Влияние различных видов стресса матери на состояние некоторых компонентов редокс-системы мозга у самцов и самок крыс на 20-й день эмбрионального периода развития

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ

Эмбриональное развитие – период, в котором генетические факторы и факторы внешней среды могут взаимодействовать и усугублять риски патологий в развитии потомства. Факторы окружающей среды воздействуют на эмбриональный мозг иначе, чем на мозг в постнатальном периоде. Пренатальный стресс (ПС) влияет на регуляцию гипоталамо-гипофизарно-адреналовой системы (ГГАС) плода и может передаваться следующему поколению различным образом в зависимости от пола, что согласуется с различиями в динамике развития мужского и женского мозга [1]. Изменение уровня глюкокортикоидов в процессе эмбрионального развития является ключевым сигнальным путем, через который реализуются долгосрочные фенотипические эффекты, связанные с неблагоприятными условиями в раннем онтогенезе [2–4]. Многочисленные исследования показали, что одним из возможных последствий изменения уровня глюкокортикоидов являются эпигенетические процессы, которые могут приводить к долгосрочным модификациям, в том числе трансгенерационным [5, 6].

В настоящее время установлено, что повышение уровня глюкокортикоидов приводит к окислительному стрессу [7]. В результате происходит трансформация нормальных процессов развития, вызванная нарушением межклеточного сигналинга продуктами окисления биомолекул. Окислительный стресс является одной из главных причин изменения эпигенетического профиля у пренатально стрессированного потомства [8]. Генерация активных форм кислорода (АФК) под контролем нормально сбалансированных механизмов антиоксидантной защиты клетки имеет важное физиологическое значение у эмбриона [9]. АФК, генерируемые различными внутриутробными состояниями, могут быть одним из ключевых нисходящих медиаторов, инициирующих эпигенетические процессы [10].

Продукты взаимодействия АФК с белками и липидами являются как маркерами патологии, так и одновременно мессенджерами в биохимических процессах в организме [11]. Одно из центральных мест в работе этих сигнальных систем принадлежит продуктам свободно радикального окисления белков, показателем которых является уровень окислительной модификации белков (ОМБ) [12]. В норме ОМБ играет важную роль в таких процессах, как фолдинг, протеолиз, внутриклеточный и межклеточный сигналинг. При патологических состояниях ОМБ участвует в дезорганизации протеолиза, активации апоптоза, канцерогенезе, и является маркером патологических процессов окислительного стресса [11]. Также ОМБ участвует в процессах метилирования, ацетилирования и деацетилирования, которые и приводят к эпигенетическим изменениям [13].

Глутатион является низкомолекулярным антиоксидантом и в то же время субстратом для антиоксидантных ферментов. Однако, глутатион не только защищает клетку от токсичных свободных радикалов, но и в целом определяет окислительно-восстановительные характеристики внутриклеточной среды. Он играет множество ролей в детоксикации, окислительно-восстановительной регуляции и передаче сигналов клетками. Многие процессы, которые могут регулироваться с помощью глутатиона, имеют решающее значение для развивающихся эмбрионов и включают клеточную пролиферацию, дифференцировку и апоптоз [14]. Глутатион связан с редокс-регуляцией в эмбриогенезе, органогенезе и дисморфогенезе. Таким образом, глутатионовая регуляция редокс-чувствительных событий является одной из главных во время эмбрионального развития [15].

В настоящее время известно, что ПС оказывает трансгенерационное влияние на процессы свободнорадикального окисления биомолекул в различных тканях, затрагивая, в том числе, и различные отделы мозга, связанные с нейроэндокринной системой и когнитивными способностями [16]. Однако состояние системы про- и антиоксидантов при посттравматическом стрессовом расстройстве (ПТСР) только начинают анализировать [17]. Имеются работы, указывающие на то, что ПТСР у родителей может способствовать предрасположенности к тревожным расстройствам и депрессии, задерживать физическое и поведенческое развитие потомков, способствовать изменениям в рецепции нейромедиаторов и экспрессии генов из-за нарушения регуляции метилирования [18, 19]. Однако исследования, посвященные влиянию ПТСР у родителей на окислительно-восстановительные процессы потомства немногочисленны. Кроме того, изучение влияния комбинированных стрессов, ведущих к трансгенерационным изменениям, таких как ПТСР родителей и ПС родителей, сейчас представляется весьма актуальным. В связи с этим в данной работе нами было исследовано влияние различных видов стресса у матери на уровень кортикостерона в крови, показатели ОМБ и восстановленного глутатиона в мозге у эмбрионов самцов и самок в позднем эмбриональном периоде (20-й день беременности).

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Работа проведена на крысах Вистар из ЦКП “Биоколлекция” Института физиологии им. И.П. Павлова РАН (Санкт-Петербург), с соблюдением рекомендаций по этике работы с животными, предложенными Directive 2010/63/ЕU of the European Parliament and of the Council on the protection of animals used for scientific purposes. Схема опыта представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. Схема опыта

Примечание: группа контроль – потомство F2 от родителей, не подвергавшихся никаким воздействиям; группа ПС – потомство F2 от пренатально стрессированной матери; группа ПТСР – потомство F2 от матери, перенесшей ПТСР; группа ПС_ПТСР – потомство F2 от пренатально стрессированной матери, перенесшей ПТСР.

 

Животных весом 250-300 г содержали в условиях нормального цикла свет/темнота (12/12 ч.) при температуре 22°С в клетках для лабораторных мышей и крыс М-6 (“Профлаб”, Россия), свободном доступе к воде и комбикорму для лабораторных животных марки ЛБК-120 Тосненского комбикормового завода. В эксперименте все самцы F0 и F1 были интактными, не подвергавшимися никаким воздействиям.

Этап 1. При спаривании самок крыс с самцами подтверждали оплодотворение обнаружением сперматозоидов во влагалищном мазке и обозначали как нулевой день беременности. Беременные самки были случайным образом разделены на две группы: контрольные беременные крысы (n=12) и беременные крысы, подвергавшиеся иммобилизацонному стрессу (n=12) для получения контрольного потомства F1 и пренатально стрессированного потомства F1 соответственно. Полученное потомство каждой крысы выравнивалось по полу и количеству.

Этап 2. Далее из потомков F1 в возрасте 3 месяца создавались 4 группы животных: интактные беременные крысы (контроль), пренатально стрессированные беременные крысы (ПС), беременные крысы, у которых моделировалось ПТСР в период подсадки и покрытия (ПТСР), пренатально стрессированные беременные крысы у которых моделировалось ПТСР в период подсадки и покрытия (ПС_ПТСР).

Подсадку осуществляли в течение 1 эстрального цикла (3–4 дня). На 20-й день гестации самок крыс декапитировали и отбирали туловищную кровь для определения количества кортикостерона.

В работу отбирались пометы, где число плодов составляло от 8 до 12 эмбрионов и было приблизительно равное число самцов и самок (от 4 до 6). Пол эмбрионов определялся по аногенитальному расстоянию. На льду из черепной коробки извлекали мозг. Далее, готовили из ткани 10% гомогенат в 0.1 М фосфатном буфере (рН=7.4), гомогенат центрифугировали при 200 g, t=4°С в течение 20 мин для удаления клеточного дебриса [20]. Из готовой пробы часть отбирали для определения уровня ОМБ, часть для определения восстановленного глутатиона ex temporo, часть для определения концентрации общего белка. Кровь центрифугировали (1000 g, 20 мин, 4°С) и далее сыворотку хранили при температуре –20°С до момента определения содержания в ней кортикостерона.

Моделирование пренатального стресса. Для получения пренатально стрессированного потомства F1 беременных самок F0 подвергали одночасовому иммобилизационному стрессу в условиях повышенной освещенности с 15-го по 19-й день гестации [3]. Процедуру стрессирования проводили в одно и то же время суток с 14.00 и до 15.00 ч.

Моделирование ПТСР. ПТСР-подобное состояние вырабатывали у самок крыс, используя модель “стресс/рестресс”. В такой модели крыс подвергали комбинированному стрессорному воздействию, состоящему из двухчасовой иммобилизации в узких пластиковых пеналах, двадцатиминутного плавания в стеклянных цилиндрах диаметром 40 см и глубиной 60 см, заполненных водой 24±2°С, и после небольшой паузы эфирный стресс в течение 1 мин. Все типы стрессорных воздействий применяли последовательно. На 7-е сутки после комбинированного стресса производили 30-минутную иммобилизацию – рестресс. Далее через 10 дней в момент формирования у животного ПТСР-подобного состояния [21] к группе из 2–3 самок подсаживали 1 самца для покрытия. Таким образом, мы старались сделать так, чтобы зачатие происходило в период формирования у матери ПТСР-подобного состояния, в течение 1 эстрального цикла, то есть 3–4 дней.

Определение уровня продуктов окислительной модификации белков. Содержание карбонильных групп белков как продуктов окислительной модификации белков измерялось спектрофотометрически с использованием спектрофотометра Biotek power wave HT (USA) по методу Арутюнян и соавт. (2000) [22]. После центрифугирования гомогената 20 мкл супернатанта отбирали в отдельные пробирки для определения содержания белка по методу Lowry. Определяли продукты спонтанной (СОМБ) и Фентон-индуцированной (ФОМБ) окислительных модификаций белков. Индуцировали ОМБ реактивом Фентона, представляющим собой смесь ионов металла переменной валентности и Н₂О₂, генерирующей АФК. Спонтанная ОМБ является показателем, характеризующим базальный уровень окисления белков, общее физиологическое состояние организма. Фентон-индуцированная ОМБ рассматривается как показатель способности к приращению окисления, характеризует уровень синтеза белка и устойчивость ткани к переокислению [23].

Измерение продуктов производили на двух длинах волн 270 нм и 363 нм, что соответствовало карбонильным производным белков c разными аминокислотными остатками [24], образовавшимися на стадии инициации свободнорадикального окисления (первичные продукты) и элонгации (вторичные продукты) соответственно.

Количество продуктов ОМБ выражали в единицах оптической плотности, рассчитанной на 1 мг белка (Е/мг белка). Для оценки Фентон-индуцированного окисления белков использовали величину приращения ОМБ, вычитая из значений оптической плотности, полученной в пробе после индукции реактивом Фентона, значения оптической плотности спонтанного ОМБ.

Определение восстановленного глутатиона. Концентрацию восстановленного глутатиона определяли по способу, основанному на взаимодействии тиоловых групп с реактивом Эллмана (5,5’-дитиобис-(2-нитробензойная кислота) – ДТНБ) [25]. После получения материалов для исследования к 0.3 мл гомогената мозга добавляли 0.1 мл 20% раствора сульфосалициловой кислоты. Пробы центрифугировали в течение 10 мин при 2000g при температуре +4°С. Отбирали 0.05 мл полученного супернатанта и переносили в пробирки, содержащие 2.55 мл 0.1 М трис-НСl буфера с 0.01% ЭДТА и 0.003% ДТНБ (pH=8.5). Через 30 мин пробы фотометрировали на спектрофотометре Biotek power wave HT (USA) на волне 412 нм против холостой пробы, содержащей тот же объем супернатанта и буфера без ДТНБ. Результаты представляли в мкмоль/мг белка.

Определение уровня кортикостерона. При определении количества кортикостерона в сыворотке крови эмбрионов и их матерей был использован набор для ИФА ХЕМА-кортикостерон (Россия) и анализатор Thermo Scientific Multickan FS (USA). Результаты выражали в нмоль/л.

Все реагенты, используемые при биохимических анализах, приобретены в фирме “Вектон”, Россия, за исключением стрептомицина (аптечный препарат, производство ОАО “Биохимик”, Россия) и ДТНБ (Merck, Germany).

Статистика. Статистическая обработка полученных результатов производилась с использованием пакета программ STATISTICA 8.0 (StatSoft Inc.). Оценка нормальности распределения значений в выборках была проведена с помощью критерия Шапиро-Уилка. Данные анализировали с применением Factorial ANOVA. Анализировали влияние факторов “ПС”, “ПТСР” и “ПОЛ”. Сравнение уровня кортикостерона у матерей в четырех исследованных группах проводили с использованием Two-way ANOVA. При post-hoc анализе использовали критерий Тьюки. Сравнение уровня кортикостерона матерей с эмбрионами-самцами и с эмбрионами-самками проводили с использованием t-теста. Различия считались статистически значимыми при р < 0.05. Данные на рисунках представлены в виде среднего + стандартное отклонение.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Уровень кортикостерона (рис. 2) у матерей ниже, чем у 20-дневных плодов во всех исследованных группах (р < 0.05). Статистический анализ выявил влияние факторов “ПС” (F_1,20 = 360.18, р=0.000) и “ПТСР” (F_1,20 = 169.42, р=0.000), а также их взаимодействие (F_1,20 = 5.30, р=0.032) на содержание кортикостерона в крови у матерей. Post-hoc анализ показал достоверное увеличение содержания кортикостерона у матерей в экспериментальных группах по сравнению с контролем. У эмбрионов при применении Factorial ANOVA обнаружено влияние фактора “ПТСР” (F_1,56 = 4.99, р=0.029) и фактора “ПОЛ” (F_1,56 = 6.04, р=0.017), а также совместное влияние факторов “ПС”, “ПТСР” и “ПОЛ” на уровень кортикостерона (F_1,56 = 5.65, р=0.021). У самцов-плодов в экспериментальных группах также как и у матерей уровень кортикостерона увеличивается по сравнению с контролем (p < 0.05 рost-hoc). У самок достоверных изменений уровня кортикостерона по сравнению с контролем не наблюдается. Межполовые различия имеются во всех группах, кроме группы с пренатально стрессированными матерями, причем в контрольной группе у самок уровень кортикостерона выше, а в группах ПТСР и ПС_ПТСР ниже по сравнению с самцами (p < 0.05 рost-hoc).

 

Рис. 2. Уровень кортикостерона в сыворотке крови у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) и их матерей (серые столбики) в контроле и экспериментальных группах. а –эмбрионы; б – матери, * – статистически значимые отличия от контроля, p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; ■ – статистически значимые отличия от самцов-эмбрионов, p < 0.05; • – статистически значимые отличия от самок-эмбрионов, p < 0.05. Данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

При анализе с помощью Factorial ANOVA у эмбрионов обнаружено (рис. 3) влияние факторов “ПС” (F_1,40 = 4.93, р=0.032), “ПТСР” (F_1,40 = 20.09, р = 0.000) и “ПОЛ” (F_1,40 = 67.18, р = 0.000), а также совместное влияние трех вышеуказанных факторов на уровень первичных продуктов СОМБ (F_1,40 = 24.92, р = 0.000). Уровень первичных продуктов СОМБ у самцов не отличается во всех группах от контроля, а у самок увеличивается в группе ПС_ПТСР по сравнению с контрольной группой (p < 0.05 рost-hoc). Межполовые различия имеются во всех группах, кроме группы ПС_ПТСР (p < 0.05 рost-hoc).

 

Рис. 3. Уровень СОМБ первичных продуктов в мозге у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) в контроле и экспериментальных группах. • – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самок; p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

На уровень первичных продуктов ФОМБ у эмбрионов (рис. 4) влияют факторы “ПС” (F_1,40 = 8.96, р = 0.004), “ПТСР” (F_1,40 = 76.06, р = 0.000) и “ПОЛ” (F_1,40 = 154.97, р = 0.000), а также выявлено совместное влияние факторов “ПС” и “ПОЛ” (F_1,40 = 4.39, р = 0.042) и “ПТСР” и “ПОЛ” (F_1,40 = 161.47, р = 0.000). Уровень первичных продуктов ФОМБ у самцов снижается до следовых количеств в группах с моделированием ПТСР у матерей и с сочетанным стрессом (ПС_ПТСР), у самок исследуемый показатель повышается во всех экспериментальных группах по сравнению с контрольной группой (p < 0.05 рost-hoc). Межполовые различия имеются во всех 4 группах (p < 0.05 рost-hoc), но в экспериментальных группах отличия инвертированы по сравнению с контрольными животными.

 

Рис. 4. Уровень ФОМБ первичных продуктов в мозге у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) в контроле и экспериментальных группах. * – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самцов p < 0.05; • – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самок; p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

При применении Factorial ANOVA у эмбрионов обнаружено влияние фактора “ПС” (F_1,40 = 11.70, р = 0.001 и совместное влияние факторов “ПС” и “ПТСР” (F_1,40 = 9.14, р = 0.004), а также совместное влияние факторов “ПТСР” и “ПОЛ” (F_1,40 = 47.24, р = 0.000) на уровень вторичных продуктов СОМБ (рис. 5). Уровень вторичных продуктов СОМБ у самцов снижается в группе ПС_ПТСР (p < 0.05 рost-hoc), а у самок увеличивается в группах с моделированием ПТСР у матерей и с сочетанным стрессом (ПС_ПТСР) по сравнению с контрольной группой (p < 0.05 рost-hoc). Межполовые различия имеются во всех группах (p < 0.05 рost-hoc), кроме группы с ПС у матерей. В экспериментальных группах межполовые различия инвертированы по сравнению с контрольными животными.

 

Рис. 5. Уровень СОМБ вторичных продуктов в мозге у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) в контроле и экспериментальных группах. * – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самцов p < 0.05; • – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самок; p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

На уровень вторичных продуктов ФОМБ (рис. 6) при применении Factorial ANOVA у эмбрионов обнаружено влияние факторов “ПС” (F_1,40 = 7.55, р = 0.008), “ПТСР” (F_1,40 = 66.02, р = 0.000) и “ПОЛ” (F_1,40 = 69.20, р = 0.000), а также совместное влияние факторов “ПС” и “ПТСР” (F_1,40 = 7.14, р = 0.011) и “ПТСР” и “ПОЛ” (F_1,40 = 16.09, р = 0.000). Уровень вторичных продуктов ФОМБ у самцов повышается в группе ПС_ПТСР (p < 0.05 рost-hoc), у самок повышается в группах ПТСР и ПС_ПТСР по сравнению с контрольной группой (p < 0.05 рost-hoc). Межполовые различия имеются во всех экспериментальных группах (p < 0.05 рost-hoc), но у контрольных животных отсутствуют.

 

Рис. 6. Уровень ФОМБ вторичных продуктов в мозге у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) в контроле и экспериментальных группах. * – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самцов p < 0.05; • – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самок; p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

При анализе Factorial ANOVA у эмбрионов обнаружено влияние факторов “ПС” (F_1,40 = 22.29, р = 0.000), “ПТСР” (F_1,40 = 33.65, р = 0.000) и “ПОЛ” (F_1,40 = 42.79, р = 0.000), а также совместное влияние факторов “ПС”, “ПТСР” и “ПОЛ” (F_1,40 = 5.28, р = 0.026) на содержание восстановленного глутатиона в мозге у эмбрионов (рис. 7). Количество восстановленного глутатиона в гомогенате мозга у самцов снижается в группе ПС и в группе ПС_ПТСР (p < 0.05 рost-hoc), а у самок только в группе ПС (p < 0.05 рost-hoc) по сравнению с контрольной группой. Межполовые различия имеются в группе ПТСР а также в группе ПС_ПТСР (p < 0.05 рost-hoc).

 

Рис. 7. Содержание восстановленного глутатиона в мозге у эмбрионов (самцы – заштрихованные столбики, самки – светлые столбики) в контроле и экспериментальных группах. * – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самцов p < 0.05; • – статистически значимые отличия от контроля у эмбрионов-самок; p < 0.05; # – статистически значимые межполовые различия, p < 0.05; данные представлены в виде среднее + стандартное отклонение

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Однократное неблагоприятное воздействие способно оставить след в поведении потомков последующих двух поколений и важная роль в передаче эффекта может принадлежать глюкортикоидам матери [5, 6].

Уровень глюкокортикоидов у ПС животных и людей остается повышенным на протяжении всей жизни. Данные для людей, перенесших ПТСР демонстрируют снижение этого показателя [26], тогда как у беременных крыс с моделированием ПТСР этот показатель относительно контроля повышен [19]. В работе нашей лаборатории через 1 сутки после комбинированного стресса и рестресса у ПС самок уровень кортикостерона в крови повышается, но к 10 и 30 сут. становится более низким, чем у контрольных животных [27]. Авторы Louvart et al. [28] также демонстрируют более резкую реакцию на стресс у ПС самок с более значительным снижением уровня кортикостерона после стресса. Учитывая схему опыта и состояние беременности, наши данные об уровне кортикостерона у крыс матерей совпадают с данными литературы. Обращает на себя внимание усиление активации ГГАС при сочетанном стрессе беременных крыс.

Отсутствие реакции ГГАС у плодов самок и увеличение уровня кортикостерона у плодов самцов может быть объяснено тем, что ГГАС плода способна реагировать на материнский стресс на поздних сроках беременности, однако, у самцов наблюдается значительное увеличение уровня АКТГ в ответ на материнский стресс с 18-го дня, тогда как у самок этого не наблюдается до 20-го дня внутриутробного развития [29].

Одним из последствий ПС, как известно, является нарушение функционирования ГГАС у потомков обоего пола [30]. В нашем эксперименте в группе с ПС у матерей отсутствуют межполовые различия у плодов самцов и самок за счет повышения уровня кортикостерона у плодов мужского пола. Можно предположить, что на позднем сроке эмбрионального развития у самцов, родившихся от пренатально стрессированных матерей, наблюдаются изменения функционирования ГГАС. Компонент моделирования ПТСР у матери оказывает усиливающее воздействие на уровень кортикостерона у плодов самцов и межполовая разница в экспериментальных группах становится инвертированной относительно контроля.

Важнейшим звеном, осуществляющим реализацию генетической программы развития, являются гормоны. В ответ на стресс глюкокортикоиды непосредственно воздействуют на геном развивающегося плода, вызывая нарушения гетерохронии в развитии [31]. Следствием этого могут быть изменения функций ЦНС, и, как следствие, физиологические или психические нарушения. ОМБ можно рассматривать как систему внутренней модуляции и передачи информации как от внешней среды к внутриклеточным системам, так и наоборот. В тоже время в соответствии с двойственной ролью АФК, ОМБ можно рассматривать как маркер патологии [32, 33]. В нашем исследовании на 20-й день эмбрионального развития у плодов мужского пола в мозге уровень первичных продуктов ОМБ во всех исследованных группах демонстрирует сходную картину – сравнительно высокий уровень спонтанного окисления и низкий – Фентон-индуцированного, так же как уровень вторичных продуктов в трех исследованных группах. Однако в группе с сочетанным стрессом наблюдается обратное соотношение вторичных продуктов ОМБ – снижение спонтанного и повышение Фентон-индуцированного ОМБ. Соотношение спонтанного и Фентон-индуцированного ОМБ в мозге плодов на 20-й день эмбрионального развития возможно свидетельствует о несформировавшейся системе окислительного метаболизма белков. Можно заключить, что потомство мужского пола на данном сроке эмбрионального развития не демонстрирует изменений в ОМБ, за исключением групп с моделированием ПТСР у матери. По-видимому, фактор ПТСР у матери оказывает влияние на процессы в мозге, связанные с Фентон-индуцированным ОМБ, что может свидетельствовать о нарушении белкового синтеза.

На 20-й день эмбрионального развития у плодов женского пола в мозге уровень первичных продуктов СОМБ в трех исследованных группах очень низкий по сравнению с этим показателем у плодов мужского пола. Однако в группе с сочетанным стрессом этот показатель значительно повышен по сравнению с контролем. Уровень ФОМБ в контрольной группе также низкий, повышается в группе с ПС у матерей, а в группах с моделированием ПТСР у матерей этот показатель повышается в 2–3 раза по сравнению с уровнем ФОМБ в группе с ПС у матерей. Уровень вторичных продуктов СОМБ и ФОМБ не отличается в группах контроля и ПС у матерей, тогда как в группах с моделированием ПТСР у матерей этот показатель почти в два раза превышает уровень группы контроля. Можно заключить, что потомство женского пола на данном сроке эмбрионального развития в группах с моделированием ПТСР у матерей демонстрирует усиление как процессов свободнорадикального окисления в мозге, так и усиление процессов белкового синтеза.

В целом, процессы ОМБ у плодов женского пола контрольной группы на 20-й день эмбрионального развития сходны с картиной плодов мужского пола – относительно высокий уровень СОМБ и крайне низкий уровень ФОМБ, что может свидетельствовать о несформированности системы окислительного метаболизма белков. Однако реакция мозга плодов-самок на стресс матери кардинальным образом отличается от этих же процессов у плодов мужского пола. У плодов женского пола на данном сроке эмбрионального развития представленные в исследовании группы с различными стрессами у матерей демонстрируют более драматическое влияние исследованных стрессов на процессы ОМБ. Возможно, это связано с разницей в процессах дифференцировки и созревании мозга у эмбрионов мужского и женского пола [34]. По-видимому, у самцов наиболее чувствительной к влиянию стресса матери оказывается система ГГАС, а у самок – более чувствительны окислительно-восстановительная система и процессы синтеза белка в мозге.

Эмбриональное развитие включает в себя точно организованные события и процессы, в том числе изменения клеточной пролиферации, дифференцировки и лево-правой асимметрии, которые зависят от сигнальной трансдукции при участии АФК и внутриклеточных редокс-потенциалов, ключевую роль в этих процессах регуляции эмбриогенеза играет глутатион [9].

В контрольной группе и группе с ПС у матерей уровень восстановленного глутатиона у плодов-самок и у плодов-самцов не различается, однако в группе с ПС у матерей значительно снижается у плодов обоего пола (по сравнению с контролем). В группе с моделированием ПТСР у матерей уровень глутатиона у плодов обоего пола не отличается от показателей контрольной группы, при этом появляется межполовая разница по этому показателю. В группе сочетанного стресса у матерей уровень восстановленного глутатиона у плодов-самцов снижается по сравнению с контрольными значениями, тогда как у самок этот показатель остается без изменений, формируя межполовые различия. Можно заключить, что ПС у матери связан со снижением уровня восстановленного глутатиона у плодов-самцов в обеих группах с влиянием такого стрессирующего фактора как ПС. В то же время у плодов-самок уровень восстановленного глутатиона снижается только в группе с ПС у матерей, тогда как моделирование ПТСР у матерей не оказывает влияния на этот показатель, а в группе сочетанного стресса возможно снимает влияние ПС у матери. В ранее проведенных в нашей лаборатории исследованиях обнаружено, что ПС в первом поколении изменяет динамику показателей окислительный стресс в постнатальном онтогенезе [32], что возможно связано с изменением сроков дифференцировки и морфогенеза на ранних этапах пренатального развития. Однако изменение свободнорадикального окисления биомолекул, вызванное ПС, прослеживается и во втором поколении уже у потомства ПС матерей [16, 35]. По-видимому, снижение уровня глутатиона, наблюдаемое у группы ПС в нашем исследовании свидетельствует об изменении окислительно-восстановителного баланса, который поддерживается системой окислительно-восстановительного буфера, создаваемого в эмбриогенезе глутатионом [15]. Возможно, процессы дифференцировки, контролируемые глутатионом [14] не зависят от пола, однако изменения в редокс-балансе секс-детерминированы, и это отражается на глутатионовой системе регуляции эмбриогенеза. Кроме того, можно предположить, что стрессорные воздействия, испытанные матерями, уменьшают интенсивность окислительно-восстановительных процессов у плодов-самцов и усиливают у самок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Влияние ПС у матерей и моделирования ПТСР у матерей на редокс систему мозга плодов в позднем эмбриональном периоде различается, эти различия секс-детерминированы. По-видимому, у самцов наиболее чувствительной к влиянию стресса матери оказывается система ГГАС, а у самок – окислительно-восстановительные процессы и процессы синтеза белка в мозге. Не исключено, что выявленные нами изменения показателей свободнорадикального окисления и уровня восстановленного глутатиона могут свидетельствовать об изменении сроков дифференцировки и морфогенеза у потомства как во втором поколении пренатально стрессированных животных, так и у потомства крыс-матерей, подверженных ПТСР.

Изменения в редокс-системе мозга в эмбриональном развитии могут привести к негативным последствиям в функционировании ЦНС и ГГАС у взрослых потомков стрессированных крыс-матерей.

ИСТОЧНИК ФИНАНСИРОВАНИЯ

Работа поддержана средствами федерального бюджета в рамках государственного задания ФГБУН Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН (№ 1023032400236-8-3.1.4).

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ НОРМ

Конфликт интересов. Авторы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

Этическое одобрение. Все применяемые международные, национальные и/или институциональные принципы ухода и использования животных были соблюдены.

Об авторах

А. В. Вьюшина

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: pritvorovaav@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. В. Притворова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: pritvorovaav@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

С. Г. Пивина

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: pritvorovaav@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

В. К. Акулова

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: pritvorovaav@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Н. Э. Ордян

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Email: pritvorovaav@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

Дополнительные файлы