Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова, 2021, T. 71, № 5, стр. 690-709

ВЛИЯНИЕ СОЦИАЛЬНОЙ ИЗОЛЯЦИИ И ОБОГАЩЕННОЙ СРЕДЫ НА ТРЕВОЖНО-ДЕПРЕССИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ КРЫС В НОРМЕ И ПОСЛЕ РАННЕГО ПРОВОСПАЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА

И. В. Павлова 1*, Н. Д. Брошевицкая 1, М. И. Зайченко 1, Г. А. Григорьян 1

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН
Москва, Россия

* E-mail: pavlovfml@mail.ru

Поступила в редакцию 14.12.2020
После доработки 04.02.2021
Принята к публикации 02.03.2021

Аннотация

Исследовали влияние содержания в различных условиях (стандартные, социальная изоляция, кратковременное пребывание в обогащенной среде) в возрасте с 1.5 до 3.5 мес на тревожно-депрессивное поведение взрослых крыс, перенесших ранний провоспалительный стресс. На 3-й и 5-й день от рождения одной группе крысят вводили бактериальный липополисахарид (50 мкг/кг, группа ЛПС), другой группе – физиологический раствор (группа ФИЗ, контроль). Тестирование в возрасте 3–3.5 мес в “Открытом поле” и “Приподнятом крестообразном лабиринте” показало, что содержание в условиях социальной изоляции по сравнению со стандартными условиями приводило к увеличению тревожности крыс и поведения по оценке риска (вытягивания), к некоторому снижению двигательной и исследовательской активности. Наибольшие изменения после социальной изоляции происходили у крыс ЛПС-групп. Кратковременное пребывание в условиях обогащенной среды у крыс ФИЗ-групп не влияло на уровень тревожности, но у самок ЛПС-группы при этом в “Открытом поле” наблюдалось увеличение тревожности. Тест на предпочтение сахарозы выявил признаки депрессивно-подобного поведения у самок ЛПС-группы после социальной изоляции и обогащения среды. Содержание в социальной изоляции приводило к наибольшему увеличению уровня кортикостерона в крови после дополнительного стрессирующего воздействия (теста вынужденного плавания). Таким образом, перенесенный ранний провоспалительный стресс увеличивал реактивность на негативные стрессирующие воздействия во взрослом возрасте, при этом самки были наиболее уязвимы.

Ключевые слова: провоспалительный стресс, липополисахарид, социальная изоляция, обогащенная среда, половые различия, тревожность, депрессивно-подобное поведение

Список литературы

  1. Брошевицкая Н.Д., Павлова И.В., Зайченко М.И., Груздева В.А., Григорьян Г.А. Влияние раннего провоспалительного стресса на тревожное и депрессивно-подобное поведение крыс разного возраста. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 2020. 106 (6): 823–842.

  2. Григорьян Г.А. Половые различия в поведении и биохимических маркерах у животных в ответ на нейровоспалительный стресс. Успехи физиол. наук. 2020. 51 (1): 18–32.

  3. Павлова И.В., Брошевицкая Н.Д., Онуфриев М.В., Моисеева Ю.В. Половые различия в тревожно-депрессивном и оборонительном поведении крыс Вистар. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2020. 70 (2): 243–258.

  4. Хоничева Н.М., Чабак-Гарбач Р., Крупина Н.А. Поведенческие последствия изоляции в раннем онтогенезе у крыс: селективность тревожных состояний. Журнал высшей нервной деятельности им. И.П. Павлова. 2002. 52 (6): 743–749.

  5. Alexander C., Rietschel E.T. Bacterial lipopolysaccharides and innate immunity. J. Endotoxin. Res. 2001. 7 (3): 167–202.

  6. Alshammari T.K., Alghamdi H., Alkhader L.F., Alqahtani Q., Alrasheed N.M., Yacoub H., Alnaem N., AlNakiyah M., Alshammari M.A. Analysis of the molecular and behavioral effects of acute social isolation on rats. Behav. Brain Res. 2020. 377: 112191.

  7. Berkiks I., Garcia-Segura L.M., Nassiri A., Mesfioui A., Ouichou A., Boulbaroud S., Bahbiti Y., Lopez-Rodriguez A.B., Hasnaoui E., El Hessni A. The sex differences of the behavior response to early Life immune stimulation: Microglia and astrocytes involvement. Physiol. Behav. 2019. 199: 386–394.

  8. Bledsoe A.C., Oliver K.M., Scholl J.L., Forster G.L. Anxiety states induced by post-weaning social isolation are mediated by CRF receptors in the dorsal raphe nucleus. Brain Res. Bull. 2011.85 (3–4): 117–222.

  9. Boero G., Pisu M.G., Biggio F., Muredda L., Carta G., Banni S., Paci E., Follesa P., Concas A., Porcu P., Serra M. Impaired Glucocorticoid-mediated HPA axis negative feedback induced by juvenile social isolation in male rats. Neuropharmacology. 2018. 133: 242–253.

  10. Brenes J.C., Fornaguera J., Sequeira-Cordero A. Environmental enrichment and physical exercise attenuate the depressive-like effects induced by social isolation stress in rats. Front. Pharmacol. 2020. 11: 804.

  11. Cao M., Pu T., Wang L., Marshall C., He H., Hu G., Xiao M. Early enriched physical environment reverses impairments of the hippocampus, but not medial prefrontal cortex, of socially-isolated mice. Brain Behav. Immun. 2017: 232–243.

  12. Custódio C.S., Mello B.S.F., Filho A.J.M.C., de Carvalho Lima C.N., Cordeiro R.C., Miyajima F., Réus G.Z., Vasconcelos S.M.M., Barichello T., Quevedo J., de Oliveira A.C., de Lucena D.F., Macedo D.S. Neonatal immune challenge with lipopolysaccharide triggers long-lasting sex- and age related behavioral and immune/neurotrophic alterations in mice: relevance to autism spectrum disorders. Mol. Neurobiol. 2018. 55 (5): 3775–3788.

  13. Fonken L.K., Frank M.G., Gaudet A.D., D’Angelo H.M., Daut R.A., Hampson E.C., Ayala M.T., Watkins L.R., Maier S.F. Neuroinflammatory priming to stress is differentially regulated in male and female rats // Brain Behav. Immun. 2018. 70: 257–267.

  14. Gandhi R., Hayley S., Gibb J., Merali Z., Anisman H. Influence of poly I:C on sickness behaviors, plasma cytokines, corticosterone and central monoamine activity: moderation by social stressors. Brain Behav. Immun. 2007. 21 (4): 477–489.

  15. Gibb J., Hayley S., Gandhi R., Poulter M.O., Anisman H. Synergistic and additive actions of a psychosocial stressor and endotoxin challenge: Circulating and brain cytokines, plasma corticosterone and behavioral changes in mice. Brain Behav. Immun. 2008. 22 (4): 573–589.

  16. Gong Y., Tong L., Yang R., Hu W., Xu X., Wang W., Wang P., Lu X., Gao M., Wu Y., Xu X., Zhang Y., Chen Z., Huang C. Dynamic changes in hippocampal microglia contribute to depressive-like behavior induced by early social isolation. Neuropharmacology. 2018.135: 223–233.

  17. Gorlova A.V., Pavlov D.A., Zubkov E.A., Morozova A.Y., Inozemtsev A.N., Chekhonin V.P. Three-week isolation does not lead to depressive-like disorders in rats. Bull. Exp. Biol. Med. 2018. 165 (2): 181–183.

  18. Grippo A.J., Ihm E., Wardwell J., McNeal N., Scotti M.A., Moenk D.A., Chandler D.L., LaRocca M.A., Preihs K. The effects of environmental enrichment on depressive and anxiety-relevant behaviors in socially isolated prairie voles. Psychosom. Med. 2014. 76 (4): 277–284.

  19. Guarnieri L.O., Pereira-Caxeta A.R., Medeiros D.C., Aquino N.S.S., Szawka R.E., Mendes E.M.A., Moraes M.F.D., Pereira G.S. Pro-neurogenic effect of fluoxetine in the olfactory bulb is concomitant to improvements in social memory and depressive-like behavior of socially isolated mice. Transl. Psychiatry. 2020. 10 (1): 33.

  20. Hendershott T.R., Cronin M.E., Langella S., McGuinness P.S., Basu A.C. Effects of environmental enrichment on anxiety-like behavior, sociability, sensory gating, and spatial learning in male and female C57BL/6J mice. Behav. Brain Res. 2016. 314: 215–225.

  21. Hellemans K.G., Benge L.C., Olmstead M.C. Adolescent enrichment partially reverses the social isolation syndrome.Brain Res.Dev.Brain Res. 2004. 150 (2): 103–115.

  22. Hong S., Flashner B., Chiu M., ver Hoeve E., Luz S., Bhatnagar S. Social isolation in adolescence alters behaviors in the forced swim and sucrose preference tests in female but not in male rats. Physiol. Behav. 2012. 105 (2): 269–275.

  23. Huang Q., Zhou Y., Liu L.Y. Effect of post-weaning isolation on anxiety- and depressive-like behaviors of C57BL/6J mice. Experimental Brain Research. 2017. 235: 2893–2899.

  24. Jahng J.W., Yoo S.B., Ryu V., Lee J.H. Hyperphagia and depression-like behavior by adolescence social isolation in female rats. Int. J. Dev. Neurosci. 2012. 30: 47–53.

  25. Kessler R.C., Petukhova M., Sampson N.A., Zaslav-sky A.M., Wittchen H.-U. Twelve-month and lifetime prevalence and lifetime morbid risk of anxiety and mood disorders in the United States. Int. J. Methods Psychiatr. Res. 21 (3): 169–184. 2012.

  26. Krupina N.A., Shirenova S.D., Khlebnikova N.N. Prolonged social isolation, started early in life, impairs cognitive abilities in rats depending on sex. Brain sciences. 2020. 10: 799.

  27. Kulesskaya N., Rauvala H., Voikar V. Evaluation of social and physical enrichment in modulation of behavioural phenotype in C57BL/6J female mice. PLoS One. 2011. 6 (9): e24755.

  28. Leger M., Paizanis E., Dzahini K., Quiedeville A., Bouet V., Cassel J.C., Freret T., Schumann-Bard P., Boulouard M. Environmental enrichment duration differentially affects behavior and neuroplasticity in adult mice. Cereb. Cortex. 2015. 25 (11): 4048–4061.

  29. Lukkes J.L., Watt M.J., Lowry C.A., Forster G.L. Consequences of post-weaning social isolation on anxiety behavior and related neural circuits in rodents. Front. Behav. Neurosci. 2009. 3: 18.

  30. Lukkes J.L., Engelman G.H., Zelin N.S., Hale M.W., Lowry C.A. Post-weaning social isolation of female rats, anxiety-related behavior, and serotonergic systems. Brain Res. 2012. 1443: 1–17.

  31. Martin A.L., Brown R.E. The lonely mouse: verification of separation-unduced model of depression in female mice. Behav. Brain Res. 2010. 207 (1): 196–207.

  32. Mileva G.R., Bielajew C. Environmental manipulation affects depressive-like behaviours in female Wistar-Kyoto rats. Behav Brain Res. 2015. 293: 208–216.

  33. Mileva G.R., Rooke J., Ismail N., Bielajew C. Corticosterone and immune cytokine characterization following environmental manipulation in female WKY rats. Behav. Brain Res. 2017. 316: 197–204.

  34. Molewijk H.E., van der Poel A.M., Olivier B. The ambivalent behavior “stretched approach posture” in the rat as a paradigm to characterize anxiolytic drugs. Psychopharmacology. (Berl). 1995. 121 (1): 81–90.

  35. Mora-Gallegos A., Fornaguera J. The effects of environmental enrichment and social isolation and their reversion on anxiety and fear conditioning. Behav. Processes. 2019. 158: 59–69.

  36. Pietropaolo S., Feldon J., Yee B.K. Nonphysical contact between cagemates alleviates the social isolation syndrome in C57BL/6 male mice. Behav Neurosci. 2008. 122 (3): 505–515.

  37. Pietropaolo S., Feldon J., Alleca E., Cirulli F., Yee B.K. The role of voluntary exercise in enriched rearing: a behavioral analysis, Behav. Neurosci. 2006. 4: 787–803.

  38. Pritchard L.M., Van Kempen T.A., Zimmerberg B. Behavioral effects of repeated handling differ in rats reared in social isolation and environmental enrichment. Neurosci. Lett. 2013. 536: 47–51.

  39. Rau A.R., Chappell A.M., Butler T.R. Ariwodola O.J., Weiner J.L. Increased basolateral amygdale pyramidal cell excitability may contribute to the anxiogenic phenotype induced by chronic early-life stress. J. Neurosci. 2015 35 (26): 9730–9740.

  40. Rodgers R.J., Johnson N.J.T. Factor analysis of spatiotemporal and ethological measures in the murine elevated plus-maze test of anxiety. Pharmacol. Biochem. Behav. 1995. 52: 297–303.

  41. Roeckner A.R., Bowling A., Butler T.R. Chronic social instability increases anxiety-like behavior and ethanol preference in male Long Evans rats. Physiol. Behav., 2017. 73: 179–187.

  42. Takatsu-Coleman A.L., Patti C.L., Zanin K.A., Zager A., Carvalho R.C., Borçoi A.R., Ceccon L.M., Berro L.F., Tufik S., Andersen M.L., Frussa-Filho R. Short-term social isolation induces depressive-like behaviour and reinstates the retrieval of an aversive task: mood-congruent memory in male mice? J. Psychiatry Neurosci. 2013. 38 (4): 259–268.

  43. Tenk C.M., Kavaliers M., Ossenkopp K.P. Neonatal treatment with lipopolysaccharide differentially affects adult anxiety responses in the light-dark test and taste neophobia test in male and female rats. Int. J. Dev. Neurosci. 2013. 31 (3): 171–180.

  44. Tishkina A., Stepanichev M., Kudryashova I., Freiman S., Onufriev M., Lazareva N., Gulyaeva N. Neonatal proinflammatory challenge in male Wistar rats: Effects on behavior, synaptic plasticity, and adrenocortical stress response. Behav. Brain Res. 2016. 304: 1–10.

  45. Thorsell A., Slawecki C.J., El Khoury A., Mathe A.A., Ehlers C.L. The effects of social isolation on neuropeptide Y levels, exploratory and anxiety-related behaviors in rats. Pharmacol. Biochem. Behav. 2006. 83: 28–34.

  46. Vegeto E., Bonincontro C., Pollio G., Sala A., Viappiani S., Nardi F., Brusadelli A., Viviani B., Ciana P., Maggi A. Estrogen prevents the lipopolysaccharide-induced inflammatory response in microglia. J. Neurosci. 2001. 21 (6): 1809–1818.

  47. Võikar V., Polus A., Vasar E., Rauvala H. Long-term individual housing in C57BL/6J and DBA/2 mice: assessment of behavioral consequences. Genes Brain Behav. 2005. 4 (4): 240–252.

  48. Walker A.K., Nakamura T., Byrne R.J., Sundresan Naicker, Tynan R.J., Hunter M., Hodgson D.M. Neonatal lipopolysaccharide and adult stress exposure predisposes rats to anxiety-like behaviour and blunted corticosterone responses: implications for the double-hit hypothesis. Psychoneuroendocrinology. 2009. 34 (10): 1515–1525.

  49. Wang H.T., Huang F.L., Hu Z.L., Zhang W.J., Qiao X.Q., Huang Y.Q., Dai R.P., Li F., Li C.Q. Early-life social isolation-induced depressive-like behavior in rats results in microglial activation and neuronal histone methylation that are mitigated by minocycline. Neurotox Res. 2017. 31 (4): 505–520.

  50. Weintraub A., Singaravelu J., Bhatnagar S. Enduring and sex-specific effects of adolescent social isolation in rats on adult stress reactivity. Brain Res. 2010. 1343: 83–92.

  51. Weiss I.C., Pryce C.R., Jongen-Relo A.L., Nanz-Bahr N.I., Feldon J. Effect of social isolation on stress-related behavioural and neuroendocrine state in the rat. Behav. Brain Res. 2004. 152: 279–295.

  52. Wukitsch T.J., Brase E.C., Moser T.J., Kiefer S.W., Cain M.E. Differential rearing alters taste reactivity to ethanol, sucrose, and quinine. Psychopharmacology (Berl). 2020. 237 (2): 583–597.

  53. Yildirim E., Erol K., Ulupinar E. Effects of sertraline on behavioral alterations caused by environmental enrichment and social isolation. Pharmacol. Biochem. Behav. 2012. 101 (2): 278–287.

  54. Zhang Y., Zu X., Luo W., Yang H., Luo G., Zhang M., Tang S. Social isolation produces anxiety-like behaviors and changes PSD-95 levels in the forebrain. Neurosci. Lett. 2012. 514: 27–30.

  55. Zhao X., Sun L., Jia H., Meng Q., Wu S., Li N., He S. Isolation rearing induces social and emotional function abnormalities and alters glutamate and neurodevelopment-related gene expression in rats. Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2009. 3: 1173–1177.

Дополнительные материалы отсутствуют.