Введение к работе
Актуальность темы. Одной из актуальных задач современной нейробиологии является изучение механизмов формирования адаптивного поведения и соответствующих свойств организма в ходе онтогенетического развития. Главным аспектом, остававшимся ранее за рамками интересов исследователей, оказался вопрос о гормональном взаимодействии организма матери и плода, образующих во время беременности единую биологическую систему, крайне важную для реализации генетической программы развития мозга (Dorner, 1984; Науменко и др., 1990; Батуев, Соколова, 1994). Любые нарушения в этой системе, возникающие во время беременности, могут вызывать ту или иную патологию, либо формировать у потомков новые функциональные системы с изменением адаптивного поведения и социальных взаимоотношений (Батуев, 1999; Безрукова, 1999; Ордян и др., 1999; Отеллин, 1999; Dorner, 1978). Выяснение особо опасных периодов беременности, во время которых создаются предпосылки возникновения этих последствий, крайне важно для разработки профилактических мер и подходов к их ликвидации.
Основываясь на данных, полученных в последние годы нейроэндокринологами, можно полагать, что одним из важнейших "критических" периодов является поздний пренатальный онтогенез, когда происходит интеграция всех звеньев неироэндокриннои регуляции и завершается созревание гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной и гипоталамо-ги-пофизарно-гонадной систем. К этому времени развитие самих надпочечников и гонад уже завершается, так же как и становление тропных функций гипофиза, однако интенсивно формируются связи гипоталамуса с другими центральными мозговыми структурами, по которым сенсорные сигналы передаются в гипоталамические нейросекреторные центры {Чемыртан 1986; Шаляпина и др., 1987, 1996). Мы полагаем, что этот период может быть "критическим" и для закрепления программ адаптивного поведения, однако эта точка зрения требует дополнительного подтверждения.
В настоящее время при изучении роли гормонов в развитии мозга и формировании соответствующих поведенческих программ особое внимание уделяется стероидам, действие которых на органы-мишени реализуется посредством большого спектра механизмов как геномной, так и внегеномной природы. В раннем пренатальном онтогенезе они оказывают необратимые морфогенетические влияния на дифференцирующиеся клетки (Угрюмое, 1999) и тем самым могут играть роль "организаторов" новых программ и участвовать в перестройке генотипических связей в мозговых структурах (Нау-менко и др., 1990; Шаляпина, 1996; Dorner G, 1976).
Известно, что стероидные гормоны по-разному влияют на развитие и функции мозга у женских и мужских особей, определяя, прежде всего, его "половую дифференцировку" {Бабичев 1981; Резников, 1982). С этим понятием связывают в основном становление гипоталамуса и его нейросекреторных центров, регулирующих, прежде всего, гормональную функцию гипофизарно-гонадной системы, а так же половое поведение. В последние годы, однако, понятие "половой дифференцировки мозга" расширяется в связи со всевозрастающим числом сведений о влиянии стероидных гормонов на структуру и функцию других мозговых образований, не связанных непосредственно с регуляцией репродукции. Ввиду того, что эти мозговые структуры вовлечены в интегративную деятельность мозга, возникает вопрос о роли стероидных гормонов в половой диф-ференцировке разных форм приспособительного поведения у мужских и женских особей, а также о том, в какие "критические" периоды происходит эта дифференцировка.
Цель и задачи исследования. Основной целью настоящего исследования являлось изучение роли кортикостероидных и половых стероидных гормонов в формировании половых различий в приспособительном поведении у крыс, рожденных от матерей, стрессированных в последнюю неделю беременности.
В связи с этим были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать содержание кортикостероидных и половых стероидных гормонов у самок крыс, подвергнутых эмоциональному
стрессу в последнюю неделю беременности, а также у их плодов и потомков.
2 Изучить формирование в ходе постнатального онтогенеза приспособительного поведения у крыс, рожденных от матерей, стрессированных в последнюю неделю беременности, уделяя особое внимание становлению двигательной и исследовательской активности, а также проявлению тревожности и агрессивности у развивающихся особей.
3. Оценить влияние кортикостероидных гормонов, вводимых крысам в последнюю неделю беременности, на развитие у потомков гормональных функций и приспособительного поведения в ходе постнатального онтогенеза.
Научная новизна. Полученные в работе данные свидетельствуют о том, что у крыс последняя неделя беременности является "критическим" периодом для формирования половых различий в деятельности гипофизарно-гонадной системы и приспособительного поведения у развивающихся особей.
Ежедневная часовая иммобилизация самок крыс в этот период вызывает стойкие и необратимые изменения в эндокринном статусе как самих матерей, так и их плодов, которые сохраняются и после завершения стрессорного воздействия. Они характеризуются не только активацией у беременных самок гипофизарно-адреналовои системы, но и снижением предродового "пика" половых стероидов, а также изменением соотношения андрогенов и эстрогенов как у самих беременных самок, так и у развивающихся крысят.
Показано, что в последние дни беременности наиболее подвержены стрессорным воздействиям плоды мужского пола. У них в ювенильном возрасте отсутствуют половые различия в спектре половых гормонов, а также в приспособительном поведении. По достижении половозрелости у этих самцов повышена реактивность к стрессу и снижено содержание в крови тестостерона. У них, по сравнению с нестрессированными животными, усилена двигательная активность, снижена тревожность и агрессивность, изменены социальные взаимоотношения.
Впервые установлено, что поздний пренатальний онтогенез является "критическим" периодом формирования тревожности и ее становление находится под влиянием половых стероидов. Стресс матерей в последнюю неделю беременности нивелирует межполовые и возрастные различия в регуляции этой поведенческой характеристики у их потомков и делает эту регуляцию менее пластичной. В результате у таких животных увеличивается предрасположенность к развитию депрессивноподобных состояний в ситуации не-избегаемого стресса.
Выяснено, что введение самкам крыс в последнюю неделю беременности кортикостероидных гормонов в концентрациях, близких к стрессорным, не воспроизводит полностью эффекты пренатального стресса у их потомков, что подчеркивает специфику ситуационного эмоционального стресса в его действии на гормональный статус и приспособительное поведение развивающихся особей. Теоретическая и практическая значимость. Полученные материалы позволяют расширить теоретические представления о модифицирующем влиянии среды на формирование в онтогенезе эндокринных функций и приспособительного поведения. Представляется целесообразным учитывать результаты работы при прогнозировании неблагоприятных последствий пренатального стресса, а также использовать их с целью ранней диагностики психофизиологических расстройств.
Апробация работы. Представленные в работе данные докладывались на научной конференции "Эндокринные механизмы регуляции функций в норме и патологии" (Новосибирск, 1997), на XYII съезде Всероссийского физиологического общества (Ростов, 1998), на научно-практической конференции "Психофизиологические основы социальной адаптации ребенка" (Санкт-Петербург, 1999), на Международном симпозиуме "Механизмы адаптивного поведения" (Санкт-Петербург, 1999), на секции нейроэндокринологии Санкт-Петербургского физиологического общества. Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, изложения методик, результатов собствен-
ных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка литературы, который содержит 210 работ. Объем диссертации 165 страниц машинописного текста, включая 19 рисунков и 12 таблиц.
Животные. В работе использовали 97 самок крыс линии Вис-тар и потомство, полученное от них. Одну группу самок (п= 40) с 14 по 17 дни беременности подвергали ежедневной одночасовой иммобилизации в пластиковых пеналах, размером 20x7x6 см. Другой группе (п= 15) в эти же сроки вводили внутрибрюшинно раствор кортизола в дозе 2,5 мг/100 г веса. Группу контрольных (п= 15) и подопытных (п= 15) самок декапитировали на 20 день беременности с целью определения в их крови и в амниотической жидкости плодов стероидных гормонов. От остальных животных получено потомство. Гормональные функции и приспособительное поведение изучали у одномесячных крысят обоего пола (п= 318), а также у самцов в возрасте 1,5 (п= 66) и 3-х (п= 230) месяцев.
Методы изучения активности ГАС и ГТС. Изменение активности гипофиз-адреналовой системы (ГАС) беременных самок крыс и их потомков оценивали по содержанию в крови кортикосте-рона. О гормональной активности гипофиз-гонадной системы (ГТС) судили по уровню и соотношению в крови половых стероидов - эст-радиола, тестостерона и прогестерона. Содержание гормонов в крови определяли методом радиоиммунологического анализа. При этом использовали антисыворотки, полученные путем иммунизации кроликов гормональными комплексами 21-гемисукцинатов, соединенных с сывороточным альбумином (Морозов и др., 1988), а также меченые гормоны (1, 2, 6, 7 Н3- кортикостерон, 1, 2, 6, 7 Н3- тестостерон, 2, 4, 6, 7 Н3- эстрадиол и 1, 2, 6, 7 Н3- прогестерон) Санкт-Петербургского предприятия "Изотоп".
Методы изучения поведения
Для определения уровня тревожности и двигательной активности использовали приподнятый крестообразный лабиринт (ПКЛ) (Green, 1991).
С целью изучения поведенческой дезадаптации у крыс формировали выученную беспомощность путем неизбегаемого стрес-сорного воздействия (НСВ) в клетке размером 13x16x26 см с токо-проводящим полом (Overmeier, Seligman, 1967). Для определения последствий влияния НСВ через 14 дней изучали скорость выработки условного рефлекса активного избегания (УРАИ).
Агонистическое поведение исследовали по реакции "резидента" на внедрение на занимаемую им территорию "чужака". Тестирование животных проводили как в привычных для них условиях, так и после изоляции, которая, как известно, приводит к увеличению агрессивности (Yen et al., 1959). При тестировании регистрировали элементы индивидуального, агрессивного, защитного и коммуникативного поведения.
Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета прикладных программ Microsoft Excel 97 SR-2 и Copyright StatSoft, Inc. STATISTICA for Windows 5,0. Рассчитывали средние арифметические, их стандартные ошибки и стандартные отклонения. Значимость различий оценивали по критерию t Стью-дента для независимых выборок. Различия считались значимыми при р< 0,05. Для получения количественной характеристики связи между содержанием гормонов в различных тканях, между различными поведенческими реакциями, а также между уровнем гормонов в крови и уровнем агрессивности, использовали корреляционный анализ.