Влияние физических нагрузок на поведенческие реакции крыс при церебральной гипоперфузии

Ряд клинических исследований демонстрирует, что такие индивидуальные особенности, как стрессоустойчивость и уровень когнитивных способностей, могут рассматриваться не только в качестве диагностируемых величин, но и как факторы риска тяжелого протекания церебральной гипоперфузии. 
Цель исследования – выявление типологических особенностей влияния физических нагрузок на поведенческие реакции крыс при церебральной гипоперфузии. 
Материал и методы. В качестве модели церебральной гипоперфузии использована двусторонняя перевязка сонных артерий. В исследование включено 280 крыс, разделенных на равные подгруппы: по полу, уровню стрессоустойчивости и способности к обучению. Из них 112 животных подвергались ежедневному кратковременному плаванию как модели реабилитационных мероприятий. Перед моделированием, а также на 6-, 8-, 14-, 21-, 28-, 35-, 60- и 90-е сутки после операции животные тестировались при помощи водного лабиринта Морриса и теста «открытое поле». 
Результаты и их обсуждение. Динамика стрессоустойчивости крыс и их способности к обучению связана с периодичностью воспалительных, некротических, гемоциркуляторных и репарационных перестроек в использованной модели. Спустя 2–3 месяца после начала исследования церебральная гипоперфузия вызывает стабилизацию индексов, характеризующих стрессоустойчивость и когнитивные функции ниже контрольных значений. Снижение стрессоустойчивости начинается раньше, уже с шестых суток исследования, в то время как индекс, характеризующий когнитивные функции, впервые достоверно уменьшается только спустя три недели исследования. Факторами, снижающими повреждающее воздействие церебральной гипоперфузии, стали женский пол, высокий исходный уровень стрессоустойчивости и способности к обучению. При оценке способности к обучению под влиянием физической нагрузки животные с высоким исходным уровнем развития когнитивных функций демонстрировали более раннюю динамику их восстановления при срочной адаптации и значимый прирост – при долговременной.

1. Wraw C., Deary I.J., Gale C.R., Der G. Intelligence in youth and health at age 50. Intelligence. 2015;53:23–32. doi: 10.1016/j.intell.2015.08.001

2. Calvin C.M., Deary I.J., Fenton C., Roberts B.A., Der G., Leckenby N., Batty G.D. Intelligence in youth and all-cause-mortality: systematic review with meta-analysis. Int. J. Epidemiol. 2011;40(3):626–644. doi: 10.1093/ije/dyq190

3. Wang Y.H., Yang Y.R., Pan P.J., Wang R.Y. Modeling factors predictive of functional improvement following acute stroke. J. Chin. Med. Assoc. 2014;77(9):469–476. doi: 10.1016/j.jcma.2014.03.006

4. Chrishtop V.V., Nikonorova V.G., Gutsalova A., Rumyantseva T., Dukhinova M., Salmina А. Systematic comparison of basic animal models of cerebral hypoperfusion. Tissue Cell. 2022;75:101715. doi: 10.1016/j.tice.2021.101715

5. Кадомцев Д.В., Пасечникова Е.А., Голубев В.Г. Золетил-ксилазиновый наркоз в экспериментах у крыс. Междунар. ж. прикл. и фундам. исслед. 2015;(5–1):56–57.

6. Коплик Е.В. Метод определения критерия устойчивости крыс к эмоциональному стрессу. Вестн. нов. мед. технол. 2002;9(1):16–18.

7. Клюева Л.А., Швецов Э.В., Никифорова Е.Е. Клеточный состав лимфоидных образований стенки трахеи у крыс Вистар с различной прогностической устойчивостью к эмоциональному стрессу. Морфология. 2017;151(3): 28–32.

8. Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Пожилов Д.А. Экспрессия GFAP в коре больших полушарий при развитии церебральной гипоксии у крыс с различными результатами в лабиринте Морриса. Биомедицина. 2020;16(1):89–98. doi: 10.33647/2074-5982-16-1-89-98

9. 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. ж. 2016;102(1):3–17.

10. Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Никонорова В.Г. Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при сочетании церебральной гипоперфузии с кратковременной физической нагрузкой. Ж. анатомии и гистопатол. 2020;9(4):45–54. doi: 10.18499/2225-7357-2020-9-4-45-54

11. Антипенко Е.А., Густов А.В. Индивидуальная стрессоустойчивость и прогноз заболевания при хронической ишемии головного мозга. Мед. альм. 2014;(3):36–38.

12. Farkas E., Luiten P.G.M., Bari F. Permanent, bilateral common carotid artery occlusion in the rat: a model for chronic cerebral hypoperfusion-related neurodegenerative diseases. Brain res. reviews. 2007;54(1):162–180. doi: 10.1016/j.brainresrev.2007.01.003

13. Gao H.M., Zhou H., Zhang F., Wilson B.C., Kam W., Hong J.S. HMGB1 acts on microglia Mac1 to mediate chronic neuroinflammation that drives progressive neurodegeneration. J. Neurosci. 2011;31(3):1081–1092. doi: 10.1523/JNEUROSCI.3732-10.2011

14. Leardini-Tristão M., Borges J.P., Freitas F., Rangel R., Daliry A., Tibiriçá E., Estato V. The impact of early aerobic exercise on brain microvascular alterations induced by cerebral hypoperfusion. Brain Research. 2017;1657:43–51. doi: 10.1016/j.brainres.2016.11.030

15. Leal-Galicia P., Romo-Parra H., Rodríguez-Serrano L.M., Buenrostro-Jáuregui M. Regulation of adult hippocampal neurogenesis exerted by sexual, cognitive and physical activity: An update. J. Chem. Neuroanat. 2019;101:101667. doi: 10.1016/j.jchemneu.2019.101667

16. Sølvsten C.A.E., de Paoli F., Christensen J.H., Nielsen A.L. Voluntary physical exercise induces expression and epigenetic remodeling of VEGFa in the rat hippocampus. Mol. Neurobiol. 2018;55(1):567–582. doi: 10.1007/s12035-016-0344-y

17. Kilroy E., Liu C.Y., Yan L., Kim Y.C., Dapretto M., Mendez M.F., Wang D.J. Relationships between cerebral blood flow and IQ in typically developing children and adolescents. J. Cogn. Sci. (Seoul). 2011;12(2):151–170. doi:10.17791/jcs.2011.12.2.151

18. Ганнушкина И.В. Патофизиология нарушений мозгового кровообращения. В кн.: Очерки ангионеврологии. Ред. З.А. Суслиной. М.: Атмосфера, 2005. 17–41.

19. Криштоп В.В., Никонорова В.Г., Румянцева Т.А. Изменения клеточного состава коры головного мозга у крыс с разным уровнем когнитивных функций при церебральной гипоперфузии. Ж. анатомии и гистопатол. 2019;8(4):22–29. doi: 10.18499/2225-7357-2019-8-4-22-29

20. Криштоп В.В., Пахрова О.А., Курчанинова М.Г., Румянцева Т.А. Лейкоцитарные показатели крови при адаптации к острой экспериментальной гипоксии головного мозга в зависимости от уровня стрессоустойчивости. Соврем. пробл. науки и образ. 2016;(6):231.

21. Аврущенко М.Ш., Мороз В.В., Острова И.В. Постреанимационные изменения мозга на уровне нейрональных популяций: закономерности и механизмы. Общ. реаниматол. 2012;8(4):69–78.

22. Chrishtop V.V., Tomilova I.K., Rumyantseva T.A., Mikhaylenko E.V., Avila-Rodriguez M.F., Mikhaleva L.M., Nikolenko V.N., Somasundaram S.G., Kirkland C.E., Bachurin S.O., Aliev G. The effect of short-term physical activity on the oxidative stress in rats with different stress resistance profiles in cerebral hypoperfusion. Mol. Neurobiol. 2020; 57(7):3014–3026. doi: 10.1007/s12035-020-01930-5

23. Криштоп В.В., Румянцева Т.А., Никонорова В.Г. Типологические особенности головного мозга в норме и при церебральной гипоперфузии. Вестн. РУДН. Сер. Мед. 2020;24(4):345–353. doi: 10.22363/2313-0245-2020-24-4-345-353

24. Killgore W.D.S., Schwab Z.J. Sex differences in the association between physical exercise and IQ. Percept. Mot. Skillsort. 2012;115(2):605–617. doi: 10.2466/06.10.50.PMS.115.5.605-617