ВЛИЯНИЕ ОДНОКРАТНОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ У КРЫС В ВОЗРАСТЕ 10 ДНЕЙ НА СЕНСОМОТОРНОЕ РАЗВИТИЕ И ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ
PDF

Ключевые слова

перинатальная гипоксия
модель доношенной беременности
сенсомоторное развитие
тревожность
крыса

Как цитировать

Хухарева, Д. Д., Суханова, Ю. А., Себенцова, Е. А., & Левицкая, Н. Г. (2020). ВЛИЯНИЕ ОДНОКРАТНОЙ НОРМОБАРИЧЕСКОЙ ГИПОКСИИ У КРЫС В ВОЗРАСТЕ 10 ДНЕЙ НА СЕНСОМОТОРНОЕ РАЗВИТИЕ И ПОВЕДЕНИЕ ЖИВОТНЫХ. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 107(2), 187–202. https://doi.org/10.31857/S0869813921020023

Аннотация

Гипоксия плода или новорожденного является одной из основных причин неонатальной смертности и вызывает долговременные нарушения моторных и когнитивных функций. Целью представленной работы явилось изучение эффектов однократной нормобарической гипоксии у крыс в возрасте 10 дней (модель доношенной беременности человека). Самцов и самок крыс линии Вистар подвергали гипоксическому воздействию длительностью 2 ч при содержании кислорода 8%. Контрольные животные содержались в тех же условиях при нормальном содержании кислорода. С 11-го по 35-й день жизни оценивали уровень физического и моторного развития, двигательную и исследовательскую активность, уровень тревожности. Уровень летальности при использованном воздействии составил 21.1%. У крыс обоего пола отмечалось замедление прироста массы тела и нарушение воспроизведения моторных рефлексов. Нарушения координации движений и способности поддерживать равновесие были зарегистрированы у самцов, но не самок крыс, перенесших неонатальную гипоксию. У самок крыс аделесцентного возраста, подвергавшихся гипоксии, отмечалось увеличение тревожности в тесте приподнятый крестообразный лабиринт. Полученные результаты свидетельствуют о гендер-зависимом характере эффектов неонатальной гипоксии. Использованную методику можно рассматривать в качестве модели гипоксического повреждения мозга доношенных новорожденных.

https://doi.org/10.31857/S0869813921020023
PDF

Литература

Millar L.J., Shi L., Hoerder-Suabedissen A., Molnár Z. Neonatal hypoxia ischaemia: mechanisms, models, and therapeutic challenges. Front. Cell. Neurosci. 11: 1–36. 2017. https://doi.org/10.3389/fncel.2017.00078

Piesova M., Mach M. Impact of perinatal hypoxia on the developing brain. Physiol. Res. 69: 199–213. 2020. https://doi.org/10.33549/physiolres.934198

Sukhanova I.A., Sebentsova E.A., Levitskaya N.G. The acute and delayed effects of perinatal hypoxic brain damage in children and in model experiments with rodents. Neurochem. J. 10(4): 258–272. 2016. https://doi.org/10.1134/S1819712416040127

Alexander M., Garbus H., Smith A.L.L., Rosenkrantz T.S.S., Fitch R.H.H. Behavioral and histological outcomes following neonatal HI injury in a preterm (P3) and term (P7) rodent model. Behav. Brain Res. 259: 85–96. 2014. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2013.10.038

Smith A., Alexander M., Rosenkrantz T., Sadek M., Fitch R. Sex differences in behavioral outcome following neonatal hypoxia ischemia: insights from a clinical meta-analysis and a rodent model of induced hypoxic ischemic brain injury. Exp. Neurol. 254: 54–67. 2014. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2014.01.003

Cohen S.S., Stonestreet B.S. Sex differences in behavioral outcome following neonatal hypoxia ischemia: insights from a clinical meta-analysis and a rodent model of induced hypoxic ischemic injury. Exp. Neurol. 256: 70–73. 2014. https://doi.org/10.1016/j.expneurol.2014.03.018

Delcour M., Russier M., Amin M., Baud O., Paban V., Barbe M.F., Coq J.O. Impact of prenatal ischemia on behavior, cognitive abilities and neuroanatomy in adult rats with white matter damage. Behav. Brain Res. 232(1): 233–244. 2012. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2012.03.029

Lee B.S., Jung E., Lee Y., Chung S.-H. Hypothermia decreased the expression of heat shock proteins in neonatal rat model of hypoxic ischemic encephalopathy. Cell Stress Chaperones. 22(3): 409–415. 2017. https://doi.org/10.1007/s12192-017-0782-0

Jantzie L., Robinson S. Preclinical models of encephalopathy of prematurity. Dev. Neurosci. 37 (4): 277–288. 2015. https://doi.org/10.1159/000371721

Rice J.E., Vannucci R.C., Brierley J.B. The influence of immaturity on hypoxic-ischemic brain damage in the rat. Ann. Neurol. 9(2): 131–141. 1981. https://doi.org/10.1002/ana.410090206

Отеллин В.А., Хожай Л.И., Ватаева Л.А., Шишко Т.Т. Отдаленные последствия воздействия гипоксии в перинатальный период развития на структурно-функциональные характеристики мозга у крыс. Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 97(10): 1092–1100. 2011. [Otellin V.A., Khozhaĭ L.I., Vataeva L.A., Shishko T.T. The remote consequences of hypoxia influence in perinatal development period on structurally functional characteristics of the rat brain. Russ J. Physiol. 97(10): 1092–1100. 2011. (In Russ)].

Отеллин В.А., Хожай Л.И., Ватаева Л.А. Влияние гипоксии в раннем перинатальном онтогенезе на поведение и структурные характеристики головного мозга крыс. Журн. эволюц. биохим. физиол. 48(5): 467–472. 2012. [Otellin V.A., Khozhaĭ L.I., Vataeva L.A. Effect of hypoxia in early perinatal ontogenesis on behavior and structural characteristics of the rat brain. Zh. Evol. Biokhim. Fiziol. 48(5): 467–473. 2012. (In Russ)].

Takada S., Motta-Teixeira L., Machado-Nils A., Lee V., Sampaio C., Polli R., Malheiros J., Takase L., Kihara A., Covolan L., Xavier G., Nogueira M. Impact of neonatal anoxia on adult rat hippocampal volume, neurogenesis and behavior. Behav. Brain Res. 296: 331–338. 2016. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.08.039

Wang Z., Zhan J., Wang X., Gu J., Xie K., Zhang Q., Liu D. Sodium hydrosulfide prevents hypoxia-induced behavioral impairment in neonatal mice. Brain Res. 1538: 126–134. 2013. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2013.09.043

Sukhanova I.A., Sebentsova E.A., Khukhareva D.D., Manchenko D.M., Glazova N.Y., Vishnyakova P.A., Inozemtseva L.S., Dolotov O.V., Vysokikh M.Y., Levitskaya N.G. Gender-dependent changes in physical development, BDNF content and GSH redox system in a model of acute neonatal hypoxia in rats. Behav. Brain Res. 350: 87–98. 2018. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2018.05.008

Sukhanova I.A., Sebentsova E.A., Khukhareva D.D., Vysokikh M.Y., Bezuglov V.V., Bobrov M Y., Levitskaya N.G. Early-life N-arachidonoyl-dopamine exposure increases antioxidant capacity of the brain tissues and reduces functional deficits after neonatal hypoxia in rats. Int. J. Dev. Neurosci. 78: 7–18. 2019. https://doi.org/10.1016/j.ijdevneu.2019.06.007

Хухарева Д.Д., Гусева К.Д., Суханова Ю.А., Себенцова Е.А. Левицкая Н.Г. Физиологические эффекты острой неонатальной нормобарической гипоксии у мышей линии C57Dl/6. Журнал высш. нерв. деятельн. им. И.П. Павлова. 70(4): 515–527. 2020. [Khukhareva D.D., Guseva K.D., Sukhanova Iu. A., Sebentsova E.A., Levitskaya N.G. Physiological effects of acute neonatal normobaric hypoxia in C57Bl/6 mice. Zh. Vyssh. Nerv. Deiat. im. I.P. Pavlova. 70(4): 515–527. 2020. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0044467720040048

Altman J., Sudarshan K. Postnatal development of locomotion in the laboratory rat. Anim. Behav. 23: 896–920. 1975. https://doi.org/10.1016/0003-3472(75)90114-1

Brazel C.Y., Rosti R.T., Boyce S., Rothstein R.P., Levison S.W. Perinatal hypoxia/ischemia damages and depletes progenitors from the mouse subventricular zone. Dev. Neurosci. 26(2-4): 266–274. 2004. https://doi.org/10.1159/000082143

Coq J.-O., Delcour M., Massicotte V.S., Baud O., Barbe M.F. Prenatal ischemia deteriorates white matter, brain organization, and function: implications for prematurity and cerebral palsy. Dev. Med. Child Neurol. 58: 7–11. 2016. https://doi.org/10.1111/dmcn.13040

Kletkiewicz H., Nowakowska A., Siejka A., Mila-Kierzenkowska C., Woźniak A., Caputa M., Rogalska J. Deferoxamine improves antioxidative protection in the brain of neonatal rats: The role of anoxia and body temperature. Neurosci. Lett. 628: 116–122. 2016. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2016.06.022

Peterson B., Won S., Geddes R., Sayeed I., Stein D. Sex-related differences in effects of progesterone following neonatal hypoxic brain injury. Behav. Brain Res. 286: 152–165. 2015. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2015.03.005

Lubics A., Reglodi D., Tamas A., Kiss P., Szalai M., Szalontay L., Lengvári I. Neurological reflexes and early motor behavior in rats subjected to neonatal hypoxic-ischemic injury. Behav. Brain Res. 157(1): 157–165. 2005. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2004.06.019

Ten V., Bradley-Moore M., Gingrich J., Stark R., Pinsky D. Brain injury and neurofunctional deficit in neonatal mice with hypoxic-ischemic encephalopathy. Behav. Brain Res. 145(1-2): 209–219. 2003. https://doi.org/10.1016/s0166-4328(03)00146-3

Huang H., Wen X., Liu H. Sex differences in brain MRI abnormalities and neurodevelopmental outcomes in a rat model of neonatal hypoxia-ischemia. Int. J. Neurosci. 126(7): 647–657. 2016. https://doi.org/10.3109/00207454.2015.1047016

Fan L., Lin S., Pang Y., Lei M., Zhang F., Rhodes P., Cai Z. Hypoxia-ischemia induced neurological dysfunction and brain injury in the neonatal rat. Behav. Brain Res. 165(1): 80–90. 2005. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2005.06.033

Журавин И.А., Дубровская Н.М., Туманова Н.Л. Постнатальное физиологическое развитие крыс после острой пренатальной гипоксии Рос. физиол. журн. им. И.М. Сеченова. 89(5): 522–532. 2003. [Zhuravin I.A., Dubrovskaya N.M., Tumanova N.L. Postnatal physiological development of rats after acute prenatal hypoxia. Russ J. Physiol. 85(5): 522–532. 2003. (In Russ)].

Mercure E., Barnett A.L. Neonatal brain MNRI and motor outcome at school age in children with neonatal encephalopathy: a review of personal experience. Neural Plasticity. 10(1-2): 51–57. 2003. https://doi.org/10.1155/NP.2003.51

Ордян Н.Э., Акулова В.К., Пивина С.Г., Отеллин В.А., Тюренков И.Н. Нарушения вследствие перинатальной гипоксии поведенческой и гормональной стресс-реакций крыс адолесцентного возраста и их коррекция новым производным ГАМК. Журн. эволюц. биохим. физиол. 55(1): 59–64. 2019. [Ordyan N.E., Akulova V.K., Pivina S.G., Otellin V.A., Tyurenkov I.N. Perinatal hypoxia-induced impairments of behavioral and hormonal stress responses in rats and their correction by a novel GABA derivative. Zh. Evol. Biokhem. Fiziol. 55(1): 59–64. 2019. (In Russ)]. https://doi.org/10.1134/S0044452919010091

Confortim H.D., Deniz B.F., de Almeida W., Miguel P.M., Bronauth L., Vieira M.C., de Oliveira B.C., Pereira L.O. Neonatal hypoxia-ischemia caused mild motor dysfunction, recovered by acrobatic training, without affecting morphological structures involved in motor control in rats. Brain Res. 1707: 27–44. 2019. https://doi.org/10.1016/j.brainres.2018.11.021

Markostamou I., Ioannidis A., Dandi E., Mandyla M.A., Nousiopoulou E., Simeonidou C., Spandou E., Tata D.A. Maternal separation prior to neonatal hypoxia-ischemia: Impact on emotional aspects of behavior and markers of synaptic plasticity in hippocampus. Int. J. Dev. Neurosci. 52: 1–12. 2016. https://doi.org/10.1016/j.ijdevneu.2016.04.002

Johnston A.L., Files S.E. Sex differences in animal tests of anxiety. Physiol. Behav. 49: 245–250. 1991. https://doi.org/10.1016/0031-9384(91)90039-q

Morales P., Simola N., Bustamante D., Lisboa F., Fiedler J., Gebicke-Haerter P.J., Morelli M., Tasker R.A., Herrera-Marschitz M. Nicotinamide prevents the long-term effects of perinatal asphyxia on apoptosis, non-spatial working memory and anxiety in rats. Exp. Brain Res. 202: 1–14. 2010. https://doi.org/10.1007/s00221-009-2103-z

Galeano P., Blanco Calvo E., Madureira de Oliveira D., Cuenya L., Kamenetzky G.V., Mustaca A.E., Barreto G.E., Giraldez-Alvarez L.D., Milei J., Capani F. Long-lasting effects of perinatal asphyxia on exploration, memory and incentive downshift. Int. J. Dev. Neurosci. 29(6): 609–619. 2011. https://doi.org/10.1016/j.ijdevneu.2011.05.002

Durán-Carabali L.E., Arcego D.M., Sanches E.F., Odorcyk F.K., Marques M.R., Tosta A., Reichert L., Carvalho A.S., Dalmaz C., Netto C.A. Preventive and therapeutic effects of environmental enrichment in Wistar rats submitted to neonatal hypoxia-ischemia. Behav. Brain Res. 359: 485–497. 2019. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2018.11.036

Northington F.J. Brief update on animal models of hypoxic-ischemic encephalopathy and neonatal stroke. ILAR J. 47(1): 32–38. 2006. https://doi.org/10.1093/ilar.47.1.32

Vannucci R.C., Vannucci S.J. Perinatal hypoxic-ischemic brain damage: evolution of an animal model. Dev. Neurosci. 27(2-4): 81–86. 2005. https://doi.org/10.1159/000085978

Marriott A.L., Rojas-Mancilla E., Morales P., Herrera-Marschitz M., Tasker R.A. Models of progressive neurological dysfunction originating early in life. Prog. Neurobiol. 155: 2–20. 2017. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2015.10.001

Chen W.F., Chang H., Huang L.T., Lai M.C., Yang C.H., Wan T.H., Yang S.N. Alterations in long-term seizure susceptibility and the complex of PSD-95 with NMDA receptor from animals previously exposed to perinatal hypoxia. Epilepsia. 47(2): 288–296. 2006. https://doi.org/10.1111/j.1528-1167.2006.00420.x

Mikati M.A., Zeinieh M.P., Kurdi R.M., Harb S.A., El Hokayem J.A., Daderian R.H., Shamseddine A., Obeid M., Bitar F.F., El-Sabban M. Long-term effects of acute and of chronic hypoxia on behavior and on hippocampal histology in the developing brain. Brain Res. Dev. Brain Res. 157(1): 98–102. 2005. https://doi.org/10.1016/j.devbrainres.2005.03.007