Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 3, стр. 400-414

Влияние умеренного хронического стресса самок крыс до и во время беременности на сенсомоторное развитие, уровень тревожности и когнитивные функции потомства

О. В. Яковлева 1*, К. С. Богатова 1, В. В. Скрипникова 1, Г. Ф. Ситдикова 1

1 Кафедра физиологии человека и животных, ИФМиБ, Казанский (Приволжский) федеральный университет
Казань, Россия

* E-mail: a-olay@yandex.ru

Поступила в редакцию 30.11.2020
После доработки 23.02.2021
Принята к публикации 02.03.2021

Аннотация

В нашей работе исследовали влияние умеренного непредсказуемого хронического стресса у самок крыс в течение двух недель до наступления и двух недель во время беременности на развитие потомства в период от рождения до 3 месяцев жизни. Воздействие прегестационного стресса приводило к повышению тревожности самок уже к началу беременности, которая сохранялась и в первую неделю лактации. Пренатальный стресс приводил к уменьшению размера помета, снижению массы тела детенышей, отставанию в физическом развитии и созревании некоторых сенсомоторных рефлексов в первые две недели после рождения. Сниженная в первые две недели двигательная активность восстанавливалась к 26-му дню жизни (Р), изменений мышечной силы и двигательной координации у крыс не выявили. Во всех анализируемых возрастах (Р16, 26, 80) наблюдали снижение исследовательской активности и повышение уровня тревожности. Нарушение процессов обучения, пространственной и непространственной памяти было показано в тесте водный лабиринт Морриса (Р21–22) и тесте на распознавание нового объекта (Р72–90). Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что умеренный стресс самок до и во время беременности приводит не только к нарушениям физического и неврологического развития в раннем онтогенезе, но также и повышению уровня тревожности и когнитивным дисфункциям, сохраняющимся во взрослом периоде жизни потомства.

Ключевые слова: хронический пренатальный стресс, сенсомоторное развитие, двигательная и исследовательская активность, координация движений, обучение, память, тревожность

DOI: 10.31857/S0044467721030138

Список литературы

  1. Ивлиева А.Л., Петрицкая Е.Н., Рогаткин Д.А., Демин В.А. Методические особенности применения водного лабиринта Морриса для оценки когнитивных функций у животных. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2016. 102 (1): 3–17.

  2. Миронов А.Н., Бунатян Н.Д. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. М.: Гриф и К. 2012. 944 с.

  3. Николаева И.В., Белолюбская Д.С. Влияние пренатального эмоционального стресса на развитие головного мозга, надпочечников и гонад крыс в постнатальном онтогенезе. Вестник СВФУ. 2012. 9 (1): 68–73.

  4. Ордян Н.Э., Пивина С.Г., Акулова В.К., Галеева А.Ю. Влияние пренатального стресса на активность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы крыс: роль глюкокортикоидных рецепторов мозга. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2006. 92 (9): 1100.

  5. Решетников В.В., Лепешко А.А., Рябушкина Ю.А., Студеникина А.А., Меркулова Т.И., Бондарь Н.П. Отсроченные эффекты раннего постнатального стресса на когнитивные способности и экспрессию генов глутаматергической системы у мышей. Нейрохимия. 2018. 35 (2): 140–150.

  6. Стратилов В.А., Тюлькова Е.И., Ветровой О.В. Пренатальный стресс как фактор развития аддиктивных состояний. Журн. эволюц. биохим. и физиол. 2020. 56 (6): 413–429.

  7. Яковлева О.В., Зиганшина А.Р., Герасимова Е.В., Арсланова А.Н., Ярмиев И.З., Зефиров А.Л., Ситдикова Г.Ф. Влияние витаминов группы В на раннее развитие крысят с пренатальной гипергомоцистеинемией. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2019. 105 (10): 1247–1261.

  8. Allsworth J.E., Clarke J., Peipert J.F., Hebert R., Cooper A., Boardman L.A. The influence of stress on the menstrual cycle among newly incarcerated women. Womens Health Issues. 2007. 17: 202–209.

  9. Amugongo S.K., Hlusko L.J. Impact of maternal prenatal stress on growth of the offspring. Aging Dis. 2014. 5 (1): 1–16.

  10. Antunes M., Biala G. The novel object recognition memory: neurobiology, test procedure, and its modifications. Cogn. Process. 2012. 13 (2): 93–110.

  11. Bennett G.A., Palliser H.K., Shaw J.C., Palazzi K.L., Walker D.W., Hirst J.J. Maternal stress in pregnancy affects myelination and neurosteroid regulatory pathways in the guinea pig cerebellum. Stress. 2017. 20 (6): 580–588.

  12. Benoit J.D., Rakic P., Frick K.M. Prenatal stress induces spatial memory deficits and epigenetic changes in the hippocampus indicative of heterochromatin formation and reduced gene expression. Behav. Brain Res. 2015. 281: 1–8.

  13. Bourin M., Hascoet M. The mouse light/dark box test. Eur. J. Pharmacol. 2003. 463 (1–3): 55–65.

  14. Bowman R., MacLusky N., Sarmiento Y., Frankfurt M., Gordon M., Luine V. Sexually dimorphic effects of stress on cognition, hormonal responses and central neurotransmitters. Endocrinology. 2004. 45: 3778–3787.

  15. Brunton P.J., Russell J.A. Prenatal social stress in the rat programmes neuroendocrine and behavioural responses to stress in the adult offspring: sex-specific effects. J. Neuroendocrinol. 2010. 22 (4): 258–271.

  16. Charil A., Laplante D.P., Vaillancourt C., King S. Prenatal stress and brain development. Brain Res. Rev. 2010. 65 (1): 56–79.

  17. Soares-Cunha C., Coimbra B., Borges S., Domingues A.V., Silva D., Sousa N., Rodrigues A.J. Mild Prenatal Stress Causes Emotional and Brain Structural Modifications in Rats of Both Sexes. Front Behav Neurosci. 2018. 12: 129.

  18. Czarzasta K., Makowska-Zubrycka M., Kasarello K., Skital V.M., Tyszkowska K., Matusik K., Jesion A., Wojciechowska M., Segiet A., Wrzesien R., Biały M., Krzascik P., Wisłowska-Stanek A., Sajdel-Sulkowska E.M. A rat model to study maternal depression during pregnancy and postpartum periods, its comorbidity with cardiovascular diseases and neurodevelopmental impact in the offspring. Physiol. Behav. 2019. 199: 258–264.

  19. Darnaudery M., Maccari S. Epigenetic programming of the stress response in male and female rats by prenatal restraint stress. Brain Res. Rev. 2007. 57 (2): 571–585.

  20. Davis E.P., Glynn L.M., Schetter C.D., Hobel C., Chicz-Demet A., Sandman C.A. Prenatal exposure to maternal depression and cortisol influences infant temperament. J. Am. Acad. Child. Adolesc. Psychiatry. 2007. 6 (46): 737–746.

  21. Davis E.P., Sandman C.A. Prenatal psychobiological predictors of anxiety risk in preadolescent children. Psychoneuroendocrinol. 2012. 8 (37): 1224–1233.

  22. Fatima M., Srivastav S., Mondal A.C. Prenatal stress and depression associated neuronal development in neonates. Int. J. Dev. Neurosci. 2017. 60: 1–7.

  23. Fatima M., Ahmad M.H., Srivastav S., Rizvi M.A., Mondal A.C. A selective D2 dopamine receptor agonist alleviates depression through upregulation of tyrosine hydroxylase and increased neurogenesis in hippocampus of the prenatally stressed rats. Neurochem. Int. 2020. 136: 104730.

  24. Fride E., Weinstock M. The effects of prenatal exposure to predictable or unpredictable stress on early development in the rat. Dev. Psychobiol. 1984. 17 (6): 651–660.

  25. Gao Y., Bezchlibnyk Y.B., Sun X., Wang J.-F., McEwend B.S., Young L.T. Effects of restraint stress on the expression of proteins involved in synaptic vesicle exocytosis in the hippocampus. Neurosci. 2006. 141: 1139–1148.

  26. Gerasimova E., Yakovleva O., Burkhanova G., Ziyatdinova G., Khaertdinov N., Sitdikova G. Effects of maternal hyperhomocysteinemia on the early physical development and neurobehavioral maturation of rat offspring. BioNanoScience. 2017. 7: 155–158.

  27. Gong Y., Sun X.-L., Wu F.-F., Su Ch.-J., Ding J.-H., Hu G. Female Early Adult Depression Results in Detrimental Impacts on the Behavioral Performance and Brain Development in Offspring. CNS Neurosci. Ther. 2012. 18: 461–470.

  28. Graignic-Philippe R., Dayan J., Chokron S., Jacquet A.Y., Tordjman S. Effects of prenatal stress on fetal and child development: A critical literature review. Neurosci. Biobehav. Rev. 2014. 43: 137–162.

  29. Guan S.Z., Ning L., Tao N., Lian Y.L., Liu J.W., Ng T.B. Effects of maternal stress during pregnancy on learning and memory via hippocampal BDNF, Arc (Arg3.1) expression in offspring. Environ. Toxicol. Pharmacol. 2016. 46: 158–167.

  30. Harmon K.M., Greenwald M.L., Mcfarland A., Beckwiht T., Cromwell H.C. The effects of prenatal stress on motivation in the rat pup. Stress. 2009. 12(3): 250–258.

  31. Holubova A., Sevcikova M., Macuchova E., Hrebickova I., Pometlova M., Slamberova R. Effects of perinatal stress and drug abuse on maternal behavior and sensorimotor development of affected progeny. Physiol. Res. 2017. 66 (Suppl. 4): S481–S491.

  32. Hougaard K.S., Andersen M.B., Hansena A.M., Hassc U., Wergeb T., Lund S.P. Effects of prenatal exposure to chronic mild stress and toluene in rats. Neurotoxicol. Teratol. 2005. 27 (1): 153–167.

  33. Hougaard K.S., Mandrup K.R., Kjaer S.L., Bogh I.B., Rosenberg R., Wegener G. Gestational chronic mild stress: effects on acoustic startle in male offspring of rats. Int. J. Dev. Neurosci. 2011. 29 (4): 495–500.

  34. Huang Y., Shi X., Xu H., Yang H., Chen T., Chen S., Chen X. Chronic unpredictable stress before pregnancy reduce the expression of brain-derived neurotrophic factor and N-methyl-D-aspartate receptor in hippocampus of offspring rats associated with impairment of memory. Neurochem. Res. 2010. 35 (7): 1038–1049.

  35. Jafari Z., Kolb B.E., Mohajerani M.H. Life-course contribution of prenatal stress in regulating the neural modulation network underlying the prepulse inhibition of the acoustic startle reflex in male Alzheimer’s disease Mice. Cereb. Cortex. 2019. 30 (1): 311–325.

  36. Karl T. Behavioral phenotyping of mice in pharmacological and toxicological research. Exp. Toxic. Pathol. 2003. 55 (1): 69–83.

  37. Li H., Zhang L., Fang Z., Lin L., Wu C., Huang Q. Behavioral and neurobiological studies on the male progeny of maternal rats exposed to chronic unpredictable stress before pregnancy. Neurosci. Lett. 2010. 469 (2): 278–282.

  38. Lin Y.L., Wang S. Prenatal lipopolysaccharide exposure increases depression-like behaviors and reduces hippocampal neurogenesis in adult rats. Behav. Brain Res. 2014. 259: 24–34.

  39. Lueptow L.M. Novel object recognition test for the investigation of learning and memory in mice. J. Vis. Exp. 2017. 126: 55718.

  40. Luo L., Sun T., Guan X., Ni Y., Yang L., Zhao Q., Kong X., Chen Y., Zhang J. Advanced parental age impaired fear conditioning and hippocampal LTD in adult female rat offspring. Neurochem. Res. 2017. 42 (10): 2869–2880.

  41. Meyers T. Stress: The health epidemic of the 21st century. Community. 2018. 15: 61–65.

  42. Naik A.A., Patro I.K., Patro N. Slow physical growth, delayed reflex ontogeny, and permanent behavioral as well as cognitive impairments in rats following intra-generational protein malnutrition. Front. Neurosci. 2015. 9: 446.

  43. Pani L., Porcella A., Gessa G.L. The role of stress in the pathophysiology of the dopaminergic system. Mol. Psychiatry. 2000. 5: 14–21.

  44. Ragan A.R., Lesniak A., Bochynska-Czyz M., Kosson A., Szymanska H., Pysniak K., Gajewska M., Lipkowski A.W., Sacharczuk M. Chronic mild stress facilitates melanoma tumor growth in mouse lines selected for high and low stress-induced analgesia. Stress. 2013. 16: 572–578.

  45. Raikkonen K., Seckl J.R., Pesonen A.-K., Simons A., Van den Bergh B.R.H. Stress, glucocorticoids and liquorice in human pregnancy: programmers of the offspring brain. Stress. 2011. 14 (6): 590–603.

  46. Rondo P.H., Ferreira R.F., Nogueira F., Ribeiro M.C., Lobert H., Artes R. Maternal psychological stress and distress as predictors of low birth weight, prematurity and intrauterine growth retardation. Eur. J. Clin. Nutr. 2003. 57: 266–272.

  47. Salomon S., Bejar C., Schorer-Apelbaum D., Weinstock M. Corticosterone mediates some but not other behavioural changes induced by prenatal stress in rats. J. Neuroendocrinol. 2011. 23 (2): 118–128.

  48. Shrira A. Parental PTSD, health behaviors and successful aging among offspring of Holocaust survivors. Psychiatry Res. 2019. 271: 265–271.

  49. St-Pierre J., Laurent L., King S., Vaillancourt C. Effects of prenatal maternal stress on serotonin and fetal development. Placenta. 2016. 48 (Suppl. 1): S66–S71.

  50. Sudarov A., Joyner A.L. Cerebellum morphogenesis: The foliation pattern is orchestrated by multi-cellular anchoring centers. Neural Dev. 2007. 2: 26.

  51. Terry A.V. Spatial navigation (water maze) tasks. Methods of behavior analysis in neuroscience. 2nd ed. Boca Raton, FL: CRC Press. 2009. Chapt. 13. 267–280 pp.

  52. Weinstock M. The long-term behavioural consequences of prenatal stress. Neurosci. Biobehav. Rev. 2008. 32 (6): 1073–1086.

  53. Weinstock M. The potential influence of maternal stress hormones on development and mental health of the offspring. Brain Behav. Immun. 2005. 19 (4): 296–308.

  54. Weydt P., Hong S.Y., Kliot M., Moller T. Assessing disease onset and progression in the SOD1 mouse model of ALS. Neuroreport. 2003. 14 (7): 1051–1054.

  55. Willner P. Reliability of the chronic mild stress model of depression: A user survey. Neurobiol. Stress. 2017. 6: 68–77.

  56. Yakovleva O., Bogatova K., Mukhtarova R., Yakovlev A., Shakhmatova V., Gerasimova E., Ziyatdinova G., Hermann A., Sitdikova G. Hydrogen sulfide alleviates anxiety, motor, and cognitive dysfunctions in rats with maternal hyperhomocysteinemia via mitigation of oxidative stress. Biomolecules. 2020. 10 (7): 995.

  57. Yakovleva O.V., Ziganshina A.R., Dmitrieva S.A., Arslanova A.N., Yakovlev A.V., Minibayeva F.V., Khaertdinov N.N., Ziyatdinova G.K., Giniatullin R.A., Sitdikova G.F. Hydrogen sulfide ameliorates developmental impairments of rat offspring with prenatal hyperhomocysteinemia. Oxid. Med. Cel. Long. 2018. 2018: 2746873.

  58. Zagron G., Weinstock M. Maternal adrenal hormone secretion mediates behavioural alterations induced by prenatal stress in male and female rats. Behav. Brain Res. 2006. 175 (2): 323–328.

Дополнительные материалы отсутствуют.