Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 3, стр. 428-436

Ассоциированные с возрастом изменения исследовательской активности в тесте “открытое поле” у крыс, переживших пренатальную гипоксию

В. А. Стратилов 1, О. В. Ветровой 12, Л. А. Ватаева 3, Е. И. Тюлькова 1*

1 ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Санкт-Петербург, Россия

2 Биологичекий факультет Санкт-Петербургского государственного университета
Санкт-Петербург, Россия

3 Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: etylkova@yandex.ru

Поступила в редакцию 25.11.2020
После доработки 27.01.2021
Принята к публикации 03.02.2021

Аннотация

Многочисленные исследования показывают, что стресс во время беременности может оказывать неблагоприятное влияние на развитие мозга и являться причиной нарушения поведения и способности к обучению у потомства. Последствия влияний стрессовых факторов в пренатальный период проявляются на протяжении всей жизни, усугубляясь с возрастом и ведя к преждевременному старению и смертности. Гипоксия является одной из наиболее распространенных форм перинатального стресса. Целью настоящей работы было выявление возрастных особенностей поведения 3-месячных взрослых и 18-месячных стареющих самцов крыс в тесте “Открытое поле” в норме и после воздействия тяжелой гипобарической гипоксии на 14–16-е сутки пренатального онтогенеза (пренатальная гипоксия, ПГ). Показано, что у взрослых крыс ПГ приводит к изменениям ориентировочно-исследовательского поведения и снижению двигательной активности в первый день тестирования. У старых ПГ-крыс наблюдается еще большее угнетение ориентировочно-исследовательского поведения. При повторном тестировании у ПГ-животных не обнаруживается снижения исследовательской активности, что свидетельствует о нарушениях памяти. Таким образом, пренатальная гипоксия вызывает прогрессирующие с возрастом изменения ориентировочно-исследовательского поведения и обстановочной памяти.

Ключевые слова: пренатальная гипоксия, онтогенез, ориентировочно-исследовательское поведение

DOI: 10.31857/S0044467721030102

Список литературы

  1. Ветровой О.В., Тюлькова Е.И., Стратилов В.А., Ватаева Л.А. Пренатальное введение дексаметазона вызывает нарушение глюкокортикоидной обратной связи, ассоциированное с изменением количества кортикостероидных рецепторов в экстрагипоталамических структурах мозга взрослых крыс. Цитология. 2020а. 62 (7): 511–521.

  2. Ветровой О.В., Нимирицкий П.П., Тюлькова Е.И., Рыбникова Е.А. Увеличение содержания гипоксия-индуцируемого фактора HIF1α и интенсивности HIF1-зависимой транскрипции сохраняются у новорожденных крысят, переживших пренатальную гипоксию на 14–16-е сутки эмбриогенеза. Нейрохимия. 2020б. 37 (3): 228–232.

  3. Панкова Н.Б., Латанов Л.В. Развивающийся мозг как мишень экспериментального воздействия при моделировании патологических процессов. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2019. 69 (4): 413–436.

  4. Тюлькова Е.И., Ватаева Л.А., Ветровой О.В. Воздействия повреждающих факторов в пренатальном онтогенезе могут приводить к раннему старению. Детская медицина Северо-Запада. 2018. 7 (1): 319–320.

  5. Тюлькова Е.И., Ватаева Л.А., Ветровой О.В., Романовский Д.Ю. Пренатальная гипоксия модифицирует рабочую память и активности полифосфоинозитидной системы гиппокампа крыс. Журн. эволюц. биохим. и физиол. им. И.М. Сеченова. 2015а. 51 (2): 115–121.

  6. Тюлькова Е.И., Ватаева Л.А., Самойлов М.О., Отеллин В.А. Механизмы формирования реакций мозга на действие гипобарической гипоксии в различные сроки пренатального периода развития у крыс. Журнал акушерства и женских болезней. 2010. 59 (4): 99–110.

  7. Тюлькова Е.И., Кислин М.С., Ватаева Л.А. Влияние пренатальной гипобарической гипоксии на уровень перекисного окисления липидов в неокортексе и гиппокампе крыс. Нейрохимия. 2015б. 32 (1): 64–70.

  8. Bayer S.A. Development of the hippocampal region in the rat. II. Morphogenesis during embryonic and early postnatal life J. Comp. Neurol. 190 (1–2): 115–134. 1980a.

  9. Bayer S.A. Development of the hippocampal region in the rat. I. Neurogenesis examined with 3H-thymidine autoradiography J. Comp. Neurol. 190 (1–2): 87–114. 1980б.

  10. Bayer S.A., Altman J., Russo R.J., Zhang X. Timetables of neurogenesis in the human brain based on experimentally determined patterns in the rat. Neurotoxcology. 1993. 14 (1): 83–144.

  11. Berridge M.J. Calcium signalling and psychiatric disease: bipolar disorder and schizophrenia. Cell Tissue Res. 2014. 357 (2): 477–92.

  12. Berridge M.J. Dysregulation of neural calcium signaling in Alzheimer disease, bipolar disorder and schizophrenia. Prion. 2013. 7 (1): 2–13.

  13. Chen M., Zhang L. Epigenetic mechanisms in developmental programming of adult disease Drug. Discov. Today. 2011. 16: 1007–1018.

  14. Dehay C., Kennedy H. Cell-cycle control and cortical development. Nature Reviews Neuroscience. 2007. 8: 438–450.

  15. Ducsay C.A., Goyal R., Pearce W.J., Wilson S., Hu X.Q., Zhang L. Gestational Hypoxia and Developmental Plasticity. Physiol Rev. 2018. 98 (3): 1241–1334.

  16. Dudley K.J., Li X., Kobor M.S., Kippin T.E., Bredy T.W. Epigenetic mechanisms mediating vulnerability and resilience to psychiatric disorders. Neurosci Biobehav Rev. 2011. 35: 1544–1551.

  17. Egger G., Liang G., Aparicio A., Jones P.A. Epigenetics in human disease and prospects for epigenetic therapy. Nature. 2004. 429: 457–463.

  18. Gluckman P.D., Hanson M.A., Cooper C., Thornburg K.L. Effect of in utero and early-life conditions on adult health and disease. N. Engl. J. Med. 2008. 359: 61–73.

  19. Golan H., Huleihel M. The effect of prenatal hypoxia on brain development: short- and long-term consequences demonstrated in rodent models. Developmental Science. 2006. 9 (4): 338–349.

  20. Graham E.M., Ruis K.A., Hartman A.L., Northington F.J., Fox H.E. A systematic review of the role of intrapartum hypoxia-ischemia in the causation of neonatal encephalopathy. Am J Obstet Gynecol. 2008. 199: 587–595.

  21. Kurinczuk J.J., White-Koning M., Badawi N. Epidemiology of neonatal encephalopathy and hypoxic-ischaemic encephalopathy. Early Human Devel. 2010. 86: 329–338.

  22. Langley-Evans S.C., McMullen S. Developmental origins of adult disease. Med. Princ. Pract. 2010. 19: 87–98.

  23. Li Y., Gonzalez P., Zhang L. Fetal stress and programming of hypoxic/ischemic-sensitive phenotype in the neonatal brain: mechanisms and possible interventions. Prog Neurobiol . 2012. 98 (2): 145–165.

  24. Piešová M., Mach M. Impact of perinatal hypoxia on the developing brain. Physiol Res. 2020. 69 (2): 199–213.

  25. Tomalski P., Johnson M.H. The effects of early adversity on the adult and developing brain. Curr Opin Psych. 2010. 23: 233–238.

  26. Tyul’kova E.I., Vataeva L.A., Stratilov V.A., Barysheva V.S., Vetrovoy O.V. Peculiarities of DNA and Histone H3 Methylation in the Hippocampus and Neocortex of Rats Subjected to Pathological Treatments during the Prenatal Period. Neurochemical Journal. 2020. 14 (1): 64–72.

  27. Tyulkova E.I., Vetrovoy O.V., Sarieva K.V., Vataeva L.A., Glushchenko T.S. The characteristics of acetylation of histone H3 at Lys24 in the hippocampus and neocortex of rats that were exposed to hypoxic stress at different stages of prenatal development. Neurochemical Journal. 2017. 11 (4): 309–314.

  28. Vasilev D.S., Dubrovskaya N.M., Tumanova N.L., Zhuravin I.A. Prenatal hypoxia in different periods of embryogenesis differentially affects cell migration, neuronal plasticity and rat behavior in postnatal ontogenesis. Frontiers in Neuroscience. 2016. 10: 126.

  29. Vataeva L.A., Tyulkova E.I., Alekhin A.N., Stratilov V.A. Effects of Hypoxia or Dexamethasone at Different Gestation Periods on Fear Conditioning in Adult Rats. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2018. 54 (6): 442–448.

  30. Vetrovoy O., Stratilov V., Nimiritsky P., Makarevich P., Tyulkova E. Prenatal hypoxia induces premature aging accompanied by disturbed function of glutamatergic system in rat hippocampus. Neurochemical Research. 2021a. https://doi.org/10.1007/s11064-020-03191-z

  31. Vetrovoy O., Tyulkova E., Stratilov V., Baranova K., Nimiritsky P., Makarevich P., Rybnikova E. Long-term effects of the prenatal severe hypoxia on central and peripheral components of the glucocorticoid system in rats. Developmental Neuroscience. 2021б. https://doi.org/10.1159/000512223

  32. Warner M.J., Ozanne S.E. Mechanisms involved in the developmental programming of adulthood disease. Biochem. J. 2010. 42: 333–347.

  33. Xiong F., Zhang L. Role of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in developmental programming of health and disease. Frontiers in neuroendocrinology. 2013. 34: 27–46.

  34. Yong Li, Pablo Gonzalez, Lubo Zhang. Fetal Stress and Programming of Hypoxic/Ischemic-Sensitive Phenotype in the Neonatal Brain: Mechanisms and Possible Interventions. Prog Neurobiol. 2012. 98 (2): 145–165.

Дополнительные материалы отсутствуют.