Evaluation of the effect of two weeks of stress on heart rate variability in Wistar rats

Full Text

Введение. Современной методикой для оценки адаптационных возможностей организма, уровня функционирования систем регуляции является анализ вариабельности сердечного ритма (ВСР). ВСР обусловлена действием на сердечный ритм различных регуляторных факторов: динамических нелинейных влияний симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы, центрального контура регуляции (влияния коры больших полушарий), нейрогуморальных факторов и метаболических влияний. В связи с этим сердечный ритм активно реагирует на изменения условий внешней и внутренней среды [1].

Для изучения поведения крыс используются тесты «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт». Указанные методики позволяют оценить выраженность и изменчивость отдельных поведенческих компонентов животного, эмоциональную реактивность, особенности исследовательской деятельности, двигательную и локомоторную активность, а также скорость адаптации к тестовой обстановке [2].

Комплексное исследование связей между параметрами ВСР и показателями поведенческих тестов может позволить оценить взаимосвязь работы систем поддержания гомеостаза и эмоционально-двигательной активности крыс, а также влияние пола животных на указанные характеристики и их взаимосвязи.

Цель работы. Оценить корреляционные взаимосвязи между показателями поведения и вариабельности сердечного ритма у крыс Вистар обоих полов.

Материалы и методы исследования. Исследование проводилось на 50 крысах линии Вистар, из них 25 крыс-самцов и 25 крыс-самок возрастом 5-6 месяцев, содержавшихся в прозрачных пластиковых клетках по 5 однополых особей. Вес самцов составлял 250-320 грамм, вес самок – 180-240 грамм. Животные были получены из вивария Института цитологии и генетики Российской академии наук. Весь период нахождения в клетках, за исключением времени проведения исследования, крысы имели доступ к корму и воде. Исследование проводилось в соответствии с принципами и правилами надлежащей лабораторной практики и было одобрены этическим комитетом ФГБОУ ВО КГМУ Минздрава России.

Кардиоритм крыс регистрировался с помощью системы «Физиобелт 2.7.3» (Нейроботикс, Россия). Это беспроводная система, состоящая из устройства для регистрации, 2 электродов и жилетки для крыс, которая подбирается по размеру животного, что позволяет животным свободно перемещаться во время исследования. Перед каждой записью была выполнена 10-20 минутная адаптация животного к устройству. Оценивались статистические (ЧСС, SDNN, RMSSD, рNN3, рNN5, рNN10, CV), геометрические (Мо, АМо, ВР, ИН, ИВР, ПАПР) и спектральные (ТР, HF мс2 и %, LF мс2 и %, VLF мс2 и %, LF/HF, IC) показатели ВСР [3].

Оценка поведения животных проводилась в установках приподнятый крестообразный лабиринт (ПКЛ) и открытое поле. Приподнятый крестообразный лабиринт располагался на уровне 50 см над полом и представлен центральной площадкой размером 15×15 см и освещением 240 лк, двумя открытыми и двумя закрытыми рукавами размером 50×15 см и освещением 300 лк и 45 лк соответственно. В тесте открытое поле животное помещали в правый нижний угол установки, представленной квадратной площадкой размером 90×90 см, визуально разделённой на 16 равных квадратов, из которых 4 квадрата центральных и 12 – периферических, и ограниченной стенами высотой 40 см. Поведение животного в обоих тестах записывалось на цифровую видеокамеру в течение 5 минут, после чего оценивалось с помощью программного обеспечения SMART 3.0 (PanLab Harvard Apparatus, Испания) [4].

Статистический анализ данных исследования осуществлялся с использованием программы Statistica 13. Т-критерий Стьюдента и U-критерий Манна-Уитни использовали для оценки достоверности полученных различий, проводился корреляционный анализ по методу Спирмена. Результаты исследования представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения (M±SD) при уровне значимости p<0,05.

Результаты исследования. Оценивалась зависимость показателей вариабельности сердечного ритма от пола животного, при этом не было установлено статистически значимых различий. Однако пол животного вносил существенные различия в показатели поведенческих тестов. В связи с этим было выделено три исследуемых группы: общая группа крыс (n=50), группа самцов (n=25) и группа самок (n=25). В общей группе крыс в тесте ПКЛ было установлено наличие связей между пройденной дистанцией в центре ПКЛ и Mo (0,32), между числом свешиваний и LF (-0,39), LF/HF (-0,36) и другие. Корреляционный анализ показателей ВСР и теста открытое поле в общей группе крыс позволил установить ряд прямых связей средней силы между общим временем активности в открытом поле и SDNN (0,35), RMSSD (0,33), CV (0,33), LF (0,36), между числом пересечённых центральных квадратов и Мо (0,32), между числом пересечённых периферических квадратов и Мо (0,33).

В группе самцов корреляционный анализ позволил установить наличие прямых и обратных связей средней силы между показателями ВСР и поведения в ПКЛ (рисунок 1). В тесте открытое поле показатель общее время активности коррелирует с показателем LF (0,42).

Рисунок 1 – Корреляция показателей ВСР и поведения в приподнятом крестообразном лабиринте у самцов крыс Вистар

У самок в тесте ПКЛ выявлено большое число корреляционных связей, так число свешиваний в ПКЛ коррелирует с HF% (0,50), а число вращений в открытых рукавах с pNN3 (0,54). По результатам анализа данных теста открытое поле установлены достоверные корреляционные связи между следующими показателями: общей дистанцией и pNN3 (-0,60), pNN10 (-0,60), НF мс² (-0,54); дистанцией на периферии и pNN3 (-0,56); дистанцией в центре и pNN3 (-0,65), HF% (-0,56), LF/HF (0,51); общим числом пересечённых квадратов и ЧСС (-0,62), RRNN (0,62), LF/HF (0,55); числом пересечённых периферических квадратов и ЧСС (-0,51), RRNN (0,51), pNN3 (-0,68), pNN10 (0,53), HF% (-0,53); числом пересечённых центральных квадратов и ЧСС (-0,50), RRNN (0,50), pNN3 (-0,68), pNN10 (-0,49), HF% (-0,53); общим временем активности в открытом поле и pNN3 (-0,56), НF мс² (-0,56); временем на периферии и ЧСС (0,57), RRNN (-0,57), pNN3 (0,55), HF% (0,52), LF/HF (-0,53); временем в центре и ЧСС (-0,57), RRNN (0,57), pNN3 (-0,55), HF% (-0,52), LF/HF (0,53). Уровень значимости p<0,05. 

На рисунке 2 представлены корреляционные связи в тесте открытое поле между числом фекальных болюсов и геометрическими показателями ВСР.

Рисунок 2 – Корреляция показателей ВСР и поведения в открытом поле у самок крыс Вистар

В поведенческих тестах выявлены более высокие показатели исследовательской, двигательной и локомоторной активности у самок крыс Вистар по сравнению с самцами. У самок больше значения пройденной дистанции, свешиваний, вертикальных стоек.  Однако различий по уровню эмоциональности выявлено не было, что подтверждается отсутствием достоверных различий по показателям числа фекальных болюсов, актов уринации и короткого груминга, времени, проведённом в рукавах приподнятого крестообразного лабиринта [2].

Заключение. Таким образом, выявлены достоверные корреляционные связи между показателями ВСР и тревожностью, эмоциональностью, двигательной активностью с учётом пола животных. Моторную активность у крыс в общей группе характеризует показатель Мо, а тревожность LF и LF/HF. У самцов наиболее показательными оказались pNN10, LF мс2 и IC, а у самок – это показатели SDNN, RRNN, pNN3, CV, ВР, LF/HF.

About the authors

Angelina Sergeevna Naumova

Kursk State Medical University

Email: angel.naumova.2004@gmail.com
ORCID iD: 0009-0006-2363-2934

4th year student of the Faculty of Medicine

Russian Federation, 3, Karl Marx Street, 305041,Kursk, Russian Federation

Victoria Nikolaevna Korobova

Kursk State Medical University

Author for correspondence.
Email: viktoria.korobova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2737-3435
SPIN-code: 5193-4027

Ph.D. of Medical Sciences, Docent of the Department of Pathophysiology

Russian Federation, 3, Karl Marx Street, 305041,Kursk, Russian Federation

References

Supplementary files

There are no supplementary files to display.