Влияние хронического стресса на степень токсичности акриламида у крыс

Введение. Хронический стресс играет немаловажную роль в развитии многих психических, соматических и поведенческих расстройств, являясь фактором риска для здоровья. Негативное воздействие на состояние нервной системы также отмечается при отравлении организма акриламидом – веществом второго класса опасности, которое считается токсичным и канцерогенным. Воздействие на организм психическими и токсическими стрессорами приводит к вегетативной и нейроэндокринной активации, что в свою очередь проявляется как особые паттерны поведения.

Целью эксперимента стала оценка влияния хронического стресса на степень токсичности акриламида у крыс.

Материалы и методы. Эксперимент проводился на белых беспородных крысах (n = 60, средняя масса тела 200 г, самцы и самки), которые были равномерно распределены на пять групп: отрицательный контроль, хронический стресс, акриламид, акриламид + лечение, акриламид + хронический стресс. Животные на протяжении всего исследования находились в стандартных условиях с двенадцатичасовым искусственным освещением в дневное время, относительно постоянным уровнем влажности (30–70%) и температурой воздуха плюс 20–25 °С. Для проведения поведенческих тестов один раз в неделю в течение одного календарного месяца использовали доску с отверстиями 40 × 40 см, многофункциональную клетку для оценки общей активности и приподнятый крестообразный лабиринт с системой видеотрекинга ANY-maze. Оценку биохимических показателей проводили в соответствии с инструкциями производителя.

Результаты. Анализ поведения на доске с отверстиями не выявил статистически значимых результатов (H = 8,987; p = 0,061). При сравнении вертикальной и горизонтальной двигательной активности между группами были обнаружены статистически значимые различия (p < 0,05). Уровень АСТ был выше в группах, подверженных стрессу, тогда как уровень холестерина в этих же группах был снижен (p < 0,05).

Ограничение исследования. Для эксперимента были использованы лабораторные животные только одного биологического вида. Токсикант использовали в одной концентрации.

Заключение. Хронический стресс в определённой степени может влиять на токсичность акриламида для крыс.

Соблюдение этических стандартов. Дата заседания биоэтической комиссии ФБУН «Уфимский НИИ медицины труда и экологии человека» 08.02.2024 г. № 01-02. Манипуляции с животными проводились с соблюдением всех правил и требований базисных нормативных документов, в том числе «Европейской конвенции по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей» (Strasbourg, 1986) и Хельсинкской декларации о гуманном отношении к животным.

Участие авторов:
Гизатуллина А.А. — концепция и дизайн исследования, сбор и обработка материала, статистическая обработка, написание текста;
Хуснутдинова Н.Ю. — сбор и обработка материала;
Каримов Д.Д. — сбор и обработка материала;
Смолянкин Д.О. — сбор и обработка материала;
Валова Я.В. — сбор и обработка материала, статистическая обработка;
Каримов Д.О. — концепция и дизайн исследования, статистическая обработка;
Мухаммадиева Г.Ф. — редактирование;
Репина Э.Ф. — концепция и дизайн исследования;
Ахмадеев А.Р. — сбор и обработка материала.
Все соавторы — утверждение окончательного варианта статьи, ответственность за целостность всех частей статьи.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов в связи с публикацией данной статьи.

Финансирование работы. Отраслевая научно-исследовательская программа Роспотребнадзора на 2021–2025 гг. «Научное обоснование национальной системы обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия, управления рисками здоровью и повышения качества жизни населения России» по теме: «Изучение воздействия химического производственного фактора в условиях хронического стресса» № НИОКТР И124021200153-3.

Поступила: 20.02.2024 / Принята к печати: 11.03.2024 / Опубликована: 10.04.2024

1. Hellhammer D.H., Hellhammer J., eds. Stress: the Brain-Body Connection. Karger Medical and Scientific Publishers; 2008.

2. McEwen B.S. The brain is the central organ of stress and adaptation. Neuroimage. 2009; 47(3): 911–3. https://doi.org/10.1016/j.neuroimage.2009.05.071

3. Сибгатуллин И.Я., Фатхутдинова Л.М. Методы профилактики профессионального стресса и эмоционального выгорания медицинских работников (обзор литературы). Медицина труда и экология человека. 2022; (4): 20–33. https://doi.org/10.24411/2411-3794-2022-10402

4. Акарачкова Е.С., Байдаулетова А.И., Беляев А.А., Блинов Д.В., Громова О.А., Дулаева М.С. и др. Стресс: причины и последствия, лечение и профилактика. Клинические рекомендации. СПб.: Скифия-принт; 2020. https://elibrary.ru/kkawjo

5. Kershaw K.N., Lane-Cordova A.D., Carnethon M.R., Tindle H.A., Liu K. Chronic stress and endothelial dysfunction: The Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA). Am. J. Hypertens. 2017; 30(1): 75–80. https://doi.org/10.1093/ajh/hpw103

6. Yao B.C., Meng L.B., Hao M.L., Zhang Y.M., Gong T., Guo Z.G. Chronic stress: a critical risk factor for atherosclerosis. J. Int. Med. Res. 2019; 47(4): 1429–40. https://doi.org/10.1177/0300060519826820

7. Dai S., Mo Y., Wang Y., Xiang B., Liao Q., Zhou M., et al. Chronic stress promotes cancer development. Front. Oncol. 2020; 10: 1492. https://doi.org/10.3389/fonc.2020.01492

8. Woo E., Sansing L.H., Arnsten A.F.T., Datta D. Chronic stress weakens connectivity in the prefrontal cortex: architectural and molecular changes. Chronic Stress (Thousand Oaks). 2021; 5: 24705470211029254. https://doi.org/10.1177/24705470211029254

9. Tarskikh M.M., Klimatskaya L.G., Kolesnikov S.I. Pathogenesis of neurotoxicity of acrylates acrylonitrile and acrylamide: from cell to organism. Bull. Exp. Biol. Med. 2013; 155(4): 451–3. https://doi.org/10.1007/s10517-013-2175-4

10. Uthra C., Shrivastava S., Jaswal A., Sinha N., Reshi M.S., Shukla S. Therapeutic potential of quercetin against acrylamide induced toxicity in rats. Biomed. Pharmacother. 2017; 86: 705–14. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2016.12.065

11. Gökmen V. Preface. In: Acrylamide in Food. Analysis, Content and Potential Health Effects. Academic Press; 2016: 19–20. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-802832-2.05001-4

12. Bušová M., Bencko V., Veszelits Laktičová K., Holcátová I., Vargová M. Risk of exposure to acrylamide. Cent. Eur. J. Public Health. 2020; 28(Suppl.): S43–6. https://doi.org/10.21101/cejph.a6177

13. Bin-Jumah M., Abdel-Fattah A.M., Saied E.M., El-Seedi H.R., Abdel-Daim M.M. Acrylamide-induced peripheral neuropathy: manifestations, mechanisms, and potential treatment modalities. Environ. Sci. Pollut. Res. Int. 2021; 28(11): 13031–46. https://doi.org/10.1007/s11356-020-12287-6

14. Arenas M.C., Daza-Losada M., Vidal-Infer A., Aguilar M.A., Miñarro J., Rodríguez-Arias M. Capacity of novelty-induced locomotor activity and the hole-board test to predict sensitivity to the conditioned rewarding effects of cocaine. Physiol. Behav. 2014; 133: 152–60. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2014.05.028

15. Pisula W., Modlinska K., Goncikowska K., Chrzanowska A. Can the hole-board test predict a rat’s exploratory behavior in a free-exploration test? Animals (Basel). 2021; 11(4): 1068. https://doi.org/10.3390/ani11041068

16. Габай И.А., Мухачев Е.В., Михайлова К.А., Носов В.Н. Апробация метода оценки горизонтальной двигательной активности белых лабораторных крыс с помощью автоматизированной установки «Открытое поле». Общество. Среда. Развитие. 2011; (3): 223–6. https://elibrary.ru/oijfhl

17. Каде А.Х., Кравченко С.В., Трофименко А.И., Поляков П.П., Липатова А.С., Ананьева Е.И. и др. Современные методы оценки уровня тревожности грызунов в поведенческих тестах, основанных на моделях без предварительного обусловливания. Кубанский научный медицинский вестник. 2018; 25(6): 171–6. https://doi.org/10.25207/1608-6228-2018-25-6-171-176 https://elibrary.ru/yrnbud

18. Üremiş M.M., Üremiş N., Gül M., Gül S., Çiğremiş Y., Durhan M., et al. Acrylamide, applied during pregnancy and postpartum period in offspring rats, significantly disrupted myelination by decreasing the levels of myelin-related proteins: MBP, MAG, and MOG. Neurochem. Res. 2024; 49(3): 617–35. https://doi.org/10.1007/s11064-023-04053-0

19. Quan W., Li M., Jiao Y., Zeng M., He Z., Shen Q., et al. Effect of dietary exposure to acrylamide on diabetes-associated cognitive dysfunction from the perspectives of oxidative damage, neuroinflammation, and metabolic disorders. J. Agric. Food Chem. 2022; 70(14): 4445–56. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.2c00662

20. Molina P., Andero R., Armario A. Restraint or immobilization: A comparison of methodologies for restricting free movement in rodents and their potential impact on physiology and behavior. Neurosci. Biobehav. Rev. 2023; 151: 105224. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2023.105224

21. Мосолов С.Н., Федорова Е.Ю. Риск развития сердечно-сосудистых заболеваний при биполярном расстройстве. Биологические факторы и терапия. Терапевтический архив. 2022; 94(4): 579–83. https://doi.org/10.26442/00403660.2022.04.201455

22. Armario A., Labad J., Nadal R. Focusing attention on biological markers of acute stressor intensity: Empirical evidence and limitations. Neurosci. Biobehav. Rev. 2020; 111: 95–103. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2020.01.013

23. Himanshu, Dharmila, Sarkar D., Nutan. A review of behavioral tests to evaluate different types of anxiety and anti-anxiety effects. Clin. Psychopharmacol. Neurosci. 2020; 18(3): 341–51. https://doi.org/10.9758/cpn.2020.18.3.341

24. Casarrubea M., Di Giovanni G., Aiello S., Crescimanno G. The hole-board apparatus in the study of anxiety. Physiol. Behav. 2023; 271: 114346. https://doi.org/10.1016/j.physbeh.2023.114346

25. Hughes R.N. Neotic preferences in laboratory rodents: issues, assessment and substrates. Neurosci. Biobehav. Rev. 2007; 31(3): 441–64. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2006.11.004

26. Brown G.R., Nemes C. The exploratory behaviour of rats in the hole-board apparatus: is head-dipping a valid measure of neophilia? Behav. Process. 2008; 78(3): 442–8. https://doi.org/10.1016/j.beproc.2008.02.019

27. Pan M.M., Wang Q.Y., Hou J.L., Zhang T., Jiang Y., Yang L.P. Effects of umbilical moxibustion on phobic behavior and monoamine neurotransmitters in stress-model rats. Zhongguo Zhen Jiu. 2023; 43(2): 191–6. https://doi.org/10.13703/j.0255-2930.20211123-k0004 (in Chinese)

28. Bukia N., Butskhrikidze M., Machavariani L., Svanidze M., Nozadze T. Gender related differences in sex hormone-mediated anxiolytic effects of electromagnetic stimulation during immobilization stress. Georgian Med. News. 2022; (323): 131–7.

29. Hou J., Chen Y., Ma D., Wang C., Jin H., An Y., et al. Effect of chronic emotional stress induced by empty bottle stimulation on inflammatory factors in rats with acute myocardial infarction: analysis of the CXCL12/CXCR4 axis. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2020; 40(5): 624–31. https://doi.org/10.12122/j.issn.1673-4254.2020.05.03 (in Chinese)

30. Borisova-Nenova V., Eftimov M., Valcheva-Kuzmanova S. Behavioral effects of Chaenomeles maulei fruit juice in rats with impaired circadian rhythm. Folia Med. (Plovdiv). 2023; 65(1): 155–60. https://doi.org/10.3897/folmed.65.e71854

31. Wang A.L., Micov V.B., Kwarteng F., Wang R., Hausknecht K.A., Oubraim S., et al. Prenatal ethanol exposure leads to persistent anxiety-like behavior during adulthood indicated by reduced horizontal and vertical exploratory behaviors. Front. Neurosci. 2023; 17: 1163575. https://doi.org/10.3389/fnins.2023.1163575

32. Oshiro W.M., McDaniel K.L., Beasley T.E., Moser V., Herr D.W. Impacts of a perinatal exposure to manganese coupled with maternal stress in rats: Learning, memory and attentional function in exposed offspring. Neurotoxicol. Teratol. 2022; 91: 107077. https://doi.org/10.1016/j.ntt.2022.107077

33. McBlane J.W., Handley S.L. Effects of two stressors on behaviour in the elevated X-maze: preliminary investigation of their interaction with 8-OH-DPAT. Psychopharmacology (Berl.). 1994; 116(2): 173–82. https://doi.org/10.1007/BF02245060

34. Бахтиярова Ш.К., Капышева У.Н., Аблайханова Н.Т., Баимбетова А.К., Жаксымов Б.И., Корганбаева А.А. и др. Поведение животных в различных тестах. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017; (8-1): 92–6. https://elibrary.ru/zcispb

35. Manukhina E.B., Tseilikman V.E., Tseilikman O.B., Komelkova M.V., Kondashevskaya M.V., Goryacheva A.V., et al. Intermittent hypoxia improves behavioral and adrenal gland dysfunction induced by posttraumatic stress disorder in rats. J. Appl. Physiol. (1985). 2018; 125(3): 931–7. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.01123.2017

36. Лелевич В.В., Шейбак В.М., Леднева И.О., Петушок Н.Э. Биологическая химия: практикум для студентов, обучающихся по специальности 1-79 01 02 «Педиатрия». 3-е издание. Гродно; 2022.

37. Zhao H., Song L., Qiang Y., Liu H.R., Qiu F.Y., Li X.Z., et al. Association between occupational stress and aminotransferase activity in patients with metabolic syndrome. Zhonghua Lao Dong Wei Sheng Zhi Ye Bing Za Zhi. 2016; 34(12): 911–6. https://doi.org/10.3760/cma.j.issn.1001-9391.2016.12.007 (in Chinese)

38. Martín M.G., Pfrieger F., Dotti C.G. Cholesterol in brain disease: sometimes determinant and frequently implicated. EMBO Rep. 2014; 15(10): 1036–52. https://doi.org/10.15252/embr.201439225

39. Cheon S.Y. Impaired cholesterol metabolism, neurons, and neuropsychiatric disorders. Exp. Neurobiol. 2023; 32(2): 57–67. https://doi.org/10.5607/en23010

40. Dayeh M.A., Livadiotis G., Aminian F., Cheng K.H., Roberts J.L., Viswasam N., et al. Effects of cholesterol in stress-related neuronal death – a statistical analysis perspective. Int. J. Mol. Sci. 2020; 21(8): 2905. https://doi.org/10.3390/ijms21082905

41. Zarrouk A., Hammouda S., Ghzaiel I., Hammami S., Khamlaoui W., Ahmed S.H., et al. Association between oxidative stress and altered cholesterol metabolism in Alzheimer’s disease patients. Curr. Alzheimer Res. 2020; 17(9): 823–34. https://doi.org/10.2174/1567205017666201203123046