney) с применением
так называемого точного двустороннего уровня значимости (Exact Significance, 2-tailed).
Для этих расчётов был использован статистический пакет SPSS 11.5.
6
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Тестирование крыс в «открытом поле» после введения инсулина выявило изменения
ориентировочно-исследовательского поведении животных по сравнению с контрольной
группой, при этом отмечалась зависимость этих изменений от дозы введенного животным
инсулина (рис. 1). Так, у опытных крыс 1-й и 2-й групп наблюдалось статистически
значимое повышение вероятности локомоции по сравнению с контролем. Одновременно
значимо повысилась продолжительность локомоции у крыс этих групп (рис. 1 б), что
свидетельствует об активации двигательной активности животных, получивших меньшие
дозы инсулина — 2,5 и 25 нг. У этих же крыс отмечались повышение вероятности
заглядывания в норки: в 1-й группе – тенденция к увеличению (р=0.07), во 2-й группе
р<0.05 (рис. 1а) и параллельно тенденция (p<0.1) к увеличению продолжительности этого
поведенческого акта (рис. 1б), т.е. наблюдалась активация собственно исследовательского
поведения.
У крыс 3-й и 4-й групп, получивших большие дозы инсулина (50 и 200 нг),
вероятность локомоции и продолжительность этого поведенческого акта у животных 3-й и
4-й групп статистически значимо не изменились по сравнению с контролем. У крыс 3-й
группы достоверно увеличились вероятность движения на месте и его
продолжительность. У крыс 3-й и 4-й групп достоверно повысилась продолжительность
фризинга (рис.1, б).
Заметим, что изменения вероятности стоек, как вертикальных, так и стоек с упором, и
их временных параметров во всех опытных группах были статистически недостоверными
по сравнению с контрольной группой. В литературе имеются различные точки зрения
относительно трактовки данного элементарного поведенческого акта, причем
большинство исследователей склоняются к оценке стоек как показателю
исследовательской активности грызунов в открытом поле [1, 3]. Неспецифическое
7
поведение животных, в частности груминг, по вероятностным показателям значимо не
изменился после введения различных доз инсулина (p > 0.2), а общая продолжительность
груминга проявила некоторую тенденцию к снижению в направлении от контрольной
группы крыс к 3-й и 4-й группам. Определение эмоциональности животных (страха) по
степени выраженности вегетативных показателей поведения [1] показало, что во всех
опытных группах, как и в контрольной, у крыс отсутствовала дефекация, что, по-
видимому, объясняется развитием умеренного стресса вследствие пребывания крыс в
открытом пространстве, а также непродолжительностью исследования — 3 мин. В то же
время зарегистрированы единичные акты уринации во 2-й и 3-й группах. Эти наблюдения
указывают на то, что в открытом поле крысы, по-видимому, не испытывали резко
выраженного чувства страха.
Таким образом, при тестировании крыс в открытом поле выявлены дозозависимые
эффекты инсулина на поведенческие реакции животных: повышение уровня двигательной
и исследовательской активности, т.е. ориентировочно-исследовательского поведения под
влиянием инсулина в дозах 2,5 и 25 нг и отсутствие эффекта инсулина в дозах 50 и 200 нг
на уровень двигательной активности при, возможно, некоторой тенденции к торможению
исследовательской активности, более выраженной у крыс, получивших инсулин в дозе 50
нг.
Для оценки стрессорного поведения животных важна информация о состоянии их
тревожности, которая определяет ранние изменения поведения при эмоциональном
стрессе. Мы тестировали поведение крыс в приподнятом крестообразном лабиринте —
одной из наиболее адекватных моделей тревожности, широко использующейся в
последнее время. Поведение контрольных животных в первые 5 мин пребывания в
приподнятом крестообразном лабиринте в целом соответствовало описанному в
литературе [17] и характеризовалось явным предпочтением животными заходов в
закрытые рукава по сравнению с открытыми. В то же время поведение крыс в открытых
8
рукавах проявлялось либо свешиванием вниз с рукавов, либо возвращением из них назад,
другие поведенческие акты типа фризинга или дефекации нами не отмечены.
Традиционными косвенными показателями тревожности являются маркёры
исследовательского поведения крыс: число заходов и длительность пребывания в
открытых рукавах и соотношение числа заходов в открытые рукава к числу заходов в
закрытые рукава [3, 17]. В настоящем исследовании мы ограничились только
вероятностными показателями без учёта временных показателей. Мы выделили кластер
тревожности, который включал 2 составляющие. Первая составляющая — вероятности
выглядывания из закрытых рукавов и заходов в открытые рукава, всегда изменяющиеся
однонаправленно. Однонаправленное изменение обоих показателей, по нашему мнению,
позволяет использовать их сочетание для оценки исследовательского поведения. При
этом, чем выше вероятность первой составляющей кластера, тем ниже уровень
тревожности. Вторая составляющая — вероятность свешивания с открытых рукавов как
показатель, характеризующий тревожное поведение крыс в открытых рукавах. Таким
образом, чем меньше этот показатель, тем меньше тревожность.
Введение крысам инсулина оказало заметное влияние на поведенческие показатели
в приподнятом крестообразном лабиринте, причем, как и в тесте «открытое поле»,
характер их изменений зависел от дозы инсулина (рис. 2а). По сравнению с контрольной
группой у крыс в 1-й и 4-й опытных группах отмечалось увеличение соответственно в 1.8
и в 2.2 раза (р < 0.05) вероятностей первой составляющей кластера тревожности и
одновременно снижение соответственно в 2 и в 3.7 раза ( р < 0.05) вероятностей второй
составляющей кластера тревожности. Иными словами исследовательская активность крыс
в 1-й и в 4-й группах значимо повысилась, а уровень тревожности у этих животных
понизился. Во 2-й и в 3-й группах изменения основных показателей кластера тревожности
(первая составляющая кластера) были статистически недостоверными (p > 0.2). Однако
вторая составляющая снижалась достоверно по сравнению с контролем (р < 0.05).
9
Локомоция крыс в приподнятом крестообразном лабиринте, оцениваемая нами по
вероятностям всех заходов в закрытые и в открытые рукава, во всех опытных группах не
отличалась от таковой у контрольных животных (p > 0.2). Вероятность стоек изменилась
только у животных 3-й группы: она увеличилась в 1.9 раза по сравнению с контролем (р <
0.05). В литературе по-разному оценивают стойки как поведенческий показатель в
приподнятом крестообразном лабиринте: их относят либо к этологическим паттернам,
дополнительно характеризующим тревожность, либо к фактору, общему с показателями
двигательной активности [3, 12, 19]. В то же время вертикальные стойки без упора,
отражающие оборонительную реакцию животных, характерны для более осторожных
грызунов, что позволяет использовать этот поведенческий показатель для характеристики
поведения, связанного с «оценкой риска» животным. В нашей работе «оценку риска»
характеризовал поведенческий кластер, состоящий из суммы вероятностей свешивания
вниз с закрытых рукавов и вертикальных стоек. При этом, чем выше указанная суммарная
вероятность, тем выше "оценка риска" животным. Численное значение этого кластера
(оценка риска) значимо изменилось только в 3-й группе животных (р < 0,05), причем его
увеличение в 2 раза по сравнению с контролем коррелирует с относительно большим
уровнем тревожности у крыс в 3-й группе (рис. 2а).
Во 2-й и в 3-й группах отмечено снижение вероятности переходов через
центральную площадку лабиринта по сравнению с контрольной группой – соответственно
р < 0.05 и р < 0.1 (тенденция к снижению), что согласуется с повышением вероятности
«оценки риска», отмеченной нами у крыс 3-й группы, или может иметь отношение к
процессам «принятия решения» [12].
Неспецифическое поведение крыс под влиянием инсулина существенно не
изменилось: отмечена лишь тенденция к повышению вероятности короткого груминга во
2-й группе и длительного груминга – в 3-й группе животных по сравнению с контролем.
10
Вегетативные показатели поведения (дефекация и уринация) у всех животных в
приподнятом крестообразном лабиринте не проявились.
Во вторые 5 минут пребывания в приподнятом крестообразном лабиринте у крыс
1-й группы сохранилась повышенная исследовательская активность (первая составляющая
кластера тревожности превышала показатель в контроле, р < 0.05). Отмечено повышение
исследовательской активности и у крыс 2-й группы по сравнению с контролем (р < 0.05).
Одновременно поведение животных 1-й и 2-й групп в открытых рукавах
характеризовалось низкими значениями второй составляющей кластера тревожности —
вероятностей свешивания с открытых рукавов по сравнению с контролем (р < 0.05) (рис.
2б). В 3-й и 4-й группах изменения первой составляющей кластера тревожности были
статистически недостоверными (p > 0.2), а вероятность второй составляющей достоверно
уменьшалась по сравнению с контролем.
Снижение уровня тревожности во вторые 5 минут пребывания в приподнятом
крестообразном лабиринте у крыс 2-й группы, по-видимому, обусловлено отчасти
привыканием их к новой обстановке. В то же время исследовательское поведение
животных в 3-й группе по сравнению с контролем значимо не изменилось.
Вероятности локомоции в приподнятом крестообразном лабиринте во всех
опытных группах не отличались от таковой в контрольной (p > 0.2), как и в первые 5
минут пребывания в лабиринте. Независимо от дозы полученного инсулина значимо не
изменились вероятности переходов через центральную площадку лабиринта по сравнению
с контролем (p > 0.2). Отмечено снижение вероятности стоек у крыс во 2-й группе по
сравнению с контролем (р< 0.05). В то же время изменилось неспецифическое поведение
животных: вероятность короткого груминга возросла в 4-й группе (р < 0.01) и отмечена
тенденция к его росту во 2-й группе (р< 0.1). Еще более выраженные сдвиги наблюдались
со стороны длительного груминга (рис. 2 б), вероятность которого снизилась во всех
опытных группах по сравнению с контролем ( в 4-й группе отмечена тенденция к
11
снижению, р < 0.1). По-видимому, эти изменения во вторые 5 минут пребывания крыс в
приподнятом крестообразном лабиринте характеризуют общую тенденцию к снижению
длительного груминга, отражающего степень стрессированности животных, и повышению
короткого груминга (в 4-й и 2-й группах), присущего в большей мере комфортному
состоянию грызунов [3].
Таким образом, интрацистернальное введение инсулина крысам изменило их
поведение в приподнятом крестообразном лабиринте. Под влиянием минимальной и
максимальной доз инсулина (2,5 и 200 нг) в первые минуты пребывания крыс в лабиринте
уровень тревожности животных снизился, тогда как дозы 25 и 50 нг не оказали заметного
эффекта на этот показатель. Следовательно, эффект инсулина на уровень тревожности
зависит от его дозы и имеет характер U-образной кривой. Однако по мере нахождения
животных в приподнятом крестообразном лабиринте уровень тревожности в
последующие 5 минут снизился и в группе крыс, получивших инсулин в дозе 25 нг
(р<0.05). По-видимому, эта доза инсулина оказывает меньшее анксиолитическое действие
и для его реализации требуется больший латентный период.
Сравнительный анализ изменения поведенческих паттернов крыс под влиянием
различных доз инсулина в тесте «открытое поле» и в приподнятом крестообразном
лабиринте показал, что в обоих случаях прослеживается выраженный дозозависимый
эффект инсулина на поведение животных. При этом имеются некоторые особенности
изменения поведения крыс, тестированных на указанных двух моделях. В тесте «открытое
поле» наблюдается активация ориентировочно-исследовательского поведения крыс под
влиянием меньших доз инсулина — 2.5 и 25 нг (р < 0.05), тогда как большие дозы
инсулина — 50 и 200 нг не оказали подобного эффекта (p > 0.2). Более того, повышение
вероятностей таких паттернов как движение на месте и фризинга под влиянием доз
инсулина 50 и 200 нг указывает на некоторую тенденцию к ослаблению
исследовательской активности, главным образом при действии инсулина в дозе 50 нг.
12
В приподнятом крестообразном лабиринте повышение исследовательского
поведения крыс (снижение тревожности) наблюдалось в первые 5 минут под влиянием
наименьшей (2.5 нг) и наибольшей (200 нг) доз инсулина в отличие от модели «открытое
поле», а во вторые 5 минут, как и в открытом поле, — под влиянием 2.5 и 25 нг инсулина.
В приподнятом крестообразном лабиринте значимо не изменилась локомоция животных
по сравнению с контролем, тогда как в открытом поле вероятность локомоции повысилась
при действии инсулина в дозах 2.5 и 25 нг (р<0.05) При тестировании крыс в приподнятом
крестообразном лабиринте отмечено изменение вероятности стоек под влиянием
инсулина, а в открытом поле этот паттерн не менялся независимо от дозы инсулина.
приподнятом крестообразном лабиринте — модель, позволяющая более
«специфично» оценить уровень тревожности животных, а также некоторые показатели
когнитивных функций мозга, тесно связанных с тревожностью, например «оценку риска».
В приподнятом крестообразном лабиринте вероятность оценки риска повысилась у крыс,
получивших инсулин в дозе 50 нг, что коррелировало с более высоким уровнем
тревожности у этих животных. Неспецифическое поведение крыс, в частности груминг,
был более показателен при тестировании животных в приподнятом крестообразном
лабиринте по сравнению с тестом «открытое поле», в котором он значимо не изменился
при действии инсулина. В то же время такая вегетативная реакция, как уринация, была
отмечены только в тесте «открытое поле».
Учитывая указанные особенности изменения поведения крыс в открытом поле и в
приподнятом крестообразном лабиринте под влиянием инсулина, становится очевидной
целесообразность исследования поведенческих реакций крыс на обеих моделях, т.к.
полученные результаты тестирования дополняют друг друга и уточняют некоторые слабо
выраженные поведенческие показатели, например, в нашем исследовании вероятность
локомоции.
13
Все дозы введенного крысам инсулина привели к кратковременному, но
статистически достоверному повышению уровня глюкозы в крови по сравнению с
контролем (р< 0.05). При этом отметим, что даже наибольшее увеличение концентрации
глюкозы не выходило за пределы колебаний уровни глюкозы в норме. Сравнение
временной динамики гликемии показало, что в контрольной группе на протяжении
эксперимента уровень гликемии у крыс не изменился (р > 0.2) (рис. 3). У опытных крыс в
1-й и 2- й группах концентрация глюкозы в крови повысилась через 2 часа после введения
инсулина по сравнению с исходной, после чего она возвращалась к исходной к 4-у часу
(рис. 3). У крыс 3-й и 4-й групп максимальное повышение уровня глюкозы наступило
раньше — через 1 час в 4-й группе и через 1.5 часа в 3-й группе, а затем концентрация
глюкозы вернулась к исходной ко 2-му часу (рис. 3). При этом прирост концентрации
глюкозы у крыс 1-й группы составил 57% от исходного уровня; во второй группе — 32%;
в третьей группе — 25%; в четвёртой группе — 19%. Можно предположить, что менее
выраженная гипергликемическая реакция у крыс третьей и четвертой групп связана с
более высоким исходным уровнем глюкозы в этих группах.
Таким образом, более выраженная по амплитуде и по продолжительности
гипергликемическая реакция возникла при введении минимальной дозы инсулина — 2.5
нг, тогда как на максимальную дозу инсулина — 200 нг развилась самая короткая и слабо
выраженная по амплитуде реакция. Поскольку во всех опытных группах через 1 час после
введения инсулина (время тестирования животных) наблюдалось повышение уровня
глюкозы, но никак не гипогликемия, можно констатировать, что изменения
поведенческих реакций у крыс, выявленные нами при тестировании животных в открытом
поле и в приподнятом крестообразном лабиринте, вызваны непосредственно действием
самого инсулина. Конкретные механизмы отмеченных эффектов инсулина на уровень
тревожности животных и другие поведенческие реакции пока не ясны. Однако можно
предположить прямое влияние инсулина на центральные механизмы возбуждения и
14
торможения, нарушение баланса которых лежит в основе формирования тревожности [3].
Возможно, инсулин модулирует эффекты основных нейротрансмиттеров в ЦНС,
например, ослабляет эффект возбуждающих аминокислот (глутамата) или, напротив,
усиливает эффект торможения ГАМК-ергической системы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
[1] Буреш Я., Бурешова О., Хьюстон Дж. П. Методики и основные эксперименты по
изучению мозга и поведения. М. Высшая школа. 399. 1991.
[2] Гублер Е. В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических
процессов. Л:Медицина, 1978, 296 с.
[3] Калуев А.В. Проблемы изучения стрессорного поведения. Киев: CSF , 1998, 133 с.
[4] Петров Е.С., Лазаренко Н.С., Кунцевич С.В. Влияние ограничения
индивидуального опыта в раннем онтогенезе на вероятностные характеристики поведения
крыс в «открытом поле». Журн.высш. нерв.деятельности. 32 (6) : 1187—1194. 1982.
[5] Свешников А.А., ред. Сборник задач по теории вероятностей, математической
статистике и теории случайных функций. М.:Наука, 1970. 656 с.
[6[ Урбах В.Ю. Статистический анализ в биологических и медицинских
исследованиях // М.:Медицина, 1975, 295 с.
[7] Шестакова С.А., Елисеева А.П., Лебедев А.А., Шабаев В.В., Макарова Т.М.,
Клименко В.М. Особенности поведения крыс после однократного и многократных
воздействий гипогликемических доз инсулина. Российский физиол. журн. им.
И.М.Сеченова. 87 (10) : 1341—1350. 2001.
[8] Bingham E.M., Hopkins D., Smith D. The role of insulin in human brain glucose
metabolism. Diabetes. 51 : 3384—3390. 2002.
[9] Born J., Lange T., Kern W. Improving Influence of Insulin on Cognitive Functions in
Humans. Nat. Neurosci.5 : 514—516. 2002.
[10] Boyd F.T., Clarke D.W., Raizand M.K. Insulin inhibits specific norepinephrine uptake
in neuronal cultures from rat brain. Brain Res 398 (1) : 1—5. 1986.
[11] Bruning J.C., Gautam D., Burks D.J., Gilette J., Schubert M., Orban P.C., Klein R.A.,
Krone W., Muller-Wieland D., Kahn C.A. Role of brain insulin receptor in control of body
weight and reproduction. Science. 289 : 2122—2125. 2000.
[12] Fernandes C., File S. The influence of open arm ledges and maze experience in the
elevated plus maze. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 54 (1) : 31—40. 1996.
15
[13] File S. E. The interplay of learning and anxiety in the elevated plus-maze. Behavioural
Brain Research. 58 : 199—202. 1993.
[14]. Handley S.L., Mithfni S. Effects of alfa-adrenoceptor agonists and antagonists on maze-
exploration model of «fear»- motivated behavior. Naunin - Schmied Arch. Pharmacol. 327 : 1—
5. 1984.
[15] Havrankova J., Schmechel D., Roth J., Brownstein I. Identification on insulin in rat
brain. Proc. Natl Acad Sci USA . 75 : 5737—5741. 1978.
[16] Kern W., Born J., Schreiber H., Fehm H.L. Central Nervous System Effects of
Intranasally Administered Insulin During Euglicemia in Humans. Diabetes. 48 : 557—563. 1999.
[17] Kulkarni S.K. and A. C. Sharma. Elevated Plus-Maze: A Novel Psychobehavioral Tool
to Measure Anxiety in Rodents. Meth. Find Exp Clin Pharmacol. 13 (8) : 573—577. 1991.
[18] Obici S., Feng Z.,Karkanias G., Baskin D., Rossetti L. Decreasing hypothalamic insulin
receptors causes hyperphagia and insulin resistance in the rats. Nature Neuroscience. 5 : 566—
572. 2002.
[19] Rodgers R.J, Cole J.C., Davies A. Antianxiety and behavioral suppressant actions of the
novel SHT1a receptor agonist Flesinoxan. Pharmacology Biochemistry and Behavior. 48 (4) :
959—963. 1994.
[20] Schechter R., Abbound M. Neuronal synthesized insulin roles on neural differentiation
within fetal rat neuron cell cultures. Brain Res 127 (1): 41—49. 2001.
[21] Schubert M., Gautam D., Surjo D., Ulki K., Baudler S., Schubert D., Kondo T., Alber J.,
Galldiks N., Küstermann E., Arndt S., Jacobs A.H., Krone W., Kahn C.R., Bruning J.C. Role for
neuronal insulin resistance in neurodegenerative diseases. PNAS. 101 (9) : 3100—3105. 2004.
[22] Schulingkamp R.J., Pagano T.C.,Hung D., Raffa R.B. Insulin receptors and insulin
action in the brain: review and clinical implications. Neurosci Biobehav Rev . 24 (8) : 855—872.
2000.
[23] Schwartz M.W., Baskin D.G., Kaiyala K.J., Woods S.C. Model for the regulation of
energy balance and adiposity by the central nervous system. Am. J. Clin Nutr. 69 : 584—596.
1999.
[24] Tanaka M., Savada M., Yoshida S., Hanaoka F., Marunouchi T. Insulin prevents
apoptosis of external granular layer neurons in rat cerebellar slice cultures. Neurosci Letters. 199
(1) : 37—40. 1995.
[25] Wan Q., Xlong Z.G., Man H.Y., Aekerley C.A., Braunton J., Lu W.Y., Becker L.E.,
MacDonald J.F., Wang Y.T. Recruitment of functional GABAa receptors to postsynaptic
domains by insulin. Nature. 388 : 686—690. 1997.
16
[26] Zhao W., Chen H., Xu H., Moore E., Meiri N., Quon M.J., Alkon D.L. Brain insulin
receptors and special memory. Correlated changes in gene expression, tyrosine phosphorilation
and signaling mollecules in the hippocampus of water maze trained rats. J. Biol. Chem. 274 :
34893—34902. 1999.
17
Подписи к рисункам к статье Шестаковой, Степанова, Елисеевой, Шатика, Федоровой, Клименко
Рис. 1. Влияние различных доз инсулина на вероятности отдельных поведенческих
актов (а) и на продолжительность поведенческих актов (б) в тесте "открытое поле".
На а: по оси ординат — вероятность поведенческого акта. По оси абсцисс различной
штриховкой обозначены: отсутствие штриховки — контрольная группа; косая штриховка
— группа, получившая 2.5 нг инсулина; вертикальная штриховка — группа, получившая
25 нг инсулина; горизонтальная штриховка — группа, получившая 50 нг инсулина;
точечная штриховка — группа, получившая 200 нг инсулина. Нумерация соответствует
следующим поведенческим актам: 1 — локомоция; 2 — обнюхивание; 3 — движение на
месте; 4 — заглядывание в норки; 5 — фризинг. Приведены значения вероятностей вместе
с 95% доверительными интервалами. * — достоверное (p<0.05) отличие от контрольной
группы.
На б: по оси ординат — продолжительность поведенческого акта в сек. По оси
абсцисс обозначения те же, что на а. Приведены средние значения со стандартными
ошибками. * — достоверное (p<0.05) отличие от контрольной группы.
Рис. 2. Влияние различных доз инсулина на вероятности отдельных поведенческих
актов в первые пять минут (а) и во вторые пять минут (б) пребывания крыс в приподнятом
крестообразном лабиринте.
На а и б: по оси ординат — вероятность поведенческого акта. По оси абсцисс обозначения
групп животных те же, что на рисунке 1а. Нумерация соответствует следующим
поведенческим актам: 1 — первая составляющая кластера тревожности; 2 — вторая
составляющая кластера тревожности; 3 — стойки; 4 — оценка риска; 5 — переходы через
центральную площадку лабиринта; 6 — длительный груминг. Приведены значения
вероятностей вместе с 95% доверительными интервалами. Отличие от контрольной
группы: * — p<0.05; ** — p<0.01
Рис. 3. Динамика уровня гликемии у крыс после интрацистернального введения
инсулина.
По оси ординат — концентрация глюкозы в крови в ммоль/л. По оси абсцисс — время
определения глюкозы: 1 — до введения инсулина; 2 — через 1–1.5 часа после введения
инсулина; 3 — через 2 часа; 4 — через 4 часа. Группы животных: А — контрольная; Б —
18
группа, получившая 2.5 нг инсулина; В — группа, получившая 25 нг инсулина; Г —
группа, получившая 50 нг инсулина; Д — группа, получившая 200 нг инсулина;
Приведены средние значения со стандартными ошибками. Отличие от начальной
концентрации: * — p<0.05.