Регистрация базовой поведенческой активности
Участие симпатической и парасимпатической систем в реакциях ЭКГ на острую гипобарическую гипоксию у крыс
Цель:Анализ участия симпатической и парасимпатической систем по показателям ЭКГ в восстановлении организма после острой гипобарической гипоксии у крыс, а также исследовние изменений вегетаивного баланса регуляции после введения ингибиторов компонентов дыхательной цепи.
Задачи:
¨ Проаналезировать изменения баланса вегетитивной регуляции и базовой поведенческой активности после предварительного введения ингибиторов компонентов дыхательной цепи.
¨ Исследовать резистентность крыс к острой гипобарической гипоксии, а также оценить ее изменение после предварительного введения ингибиторов компонентов дыхательной цепи.
¨ Выявить участие симпатического и парасимпатического отдела ВНС в регуляции работы сердца в постгипоксическом периоде, а также оценить изменение баланса вегетативной регуляции после предварительного введения ингибиторов компонентов дыхательной цепи.
Материалы и методы исследования:
Работу проводят на самцах белых беспородных крыс.
Крыс взвешивают, разбивают на контрольную и опытные группы, необходимо, чтобы животные контрольной и опытной группы исходно не отличались.
Контроль – и/н введение физраствора.
Опыт 1 (вещество А) – и/н введение АсPMe-ацетилфосфанат (ингибитор пируватдегидрогеназы).
Опыт 2 (вещество Т) -и/н введение TEGP-триэтилглютприлфосфанат (ингибитор комплекса E1; компонент первого дыхательного комплекса).
На следующие сутки после введения веществ проводят мониторинг базовой поведенческой активности, регистрацию ЭКГ, а затем животных подвергают гипоксии. Регистрацию ЭКГ повторно проводят после окончания ОГГ и восстановления животным активной позы, а также через сутки после гипоксии. Схема эксперимента представлена на рисунке 1.
Рис.1. Схема эксперимента
Регистрация и анализ ЭКГ
ЭКГ регистрируют с помощью накожных одноразовых хлорсеребряных электродов SKINTACT F-301 диаметром 30 мм для регистрации ЭКГ у новорожденных. Электроды закрепляют справа и слева на вентролатеральной поверхности грудной клетки. Электроды смазывают электродным контактным гелем с высокой электропроводностью УНИМАКС. Электроды крепят на животном с помощью шлейки оригинальной конструкции, в которую вмонтированы клеммы для присоединения электродов (автор Кузьмин И.). Клеммы с помощью проходящих в шлейке проводов соединяются с контактами разъема, который располагается на шлейке в области холки крысы. Разъем соединяется с усилителем биопотенциалов, имеющим полосу частот от 10 Гц до 20 кГц. От усилителя сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (E14-440, L-Card, Россия), который через USB-порт соединен с компьютером, на котором установлено программное обеспечение Powergraph Professionalv 3.3 (ООО «ДИСофт», Россия). Регистрацию ЭКГ проводият в течение 3-х минут в состоянии покоя в темной камере. Схема установки представлена на рисунке 2.
Имя файлов: группа студентов – номер крысыномер записи (1-6_1)
Рис. 2. Схема установки для регистрации ЭКГ
Анализ ЭКГ проводят с помощью программ Spike-C3, AveragePlot и Intervals (автор – Воронцов Д.Д.). Эти программы позволяют рассчитывать основные параметры вариабельности сердечного ритма в произвольных отрезках записи, судить о сдвиге вегетативного баланса в сторону активации симпатического или парасимпатического компонента по соответствующим изменениям регистрируемых показателей. Для анализа записей ЭКГ используют всю 3-минутную запись.
Рассчитывают следующие параметры:
· среднее значение RR интервала в выборке, мс;
· амплитуду моды (АМ0), % – долю наиболее часто встречающегося RR интервала в выборке;
· вариабельность ритма (ΔХ, разброс выборки), мс: ΔХ=RRmax-RRmin, где RRmax – максимальное, а RRmin – минимальное значение RR-интервала в выборке;
· стандартное отклонение массива RR-интервалов (SD), мс:
, где n – число RR-интервалов, AveRR – среднее значение RR-интервала в выборке;
· стресс-индекс (SI): 
, где Мо – мода выборки RR-интервалов;
· индекс тонуса парасимпатической вегетативной нервной системы (RMSSD): 
, где n – число RR-интервалов в выборке.
Рассчитываемые показатели позволяют косвенно оценивать состояние различных звеньев системы вегетативной регуляции сердечной деятельности (ВСР), уровень вегетативного баланса, состояние подкоркового сердечно-сосудистого центра и отдельных звеньев регуляторных механизмов. Физиологическая интерпретация изменений регистрируемых показателей представлена в таблице 1 (Баевский, 1979).
Таблица 1. Физиологическая интерпретация показателей ЭКГ.
| Показатель | Физиологическая интерпретация |
| R-R интервал | Средний уровень работы системы кровообращения (как конечный результат многочисленных регуляторных влияний) |
| Амплитуда моды (АМо) | Характеристика влияний вышележащих отделов ЦНС на вегетативную реакцию сердца. Увеличение данного показателя свидетельствует о росте вклада центрального контура регуляции при стрессе и включении механизмов адаптации, т.е. повышении активности симпатического звена регуляции. Падение данного показателя свидетельствует о рефлекторной активации парасимпатического звена вегетативной регуляции. |
| Вариабельность ритма (ΔХ) | Показатель вегетативной регуляции ритма сердца, связанный с дыхательной аритмией, его увеличение косвенно свидетельствует о рефлекторной активации парасимпатического звена вегетативной регуляции; кроме того его рост может быть признаком присутствия аритмий);. |
| Стандартное отклонение массива RR-интервалов (SD) | Суммарный эффект вегетативной регуляции кровообращения; при анализе коротких записей этот показателей обычно интерпретируют как усиление влияния дыхания на ритм сердца; уменьшение SD обычно связывают с усилением активности симпатического звена регуляции, а его увеличение с активацией парасимпатического звена регуляции |
| RMSSD | Отражает активность парасимпатического звена вегетативной регуляции |
| Стресс-индекс (SI) | Индекс напряжения регуляторных систем, отражает активность симпатического контура регуляции |
Регистрация базовой поведенческой активности
Регистрация поведения в тесте «Открытое поле» позволяет оценить базовую поведенческую активность животного (локомоторная активность, ориентировочно-исследовательская реакция, уровень тревожности), поскольку регистрация проходит в относительно комфортных для животного условиях (красный свет, высокие стенки арены).
Открытое поле (ОП) представляет собой круглую арену из поливинилхлорида диаметром 97 см, окруженную стенкой высотой 42 см (производство НПК «Открытая наука», Москва, Россия). Дно арены было расчерчено двумя окружностями, находящимися на равном расстоянии друг от друга (большая и малая окружности). Кольцо, образованное большой и малой окружностями, было расчерчено на 6 секторов, а кольцо, образованное большой окружностью и стенкой – на 12 секторов (Титов и Каменский, 1980). Схема установки представлена на рисунке 3. Тестирование животных проводят в полной тишине при свете красной лампы мощностью 15 Вт.
При тестировании животных помещают в центр арены и в течение 3-х минут визуально регистрируют следующие показатели:
· горизонтальную двигательную активность (ГДА; количество пройденных сегментов);
· вертикальную двигательную активность (ВДА; число подъемов на задние лапы);
· выходы в центр поля (количество выходов в центр арены с пересечением большой и малой окружностей);
· отходы от стенки (количество отходов от стенки с пересечением большой окружности);
· суммарное время замирания (с);
· количество актов груминга (количество умываний);
· общее время груминга (с).
· количество дефекаций.
Возможная функциональная интерпретация показателей представлена в таблице 2.
Рис. 3. Схема установки для теста «Открытое поле».
Таблица 2. Физиологическая интерпретация паттернов поведения в тесте «Открытое поле».
| Оценка показателя | Поведенческие характеристики | ||
| Локомоторная активность | Ориентировочно-исследовательская активность | Тревожность | |
| При увеличении значения показателя выраженность характеристики усиливается | · ГДА | · ВДА · Суммарное число отходов от стенок и выходов в центр ОП | · Число дефекаций · Число актов груминга · Общее время груминга · Время замирания |
Моделирование острой гипобарической гипоксии (огг)
Моделирование ОГГ осуществляют в барокамере. Установка включает в себя сосуд из толстого стекла (V = 3 л) с плотно закрывающейся резиновой пробкой, в которую вставлены две резиновые трубки (рис.4). Одна из трубок подключена к насосу, при помощи которого производится откачка воздуха из камеры. Другая трубка служит для засасывания воздуха из окружающей среды, скорость протока воздуха регулируется с помощью зажима. При помощи этой трубки регулируется и давление внутри барокамеры.
ОГГ производят при разрежении атмосферы в 145 мм рт. ст., что соответствует высоте 11500 м над уровнем моря (содержание кислорода во вдыхаемом воздухе около 5%). Подъем на "высоту" осуществляют за 1 минуту. Во время ОГГ у крыс регистрируют:
¨ время потери позы (ВПП, с);
¨ время жизни на "высоте" (ВЖ, с) – время от момента окончания "подъема" до остановки дыхания или первого агонального вдоха; если животное выдерживает 10 минут без остановки дыхания, то воздействие прекращают, и такое животное относят к группе Высокоустойчивых (время реституции в этом случае не определяют).
¨ время реституции (ВР, с) – время от прекращения дыхания до восстановления активной позы (рассчитывают только для НУ);
¨ коэффициент индивидуальной устойчивости (КИУ) к гипоксии отдельных особей как отношение времени жизни ко времени реституции (ВЖ/ВР) (увеличение значений данного коэффициента говорит о возрастании устойчивости организма к действию экстремальной гипобарической гипоксии);
 |
Рис. 4. Блок - схема экспериментальной установки для моделирования ОГГ.
Таблица... Показатели устойчивости к ОГГ у крыс(ср.±ош.ср.).