Особенности цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности

Руцкова, Елизавета Михайловна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Особенности цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности
ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Особенности цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности"

На правах рукописи

Руцкова Елизавета Михайловна

ОСОБЕННОСТИ ЦИКЛА СОН-БОДРСТВОВАНИЕ У КРЫС НА РАННЕЙ СТАДИИ БЕРЕМЕННОСТИ

03.03.01 - Физиология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2010

ЬИ3287

004603287

Работа выполнена в лаборатории нейроонтогенеза (зав. лаб. доктор биологических наук, профессор Владимир Вячеславович Раевский) Учреждения Российской Академии Наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (директор - доктор биологических наук, профессор Павел Мклославович Балабан)

Научный руководитель:

Доиор биологических наук Марина Леонидовна Пигарева

Официальные оппоненты:

Доктор медицинских наук, профессор Елена Александровна Корабельникова Доктор медицинских наук, профессор Борис Васильевич Журавлев

Ведущая организация:

Биологический факультет Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова

Защита состоится

2010 года в ! ( часов на заседании Диссертационного совета

Д-002.044.01 Учреждения Российской Академии Наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиолог™ РАН по адресу: г. Москва, 117485, ул. Бутлерова, д.5а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской Академии Наук Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАК

Автореферат разослан«/^/ & /Ы 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук, профессор

Владимир Вячеславович Раевский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В последние годы возрастает количество сведений о важности пренатального периода для развития организма (Avishai-Eliner et aL, 2002; Huizink et al., 2004; Отеллин и соавт., 2007). В современной нейронауке возникло новое направление "перинатальное программирование", в рамках которого рассматривается роль негенетических факторов в периоды пренатального и раннего постнатального онтогенеза (Edwards et al., 1993; Barker, 19S5). В нашей стране еще в 1935г. начались исследования этой проблемы в лаборатории И.А. Аршавского, где и были заложены экспериментальные основы для изучения возрастной физиологии и патологии животных и человека. В дальнейшем И.А Аршавским была создана нейроэнтропийная теория онтогенеза, в которой были изложены физиологические механизмы и закономерности индивидуального развили (Аршавсхнй, 1982). Согласно теории системогенеза П.К. Анохина (Анохин, 1948) на каждой стадии онтогенетического развития адаптивные возможности организма полностью соответствуют особенностям среды. Каждому из этапов развития соответствует определенное морфологическое обеспечение функций и обучение специфическому поведению. Онтогенез раннего поведения состоит из последовательных этапов, которым соответствует ряд постепенно усложняющихся и сменяющих друг друга механизмов сенсорного обеспечения (Шулейкина, 1971; Хаютин, Шулейкина, 1990). Продолжая исследования роли сенсорного притока в формировании функций развивающегося мозга, В.В. Раевский обосновывает представление об онтогенетических нишах, более полно характеризующее закономерности онтогенетического развития (Раевский, 2002). Говоря о принципах действия окружающей среды на формирующийся организм, нельзя не упомянуть труды выдающегося отечественного эмбриолога П.Г. Светлова (Светлов, 1960, 1978), создателя

теории критических периодов развития, справедливой не только для постнаталыюго, но и для пренатального развития.

О существенном влиянии условий пренатального периода на жизнеспособность плода и развитие потомства свидетельствуют многочисленные данные о негативных последствиях недостаточности питания, гипоксии и других вредящих условий окружающей среды во время беременности (Braastad, 1998; Granger, 2002; Отеллшг и соавт., 2007).

Хотя одним из важнейших условий нормального развития организма признается здоровый сон матери во время беременности, в тучной литературе депривация сна в этот период перечисляется лишь в числе различных методов создания неспецифичесвэго пренатального стресса (Huizink et al., 2004). Такое положение вещей, по-видимому, связано с тем, что в большинстве случаев отсутствие адекватного контроля делало невозможным разделить эффекты процедуры депривации и собственно нарушения ст. В связи с этим сведения о влиянии нарушения сна на жизнеспособность плода и развитие новорожденных крайне ограничены (Santiago et al., 2001; Sahota et aL, 2003). Данные о естественном сне у женщин во время беременности также малочисленны, однако можно с уверенностью говорить о том, что структура цикла сон-бодрствование в период беременности претерпевает существенные изменения (Santiago et al., 2001).

В настоящее время все большую экспериментальную поддержку приобретает гипотеза, согласно которой "высшая" координация висцеральных функций осуществляется во время сна, когда открываются каналы проведения висцеральной информации в отделы коры мозга, во время бодрствования производящие анализ экстероцептивных сигналов (Pigarev, 1994; Пигарев, 2005). Можно предположить, что изменение электрической активности мозга во время сна отражает происходящую в период беременности радикальную перестройку висцеральных систем в организме и сопутствующее изменение характера афферентного притока (Аршавский, 1982; Born, 2002). Поскольку развитие плода, особенно на ранних этапах беременности,

контролируется висцеральным сенсорным потоком в организме матери (Аршавский,1982; Granger, 2002; Gluckman, Hanson, 2004), естественно предположить, что нарушение ее сна в период беременности скажется на жизнеспособности плода и его дальнейшем развитии

Необходимость изучения особенностей сна во время беременности, пополнения сведений о его структуре и регуляции в этот период на сегодняшний день становится все более очевидной. Поскольку исследования естественного сна и последствий его нарушения в период беременности на людях, по понятным причинам, ограничены, зги практически важные исследования необходимо проводить на животных моделях. Изучение данных литературы показало, что объективных элекгрофизиологических исследований сна крыс (наиболее распространенного объекта сомнологических исследований) в процессе беременности крайне мало. Работы группы японских ученых (Kimura et al, 1996; Kimura et al., 1998) оказываются практически уникальными. Они были выполнены, в основном, для проверки воздействия различных фармакологических веществ, касались только отдельных периодов беременности и не затрагивали проблемы нарушения сна и особенностей его регуляции. Однако авторам удалось показать, что сон беременных крыс по ряду характеристик сходен со сном беременных женщин, что придает особую важность изучению сна крыс в период беременности.

Таким образом, актуальность настоящей работы определяется острой необходимостью проведения подробного исследования структуры и регуляции цикла сон-бодрствование у крыс в процессе беременности.

Цели и задачи исследования Целью настоящей работы было выявление особенностей структуры естественного сна и его регуляции у самок крыс до и во время беременности с использованием объективных методов фундаментальной сомнологии.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

• Создать экспериментальную установку для круглосуточной регистрации полисомнограммы у небеременных (контрольных) и беременных животных в условиях свободного поведения, позволяющую также проводить контролируемую депривацию их сна методом «диск над водой»;

• Проследить изменение структуры естественного сна крыс в течение первой недели беременности по сравнению с небеременными контрольными крысами;

• Оценить возможность применения метода «диск над водой» без обратной связи для обеспечения общей депривации сна в экспериментах, требующих кратковременного лишения сна беременных и небеременных крыс;

• Сопоставить эффективность депривации сна методом «диск над водой» без обратной связи для беременных и небеременных крыс;

• Исследовать гомеостатическую регуляцию сна после его трехчасовой депривации в течение трех последовательных дней у беременных и небеременных крыс.

Положения, выносимые на защиту

1. Система депривации сна «диск над водой» без обратной связи представляет собой адекватный метод изучения последствий кратковременной депривации сна крыс;

2. У крыс на ранней стадии беременности не меняется общее количество как медленного, так и быстрого сна, но происходит существенная перестройка суточного паттерна ряда параметров цикла сон-бодрствование, что говорит об изменении работы циркадного компонента регуляции сна в этот период;

3. У крыс на ранней стадии беременности компенсация последствий кратковременной депривации сна проходит более эффективно, по сравнению с небеременными животными, что свидетельствует о наличии у беременных крыс дополнительных защитных механизмов функционирования гомеостатического компонента регуляции сна.

Научная новизна работы

В рамках настоящей работы при помощи метода объективных электрофизиологаческих исследований впервые подробно описана структура цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности: Анализ данных с использованием показателей, ранее не применявшихся при описании сна, позволил продемонстрировать происходящие изменения в организации сонного цикла у крыс, связанные с началом и развитием беременности. В экспериментах с депривацией сна у крыс до и во время беременности методом «диск над водой» впервые выявлены особенности регуляции сна в гестационный период. Показано, что у 1фыс во время беременности механизмы компенсации последствий депривации сна функционируют более эффективно, чем у небеременных животных.

Теоретическая и практическая значимость работы

В настоящем исследовании разработан и апробирован экспериментальный подход к изучению особенностей регуляции сна крыс во время беременности методом лишения сна в установке «диск над водой». Данная методика представляет собой экспериментальную базу для исследования влияния нарушения сна матери на жизнеспособность и развитие потомства, В свете того, что подобные исследования на людях по понятным причинам ограничены, важность изучения данного вопроса с использованием животных моделей несомненна.

Полученные в настоящей работе сведения о структуре цикла сон-бодрствование и особенностях его регуляции у крыс в процессе беременности

представляют собой ценную базу для развития представлений о функциональном назначении медленного и быстрого сна и характере их взаимодействия в цикле сон-бодрствование.

Поскольку сон крыс и человека сходен по ряду параметров, результаты полученных экспериментов позволяют говорить о необходимости особого внимания к целостности сна женщин во время раннего периода беременности.

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на регулярных международных школах-конференциях «Сон - окно в мир бодрствования» (Ростов-на-Дону, 2005, 2009; Москва, 2007); на Всероссийском симпозиуме с международным участием «Гормональные механизмы адаптации», посвященном памяти профессора А.А. Филаретова (Санкт-Петербург, 2007); на VI Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии» (Санкт-Петербург, 2008); на XIX Конгрессе Европейского общества исследователей сна (Глазго, 2008); на VI Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии» (Санкт-Петербург, 2008); на конференциях молодых ученых в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва, 2007, 2008); на международной школе для молодых ученых, организованной Европейским обществом исследователей сна и научным фондом EU «Marie Curie» (Бертиноро, 2009; Цюрих, 2009, Париж, 2009).

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания методики исследования, изложения экспериментальных данных, обсуждения полученных результатов, общего заключения, выводов и списка литературы, содержащего 222 источника. Работа изложена на 143 страницах машинописного текста, включает 19 рисунков и 7 таблиц

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Эксперименты проведены на 34 самках крыс Вистар в возрасте 3 месяцев (начальная масса тела 200-250 гг.), завезенных из питомника «Столбовая» Московской области.

Под глубоким общим наркозом (хлорал гидрат 325 мг/кг в/б) поверхность черепа освобождали от мягких тканей и имплантировали четыре винтовых регистрирующих электрода. Электроды вживляли стереотаксически (Paxinos, Watson, 1998) в точки с координатами АР = -1.0 от лямбды, L = -3.0 (над мозжечком, №1); АР = 1.0 от лямбды, L = 3.5 (над затылочной корой, №2); АР = -1.0 от брегмы, L = 2.5 (над теменной корой, №3); АР = -4.3 от брегмы, L = -2.0 (№4). Расположение электрода №4 обеспечивало оптимальную регистрацию тета-ритаа гиппокампа. Электроды тонкими проводами соединяли с разъемом, обеспечивающим связь с регистрирующим кабелем. Для обеспечения надежной фиксации всей конструкции на голове животного дополнительно вкручивали два крепежных винта в боковые поверхности задней части черепа и один - в носовую кость; все винты и разъем заливали акриловой зуботехнической пластмассой.

В эксперименте к разъему на голове животного подключали гибкий кабель, по которому осуществлялась передача сигнала от регистрирующих электродов на входы полиграфа через систему скользящих контактов (Moog Inc., США). Кабель и система скользящих контактов были смонтированы на рычаге с противовесом, компенсирующим их тяжесть. Осью компенсирующего рычага был потенциометр, на который подавалось постоянное напряжение от источника питания. Данная схема позволяла преобразовать качание рычага, вызванного движениями животного, в изменение напряжения на выходе потенциометра. Таким методом производили регистрацию двигательной активности животного в условиях свободного поведения.

Для регистрации ЭЭГ и двигательной активности использовали полиграф Sagura-2000 (МКЕ Medizinlechnik GmbH, Германия). Для каждого животного

полисомнограмма включала запись ЭЭГ по двум каналам: между электродами №2 и №3 и №1 и №4, а также запись двигательной активности. Усиленные сигналы поступали на компьютер с установленным программным обеспечением Leonardo (МКЕ Medizintechnik GmbH, Германия). Частота оцифровки составляла 200 Гц для всех каналов. Для каналов ЭЭГ цифровые фильтры обеспечивали полосу пропускания частот 1.6-30 Гц, для каналов двигательной активности - 0.1-10 Гц.

Эксперименты проводили в установке «диск над водой (рис. 1). В течение эксперимента животные жили на диске диаметром 46 см, расположенном над поддонами с водой. Глубина воды не превышала 3 см. Пространство над диском было разделено вертикальными перегородками на две индивидуальные камеры длиной 60, шириной 20 и высотой 60 см. В каждой камере находились кормушка и поияка. При радиусе диска, равном 46 см, площадь участка диска для одного животного (492 см2) была примерно равной площади, занимаемой животным в стандартной клетке вивария. Во время тренировочного периода и процедуры депривации сна диск приводился в движение при помощи мотора, управляемого компьютером.

Управляющий компьютер

Рис. 1. Схема установки для депривации сна «диск над водой»

Не менее чем через семь дней после операции животных помещали по одному в камеры экспериментальной установки и подключали кабель к разъему на голове. В камерах поддерживали световой режим 12 ч/12 ч (включение света в 8:00), который соответствовал световому режиму вивария. Момент включения света в камерах считали началом экспериментального дня. В установке было обеспечено существенное ослабление звукового притока извне. Температура воздуха в комнате и в камерах установки была в пределах от 21 до 24° С. Крысы имели неограниченный доступ к воде и пище. В первые два дня пребывания крысы в камере поверх диска помещали пластину из плексигласа для создания сплошного пола. Далее пластину убирали, и с этого момента крысы жили на диске над водой, налитой в поддон. В течение последующих семи дней после выключения света проводили сеансы тренировки, во время которых крыс обучали ходить по вращающемуся диску. После окончания тренировочного периода, к началу эксперимента, все животные были успешно обучены, что позволяло им ходить по диску и не падать в воду при его вращении.

Для депривации сна применяли периодическое вращение диска в автоматическом режиме: 8 секунд - вращение, 15 секунд - пауза между вращениями. Направление вращения диска меняли в случайном порядке. Скорость вращения составляла 3.4 оборотов в минуту. За 8 секунд диск поворачивался на половину оборота. Депривацию сна проводили в течение трех последовательных дней с 11:00 до 14:00. У беременных крыс депривацию сна начинали с 5-го дня беременности. Три дня депривации сна у крыс экспериментальных групп также сопровождались непрерывной регистрацией полисомнограммы.

Эстральные фазы у крыс определяли методом вагинальных мазков (Объекты биологии развития, 1975). В ночь эструса к каждой самке в экспериментальную камеру подсаживали самца. При этом с помощью пластины из плексигласа пол в камере снова делали сплошным. Первый день беременности определяли по наличию сперматозоидов в мазке. Начиная с этого

дня, самцов отсаживали, сплошной пол убирали, и в дальнейшем беременные самки жили на диске над водой.

С помощью программного пакета Саг1оо1 в полисомнограммах визуально выделяли периоды бодрствования, медленного сна и быстрого сна. Выделение стадий в записи осуществляли без разбиения ее на эпохи, маркерами отмечали начало и конец выделяемых периодов. В записи не оставалось периодов, не отнесенных к одному из трех перечисленных состояний. Эпизоды любого вида короче двух секунд игнорировали. Для обработанного фрагмента записи определяли общую длительность каждого состояния, которую затем выражали в процентах от различных по длительности интервалов времени (1 ч, 12 ч и 24 ч). Для оценки степени фрагментарности сна в исследуемом временном интервале вычисляли количество коротких пробуждений, фрагментов записи, определенных как бодрствование, которые не превышали 16 секунд (УуаготеЫу et а1, 2007).

Далее следует описание схемы экспериментов и анализа данных для отдельных разделов работы.

Особенности сна крыс на ранней стадии беременности.

Эксперимент проведен на 18 животных. В контрольную группу вошли небеременные крысы (п=12), в экспериментальную труппу (п=б) - крысы на первой неделе беременности. После адаптации к камере и тренировочного периода у контрольных крыс, находящихся на неподвижном диске над водой, проводили непрерывную регистрацию полисомнограммы в течение трех последовательных дней. У животных экспериментальной группы на неподвижном диске над водой полисомнограмму непрерывно регистрировали в течение семи дней беременности, начиная с темного периода первого дня.

Для крыс контрольной группы оценивали значения выбранных показателей (перечислены ниже) для каждого из трех экспериментальных дней и затем вычисляли их усредненные значения за эти три дня. Для крыс экспериментальной группы значения показателей определяли отдельно для

каждого из семи экспериментальных дней и сравнивали их со значениями аналогичных показателей у контрольных небеременных крыс.

Процент бодрствования, медленного сна и быстрого сна определяли за следующие временные интервалы: 24 часа, 12-часовой светлый период, 12-часовой темный период и одночасовые интервалы с начала дня до его завершения. Количество коротких пробуждений определяли для четырех 6-часовых интервалов (8:00 - 14:00, 14:00 - 20:00, 20:00 - 2:00, 2:00 - 8:00), 12-часовых светлого и темного периодов и суток в целом. Количество эпизодов бодрствования, медленного сна и быстрого сна оценивали за светлый и темный периоды, а также за сутки в целом. В 12-часовом светлом и темном периодах определяли длительности всех эпизодов медленного сна и быстрого сна. Далее эпизоды для каждого типа сна ранжировали по длительности и объединяли в группы. При анализе структуры медленного сна каждая группа включала в себя все эпизоды, длительность которых варьировала в пределах 10 секунд. Так, первую группу составили эпизоды продолжительностью до 10 секунд, вторую -от 11 до 20 секунд и так далее. В случае быстрого сна одну группу составляли эпизоды, длительность которых варьировала в пределах 30 секунд. Для каждой хруппы вычисляли количество эпизодов, вошедших в нее. Используя полученные данные, строили гистограммы распределения эпизодов по длительности. Для каждого из семи дней беременности у контрольных и экспериментальных крыс сравнивали характер распределения эпизодов определенной фазы сна по длительности в 12-часовом светлом периоде, характер распределения эпизодов определенной фазы сна по длительности в 12-часовом темном периоде, а также отличия дневной и ночной картин распределения эпизодов определенной фазы сна по длительности.

Сравнения групп проводили, вычисляя для каждого показателя медиану и межквартильный размах Статистическую значимость различий определяли в программе Statistica 5.0 с помощью критерия Манна-Уигнк Различия считали статистически значимыми прир < 0.05.

Оценка эффективности метода «диск над водой» без обратной связи для депривации сна беременных и небеременных крыс.

Эксперимент проведен на 14 самках крыс. В начале эксперимента у всех крыс проводили непрерывную регистрацию полисомнограммы на неподвижном диске в течение трех последовательных дней (контрольная группа). Далее крысы подвергались депривации сна либо сразу (группа 1), либо после наступления беременности (группа 2). При обработке полученных полисомнограмм некоторые из них были отсеяны из-за наличия артефактов. В результате в данном исследовании в контрольную группу вошло 12 крыс, а в группы 1 и 2 - по 7 крыс.

Для анализа отбирали фрагменты полисомнограмм в период от 11:00 до 14:00 каждого экспериментального дня. Для отдельного фрагмента записи определяли общую длительность каждого состояния в процентах от трех часов (длительность депривации сна), затем вычисляли среднее значение за три дня. Таким образом, данные для каждой крысы были представлены долей бодрствования, медленного сна и быстрого сна в процентах от трех часов. Полученные величины для каждого состояния суммировали для животных одной группы, вычисляли их средние значения и стандартные отклонения. По всем показателям сравнивали группы 1 и 2 с контрольной группой, а также группы 1 и 2 между собой для оценки эффективности депривации сна у небеременных и беременных крыс. Статистическую значимость различий определяли в программе 81айз11са 5.0 при помощи 1:-теста для независимых выборок. Различия считали статистически значимыми при р < 0.05. Для проверки гипотезы о нормальности распределения использовали критерии Шапиро-Уилки и Колмогорова-Смирнова.

Особенности гомеостаза сна беременных и небеременных крыс.

Эксперимент проведен на 18 животных. В начале эксперимента в течение трех последовательных дней проводили непрерывную регистрацию полисомнограммы у крыс, находящихся на неподвижном диске (п=12,

контрольная группа 1). Со следующего дня у небеременных крыс, составивших экспериментальную группу 1 (п=6) начинали процедуру депривации сна. Шесть других крыс (экспериментальная группа 2) подвергали депривации сна с 5-го по 7-й день беременности. Депривацию сна проводили в течение трех последовательных дней с 11:00 до 14:00-период времени, характеризующийся у крыс высокой сонливостью (ТоЫег, ВогЬё1у, 1993). Как показали предварительные поведенческие исследования (Пигарева, 2008), сон крыс в первой половине светлого периода отличается наибольшей глубиной. Три дня депривации сна у крыс двух экспериментальных групп также сопровождались непрерывной регистрацией полисомнограммы. Контрольную группу 2 (п=6) составляли крысы, находящиеся во время беременности на неподвижном диске, все остальные условия эксперимента сохранялись. Полиеомнограмму у крыс контрольной группы 2 регистрировали во время 5-7-го дней беременности. Из-за наличия артефактов в записи для оценки доли быстрого сна можно было использовать данные, полученные только от пяти животных этой группы.

В ходе анализа данных определяли процент бодрствования, медленного сна и быстрого сна в следующих временных интервалах: 24 часа, 12-часовом светлом периоде, 12-часовом темном периоде, одночасовых интервалах с начала дня и до его завершения. Степень фрагментарности сна оценивали по количеству коротких пробуждений за период времени с 15:00 до 20:00. Для полученных величин каждого из вышеперечисленных параметров в каждой группе вычисляли медиану и межквартильный размах. При описании сна животных контрольной группы 1 использовали показатели, полученные путем усреднения за три экспериментальных дня. Для животных остальных групп каждый из трех дней рассматривали отдельно. По всем показателям сравнивали экспериментальные группы 1 и 2 с контрольными группами 1 и 2 соответственно для оценки различий в суточном распределении сна и динамики восстановления сна после депривации у беременных и небеременных крыс. Статистическую значимость различий определяли в программе 81ашиса 5.0 с

помощью критерия Манта-Уитпи. Различия считали статистически значимыми прир < 0.05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Особенности сна крыс на ранней стадии беременности.

Общее количество медленного и быстрого сна у беременных и небеременных крыс.

В светлом периоде суток контрольные крысы проводили в состоянии медленного сна 53.4% (52.1 - 54.8) времени. Для темного периода эти величины составили 29.7% (27.3 - 32.7), а для суток в целом - 41.8% (40.0 - 43.2). Анализ полученных данных показал, что после начала беременности суммарное количество медленного сна за исследованные временные периоды существешго не менялось. Быстрый сон у животных контрольной группы днем занимал 13.7% (12.0 - 14.6) времени, ночью - 5.1% (4.8 - 5.6), а суточный показатель составил 9.6% (8.6 -10.2). Увеличение доли быстрого сна у экспериментальных животных наблюдали только на второй день беременности в темном периоде суток (8.0% (7.7 - 8.1), р < 0.05).

Суточный паттерн представленности медленного и быстрого сна у беременные и небеременных крыс.

При оценке количества сна в одночасовых интервалах от начала до конца экспериментальных суток (начало в 8:00) для каждого дня беременности были выявлены интервалы, отличающиеся по количеству быстрого или медленного сна от соответствующих интервалов у крыс контрольной группы.

Анализ суточных паттернов медленного и быстрого сна показал, что у небеременных крыс в темном периоде можно выделить два минимума сопливости (пика бодрствования): вечерний (от 21:00 до 22:00) и утренний (от 6:00 до 7:00). Бблыпая часть случаев достоверных различий в доле как медленного, так и быстрого сна у беременных и небеременных крыс

приходилась на период непосредственно перед утренним пиком бодрствования (с 5:00 до 6:00 количество сна резко падало), а также первую половину темного периода, где количество сна, наоборот, возрастало. За счет таких локальных изменений количества сна, паттерн сна в темном периоде суток у беременных животных приобретал характерный вид с двумя сильно выраженными пиками бодрствования и пиком сонливости между ними.

Количество эпизодов медленного сна, быстрого сна и бодрствования у беременных и небеременных крыс.

Было показано, что количество эпизодов медленного сна за 24 часа, а также за 12-часовые светлый и темный периоды значимо превышало контрольный уровень в каждый из семи рассматриваемых дней, за исключением темного периода 5-го дня беременности (Таблица 1).

Количество эпизодов быстрого сна отличалось от контрольного уровня (26 (19 - 29)) только для темного периода 7-го дня беременности (32 (28 - 36), р < 0.05). Возрастало и количество эпизодов бодрствования в каждом из светлых периодов шести дней беременности (со второго по седьмой). Их количество в темном периоде превышало контрольный уровень на 1-й, 3-й и 4-й дни. При рассмотрении данных за целые сутки было выявлено, что количество эпизодов бодрствования превышало контрольный уровень на 2-ой, 3-й, 4-й и 5-й дни беременности.

Количество коротких пробуждений у беременных и небеременных крыс.

Для первой недели беременности было характерно увеличение

количества коротких пробуждений в светлом и темном периодах и,

соответствешю, в сутках в целом. При более подробном анализе значений этого

параметра (в 6-часовых интервалах) было показано, что у экспериментальных

крыс с первого по четвертый дни беременности количество коротких

пробуждений для всех рассматриваемых временных интервалов было больше,

чем у контрольных небеременных крыс. На пятый - седьмой дни беременности

число коротких пробуждений превышало контрольный уровень только в

некоторых рассматриваемых 6-часовых интервалах, однако, этого было достаточно для обеспечения отличия от контроля значений показателя за 12-часовые периоды и сутки в целом.

12-ч светлый период 12-ч темный период 24 ч

Контроль, п=12 170 (137 - 204) 142(113 - 163) 311 (250-395)

День 1, п-8 День 2, п=8 308 (230 - 327)* 179 (162 - 251)* 184(160-207)* 483 (410 - 547)*

День 3, п=8 302 (283 - 328)* 212 (193-244)* 510 (492 - 528)*

День 4, п-6 274 (265 - 356)* 244 (225 - 245)* 510 (503 - 581)*

День 5, и=5 День б, п=6 245 (226 - 293)* 247(218-318)* 167(161 -202) 184 (179 -190)* 406(360-495)* 429(371-497)*

День 7, п=6 280 (223 - 332)* 199 (174 - 206)* 459 (387 - 537)*

Таблица 1. Количество эпизодов медленного сна у контрольных не беременных крыс и крыс на первой неделе беременности (дни 1 - 7). Даны средние значения по группе. Звездочками отмечены значимые отличия от контрольного уровня (р < 0.05).

Распределение длительностей эпизодов медленного и быстрого сна в темный и светлый периоды суток у беременных и небеременных крыс. Медленный сон. В распределении длительностей дневных эпизодов медленного сна у небеременных крыс можно выделить 2 пика: один в области 10-30 секунд, второй - около 110-120 секунд. Для такого распределения в темный период суток характерен только один максимум, совпадающий с первым пиком распределения в светлый период. Различия между этими распределениями затрагивали эпизоды продолжительностью от 110 секунд и более. Во время 12-часового светлого периода у небеременных крыс таких эпизодов медленного сна было значимо больше, чем во время 12-часового темного периода. С началом беременности описанное различие между дневным и ночным распределениями длительностей эпизодов медленного сна практически исчезало и постепенно восстанавливалось к концу первой недели беременности.

Сравнение распределений длительностей эпизодов медленного сна в светлом периоде у небеременных и беременных крыс показало, что в каждый из

семи исследованных дней беременности распределение эпизодов медленного сна по длительности отличалось от такового у небеременных крыс. Эти различия затрагивали эпизоды длительностью до 110 секунд и более 250 секунд. В 12-часовом светлом периоде у беременных крыс в таком распределении появлялся явно выраженный пик в области 10-40 секунд. Многочисленные достоверные различия между количеством эпизодов больших длительностей (от 250 с) у беременных и небеременных крыс объясняются тем, что у беременных крыс такие эпизоды практически исчезали.

В темном периоде, как и в светлом, количество коротких эпизодов повышалось, однако в меньшей степени и более хаотично.

Быстрый сон. У небеременных крыс количество эпизодов быстрого сна длительностью до 30 секунд не различалось для двух 12-часовых периодов. Все остальные временные интервалы днем включали примерно в два раза больше эпизодов, чем ночью. Во время первой недели беремешюсти такое значительное отличие между дневной и ночной картинами распределения длительностей эпизодов быстрого сна, как и в случае медленного сна, становилось гораздо менее выраженным.

Распределения эпизодов быстрого сна по длительности в светлом 12-часовом периоде у контрольных небеременных крыс и беременных крыс имели сложную форму, однако общим для всех них являлось наличие максимума, приходящегося на длительности до 60 секунд. В остальном различия распределений у беременных и небеременных крыс носили нерегулярный характер для разных дней беремешюсти.

Распределения эпизодов быстрого сна по длительности в темном 12-часовом периоде у контрольных небеременных крыс и крыс на 1-7-ой дни беременности также имели сложную форму. Были выявлены отличия между контрольной и экспериментальной группой для разпых дней беременности, характер которых, однако, не удалось описать в рамках какой-либо четкой закономерности.

Контрольные небеременные крыеы, не подвергавшиеся депривации сна, с 11:00 до 14:00 находились в состоянии медленного сна 57.4±6.1% времени, тогда как быстрый сон занимал у них 13.4±2.2% времени. Доля бодрствования составляла, соответственно, 29.3±6.0%. На фоне процедуры депривации сна картина существенно менялась. В группе небеременных крыс (группа 1) время, проведенное за три часа в бодрствовании, составило 90.8±5.6%, в состоянии медленного сна животные проводили лишь 9.2±5.6% времени, а быстрый сон у них полностью отсутствовал.

Беременные крысы (группа 2) бодрствовали 92.5±б.8% времени. Доля сохранившегося медленного сна составила у них 7.5±6.8% времени. Быстрый сон в этой группе крыс также полностью отсутствовал

Отличия контрольной группы от групп 1 и 2 были настолько очевидны, что не требовали дополнительного статистического подтверждения. Группы 1 и 2, согласно 1-тесту, между собой не различались (р < 0.05). Таким образом, эффективность депривации в установке «диск над водой» без обратной связи составляла 100% для быстрого сна и не менее 85% для медленного сна, как у беременных, так и у небеременных животных.

Сравнение эффективности депривации медленного и быстрого сна в системе «диск над водой» в оригинальной версии с обратной связью и в нашей системе без обратной связи было проведено с использованием данных лаборатории А. Рехгшаффена (Еуегеоп с! а!, 1989). Сравнение показало отсутствие различий в степени сокращения как медленного, так и быстрого сна при использовании этих двух версий системы.

Особенности гомеостаза сна беременных и небеременных крыс.

Депривация сна у небеременных крыс.

В каждый из трех экспериментальных дней через час после завершения депривации у крыс экспериментальной группы происходило увеличение

количества медленного сна, так называемая отдача медленного сна (рис. 2). В первый день количество медленного сна увеличивалось относительно фонового уровня в оставшееся до конца светлого периода время и в начале темного периода суток. На второй день проведения процедуры депривации сна отдача также происходила в середине темного периода и в первый час светлого периода (еще перед началом депривации сна в этот день, видимо, как продолжение отдачи первого дня). На третий день периоды длительностью 1 час с повышенным относительно контроля уровнем медленного сна присутствовали практически на протяжении всех суток. Процент медленного сна за сутки у крыс экспериментальной группы 1 не отличалось от контрольных показателей ни в один из трех исследованных дней. При этом во время светлого 12-часового периода крысы экспериментальной группы спали меньше, чем крысы контрольной группы в каждый из 3 дней.

Рис. 2. Изменение суточного распределения медленного сна у небеременных крыс (п=6) в результате общей депривации сна в течение трех дней (с 11:00 до 14:00). Серая линия - распределение медленного сна в контрольной группе (п=12). Темными линиями над кривыми отмечены интервалы времени, для которых доли медленного сна в экспериментальной и контрольной группах достоверно различались (р < 0.05).

Детальный (с интервалами в 1 час) анализ светлого периода не выявил повышения уровня быстрого сна после проведения депривации сна. Общее количество быстрого сна за сутки в каждый из трех анализируемых дней у животных экспериментальной группы не отличалось от фоновых показателей. В светлом периоде суток эти крысы проводили в быстром сне меньше времени, чем контрольные.

Количество коротких пробуждений связанное обратной корреляцией со степенью глубины сна, за 5-часовой период (15:00 - 20:00) не различалось у крыс экспериментальной группы 1 и крыс контрольной группы 1 ни в один из трех исследованных дней.

Депривация сна у беременных крыс.

Через час после окончания процедуры депривации сна у беременных крыс в течение 1-2 часов наблюдали повышенное количество медленного сна. Количество медленного сна было увеличено также в течение последнего часа светлого периода (на 6-й день) и в течение 1 часа в конце темного периода (7-й день). В каждый го 3 дней во время светлого 12-часового периода суммарное количество медленного сна у крыс, подвергающихся депривации, было меньше, чем в кошрольной группе. В первый день депривации общее количество медленного сна за сутки оставалось несколько сниженным, и не достигало контрольного уровня. Однако в следующие два дня (6-ой и 7-ой дни беременности) доля медленного сна за сутки у депривированных крыс уже не отличалась от контроля.

Трехчасовая депривация сна влияла и на распределение эпизодов быстрого сна. Количество быстрого сна увеличивалось в течение одного - двух часов через один час после окончания депривации (6-й и 7-й дни беременности), в последний час светлого периода (5-й и 6-й дни беременности), а также в последний час темного периода на 6-й день беременности. Для всех трех дней процент быстрого сна за сутки, а также за светлый и темный

12-часовые периоды у крыс экспериментальной группы 2 не отличался от такового в контроле.

У крыс экспериментальной группы количество коротких пробуждений за 5-часовой период (15:00 - 20:00) было значимо ниже по сравнению с контрольными показателями на 5-й и 7-й дни беременности.

Сравнение динамики восстановления сна беременных и небеременных крыс после депривации сна.

Для каждого экспериментального дня с начала светлого периода до определенного момента в сутках анализировали количество медленного сна за интервалы времени с шагом в один час. При сравнении экспериментальных групп (беременные или небеременные животные, подвергавшиеся депривации сна) и соответствующих им контрольных групп для каждого интервала получали значение «/»>, отражающее уровень значимости различий (рис. 3). При помощи подобного анализа данных можно было оценить, в какой момент времени в течение дня уровень медленного сна у крыс экспериментальной группы переставал отличаться от соответствующего контрольного значения. У небеременных крыс количество медленного сна увеличивалось до контрольного показателя к середине темного периода, тогда как у беременных крыс этого либо вообще не происходило до конца первого дня депривации (5-й день беременности), либо происходило в самом конце темного периода на 6-й и 7-й дни беременности.

Восстановление доли быстрого сна у крыс экспериментальных и соответствующих контрольных групп сравнивали суммарно за 12 часов светлого периода и за целые сутки. Анализ полученных данных показал, что как у беременных, так и у небеременных крыс количество быстрого сна, утраченное в результате проведения депривации, восстанавливалось в каждый из трех экспериментальных дней. Однако только у беременных животных это восстановление заканчивалось уже в светлый период суток.

небеременные крысы:

контроль•депривация сна

беременные крысы:

' день5 контроль • дещщеадкя сна ■ деньб ковтродь-деприБалнясва • деяь7 ковтроль-дезривляиясяа

? 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 16 20 21 22 23 24

время отначала дня. ч

Рис. 3. Динамика восстановления медленного сна у беременных и небеременных крыс после общей депривации сна в течение трех последовательных дней (с 11:00 до 14:00). Стрелками показаны моменты времени» в которые различия между экспериментальной (п = 6 для обеих экспериментальных 1рупп) и соответствующей ей контрольной группой (п = 6 для обеих контрольных групп) превышали порог значимости (р = 0.05). См. объяснения в тексте.

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

В данной работе детально исследована структура сна крыс на первой неделе беременности. По всем анализируемым параметрам мы сравнивали сон беременных крыс со сном контрольных небеременных крыс, что позволило выявить особенности сна животных, связанные исключительно с началом и развитием беременности. Описание сна крыс проводили, регистрируя у них полисомнограмму в нормальных условиях и в условиях ограничения сна. Применение этих двух подходов позволило наряду со структурой цикла сон-бодрствование исследовать и закономерности регуляции сна у крыс во время первой недели беременности.

При изучении цикла сон-бодрствование у крыс мы применили большой набор показателей, часть которых ранее в фундаментальной сомнологии не

использовали. Поскольку в доступной научной литературе присутствуют лишь отрывочные сведения об особенностях сна у крыс на ранней стадии беременности (Kimura, 1998), полученные нами данные можно считать уникальными. Мы показали, что цикл сон-бодрствование у крыс уже в начале беременности претерпевает ряд существенных изменений по сравнению со сном небеременных самок. Хотя общее количество как быстрого, так и медленного сна остается на фоновом уровне, суточный паттерн сна и организация сонного цикла существенно меняются. Медленный сон у беременных животных становится в значительной степени фрагмешированным, а также, по-видимому, менее глубоким, судя по количеству коротких пробуждений. Фрагментация сна была отмечена и у беременных женщин на протяжении всех трех триместров, появляясь в самом начале беременности и принимая все более выраженный характер по мере ее углубления (Santiago, 2005).

Распределение сна в сутках, согласно двупроцессной модели регуляции сна (Borbely, 1982), является результатом взаимодействия гомеостатического и циркадного компонентов. Циркадная регуляции всех процессов з организме, включая сон, возможна благодаря наличию у животных внутренних биологических часов, центральное управление которыми осуществляется нейронами супрахиазматического ядра гипоталамуса. Гомеостатическая регуляция сна отражает зависимость количества и глубины сна от длительности предшествующего бодрствования. У беременных крыс суточный паттерн сна отличается большей выраженностью пиков сонливости и бодрствования в темном 12-часовом периоде по сравнению с небеременными животными. Анализ распределения длительностей эпизодов медленного и быстрого сна свидетельствует об изменении вклада циркадного компонента - его ослаблении у беременных крыс.

трехчасовой депривации различался у небеременных и беременных крыс и свидетельствовал о более эффективном восстановлении сна у беременных животных. Так, у беременных животных в отличие от небеременных после трехчасовой депривации сразу возникала отдача быстрого сна и увеличивалась интенсивность медленного сна. Это позволило высказать предположение о наличии у беременных крыс более совершенных механизмов компенсации потери сна и особой функциональной важности этого состояния во время беременности. В ходе исследования были выявлены общие и индивидуальные черты в динамике различных параметров фаз сна после начала беременности С этой точки зрения, полученные данные представляют собой ценную базу для развития представлений о функциональном назначении медленного и быстрого сна и характере их взаимодействия в цикле сон-бодрствование.

Известно, что ведущим процессом, обеспечивающим начало и поддержание беременности у млекопитающих, включая человека, является существенное изменение гормонального фона (Goebelsmann, 1979; Darling, Hawkins, 1981; Chrousos et al., 1998). Главную роль в этом процессе отводят повышению уровня половых гормонов прогестерона и эстрогена, а также гипофизарного гормона пролактина. Рецепторы половых гормонов были обнаружены у нейронов супрахиазматического ядра (Kruijver, Swaab, 2002), что предполагает возможность прямого воздействия этих субстанций на работу системы «биологических часов» у человека. Возможно, именно такой механизм лежит в основе изменения суточной ритмики цикла сон-бодрствование у крыс во время беременности. В научной литературе также описано взаимное влияние работы эндокринной системы организма и процесса сна (Banks, Dinges, 2007).. Сопоставление этих данных со сведениями о гормональных сдвигах на ранней стадии беременности у человека и животных могло бы дать ключ к пониманию изменения характера сна в этот период. Однако полученные нами результаты в таком контексте трактовать не удается, поскольку паттерн сна, наблюдаемый в наших экспериментах у беременных крыс, совершенно не соответствует тому,

что можно было бы ожидать, опираясь на знание о влиянии различных гормонов на параметры цикла сон-бодрствование.

Полученные в работе результаты хорошо согласуются с висцеральной гипотезой сна (Pigarev, 1994; Пигарев, 2005). Эта гипотеза предполагает, что в процессе сна кора больших полушарий и, возможно, другие отделы центральной нервной системы, переключаются на анализ информации, поступающей в это время в мозг от висцеральных органов. Таким образом, именно паттерн висцеральной афферентации определяет характер электрической активности мозга в состоянии сна. Можно предположить, что продемонстрированная в наших экспериментах трансформация структуры сна у беременных крыс вызвана изменением паттерна висцеральной афферентации в связи с радикальной перестройкой в работе внутренних органов, происходящей уже в самом начала беременности (Аршавский, 1982; Вот, 2002).

Следует подчеркнуть, что наши данные касаются лишь первой недели беременности. Вероятно, подобных или даже более сильных изменений можно ожидать на более поздних ее сроках. В связи с этим представляется важным продолжение исследований в данном направлении, так как они могут послужить основой для разрешения многих проблем, связанных с состоянием сна в процессе беременности. Вслед за В.А. Отеллиным и его коллегами (Отеллин и соавт., 2007), хотелось бы обратить внимание на важность здорового образа жизни, особенно, во время раннего периода беременности и, добавить, что гигиена сна матери может являться необходимым условием для обеспечения жизнеспособности потомства.

то, что достигнутая степень сокращения сна была одинакова для беременных и небеременных животных. Таким образом, можно заключить, что модификация метода лишения сна «диск над водой» без обратной связи может быть использована для изучения сна у крыс с применением его умеренной депривации. Являясь упрощенной модификацией, эффективной и удобной в применении, данный способ депривации сна может составить основу для исследования влияния нарушений структуры сна беременных животных на жизнеспособность их потомства, что, в свою очередь, позволит приблизиться к пониманию функциональной роли сна во время особого и столь важного состояния организма.

ВЫВОДЫ

1. Эффективность общей депривации сна методом «диск над водой» без обратной связи выражалась в полном лишении быстрого сна и снижении доли медленного сна на 85% в равной степени для беременных и небеременных крыс в ходе трехчасовой депривации, что сопоставимо с эффективностью метода в оригинальной версии;

2. Установка «диск над водой» без обратной связи является адекватной для объективного электрофизиологического исследования сна крыс до и во время беременности и дает возможность автоматического проведения кратковременной общей депривации сна;

3. Общее количество медленного и быстрого сна у крыс на ранней стадии беременности не отличалось от фоновых показателей, тогда как суточные паттерны этих фаз сна менялись: становились существенно более выраженными ночные пики бодрствования и сонливости;

4. Сон крыс на протяжении первой недели беременности был значительно более фрагменгарован по сравнению со сном пебеременных крыс за счет увеличения количества эпизодов медленного сна и бодрствования, а также числа коротких пробуждений;

5. Различие между дневным и ночным распределениями длительностей эпизодов медленного и быстрого сна становилось менее выраженным у крыс на первой неделе беременности по сравнению с контролем;

6. У крыс на первой неделе беременности в светлом 12-часовом периоде менялось количество эпизодов медленного сна: увеличивалось число эпизодов длительностью до 110 секунд и уменьшалось число эпизодов длительностью более 250 секунд;

7. При проведении трехчасовой депривации сна в течение трех последовательных дней общее количество сна за сутки у беременных и небеременных крыс не отличалось от контрольного уровня за счет возникновения отдачи медленного и быстрого сна, хотя динамика отдачи сна у беременных и небеременных крыс была разной;

8. У небеременных крыс после депривации сна в светлое время суток сразу увеличивалось количество медленного cm, а также наблюдалось изменение его распределения в последующий темный период суток. Этот эффект усугублялся при повторении процедуры депривации в течение трех последовательных дней;

9. У беременных крыс механизмы компенсации последствий депривации сна функционируют более эффективно, чем у небеременных животных, поскольку полная компенсация количества как медленного, так и быстрого сна завершалась уже в светлый период суток, а изменений распределения сна в темном 12-часовом периоде не было выявлено.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Руцкова Е.М., Пигарева M.JI. Эффективность кратковременной депривация сна методом «диск над водой» без обратной связи у беременных и небеременных крыс. Журн. высш. нервн. деят. 2009. 59(2): 245-251.

2. Руцкова Е.М., Пигарева М.Л., Пигарев И.Н. Что больше влияет на систему «мать - плод» - собственно стресс или вызванные стрессом нарушения сна? Всероссийский симпозиум с международным участием «Гормональные механизмы адаптации», посвященный памяти профессора А.А. Филаретова. Тезисы докладов. Санкт-Петербург. 2007. с. 72-73.

3. Руцкова Е.М., Пигарева M.JI. Депривация сна у беременных крыс. VI Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии». Тезисы докладов. Санкт-Петербург. 2008. с. 86

4. Пигарев И.Н., Пигарева М.Л., Филаретова Л.П., Руцкова Е.М. Стресс, нарушения сна, висцеральные расстройства. VI Всероссийская конференция с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии». Тезисы докладов. Санкт-Петербург. 2008. с. 71

5. Pigareva M.L., Rutskova Е.М. What is more important for the normal pregnancy: the total amount of sleep or sleep during the proper phase of the circadian rhythm? Journal of Sleep Research. 2008. V.17. Suppl. 1. P. 484.

6. Pigarev I.N., Pigareva M.L., Filaretova L.P., Rutskova E.M. Disturbances of normal sleep pattern as a possible reason of stress-induced visceral disfunctions. Journal of Sleep Research. 2008. V. 17. SuppL 1. P. 262.

7. Руцкова Е.М. Гомеостаз сна. Лекция. Материалы 6-ой Международной школы конференции «Сон - окно в мир бодрствования». М. 2009. с. 64 - 69.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант 06-04-48645).

Подписано в печать:

22.04.2010

Заказ № 3610 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Руцкова, Елизавета Михайловна

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

Функциональная перестройка организма при беременности.

Роль негенетических факторов развития в пренатальный период.

Функциональная система «мать-плод».

Пренатальные воздействия.

Сон матери во время беременности - один из эпигенетических факторов, влияющих на развитие потомства.

Сон и функционирование организма.

Сон во время беременности и сведения о влиянии его нарушений на потомство.

Сведения о начальном периоде беременности.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ СНА У КРЫС НА РАННЕЙ СТАДИИ БЕРЕМЕННОСТИ.

1.1 Введение.

1.2 Методика.

1.3 Результаты.

1.4 Обсуждение результатов.

1.5 Выводы.

ГЛАВА 2. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДА «ДИСК НАД ВОДОЙ» БЕЗ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ДЕПРИВАЦИИ СНА БЕРЕМЕННЫХ И НЕБЕРЕМЕННЫХ КРЫС.

2.1 Введение.

2.2 Методика.

2.3 Результаты.

2.4 Обсуждение результатов.

2.5 Выводы.

ГЛАВА 3. ОСОБЕННОСТИ ГОМЕОСТАЗА СНА БЕРЕМЕННЫХ И НЕБЕРЕМЕННЫХ КРЫС.

3.1 Введение.

3.2 Методика.

3.3 Результаты.

3.4 Обсуждение результатов.

3.5 Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Особенности цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности"

Актуальность проблемы

В последние годы возрастает количество сведений о важности пренатального периода для развития организма (Avishai-Eliner et al., 2002; Huizink et al., 2004; Отеллин и соавт., 2007). В современной нейронауке возникло новое направление "перинатальное программирование", в рамках которого рассматривается роль негенетических факторов в периоды пренатального и раннего постнатального онтогенеза (Edwards et al., 1993; Barker, 1995). В нашей стране еще в 1935г. начались исследования этой проблемы в лаборатории И.А. Аршавского, где и были заложены экспериментальные основы для изучения возрастной физиологии и патологии животных и человека. В дальнейшем И.А. Аршавским была создана нейроэнтропийная теория онтогенеза, в которой были изложены физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития (Аршавский, 1982). Согласно теории системогенеза П.К. Анохина (Анохин, 1948) на каждой стадии онтогенетического развития адаптивные возможности организма полностью соответствуют особенностям среды. Каждому из этапов развития соответствует определенное морфологическое обеспечение функций и обучение специфическому поведению. Онтогенез раннего поведения состоит из последовательных этапов, которым соответствует ряд постепенно усложняющихся и сменяющих друг друга механизмов сенсорного обеспечения (Шулейкина, 1971; Хаютин, Шулейкина, 1990). Продолжая исследования роли сенсорного притока в формировании функций развивающегося мозга, В.В. Раевский обосновывает представление об онтогенетических нишах, более полно характеризующее закономерности онтогенетического развития (Раевский, 2002). Говоря о принципах действия окружающей среды на формирующийся организм, нельзя не упомянуть труды выдающегося отечественного эмбриолога П.Г. Светлова (Светлов, 1960, 1978), создателя теории критических периодов 4 развития, справедливой не только для постнатального, но и для пренатального развития.

Хотя одним из важнейших условий нормального развития организма признается здоровый сон матери во время беременности, в научной литературе депривация сна в этот период перечисляется лишь в числе различных методов создания неспецифического пренатального стресса (Huizink et al., 2004). Такое положение вещей, по-видимому, связано с тем, что в большинстве случаев отсутствие адекватного контроля делало невозможным разделить эффекты процедуры депривации и собственно нарушения сна. В связи с этим сведения о влиянии нарушения сна на жизнеспособность плода и развитие новорожденных крайне ограничены (Santiago et al., 2001; Sahota et al., 2003). Данные о естественном сне у женщин во время беременности также малочисленны, однако можно с уверенностью говорить о том, что структура цикла сон-бодрствование в период беременности претерпевает существенные изменения (Santiago et al., 2001).

В настоящее время все большую экспериментальную поддержку приобретает гипотеза, согласно которой • "высшая" координация висцеральных функций осуществляется во время сна, когда открываются каналы проведения висцеральной информации в отделы коры мозга, во время бодрствования производящие анализ экстероцептивных сигналов

Pigarev, 1994; Пигарев, 2005). Можно предположить, что изменение электрической активности мозга во время сна отражает происходящую в период беременности радикальную перестройку висцеральных систем в организме и сопутствующее изменение характера афферентного притока 5

Аршавский, 1982; Born, 2002). Поскольку развитие плода, особенно на ранних этапах беременности, контролируется висцеральным сенсорным потоком в организме матери (Аршавский, 1982; Granger, 2002; Gluckman, Hanson, 2004), естественно предположить, что нарушение ее сна в период беременности скажется на жизнеспособности плода и его дальнейшем развитии.

Необходимость изучения особенностей сна во время беременности, пополнения сведений о его структуре и регуляции в этот период на сегодняшний день становится все более очевидной. Поскольку исследования естественного сна и последствий его нарушения в период беременности на людях, по понятным причинам, ограничены, эти практически важные исследования необходимо проводить на животных моделях. Изучение данных литературы показало, что объективных электрофизиологических исследований сна крыс (наиболее распространенного объекта сомнологических исследований) в процессе беременности крайне мало. Работы группы японских ученых (Kimura et al., 1996; Kimura et al., 1998) оказываются практически уникальными. Они были выполнены, в основном, для проверки воздействия различных фармакологических веществ, касались только отдельных периодов беременности и не затрагивали проблемы нарушения сна и особенностей его регуляции. Однако авторам удалось показать, что сон беременных крыс по ряду характеристик сходен со сном беременных женщин, что придает особую важность изучению сна крыс в период беременности.

Цели и задачи исследования

Целью настоящей работы было выявление особенностей структуры естественного сна и его регуляции у самок крыс до и во время беременности с использованием объективных методов фундаментальной сомнологии.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

Положения, выносимые на защиту

2. У крыс на ранней стадии беременности не меняется общее количество как медленного, так и быстрого сна, но происходит существенная перестройка суточного паттерна ряда параметров цикла сонбодрствование, что говорит об изменении работы циркадного компонента регуляции сна в этот период;

Научная новизна работы

В рамках настоящей работы при помощи метода объективных электрофизиологических исследований впервые подробно описана структура цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности. Анализ данных с использованием показателей, ранее не применявшихся при описании сна, позволил продемонстрировать происходящие изменения в организации сонного цикла у крыс, связанные с началом и развитием беременности. В экспериментах с депривацией сна у крыс до и во время беременности методом «диск над водой» впервые выявлены особенности регуляции сна в гестационный период. Показано, что у крыс во время беременности механизмы компенсации последствий депривации сна функционируют более эффективно, чем у небеременных животных.

Теоретическая и практическая значимость работы

В настоящем исследовании разработан и апробирован экспериментальный подход к изучению особенностей регуляции сна крыс во время беременности методом лишения сна в установке «диск над водой». Данная методика представляет собой экспериментальную базу для исследования влияния нарушения сна матери на жизнеспособность и развитие потомства. В свете того, что подобные исследования на людях по понятным причинам ограничены, важность изучения данного вопроса с использованием животных моделей несомненна.

Полученные в настоящей работе сведения о структуре цикла сон-бодрствование и особенностях его регуляции у крыс в процессе беременности представляют собой ценную базу для развития представлений о функциональном назначении медленного и быстрого сна и характере их взаимодействия в цикле сон-бодрствование.

Апробация работы

Основные результаты работы были доложены и обсуждены на. регулярных международных школах-конференциях «Сон — окно в мир бодрствования» (Ростов-на-Дону, 2005, 2009; Москва, 2007); на Всероссийском симпозиуме с международным участием «Гормональные механизмы адаптации», посвященном памяти профессора А.А. Филаретова (Санкт-Петербург, 2007); на VI Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии» (Санкт-Петербург, 2008); на XIX Конгрессе Европейского общества исследователей сна (Глазго, 2008); на VI Всероссийской конференции с международным участием «Актуальные проблемы сомнологии» (Санкт-Петербург, 2008); на конференциях молодых ученых в Институте высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН (Москва, 2007, 2008); на международной школе для молодых ученых, организованной Европейским обществом исследователей сна и научным фондом EU «Marie Curie» (Бертиноро, 2009; Цюрих, 2009, Париж, 2009).

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Функциональная перестройка организма при беременности.

Беременность является особым состояние женского организма, которое требует изменения работы всех функциональных систем. Уровень некоторых гормонов существенно увеличивается во время беременности, и в то же время начинается секреция гормонов, специфических для этого состояния. Изменения гормонального фона и функционирования висцеральных органов у беременных женщин направлены на поддержание жизнеспособности и нормального развития плода, чьи метаболические потребности существенно варьируют на протяжении беременности (Neumann et al., 1998а; Neumann et al., 1998b). Материнский организм должен своевременно и адаптивно реагировать на изменение этих потребностей.

Изменения гормонального фона с началом беременности в особенности затрагивают уровень таких гормонов, как эстроген, прогестерон и пролактин, а также хорионический гонадотропин, секретируемый плодом и в последствии плацентой. Беременность не прерывается после имплантации только в случае, если наступление менструации предотвращается за счет секреции эстрогена и прогестерона желтым телом, которое без гормональной стимуляции имеет ограниченный срок жизни. Функционирование желтого тела после имплантации у человека поддерживается специфическим гонадотропином, который на данном этапе вырабатывает трофобласт.

Уровень этого хорионического гонадотропина человека растет очень быстро после имплантации, удваиваясь каждые два дня, и достигает максимума примерно на 9 - 10-ой неделе беременности. Затем его количество начинает постепенно уменьшаться (Lenton et al., 1982, Braunstein et al., 1976).

Хорионический гонадотропин человека стимулирует выделение гормонов желтым телом до тех пор, пока примерно на 12-ой неделе беременности плацента не будет сформирована и не начнет производить достаточно прогестерона (Bauer et al., 1998). Благодаря описанному гормональному

10 взаимодействию тканей матери и плода, выделение прогестерона заметно и прогрессивно увеличивается с началом беременности (Soares, 2004). В последние дни беременности уровень прогестерона снижается и резко падает в первый день после родов (Turbul et al., 1974). Уровень пролактина и эстрогенов также постепенно увеличивается на протяжении беременности (Biswas, Rodeck, 1976). Результаты некоторых исследований свидетельствуют в пользу стимулирующего действия эстрогенов на выработку пролактина, что может объяснять параллельное повышение концентраций этих гормонов во время беременности (Biswas, Rodeck, 1976). Быстрое уменьшение уровня эстрогенов, прогестерона и хорионического гонадотропина во время родов сопровождается дополнительным увеличением уровня пролактина (Darling, Hawkins, 1981; Goebelsmann, 1979; Chrousos et al., 1998).

Во время беременности также происходит общая интенсификация работы щитовидной железы, что помогает поддерживать ее на нормальном уровне с учетом возникших потребностей плода: на 30-100% увеличивается общий уровень трийодтиронина, тироксина и трийодглобулина (Corinne et al., 1999). Показано, что хорионический гонадотропин человека в небольшой степени стимулирует работу щитовидной железы. Интересным является и тот факт, что наряду с описанными изменениями в первом триместре беременности снижается секреция тиреотропина (Glinoer, 1997).

У животных гормональный профиль также определяется сроком беременности. Сразу после начала беременности у крыс возрастает уровень пролактина, действие которого примерно десять дней вызывает секрецию прогестерона желтым телом, поддерживая беременность. После этого роль стимуляторов желтого тела берут на себя плацентарные лактогены (Erskine, 1995). Уровень эстрадиола у крыс не меняется или становится меньше, чем у небеременных крыс, количество альдостерона существенно возрастает во второй половине беременности (Garland et al., 1987).

Физиология внутренних органов и систем материнского организма подвергается многочисленным изменениям во время беременности (Buchan, Sharwood-Smith, 1999; Dean, D'Angelo, 2002). Эти изменения, которые в большинстве случаев вторичны по отношению к увеличению количества прогестерона и эстрогена, у женщин начинаются уже через месяц после начала беременности и постепенно прогрессируют. Подобная перестройка работы организма одновременно способствует формированию и росту плода и плаценты и готовят мать и ребенка к родам.

Во время беременности у женщин меняется состав крови, на 45% увеличивается объем плазмы крови и в третьем триместре падает уровень гемоглобина. Снижение тонуса гладкой мускулатуры сосудов посредством изменения систолического и диастолического давления и рефлекторного повышения частоты сердечных сокращений и систолического объема приводит к увеличению сердечного выброса на 50%. Происходят анатомические и физиологические изменения в респираторной системе: обструкция верхних дыхательных путей и увеличение объема грудной клетки на фоне сниженной подвижности диафрагмы, вызванной давлением растущего плода. Изменения работы сердечнососудистой системы ведут за собой изменения в работе почек - увеличение уровня клубочковой фильтрации и почечного плазмотока. Снижается моторика пищеварительного тракта из-за снижения уровня мотилина, увеличивается объем желудка, меняется работа желчного пузыря и печеночный метаболизм. Во время беременности у крыс работа материнского организма подвергается аналогичным перестройкам.

Все млекопитающие во время беременности и после рождения потомства демонстрируют фундаментальные изменения в поведении.

Недавние исследования говорят о том, что существенные гормональные перестройки, имеющие место во время беременности, родов и кормления, могут трансформировать материнский мозг, вызывая структурные и функциональные изменения в разных его областях. Например, тела нейронов

12 в медиальной преоптической области, играющей главную роль в реализации материнского поведения, увеличиваются в объеме, а длина и число их дендритов растет по мере протекания беременности (Keyser et al., 2001). Беременность также улучшает пространственное обучение и память у крыс (Kinsley et al., 1999). У беременного животного происходят сдвиги эмоционального состояния. Например, во время 12-го дня беременности у крыс показатель тревожности в тесте приподнятого лабиринта по сравнению с контролем существенно увеличивается (Chapillon et al., 2002). Данные клинических и эпидемиологических исследований также свидетельствуют об увеличении уровня тревожности у беременных женщин (Latendresse, 2009).

Таким образом, материнский организм, работа которого ранее обеспечивала лишь удовлетворение собственных потребностей, с началом беременности анатомически и функционально перестраивается с целью обеспечения сохранности и нормального роста и развития потомства.

- Роль негенетических факторов развития в пренатальный период.

Функциональная система мать-плод

По представлениям И.А. Аршавского, одновременно с зарождением организма в виде зиготы возникает механизм (принцип доминанты), обеспечивающий не только процессы регуляции, но интеграцию его как целостной системы (Аршавский, 1982). Этот механизм обусловливает возможность поддержания гомеостаза, специфического для каждого возрастного периода и сохранение целостности организма на всем протяжении его индивидуального развития (Granger, 2002). Предполагается, что декодирование генетической программы развития начинается под влиянием внутреннего фактора. Однако, нельзя обойти вниманием существенную роль экзогенно действующей информации. Онтогенетическое развитие существенно зависит от взаимодействия между организмом и окружающей средой. Хорошо известно, что сенсорная информация важнейший фактор онтогенеза (Хаютин, Шулейкина, 1990; Раевский и соавт., 1997). Регуляция роста плода существенно отличается от регуляции постнатального роста, в основном, направляемого генетическими факторами, и в большей степени определяется питанием. Исследования на грызунах и овцах показали, что недостаточность белка в диете во время беременности программирует в дальнейшей жизни высокое давление, непереносимость глюкозы, сопротивляемость к инсулину и ожирение (Langley-Evans, 2006).

В период эмбриогенеза окружающей средой для плода является организм матери и плацента, обеспечивающая дыхание, питание и выделение. Плацента - это не просто пассивный передатчик веществ между плодом и материнским организмом. Она активно включена в интеграцию питательных и эндокринных сигналов, в распределение субстратов и регуляцию роста плода. Многочисленные данные свидетельствуют в пользу чрезвычайно важной роли плаценты в модуляции эндокринной активности материнского организма и плода во время беременности (Petraglia et al., 1998). Плацентарная ткань продуцирует цитокины, гормоны и факторы роста, которые необходимы для регуляции процессов в системе мать-плод. Продукция этих субстанций определяется системой взаимодействий между внутриутробными тканями посредством паракринных и/или аутокринных механизмов. У человека плацента напрямую контролирует выделение таких субстанций, как пролактин, стероидные гормоны и простагландины. Более того, есть сведения, что внутриутробные ткани также регулируют выброс АКТГ и влияют на функционирование гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной оси и системы половых гормонов.

До начала последних десятилетий считалось, что в пренатальный период окружающая среда обладает ограниченными способностями передавать информацию плоду. Благодаря разработке методов и стратегии тестирования процесса обработки информации от разных стимулов, приходящих в матку, сейчас общепринято, что плод подвергается

14 значительной стимуляции в матке, и что материнское поведение и физиология вносят значительный вклад в жизненный опыт плода (Smotherman, Robinson, 1988; Ronca et al., 1993).

Многочисленные литературные данные показывают, что реакции организма матери и плода на воздействие различных факторов окружающей среды по многим параметрам сходны. После воздействия негативных факторов содержание кортикостерона, показателя активации гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы, в равной степени увеличивается как у беременной самки, так и у плода (Ward, Weisz, 1980; Avishai-Eliner et al, 2002). В крови беременной женщины обнаруживается ДНК и РНК плода (Ng et al., 2003). На этой основе в настоящее время развивается так называемая неинвазивная перинатальная диагностика. Иммунные системы матери и плода представляют собой единое целое (Kanellopoulos-Langevin, 2003). Температура тканей плода также зависит от обмена веществ матери и поддерживается на базальном уровне благодаря взаимодействию в системе мать-плод (Imai-Matsumura et al., 1990).

Пренаталъные воздействия

Хотя устойчивость женского организма к воздействию условий окружающей среды во время беременности возрастает, сильное или длительное воздействие экстремальных факторов вынуждает быстро перестроить регуляторные механизмы, обеспечивающие равновесие в системе мать-плод. Часто в этом случае организму матери не удается полностью защитить плод от неблагоприятных условий, что проявляется не только в отклонениях развития плода, но и в различных функциональных нарушениях на последующих этапах онтогенеза (Barker, 1995; Журавин, 2002; Avishai-Eliner et al, 2002; Frye, Orecki, 2002; Отеллин и соавт., 2007).

Быстро возрастающее количество научной литературы в области эпидемиологии и исследования поведения показывает, что не только генетические факторы, но и события окружающей среды в пренатальный

15 период влияют на развивающийся плод и определяют нарушения в последующей жизни потомства (Bakker et al., 1995; Huizink et al., 2004; Fowden et al., 2006). Так как эти нарушения могут проявляться в весьма отдаленное время, даже во взрослом возрасте, был введен термин «пренатальное программирование». Разработанная П.Г. Светловым (1960, 1978) теория критических периодов развития, большое внимание уделяющая и пренатальному периоду, составила основу для понимания принципов действия окружающей среды на процессы онтогенетического развития. Критические периоды, характеризующиеся повышением чувствительности к патогенным факторам внешней среды, предшествуют важнейшим этапам развития или совпадают с ними. Важно, что существуют критические периоды развития не только всего организма, но и отдельных органов и систем (Бодяжина, 1966).

В экспериментах на животных подробно исследовано влияние различных неблагоприятных факторов внешней среды на созревание плода и дальнейшее развитие потомства. Одним из таких воздействий является пониженное содержание кислорода в воздухе. Доказано, что гипоксия, в определенные периоды эмбриогенеза приводит к нарушению развития мозга плода: изменяется структурный и клеточный состав мозга и, вероятно, система межнейронных связей, что сочетается с отклонением мотивационно-эмоционального поведения после рождения. В систематических исследованиях В.А. Отеллина и его коллег (2007) установлено, что воздействие гипоксией в течение одного часа во время 13-го дня эмбрионального развития крыс, вызывает наибольшие изменения в структурах коры головного мозга, при этом выраженный апоптоз наблюдали уже через 1 ч после гипоксии. Влияние гипоксического воздействия на 16-й день эмбрионального периода было меньше, а на 19-й день - отсутствовало.

Экспериментальные и клинические наблюдения свидетельствуют в пользу того, что плод воспринимает и сохраняет сенсорную информацию, связанную с этанолом. Многочисленные доказательства сохранения

16 пренатальной памяти о контакте с алкоголем, не зависящего от дозы, у крыс и детей изложены в недавнем обзоре (Abate et al., 2008). Уже на ранних сроках беременности этанол влияет на физиологию функциональной системы мать-плод и часто способствует прерыванию беременности. Такое влияние бывает и отставленным: в постнатальном периоде возможно проявление повышенной чувствительности к подкрепляющим эффектам состояния интоксикации и создание поведенческой основы для тяги к алкоголю и его потребления.

Многочисленные исследования так называемого пренатального стресса, проводимого различными методами и на разных этапах беременности экспериментальных животных, выявили целый набор сдвигов в развитии плода, а также биологические и поведенческие отклонения у выросшего потомства. Все эти эффекты подробно описаны и тщательно проанализированы в целом ряде обзоров (Gotz et al., 1986; Braastad, 1998; Chapillon, 2002; Huizink et al., 2004; Glover et al., 2009). Стресс матери во время беременности - это один из факторов (Wadhwa, 2005), который может иметь длительное влияние на физиологию и риск заболевания в дальнейшем онтогенезе потомства. Известно, что у грызунов и приматов негативные воздействия во время пренатального периода влияют на гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальную систему, а также нейромедиаторные системы мозга потомства (Kofman, 2002; Maccari et al., 2003). Изменениями функций этих систем в пренатальный период объясняют, в частности, увеличение тревожности и эмоциональности у выросших животных, затруднение их моторного развития и обучения новым навыкам (Welberg, Seckl, 2001; Huizink et al., 2004). Клинические наблюдения подтверждают существенное влияние условий окружающей среды на развитие организма. Со стрессом во время беременности связывают рождение детей с низким весом, а также отклонения в поведении, проявляющиеся в разном возрасте (Rich-Edwards, Grizzard, 2005; Kyrou et al., 2006).

При обсуждении многочисленных и весьма противоречивых экспериментальных данных относительно эффектов пренатального стресса, внимание очень редко уделяется состоянию самого беременного животного, количественным и качественным характеристикам его реакций на стресс. Только в единичных работах были выявлены поведенческие отклонения у беременных самок после процедуры стресса (Becker, Kowall, 1977; Power, Moore, 1986). Следует обратить внимание на то, что широкое разнообразие и существенные расхождения данных, выявляемых при изучении последствий пренатального стресса, могут быть обусловлены не только вариативностью характера воздействий и этапов эмбриогенеза, на которых они применяются, но и разной чувствительностью материнского организма к тому или иному негативному воздействию (Braastad, 1998).

Сон матери во время беременности — один из эпигенетических факторов, влияющих на развитие потомства.

Сон и функционирование организма

Многочисленные данные последних лет свидетельствуют о патологических сдвигах в работе жизненно важных систем организма человека и животных в результате различных по продолжительности нарушений сна (Meerlo et al., 2008; Lenfant, 2006; Knutson, 2007). При ограничении продолжительности сна людей до 4 - 6 часов в течение 5 — 10 последовательных ночей были выявлены различные когнитивные, поведенческие и физиологические нарушения. У испытуемых снижалась толерантность к глюкозе (Spiegel et al., 1999), увеличивалось кровяное давление (Tochikubo et al., 1996), наблюдалась активация симпатической нервной системы (Kato et al., 2000), и возрастали факторы риска развития сердечнососудистых заболеваний (Meier-Ewert, 2004). Происходили существенные изменения содержания гормонов: увеличение вечернего уровня кортизола и более раннее появление утреннего его пика

Rogers et al., 2000), сдвиг суточных пиков уровня мелатонина (Ecker et al., 2000) и гормона роста (Orthmann et al., 2001). В результате подобного нарушения сна снижалась концентрация лептина - гормона, подавляющего аппетит, и увеличивалось содержание грелина - пептида, стимулирующего аппетит (Spiegel et al., 2003, 2004). Выработка антител в ответ на прививку гриппозной вакцины, проведенную сразу после периода ограничения сна, была минимальной (Spiegel et al., 2002). Понижался ответ иммунной системы и на введение эндотоксина (Е. coli) (Balachandran et al., 2002). Также было показано изменение суточного паттерна секреции маркеров системного воспаления 1L-6 и TNF-alpha (Vgontzas et al., 2004), которое может приводить к непереносимости инсулина, сердечнососудистым заболеваниям и остеопорозу (Vgontzas et al., 2000). По данным ряда эпидемиологических исследований (Eaker et al., 1992; Schwartz et al., 1998; Kripke et al., 2002; Ayas et al., 2003), повышенное число сердечнососудистых заболеваний у людей наблюдается вкупе с уменьшенной продолжительностью сна.

Ограничение сна крыс до 4 часов в день в течение 8 последовательных дней сопровождалось повышением уровня кортикостерона и выраженными изменениями в реакции гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы на стрессорные воздействия (Meerlo et al., 2002). При применении хронического ограничения сна и других форм депривации сна у крыс наблюдали изменение уровня цитокинов (Andersen et al., 2005; Everson, 2005;

Sgoifo et al., 2006), повышение уровня маркеров окислительного стресса

Silva et al., 2004), нейродегеративные процессы в гиппокампе

Tung al., 2005; Hairston et al., 2005). В условиях ограничения естественного сна у крыс, находившихся 7 или 14 дней в медленно движущемся барабане, в

30-50% случаев нарушалась целостность слизистой оболочки желудка

Guo et al., 2005). При этом у животных значительно увеличивался уровень норадреналина в плазме крови, возрастали активность желудка и содержание пищеварительных гормонов. А. Рехтшаффен с сотрудниками

Everson et al., 1989) впервые продемонстрировали, что непрерывная депривация сна у крыс примерно через три недели приводит к смерти животных. Разработанная в этой лаборатории методика депривации сна на вращающемся диске над водой, который приходил в движение при засыпании крысы и будил ее, позволяла наиболее адекватно учитывать фактор самой процедуры депривации: с контрольными животными производились все те же манипуляции, что и с экспериментальными, однако сон у них нарушался минимально. По ходу эксперимента состояние экспериментальных животных постепенно ухудшалось, и после определенного момента времени крысы умирали даже при прекращении процедуры депривации сна. При этом состояние животных описывалось набором специфических симптомов: уменьшение веса животных на фоне увеличенного потребления пищи, увеличение потребления энергии, истощенный вид, изъязвления кожи лап и хвоста, увеличение и последующее выраженное снижение внутрибрюшинной температуры тела (Rechtshaffen, Bergmann, 2002). В целом невозможно было констатировать конкретную причину смерти животных. Совокупность перечисленных симптомов отличалась от набора классических изменений, происходящих в организме при стрессорном воздействии: появление язв желудка, гипертрофия надпочечников, увеличение уровня АКТГ и кортикостерона, снижение потребления пищи, уменьшение селезенки, снижение капиллярного кровотока, начальное снижение уровня метаболизма, гипотермия переходящая в лихорадку. Физическое состояние контрольных крыс не ухудшалось. Таким образом, было продемонстрировано, что отсутствие сна само по себе является причиной специфического нарушения работы организма, несовместимого с жизнью.

Описанные выше негативные последствия нарушения сна у человека и животных закономерны в свете имеющихся сведений о связи процесса сна и работы эндокринной системы организма, одной из важных черт которой является четкая временная организация секреции различных гормонов.

Уровень циркулирующих в организме гормонов меняется под влиянием двух факторов: работы внутренних биологических часов и периодической смены состояний сна и бодрствования. Относительных вклад этих двух факторов для каждого гормона индивидуален. В свою очередь, многие гормоны участвуют в регуляции цикла сон-бодрствование.

Уровень секреции гормона роста зависит от представленности стадий 3 и 4 медленного сна (Takahashi et al., 1968, Van Cauter et al., 1992) и наиболее выраженный пик его выделения наблюдается вскоре после погружения в сон. Ночные пробуждения тормозят выделение гормона роста (Van Cauter et al., 1992). В то же время гормоны соматотропной оси вовлечены в регуляцию сна. У человека и грызунов соматолиберин может стимулировать появление медленноволнового и быстрого сна (Ehlers et al., 1986; Steiger et al., 1992; Obal et al., 1988). По некоторым данным (Antonijevic et al., 2000, у женщин соматолиберин, наоборот, вызывает снижение доли быстрого сна и стадии 4 медленного сна. Гормон грелин, стимулирующий аппетит, увеличивает секрецию гормона роста и процент медленных волн во время сна (Wiekel et al., 2003; Kluge et al., 2008).

Суточный паттерн выделения гормонов кортикотропной оси находится, в основном, под влиянием циркадного пейсмейкера. Уровень АКТГ в плазме крови не зависит от наступления сна. При этом начало сна, а именно появление медленных волн в ЭЭГ, сопровождается коротким торможением секреции кортизола (Born et al., 1989; Spath-Schwalbe et al., 1993; Gronfier et al., 1997), в то время как пробуждения, прерывающие сон, вызывают его импульсное выделение (Spath-Schwalbe et al., 1993; Van Cauter, 1990; Follenius et al., 1992). Последнее свидетельствует о некоторой степени влияния сонного цикла на секрецию кортизола. Введение кортиколиберина подавляло медленноволновый сон у крыс (Ehlers et al, 1986) и кроликов (Opp et al., 1989). У крыс введение кортикостерона вызывало снижение количества медленноволнового сна (Vazquez-Palacios, 2001).

Внутривенное введение кортиколиберина мужчинам приводило к снижению у них доли медленноволнового сна и быстрого сна (Holsboer et al., 1988). Внутривенное введение АКТГ вызывало подавление быстрого сна у людей (Gillin et al., 1974). При этом введение кортизола мужчинам приводило к увеличению у них доли медленноволнового сна и уменьшению доли быстрого сна (Born et al., 1991; Friess et al., 1994). Различие эффектов кортизола и гормонов гипоталамо-гипофизарной системы, управляющих его секрецией, на структуру сна у людей, по-видимому, объясняется ингибированием выброса кортиколиберина по принципу отрицательной обратной связи при введении кортизола.

Дневная секреция тиреотропина подчиняется циркадной ритмике, тогда как снижение его количества ночью обусловлено в значительной степени наступлением сна. Ночные пробуждения сопровождаются увеличением уровня тиреотропина (Brabant et al., 1990; Goichot et al., 1992).

У людей независимо от времени дня сон оказывает стимулирующее действие на секрецию пролактина, однако максимальное количество этого гормона выделяется при совпадении сна с определенной фазой циркадного ритма (Spiegel et al., 1994). Во время ночных пробуждений секреция пролактина тормозится. Наиболее интенсивное выделение молока кормящей крысы, контролируемое пролактином, связано с периодом ее глубокого сна (Voloschin, Tramezzani, 1979). У крыс и кроликов введение пролактина во время светлого 12-часового периода стимулирует появление быстрого сна (Roky et al., 1995). Кормление грудью у женщин сопровождается увеличением представленности у них медленноволнового сна (Blyton et al., 2002), что косвенно свидетельствует о наличии сомногенного эффекта пролактина у людей.

У мужчин суточные колебания уровня лютеинизирующего гормона слабо выражены или вовсе отсутствуют. Вероятно, ночное импульсное увеличение количества этого гормона в плазме крови привязано к периодической смене медленного и быстрого сна (Fehm et al., 1991). У

22 женщин суточный паттерн плазменного уровня лютеинизирующего гормона и степень его модуляции под воздействием цикла сон-бодрствование зависит от фазы менструального цикла (Filicori et al., 1986). Во время лютеиновой фазы сон не оказывает воздействия на характер выделения лютеинизирующего гормона, в остальное время при засыпании снижается частота периодического увеличения уровня этого гормона в плазме крови.

Половые гормоны вовлечены не только в регуляцию работы половых желез и репродуктивного поведения, но также влияют на когнитивные функции и сон

Sherwin, 2003; Thomson, Oswald, 1977; Manber, Armitage, 1999; Empson,

Purdie, 1999). Однако данные о влиянии стероидных половых гормонов на характеристики сна получены, в основном, при исследованиях эффектов оральных контрацептивов и гормонозамещающей терапии. Показано, что у людей введение прогестерона приводило к увеличению продолжительности медленного сна, сопровождающемуся изменением в ЭЭГ сна: снижению мощности в частотном диапазоне 0.4 — 4.3 Гц и ее увеличению в диапазоне частот от 15 Гц (Friess et al., 1997). Предшественник прогестерона, наоборот, увеличивал процент дельта-сна, снижая уровень высокочастотной активности ЭЭГ (Steiger et al., 1993). Введение гонадотропных гормонов животным оказывало минимальные эффекты на структуру цикла сонбодрствование и не влияло на межполовую разницу в характере сна (Manber,

Armitage, 1999). У крыс после овариэктомии возрастало количество медленноволнового сна за счет увеличения его количества в темном

12-часовом периоде. При этом суточное распределение быстрого сна менялось таким образом, что разница в количестве быстрого сна днем и ночью практически стиралась. Введение эстрогена возвращало суточный паттерн быстрого сна к норме за счет уменьшения ночного количества быстрого сна, однако при этом суточное количество быстрого сна становилось меньше, чем до овариэктомии. Гормонозамещающая терапия, включающая экзогенное введение эстрогена и прогестерона, эффективно облегчает климактерические симптомы у женщин, которые в этот период

23 жалуются на трудность засыпания, частые ночные пробуждения, неудовлетворительное качество сна (Polo-Kantola et al., 1998). Однако, весьма вероятно, что такое улучшение качества сна вторично по отношению к облегчению прочих симптомов менопаузы.

Результаты перечисленных выше исследований показывают, что гормоны оказывают существенные и весьма разнообразные воздействия на цикл сон-бодрствование у человека и животных, которые в ряде случаев определяются полом. Систематизируя данные о взаимовлиянии процесса сна и работы эндокринной системы, необходимо обратить особое внимание на тот факт, что эффект экзогенного введения какого-либо гормона часто не совпадает с эффектами естественного увеличения его уровня.

Таким образом, становится очевидным, что нарушение сна влечет за собой изменение суточных паттернов секреции различных гормонов, нарушая сложную систему их взаимодействия, определяющую в значительной степени работу всех систем организма. В свою очередь структура сонного цикла и отдельных фаз сна могут также меняться под воздействием изменений гормонального фона.

Пагубные последствия нарушения сна для организма можно также объяснить с позиции висцеральной гипотезы сна (Пигарев, 2005). Согласно этой гипотезе, информация от внутренних органов во время медленного сна доходит до нейронов коры больших полушарий (Pigarev, 1994; Pigarev et al., 2006). По мнению И.Н. Пигарева, созданный дефицит сна должен препятствовать осуществлению функции коры больших полушарий, направляемой в этом состоянии на анализ и нормализацию деятельности висцеральной сферы организма.

Сон во время беременности и сведения о влиянии его нарушений на потомство

Каждый из систематических обзоров исследований сна женщин во время беременности выявляет существенный недостаток знаний в этой области, поскольку большинство данных страдает отсутствием объективных физиологических показателей (Lee, 1998; Lee et al., 2001; Santiago et al., 2001; Sahota et al., 2003; Pien et al., 2004; Dzaja, 2005). Результаты электроэнцефалографических исследований сна довольно противоречивы. Как правило, они получены при обследовании ограниченного количества женщин (первородящих или повторно родящих) в течение не более четырех ночей и, чаще всего, в конце беременности, причем сравнения с характеристиками сна до начала беременности не проводились (Brunner et al., 1994; Mindell et al., 2000). Сопоставление показателей сна женщин на третьем триместре беременности и небеременных женщин того же возраста выявило усиление фрагментарности сна, возникновение дефицита стадий 3 и 4 медленного сна, а также снижение количества быстрого сна (Lee, 1998). В ряде исследований прослеживали изменения сна одной и той же женщины на разных стадиях беременности. Наиболее отчетливое увеличение количества быстрого сна было отмечено после 20-й недели беременности (Branchey, Petre-Quadens, 1968), а количество медленноволнового сна росло после 17-27-й недели беременности (Driver, Shapiro, 1992).

Сведения о характеристиках сна в начале беременности женщин весьма ограничены. В основном, при помощи метода опроса выявили, что в первом триместре беременности возрастает как общее время сна, так и дневная сонливость; затрудняется засыпание и увеличивается количество ночных пробуждений (Lee et al., 2000). Таким образом, качество сна у женщин снижается уже в начале срока беременности (Santiago et al., 2001;

Hedmann et al., 2002). Анализ данных литературы приводит к выводу, что различные методические условия и ограниченная длительность исследований

25 не позволили в полной мере достоверно охарактеризовать изменения характеристик сна женщин, особенно на ранней стадии беременности. Методические проблемы и естественная сложность проведения полисомнографических исследований у беременных женщин мотивировало проведение экспериментального исследования сна у беременных животных. Эти эксперименты проводили преимущественно на крысах, поскольку по целому ряду характеристик сон этих животных сходен со сном людей.

В одном из первых исследований цикла сон-бодрствование у беременных крыс (Branchey, Branchey, 1970) у двух животных регистрировали активность мозга, начиная с 3-го дня беременности и до 1-го дня после родов. Изменения количества сна у них в процессе беременности обнаружено не было. Снижение количества сна наблюдали только в темный период времени перед родами и сразу после родов в светлый период. В это время количество быстрого сна уменьшалось пропорционально в большей степени, чем медленного сна (примерно на 50%). Во время родов медленного сна было очень мало, а быстрый сон совсем отсутствовал. Интересно отметить, что снижение количества быстрого сна начиналось за 15 часов до родов. В светлый период в день родов бодрствование также значительно возрастало, а количество сна снижалось.

После этой пионерской работы появился ряд практически уникальных работ группы японских ученых (Zhang et al., 1995; Kimura et al., 1996; Kimura et al., 1998). Им удалось показать, что во время беременности сон крыс претерпевает такие же бифазные изменения, как у женщин. Следовательно, исследование цикла сон-бодрствование у крыс может способствовать пониманию механизма нарушений сна, связанных с беременностью у женщин. Период беременности крыс, продолжительностью в среднем 20 - 22 дня, условно разделяли на 3 стадии: раннюю, среднюю и позднюю. Из каждой стадии для описания сна использовали 4 дня (Kimura et al., 1996,

1998). Об изменениях структуры сна на разных стадиях беременности судили по усредненным за 4 дня показателям, проводя сравнение со сном до

26 беременности. Характерные изменения количества медленного сна были обнаружены на ранней и поздней стадиях беременности. В обоих случаях это было увеличение количества медленного сна в темном периоде суток. Кроме того, на поздней стадии беременности уменьшался процент медленного сна в светлый период. Количество быстрого сна во время беременности претерпевало бифазное изменение: оно увеличивалось в темный период суток на ранней стадии, а в светлый период на средней и поздней стадиях -уменьшалось.

В этой же лаборатории было показано, что увеличение представленности сна в темном периоде у беременных и ложно-беременных крыс связано с характерной для беременности активацией выделения ряда гормонов, в частности, пролактина (Zhang et al., 1995; Zhang et al., 1996). Введение бромкриптина, снижающего содержание пролактина в плазме крови и прерывающего беременность, подавляло связанное с беременностью увеличение как медленного, так и быстрого сна ночью (Zhang et al., 1996). В ночь проэструса после прекращения беременности на 4-й или 12-й день количество медленного и быстрого сна снижалось до фонового уровня, который наблюдали в стадии проэструса перед началом беременности.

Депривация сна во время беременности упоминается, в основном, как метод создания пренатального стресса (Huizink et al., 2004). Действительно, в результате поведенческой, а позже и электрофизиологической оценки различных способов депривации сна (в особенности быстрого сна) у крыс исследователи пришли к выводу, что многие из них оказывают на животных неспецифическое стрессорное воздействие, эффект которого перекрывает эффекты собственно лишения сна (Van Luijtelaar, Coenen, 1982, 1986; Guo et al., 2005). В связи с этим трактовка результатов исследований с использованием депривации сна зачастую затруднена. В поведенческих исследованиях с использованием метода «мягкой» депривации сна было показано, что даже кратковременное (в течение трех часов) в течение трех дней в период высокой дневной сонливости лишение сна беременных крыс влияет на жизнеспособность потомства (Пигарева, 2004). Такие же воздействия в период выраженной двигательной активности крыс в темный период суток не ухудшали жизнеспособность потомства (Пигарева, 2004; Пигарев и соавт., 2008). Однако при проведении этих экспериментов электрофизиологический контроль состояния сна отсутствовал.

Следует отметить, что, как правило, эксперименты с пренатальными воздействиями проводятся в дневной период, что неизбежно приводит и'к нарушению естественной структуры сна животных. Этот фактор, весьма вероятно, вносит существенный и специфический вклад в набор пагубных последствий подобных влияний для потомства. Так, показано, что ограничение движений, социальная изоляция, ограничение потребляемой пищи, применение теста «открытое поле» приводят к различным изменениям архитектуры цикла сон-бодрствование (Vazquez-Palacios, 2000).

В свете вышесказанного представляется особенно важным обратить внимание на состояние сна во время беременности, поскольку его сохранность необходима для нормальной работы различных систем организма матери и, таким образом, является критичной для поддержания жизнеспособности и нормального развития плода.

Сведения о начальном периоде беременности.

По классификации Ю.И. Аршавского (1982), пренатальный период подразделяется на эмбриональный, продолжающийся у человека приблизительно два месяца, когда питание зародыша осуществляется за счет секрета слизистой матки и фетальный, когда плод получает питательные вещества и кислород из крови матери. В развитии зародыша человека и других млекопитающих в качестве первого критического периода, в течение которого внешние условия легко могут оказывать патогенное действие, рассматривают предимплантационный период (Карлсон, 1983). Так как у человека предимпплатационный период очень короткий (1-8 дней) и невозможно диагностировать зачатие, исследования воздействий в ранний период беременности проводят на грызунах. В эмбриогенезе человека первые 11-12 недель беременности, составляющие первый триместр, - это период активного органогенеза, когда активно формируется нервная система плода, появляются рефлексы на раздражение периоральной зоны и кожи и хватательный рефлекс. Зачатки важнейших органов образуются в течение первых 3-6 недель. На 3-й неделе внутриутробного развития появляются сокращения сердца. К концу эмбрионального периода плод уже совершает общие движения, в которых задействованы мышцы всего тела. Развитие полушарий головного мозга и закладка коры происходит на 20-21-й неделе, в это время можно зарегистрировать электрические потенциалы мозга с частотой колебаний 4-7 Гц (Фарбер, 1966).

Плод крыс, наиболее распространенного объекта экспериментальных исследований, проходит полный цикл развития за очень короткое время: жизнеспособное потомство появляется уже на 21-22-й день после оплодотворения. Обычно по аналогии с триместрами беременности человека беременность у крысы подразделяют на 3 стадии: раннюю (дни 1 - 7), среднюю (дни 8 - 14) и позднюю (дни 15 - 22) (Kimura et al, 1996). Имплантация эмбриона крысы происходит на 4-5-й день беременности. Только на 9-й день в теле плода возникают серьезные перемены: появляется головной отросток, а также нервная пластинка. Кроме того, под микроскопом можно разглядеть переднее кишечное выпячивание и нервные валики. Уже на следующий, 10-й день эмбрионального развития, зародыш обладает полностью сформированной нервной трубкой и двумя жаберными щелями. Дифференциация основных структур центральной нервной системы (новой коры, гиппокампа, некоторых ядер ствола мозга) начинается лишь в конце средней стадии беременности - на 13 - 14-й день.

Работы с применением негативных воздействий на ранних стадиях беременности весьма малочисленны по сравнению с подобными исследованиями на более поздних этапах эмбриогенеза, однако они четко указывают на чувствительность плода к патогенным влияниям в этот период. В опытах на беременных крысах установлено, что после однократных кратковременных воздействий ионизирующей радиации, перегревания или разных токсических веществ в два раза увеличивается повреждаемость зародышей уже на предимплатационной и имплатационной стадии (Светлов, 1960). В результате сочетанного воздействия радиации и свинца со 2-го по 7-й день беременности возрастала как пред-, так и постимплантационная гибель эмбрионов, а также постнатальная смертность, особенно на 4-е сутки после рождения. Кроме того, удлинялись сроки формирования признаков физического развития и созревания ЦНС у выживших крысят (Иваницкая и соавт. , 2001). У потомства крыс, облученных во время предимплатационного периода беременности, наблюдали дефицит В лимфоцитов селезенки на 7-е и 30-е постнатальные сутки и Т лимфоцитов — на 14-е сутки (Романова и соавт., 2007). Воздействие алкоголя уже с первых дней беременности имело влияние на жизнеспособность плода и дальнейшее развитии потомства (Abate et al., 2008).

Четырехдневная депривация быстрого сна у крыс во время первой недели беременности (Suchecki, Palermo Neto, 1991), которую в данном случае по причине выбранного метода лишения сна стоит рассматривать как применение стрессорного воздействия, влияла на эмоциональное поведение выросших крысят. Аналогичное воздействие на более поздних стадиях беременности такого эффекта не вызывало. На основании полученных данных авторы приходят к выводу, что именно первую неделю эмбрионального развития следует считать критическим сроком для проявления изменений эмоционального поведения. По данным

M.JI. Пигаревой (2004), мягкая трехчасовая общая депривация сна в течение трех последовательных дней на разных стадиях беременности существенно

30 увеличивала смертность в потомстве по сравнению с контролем. Причем процент смертности крысят был максимальным при воздействии во время первой недели беременности.

Как было сказано выше, начало беременности сопровождается ключевыми изменениями гормонального фона, необходимыми для запуска качественно новых процессов в организме и поддержания работы функциональных систем матери в оптимальном режиме для обеспечения потребностей плода. Нарушение системы тонких взаимодействий многочисленных регуляторных субстанций организма в этот период имеет драматические последствия. Так, снижение содержание серотонина в раннем пренатальном периоде мышей путем введения беременной самке ингибитора его синтеза вело к нарушению формирования у плодов всех слоев неокортекса, роста, развития и дифференцировки нейронов, изменению их формы, размеров, ориентации и соотношения разных типов клеток (Оттелин и соавт., 2007).

Существуют и некоторые клинические наблюдения, свидетельствующие о высокой повреждаемости зародыша при воздействии неблагоприятных факторов на ранней стадии беременности. Так, хорошо известно, что многие инфекционные заболевания беременных женщин особенно опасны для плода на ранних сроках внутриутробного развития (Бодяжина, 1966).

Таким образом, данные исследований начальной стадии беременности животных показывают, что смертность среди потомства часто является основным последствием применения разных негативных воздействий. Гибель плода или потомства вскоре после рождения вследствие патогенных влияний на мать в ранний пренатальный период свидетельствует о протекании на этой стадии процессов чрезвычайной важности, нарушение которых несовместимо с жизнью развивающегося организма.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные животные. Условия их содержания и разведения.

Эксперименты проведены на 34 самках крыс Вистар в возрасте 3 месяцев (начальная масса тела 200-250 гг.), завезенных из питомника «Столбовая» Московской области. В виварии Института ВНД и НФ РАН крыс содержали в стандартных клетках по 3-4 животных при автоматически регулируемом световом режиме (свет включался в 8:00 и выключался в 20:00) и свободном доступе к воде и пище. Экспериментальная работа проведена в соответствии с требованиями, предъявляемыми международным соглашением о медицинских и этических принципах постановки экспериментов на животных (Institutional Animal Care and Use Committee Guidebook, 2nd Ed. Office of Laboratory Animal Welfare (OLAW/ARENA), National Institute of Health, 2002). Порядок использования животных для исследования соответствовал требованиям Директивы Совета Европейского Сообщества (86/609/ЕЕС).

Имплантация регистрирующих электродов.

Под глубоким общим наркозом (хлорал гидрат вводили внутрибрюшинно в дозе 325 мг/кг) крысу помещали в стереотаксис, поверхность черепа освобождали от мягких тканей и имплантировали четыре винтовых регистрирующих электрода. Схема вживления электродов представлена на рисунке 1. Электроды вживляли стереотаксически (Paxinos,

Watson, 1998) в точки с координатами АР = -1.0 от лямбды, L = -3.0 (над мозжечком, №1); АР = 1.0 от лямбды, L = 3.5 (над затылочной корой, №2);

АР = -1.0 от брегмы, L = 2.5 (над теменной корой, №3); АР = -4.3 от брегмы,

L = -2.0 (№4). Расположение электрода №4 обеспечивало оптимальную регистрацию тета-ритма гиппокампа. Электроды тонкими проводами соединяли с разъемом, обеспечивающим устойчивую связь с кабелем на

32 достаточно длительный период. Для обеспечения надежной фиксации всей конструкции на голове животного дополнительно вкручивали два крепежных винта в боковые поверхности задней части черепа и один — в носовую кость; все винты и разъем заливали акриловой зуботехнической пластмассой. После операции животные получали инъекцию раствора бициллина внутримышечно (10000 Ед/кг).

Регистрация электрической и двигательной активности.

В эксперименте к разъему на голове животного подключали гибкий кабель, по которому осуществлялась передача сигнала от регистрирующих электродов на входы полиграфа через систему скользящих контактов (Moog Inc., США). Конструкция разъема позволяла обеспечить надежную передачу сигналов из мозга животного с учетом приходящейся на него высокой механической нагрузки в течение длительного эксперимента (до полутора месяцев непрерывной регистрации). Кабель и система скользящих контактов были смонтированы на рычаге с противовесом, компенсирующим их тяжесть (рис 2). Осью компенсирующего рычага был потенциометр, на который подавалось постоянное напряжение от источника питания. Данная схема позволяла преобразовать качание рычага, вызванного движениями животного, в изменение напряжения на выходе потенциометра. Таким методом производили регистрацию двигательной активности животного, находящегося в условиях свободного поведения.

Для регистрации ЭЭГ и двигательной активности использовали полиграф Sagura-2000 (МКЕ Medizintechnik GmbH, Германия). Для каждого животного полисомнограмма включала запись ЭЭГ по двум каналам: между электродами №2 и №3 и №1 и №4 (рис. 1) а также запись двигательной активности. Усиленные сигналы поступали на компьютер с установленным программным обеспечением Leonardo (МКЕ Medizintechnik GmbH, Германия). Частота оцифровки составляла 200 Гц для всех каналов. Для каналов ЭЭГ цифровые фильтры обеспечивали полосу пропускания частот 1.6-30 Гц, для каналов двигательной активности - 0.1—10 Гц.

Описание экспериментальной установки.

Эксперименты проводили в установке «диск над водой», выполненной из плексигласа (рис. 3). В установке одновременно могли находиться две крысы. В течение эксперимента животные жили на диске диаметром 46 см. Диск был расположен над поддонами с водой. Глубина воды не превышала 3 см. Пространство над диском было разделено вертикальными перегородками на две индивидуальные камеры длиной 60, шириной 20 и высотой 60 см. В каждой камере находились кормушка и поилка, что позволяло проводить длительные эксперименты. При радиусе диска, равном 46 см, площадь участка диска для одного животного (492 см2) являлась аналогичной площади, занимаемой животным в стандартной клетке вивария. Во время тренировочного периода и процедуры депривации сна диск приводился в движение при помощи мотора, управляемого с компьютера. В определенные фазы эксперимента диск закрывали пластиной из плексигласа для образования сплошного пола.

Адаптация к экспериментальной установке.

Крысы имели неограниченный доступ к воде и пище. В первые два дня пребывания крысы в камере сверху диска находилась пластина из плексигласа для создания сплошного пола. Далее пластину убирали, и с этого момента крысы жили на диске над водой, налитой в поддон. В течение последующих семи дней после выключения света проводили сеансы тренировки, во время которых крыс обучали ходить по вращающемуся диску. Первые два дня тренировка длилась 30 мин, последующие пять дней -один час. Во время тренировки диск вращался в таком же режиме, как и в эксперименте. После окончания тренировочного периода, к началу эксперимента, все животные были успешно обучены, что позволяло им ходить по диску и не падать в воду при его вращении.

Процедура депривации сна.

Для депривации сна применяли периодическое вращение диска в автоматическом режиме: 8 секунд - вращение, 15 секунд - пауза между вращениями. Направление вращения диска меняли в случайном порядке. Скорость вращения составляла 3.4 оборотов в минуту. За 8 секунд движения диск поворачивался на половину оборота. Депривацию сна проводили в течение трех последовательных дней с 11:00 до 14:00, в период высокой сонливости животных. У беременных крыс депривацию сна начинали с 5-го дня беременности. Три дня депривации сна у крыс экспериментальных групп также сопровождались непрерывной регистрацией полисомнограммы.

Оценка состояния беременности.

Эстральные фазы у крыс определяли методом вагинальных мазков (Объекты биологии развития, 1975). Каждый день в 17:00 у самок брали вагинальный мазок и под микроскопом по соотношению клеточных элементов разного типа определяли фазу эстрального цикла. В ночь эструса к каждой самке в экспериментальную камеру подсаживали здорового половозрелого самца. При этом с помощью пластины из плексигласа пол в камере снова делали сплошным, а гибкий кабель отсоединяли от разъема на голове животных. На следующее утро .наступление беременности у крыс определяли по наличию вагинальной пробки и сперматозоидов в мазке. Этот день считали первым днем беременности. Начиная с этого дня, самцов отсаживали, сплошной пол убирали, беременным самкам снова подключали кабель для регистрации, и в дальнейшем они жили на диске над водой.

Анализ полисомнограмм.

С помощью программного пакета Cartool в полисом нограммах визуально выделяли периоды бодрствования, медленного сна и быстрого сна. Выделение стадий в записи осуществляли без разбиения ее на эпохи, маркерами отмечали начало и конец выделяемых периодов. В записи не оставалось периодов, не отнесенных к одному из трех перечисленных состояний. Бодрствование определяли по десинхронизированной низкоамплитудной активности в ЭЭГ и наличию двигательной активности. Медленный сон характеризовало наличие высокоамплитудных медленных дельта волн или сонных веретен и отсутствие двигательной активности. Во время быстрого сна движения животного полностью прекращались, и появлялся хорошо выраженный тета-ритм. Эпизоды любого вида короче двух секунд игнорировали. Для обработанного фрагмента записи определяли общую длительность каждого состояния, которую затем выражали в процентах от различных по длительности интервалов времени (1 ч, 12 ч и 24 ч). Для оценки степени фрагментарности сна в исследуемом временном интервале вычисляли количество коротких пробуждений. Коротким пробуждением считали фрагмент записи, определенный как бодрствование, который не превышал 16 секунд (Vyazovskiy et al, 2007).

Экспериментальные процедуры и обработка полученных данных описаны в главах, посвященных соответствующим экспериментам.

Рис. 1. Схема расположения регистрирующих электродов (показаны красным) и крепежных винтов (показаны зеленым).

Рис. 2. Схема работы регистратора двигательной активности. Красным показано положение потенциометра. См. объяснения в тексте.

Рис. 3. Схема установки для депривации сна «диск над водой».

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Руцкова, Елизавета Михайловна

выводы

4. Сон крыс на протяжении первой недели беременности был значительно более фрагментирован по сравнению со сном небеременных крыс за счет увеличения количества эпизодов медленного сна и бодрствования, а также числа коротких пробуждений;

6. У крыс на первой неделе беременности в светлом 12-часовом периоде менялось количество эпизодов медленного сна: увеличивалось число эпизодов длительностью до 110 с и уменьшалось число эпизодов длительностью более 250 с;

8. У небеременных крыс после депривации сна в светлое время суток сразу увеличивалось количество медленного сна, а также наблюдалось изменение его распределения в последующий темный период суток. Этот эффект усугублялся при повторении процедуры депривации в течение трех последовательных дней;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ «

При изучении цикла сон-бодрствование у крыс мы применили большой набор показателей, часть которых ранее в фундаментальной сомнологии не использовали. Поскольку в доступной научной литературе присутствуют лишь отрывочные сведения об особенностях сна у крыс на ранней стадии беременности (Kimura, 1998), полученные нами данные можно считать уникальными. Мы показали, что цикл сон-бодрствование у крыс уже в начале беременности претерпевает ряд существенных изменений по сравнению со сном небеременных самок. Хотя общее количество как быстрого, так и медленного сна остается на фоновом уровне, суточный паттерн сна и организация сонного цикла существенно меняются. Медленный сон у беременных животных становится в значительной степени фрагментированным, а также, по-видимому, менее глубоким, судя по количеству коротких пробуждений. Фрагментация сна была отмечена и у беременных женщин на протяжении всех трех триместров, появляясь в самом начале беременности и принимая все более выраженный характер по мере ее углубления (Santiago et al., 2001).

Распределение сна в сутках, согласно двупроцессной модели регуляции сна (Borbely, 1982), является результатом взаимодействия гомеостатического и циркадного компонентов. Циркадная регуляции всех процессов в организме, включая сон, возможна благодаря наличию у животных внутренних биологических часов, центральное управление которыми осуществляется нейронами супрахиазматического ядра гипоталамуса. Гомеостатическая регуляция сна отражает зависимость количества и глубины сна от длительности предшествующего бодрствования. У беременных крыс суточный паттерн сна отличается большей выраженностью пиков сонливости и бодрствования в темном 12-часовом периоде по сравнению с небеременными животными. Анализ распределения длительностей эпизодов медленного и быстрого сна свидетельствует об изменении вклада циркадного компонента - его ослаблении у беременных крыс.

Особенности работы гомеостатического компонента регуляции сна у беременных и небеременных крыс были выявлены в рамках данной работы в экспериментах с лишением сна. Характер восстановления сна после его трехчасовой депривации различался у небеременных и беременных крыс и свидетельствовал о более эффективном восстановлении сна у беременных животных. Так, у беременных животных в отличие от небеременных после трехчасовой депривации сразу возникала отдача быстрого сна и увеличивалась интенсивность медленного сна. Это позволило высказать предположение о наличии у беременных крыс более совершенных механизмов компенсации потери сна и особой функциональной важности этого состояния во время беременности. В ходе исследования были выявлены общие и индивидуальные черты в динамике различных параметров фаз сна после начала беременности. С этой точки зрения, полученные данные представляют собой ценную базу для развития представлений о функциональном назначении медленного и быстрого сна и характере их взаимодействия в цикле сон-бодрствование.

120

Hawkins, 1981; Chrousos et al., 1998). Главную роль в этом процессе отводят повышению уровня половых гормонов прогестерона и эстрогена, а также гипофизарного гормона пролактина. Рецепторы половых гормонов были обнаружены у нейронов супрахиазматического ядра (Kruijver, Swaab, 2002), что предполагает возможность прямого воздействия этих субстанций на работу системы «биологических часов» у человека. Возможно, именно такой механизм лежит в основе изменения суточной ритмики цикла сон-бодрствование у крыс во время беременности. В научной литературе также описано взаимное влияние работы эндокринной системы организма и процесса сна (Banks, Dinges, 2007). Сопоставление этих данных со сведениями о гормональных сдвигах на ранней стадии беременности у человека и животных могло бы дать ключ к пониманию изменения характера сна в этот период. Однако полученные нами результаты в таком контексте трактовать не удается, поскольку паттерн сна, наблюдаемый в наших экспериментах у беременных крыс, совершенно не соответствует тому, что можно было бы ожидать, опираясь на знание о влиянии различных гормонов на параметры цикла сон-бодрствование.

Существенной частью настоящего исследования стали и методические эксперименты, целью которых было рассмотрение возможности проведения депривации сна у беременных крыс в установке «диск над водой». Оценка эффективности применения модификации данного метода, как для беременных, так и для небеременных животных выявила высокую степень лишения сна крыс, особенно быстрого сна, исключаемого полностью, в дневной период времени, когда глубина сна максимальна (Tobler, Borbely, 1990). Важно также то, что достигнутая степень сокращения сна была одинакова для беременных и небеременных животных. Таким образом, можно заключить, что модификация метода лишения сна «диск над водой» без обратной связи может быть использована для изучения сна у крыс с применением его умеренной депривации. Являясь упрощенной модификацией, эффективной и удобной в применении, данный способ депривации сна может составить основу для исследования влияния нарушений структуры сна беременных животных на жизнеспособность их потомства, что, в свою очередь, позволит приблизиться к пониманию функциональной роли сна во время особого и столь важного состояния организма.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Руцкова, Елизавета Михайловна, Москва

1. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития: Основы нейроэнтропийной теории онтогенеза. М.: Наука. 1982. 270с.

2. Бодяжина В.И. О критических периодах развития плода человека. В сб.: "Очерки по физиологии плода и новорожденного" (Ред.: В.И. Бодяжина). М.: Медицина. 1966. С. 31-41.

3. Журавин И.А. Формирование центральных механизмов регуляции двигательных функций млекопитающих в зависимости от условий эмбрионального развития . Журн. эвол. биохим. и физиол. 2002. 38(5): 478-484.

4. Иваницкая Н.Ф., Талакин Ю.Н., Бабич Т.Ю. Сочетанное воздействие свинца и радиации на потомство в период предимплантации. Соврем, проблемы токсикологии. 2001. №3. С. 10-18.

5. Карлсон Б.М. Основы эмбриологии по Пэттену. М.: Мир. 1983. Т. 1. 357с.

6. Ковальзон В.М. О функциях сна. Журн. эвол. биохим. и физиол. 1993. 5(6): 627-634.

7. Объекты биологии развития. Ред.: Детлаф Т.А. М.: Наука. 1975: 510-512.

8. Отеллин В.А., Хожай Л.И., Ордян Н.Э. Пренатальные стрессорные воздействия и развивающийся головной мозг. Адаптивные механизмы, непосредственные и отсроченные эффекты. С.-П.: «Десятка». 2007. 240с.

9. Пигарев И.Н. Мозг и сон. Наука в России. 2005. 1: 61-65.

10. Пигарева M.JL. Особенности дневного сна и его депривации у крыс в разные периоды беременности. Поведенческое исследование. Журн. высш. нервн. деят. 2008. 58(5): 611-619.

11. Раевский В.В., Александров Л.И., Воробьева А.Д., Голубева Т.Б., Корнеева Е.В., Кудряшов И.Е., Кудряшова И.В., Пигарева М.Л., Ситникова Е.Ю., Сташкевич И.С. Сенсорная информация важный фактор онтогенеза. Журн. высш. нервн. деят. 1997. 47(2): 299-307.

12. Романова О. А., Сидоренко Т. А., Игумнова Н.И. Вторичный иммунодефицит у крыс, подвергнутых икс облучению в малых дозах в доимплантационном периоде эмбриогенеза. Укр. радиол, журн. 2007. 15(1): 66-70.

13. Руцкова Е.М., Пигарева М.Л. Эффективность кратковременной депривация сна методом «диск над водой» без обратной связи у беременных и небеременных крыс. Журн. высш. нервн. деят. 2009. 59(2): 245-251.

14. Светлов П.Г. Теория критических периодов развития и ее значение для понимания принципов действия среды на онтогенез. В сб.: Вопросы цитологии. Изд-во АН СССР. Л. 1960. 263-285.

15. Светлов П.Г. Физиология (механика) развития. Л: Наука. 1978. В 2 т.

16. Фарбер Д.А. Развитие электрической активности мозга плода и новорожденного. В сб.: "Очерки по физиологии плода и новорожденного" (Ред. В.И. Бодяжина). М.:Медицина. 1966. 168-195.

17. Хаютин С.Н., Шулейкина К.В. Сенсорные процессы как фактор онтогенеза поведения. В сб.: Мозг и поведение. М.: Наука. 1990. 241-255.

18. Элиава М.И., Аристакесян Е.А. Эффекты шестичасовой тотальной депривации сна на цикл бодрствование-сон крыс в разные сроки онтогенеза. Журн. эволюц. биохим. физиол. 1998. 34(2): 202-211.

19. Abate P., Pueta М., Spear N.E., Molina J.C. Fetal learning about ethanol and later ethanol reponsiveness: Evidence against "safe" amounts of prenatal exposure. Exp. Biol. Med. 2008. 233. (2): 139-154.

20. Andersen M.L., Martins P.J., D'Almeida V., Bignotto M., Tufik S. Endocrinological and catechol aminergic alterations during sleep deprivation and recovery in male rats. J. Sleep Res., 2005. 14(1): 83-90.

21. Antonijevic I.A., Murck H., Frieboes R.M., Steiger A. Sexually dimorphic effects of GHR11 on sleep-endocrine activity in patients with depression and normal controls part II: hormone secretion. Sleep Res. Online 2000. 3: 15-21.

22. Ambrosini M. V., Sadile A. G., Gironi Carnevale U. A., Mattiaccio A. Giuditta A. The sequential hypothesis on sleep function. II. A correlative study between sleep variables and newly synthesized brain DNA. Physiol. Behav. 1988. 43(3): 339-350.

23. Avishai-Eliner S., Brunson K.L, Sandman C.A., Baram T.Z. Stressed-out, or in (utero)? Trends Neurosci. 2002. 25(10): 518-524.

24. Ayas N.T., White D.P., Manson J.E., Stampfer M.J., Speizer F.E., Malhotra A., Hu F. A prospective study of sleep duration and coronary heart disease in women. JAMA. 2003. 163: 205-209.

25. Balachandran D.D., Ewing S.B., Murray B.J., LeBeau L., Mullington J.M. Human host response during chronic partial sleep deprivation. Sleep. 2002.25: Al06-107.

26. Bauer A., Daniel A., Khozeimeh L., Francis G.L. Gonadotropin releasing hormone does not affect steroidogenesis in JEG-3 cells. Ann. Clin. Lab. Sci. 1998. 28(l):57-64.

27. Becker G., Kowall M. Crucial role of the postnatal maternal environment in the expression of prenatal stress effects in the male rats. J. Сотр. Physiol. Psychol. 1977. 91: 1432-1446.

28. Banks S., Dinges D.F. Behavioral and physiological consequences of sleep restriction. J. Clin. Sleep Med. 2007. 15. 3(5): 519-528.

29. Barker D.J. The fetal origins of adult disease. Proc. R. Soc. Lond. B. Biol. Sci., 1995.262:37-43.

30. Bergmann B.M., Kushida C.A., Everson C.A., Gilliland M.A., Obermeyer W., Rechtshaffen A. Sleep deprivation in the rat: II. Methodology. Sleep. 1989. 12(1): 5-12.

31. Biswas S., Rodeck C.H. Plasma prolactin levels during pregnancy. Br. J. Obstet. Gynaecol. 1976. 83(9): 683-687.

32. Blyton D.M., Sullivan C.E., Edwards N. Lactation is associated with an increase in slow-wave sleep in women. J. Sleep Res. 2002. 11: 297-303.

33. Borbely A.A. A two-process model of sleep regulation. Hum. Neurobiol. 1982. 1: 195-204.

34. Borbely A.A., Achermann P. Sleep homeostasis and models of sleep regulation. In: Principles and practice of sleep medicine (Eds: Kryger M.H., Roth Т., Dement W.C.). Philadelphia, PA: Elsevier. 2005: 405-417.

35. Born J. Brain-immune interactions in sleep. Int. Rev. Neurobiol. 2002. 52: 93-131.

36. Born J., Spath-Schwalbe E., Schwakenhofer H., Kern W., Fehm H.L. Influences of corticotropin-releasing hormone, adrenocorticotropin, and Cortisol on sleep in normal man. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1989. 68: 904-911.

37. Born J., De Kloet E.R., Wenz H., Kern W., Fehm H.L. Gluco- and antimineralocorticoid effects on human sleep: a role of central corticosteroid receptors. Am. J. Physiol. 1991. 260: E183-E188.

38. Braastad B.O. Effects of prenatal stress on behaviour of offspring of laboratory and farmed mammals. Appl. Animal Behav. Sci. 1998. 61: 159-180.

39. Brabant G., Prank K., Ranft U., Schuermeyer Т., Wagner Т.О., Hauser H.,

40. Kummer В., Feistner H., Hesch R.D., von zur Mtihlen A. Physiological128regulation of circadian and pulsatile thyrotropin secretion in normal man and woman. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1990.70: 403^109.

41. Branchey M., Branchey L. Sleep and wakefulness in female rats during pregnancy. Physiol. Behav. 1970. 5(3): 368-368.

42. Branchey M., Petre-Quadens O. A comparative study of sleep parameters during pregnancy. Acta Neurol. Belg. 1968. 68: 453-459.

43. Braunstein G.D., Rasor J., Alder D. Serum hCG levels throughout normal pregnancy. Am. J. Obstet. Gynecol. 1976. 126: 678.

44. Brunner D.P., Munch M., Biedermann K., Huch R., Huch A., Borbely A.A. Changes in sleep and sleep electroencephalogram during pregnancy. Sleep 1994. 17(7): 576-582;

45. Buchan A.S., Sharwood-Smith G.H. The Simpson handbook of obstetric anaesthesia. Edinburgh: Albamedia on behalf of the Royal College of Surgeons of Edinburgh, 1999.

46. Carvalho R.C., Ribeiro Rde A., Tufik S., Frussa-Filho R.: Role of hippocampal oxidative stress in memory deficits induced by sleep deprivation in mice. Neuropharmacol. 2004. 46: 895-903.

47. Chapillon P., Patin V., Roy V., Vincent A., Caston J. Effects of pre- and postnatal stimulation on developmental, emotional, and cognitive aspects in rodents: A review. Dev. Psychobiol. 2002 .41: 373-387.

48. Chrousos G.P., Torpy D.J., Gold P.W. Interactions between the hypothalamic-pituitary-adrenal axis and the female reproductive system: clinical implications. Ann. Intern. Med. 1998. 129: 229-240.

49. Corinne R.F., Samule D.J., Jack H.L., Ann M.G. Thyroid function during pregnancy. Clin. Chemistry. 1999. 45: 2250-2258.

50. Daan S., Beersma D.G.M., Borbely A.A. Timing of human sleep: recovery process gated by a circadian pacemaker. Am. J. Physiol. 1984. 246: R161-R178.

51. Darling M.R., Hawkins D.F. Sex hormones in pregnancy. Clin. Obst. Gynaecol. 1981. 8(2): 405-^119.

52. Dean L.S., D'Angelo R. Anatomic and physiologic changes of pregnancy. In: Handbook of obstetric anaesthesia. 2002. Eds: Palmer C.M., D'Angelo R., Paech M.J. Oxford: Bios Scientifc Publishers Ltd.

53. Dijk D.J., Czeisler C.A. Contribution of the circadian pacemaker and the sleep homeostat to sleep propensity, sleep structure, electroencephalographic slow waves and sleep spindle activity in humans, J. Neurosci. 1995. 15. 3526-3538.

54. Driver H.S., Shapiro C.M. A longitudinal study of sleep stages in young women during pregnancy and postpartum. Sleep 1992. 15: 449-53.

55. Dzaja A., Arber S., Hislop J., Kerkhofs M., Kopp C., Pollmacher Т., Polo-Kantola P., Skene D. J., Stenuit P., Tobler I., Porkka-Heiskanen T. Women's sleep in health and disease. J. Psychiat. Res. 2005. 39: 55-76

56. Eaker E.D., Pinsky .J, Castelli W.P. Myocardial infarction and coronary death among women: Psychosocial predictors from a 20-year follow-up of women in the Framingham study. Am. J. Epidemiol. 1992. 135:.854-864.

57. Ecker A.J., Schaechter J., Price N.J., Rogers, N.L., Mullington, J.M., Szuba M.P., Van Dongen, H.P.A., Dinges, D.F. Changes in plasma melatonin secretion following chronic sleep restriction. Sleep. 2000. 23: A184-185.

58. Ehlers C.L., Reed Т.К., Henriksen S.J. Effects of corticotrophin releasing factor and growth hormone-releasing factor on sleep and activity in rats. Neuroendocrinol. 1986. 42: 467-474.

59. Empson J.A., Purdie D.W. Effects of sex steroids on sleep. Ann. Med. 1999. 31(2): 141-5.

60. Erskine M.S: Prolactin release after mating and genitosensory stimulation in females. Endocr. Rev. 1995. 16: 508-528.

61. Everson C.A. Functional consequences of sustained sleep deprivation in the rat. Behav. Brain Res. 1995. 69(1-2): 43-54.

62. Everson C.A., Bergmann B.M., Rechtschaffen A. Sleep deprivation in the rat. III. Total sleep deprivation. Sleep. 1989. 12: 13-21.

63. Fang J., Fishbein W. Sex differences in paradoxical sleep: influences of estrus cycle and ovariectomy. Brain Res. 1996. 734: 275-285.

64. Fehm H.L., Clausing J., Kern W., Pietrowsky R., Born J. Sleep-associated augmentation and synchronization of luteinizing hormone pulses in adult men. Neuroendocrinol. 1991.54: 192-195.

65. Filicori M., Santoro N., Merriam G.R., Crowley Jr W.F: Characterization of the physiological pattern of episodic gonadotrophin secretion throughout the human menstrual cycle. J. Clin. Endocrinol. Metab.1986. 62: 1136-1141.

66. Follenius, M.,. Brandenberger G., Bandesapt J.J., Libert J.P., Ehrhart. J. Nocturnal Cortisol release in relation to sleep structure. Sleep. 1992. 15: 21-27.

67. Fowden A.L., Giussani D.A., Forhead A.J., Intrauterine programming of physiological systems: causes and consequences. Physiology. 2006. 21: 29-37.

68. Franken P., Dijk D.J., Tobler I., Borbely A.A. Sleep deprivation in rats: effects on EEG power spectra, vigilance states, and cortical temperature. Am. J. Physiol. 1991. 261: R198-R208.

69. Friess E., von Bardeleben U., Wiedemann K., Lauer C., Holsboer F. Effects of pulsatile Cortisol infusion on sleep-EEG and nocturnal growth hormone release in healthy men. J. Sleep Res. 1994. 3: 73-79.

70. Friess E., Tagaya H., Trachsel L., Holsboer F., Rupprecht R. Progesterone-induced changes in sleep in male subjects. Am. J. Physiol. 1997. 272: E885-91.

71. Frye C. A., Orecki Z. A. Prenatal stress alters reproductive responses of rats in behavioral estrus and paced mating of hormone-primed rats . Horm. Behav. 2002. 42: 472-483.

72. Glinoer D. The regulation of thyroid in pregnancy: Pathways of endocrine adaptation from physiology to pathology. Endocr. Rev. 1997. 18: 404—433.

73. Gillin J.C., Jacobs L.S., Snyder F., Henkin R.I. Effects of ACTH on the sleep of normal subjects and patients with Addison's disease. Neuroendocrinol. 1974.15: 21-31.

74. Glover V., O'Connor T.G., O'Donnell K. Prenatal stress and the programming of the HPA axis. Neurosci. Biobehav. Rev. 2009: 10: 259-269.

75. Goebelsmann U. Protein and steroid hormones in pregnancy. J.Repr. Med. 1979. 23(4): 166-177.

76. Goichot В., Brandenberger G., Saini J., Wittersheim G., Follenius M. Nocturnal plasma thyrotropin variations are related to slow-wave sleep. J. Sleep Res. 1992. 1: 186-190.

77. Gotz F., Stahl F., Ohkawa Т., Mendez-Gomez N., Dorner G. The influence of maternal adrenal function during gestation on hormonal and long-term behavioral parameters in the offspring of rats. Monogr. Neurol. Sci. 1986. 12: 112-116.

78. Grahnstedt S. and Ursin R. 1985. Platform sleep deprivation affects delta sleep in addition to REM sleep. Behav. Brain Res. 18: 233-239.

79. Granger J. P. Maternal and fetal adaptations during pregnancy: lessons in regulatory and integrative physiology. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Сотр. Physiol. 2002.283(6): R1289-R1292.

80. Guo J.S., Chau J.F.L., Cho C.H., Koo M.W.L. Partial sleep deprivation compromises gastric mucosal integrity in rats. Life Sci. 2005. 77(2): 220-229.

81. Institutional Animal Care and Use Committee Guidebook, 2nd Ed. Office of Laboratory Animal Welfare (OLAW/ARENA), Nation. Inst. Health. 2002.

82. Hairston I.S., Little M.T., Scanlon M.D., Barakat M.T., Palmer T.D., Sapolsky R.M., Heller H.C. Sleep restriction suppresses neurogenesis induced by hippocampus-dependent learning. J. Neurophysiol. 2005. 94:.4224^4233.

83. Hedmann C., Pohjasvaara Т., Tolonen U., Suhonen-Malm A.S., Myllya .V.V. Effects of pregnancy on mothers'sleep. Sleep Med. 2002. 3: 37-42.

84. Holsboer F., von Bardeleben U., Steiger A. Effects of intravenous corticotropin-releasing hormone upon sleep-related growth hormone surge and sleep EEG in man. Neuroendocrinol. 1988. 48: 32—38.

85. Hipolide D.C., Tufik S. Paradoxical sleep deprivation in female rats alter drug-induced behaviors. Physiol. Behav. 1995. 57(6): 1139-1143.

86. Huizink A. C., Mulder E. J. H., Buitelaar J. K. Prenatal stress and risk for psychopathology: Specific effects or induction of general susceptibility? Psychol. Bull. 2004. 130: 115-142.

87. Imai-Matsumura K., Morimoti A., Murakami N., Nakayama T. Maternal thermal stimulation changes metabolic activity in fetal hypothalamus. Brain Res. 1990. 513: 295-298.

88. Kanellopoulos-Langevin C., Caucheteux S.M., Verbeke P., Ojcius D.M: Tolerance of the fetus by the maternal immune system: role of inflammatory mediators at the feto-maternal interface. Reprod. Biol. Endocrinol. 2003. 2: 121-126.

89. Kato M., Phillips B.G., Sigurdsson G., Narkiewicz K., Pesek C.A., Somers V.K. Effects of sleep deprivation on neural circulatory control. Hypertension. 2000. 35: 1173-1175.

90. Kim Y., Laposky A. D., Bergmann В. M., Turek F. W. Repeated sleep restriction in rats leads to homeostatic and allostatic responses during recovery sleep. PNAS. 2007. 104. 25: 10699-10702.

91. Kimura M., Zhang S-Q, Inoue S. Pregnancy-associated sleep changes in the rat. Am. J. Physiol. 1996. 271: R1063-R1069.

92. Kimura M., Zhang S-Q, Inoue S. An animal model for pregnancy-associated sleep disorder. Psychiat. Clin. Neurosci. 1998. 52(2): 209-211.

93. Kleinlogel H .The female rat's sleep during estrous cycle. Neuropsychobiol. 1983. 10(4): 228-237.

94. Knutson K. L., Spiegel K., Penev P., Cauter E.V. The metabolic consequences of sleep deprivation. Sleep Med. Rev. 2007. 11.3: 163-178.

95. Kofman, O. The role of prenatal stress in the etiology of developmental behavioural disorders. Neurosci. Biobehav. Rev. 2002. 26: 457^70.

96. Kovalzon V.M., Tsibulsky V.L. REM-sleep deprivation, stress and emotional behavior in rats. J. Behav. Brain Res. 1984. 14: 235-245.

97. Kripke D.F., Garfmkel L., Wingard D.L., Klauber M.R., Marler M.R. Mortality associated with sleep duration and insomnia. Arch. Gen. Psychiatr. 2002. 59: 131-136.

98. Kruijver F.P., Swaab D.F. Sex hormone receptors are present in the human suprachiasmatic nucleus. Neuroendocrinology. 2002. 75(5): 296-305.

99. Kyrou I., Chrousos G.P., Tsigos C. Stress, visceral obesity, and metabolic complications. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2006. 1083: 77-110.

100. Lan C.T., Hsu J.C., Ling E.A. Influence of sleep deprivation coupled with administration of melatonin on the ultrastructure of rat pineal gland. Brain Res. 2001. 910: 1-11.

101. Landis C. A. Altered sleep patterns with the platform method of REM sleep deprivation in rats. J. Sleep Res. 1996. 25, 469-477.

102. Lancel M., Kerkhof G.A. Effects of repeated sleep deprivation in the dark-or light-period on sleep in rats Physiol. Behav. 1989. 45. 2: 289-297.

103. Langley-Evans S. C. Developmental programming of health and disease. Proc. Nutr. Soc. 2006. 65(1): 97-105.

104. Latendresse G. The interaction between chronic stress and pregnancy: Preterm birth from a biobehavioral perspective. J. Midwifery Womens Health. 2009. 54(1): 8-17.

105. Lee K.A. Alterations in sleep during pregnancy and postpartum: a review of 30 years of research. Sleep Med Rev. 1998. 2(4): 231-242.

106. Lee K.A., Zaffke M.E., Baratte-Beebe K. Restless legs syndrome and sleep disturbance during pregnancy: the role of folate and iron. J. Worn. Health Gender-Based Med. 2001. 10:.335-341.

107. Lee K.A, Zaffke M.E., Mcenany G. Parity and sleep patterns during and after pregnancy. Obstet. Gynecol. 2000. 95: 14-18.

108. Lenfant C. The interdependence of sleep and health a commentary. Metabolism Clin. Exp. 2006. 55: S50-S53

109. Lenton E.A,. Heal L.M., Sulaiman R. Plasma concentrations of HCG from the time of implantation until the second week of pregnancy. Fertil. Steril. 1982. 37: 773-778.

110. Lopez-Rodriguez F., Kim J., Poland R.E. Total sleep deprivation decreases immobility in the forced-swim test. Neuropsychopharmacology. 2004. 29(6): 1105-1111.

111. Maccari S., Darnaudery M., Morley-Fletcher S., Zuena A.R., Cinque C., Van Reeth O., Prenatal stress and long-term consequences: implications of glucocorticoid hormones. Neurosci. Biobehav. Rev. 2003. 27: 119-127.

112. Manber R, Armitage R. Sex, steroids, and sleep: a review. Sleep 1999. 22:540-555.

113. Medeiros R., Lenneberg-Hoshino C., Hoshino K., Tufik S. Neuroethological differences in sleep deprivation induced by the single- and multiple-platform methods. Braz. J. Med. Biol. Res. 1998. 31 (5): 675-680.

114. Meerlo P., Koehl M., van der Borght K., Turek F.W. Sleep restriction alters the hypothalamo-pituitary-adrenal response to stress. J. Neuroendocrinol 2002. 14: 397-402.

115. Meerlo P., Sgoifo A., Suchecki D. Restricted and disrupted sleep: effects on autonomic function, neuroendocrine stress systems and stress responsivity. Sleep Med. Rev. 2008. 12: 197-210

116. Meier-Ewert H.K., Ridker P.M., Rifai N., Regan M.M., Price N.J., Dinges D.F., Mullington J.M.: Effect of sleep loss on C-reactive protein, an inflammatory marker of cardiovascular risk. J. Am. Coll. Cardiol. 2004.43: 678-683.

117. Mindell J.A. and Jacobson B.J. Sleep disturbances during pregnancy. J. Obstet. Gynecol. Neonat. Nurs. 2000. 29(6): 590-597.

118. Mishel J.R. Nakamura R.M., Baraberia J.M., Initial detection of human chorionic gonadotrophins in serum in normal human gestation. Am. J. Obstet. Gynecol. 1974.2: 118: 990-997.

119. Neumann I.D., Wigger A., Liebsch G., Holsboer F., Landgraf R. Increased basal activity of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis during pregnancy in rats bred for high anxiety-related behaviour. Psychoneuroendocrinol. 1998b. 23: 449-463.

120. Ng E.K., Tsui N.B., Lau Т.К., Leung T.N., Chiu R.W., Panesar N.S., LitL.C., Chan K.W., Lo Y.M. mRNA of placental origin is readily detectable in maternal plasma. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2003.100: 4748-4753.

121. Nishina H., Yjnda K., Okai Т., Kozuma S., Inoue S., Taketani Y. Characteristic changes in sleep patterns during pregnancy in rats. Neurosci. Lett. 1996.203:5-8.

122. Obal F. Jr, Alfaldi P., Cady A.B., Johannsen L., Saiy G., Krueger J.M. Growth hormone-releasing factor enhances sleep in rats and rabbits. Am. J. Physiol. 1988. 255: R310-R316.

123. Ocampo-Garces A., Molina E., Rodriguez A., Vivaldi E.A. Homeostasis of REM sleep after total and selective sleep deprivation in the rat. J. Neurophysiol. 2000. 84: 2699-2702.

124. Opp M., Obal F. Jr., Krueger J.M. Corticotropin-releasing factor attenuates interleukin 1-induced sleep and fever in rabbits. Am. J. Physiol. 1989. 257: 528-535.

125. Orthmann J.L., Rogers N.L., Price N.J., et al. Changes in plasma growth hormone levels following chronic sleep restriction. Sleep. 2001. 24: A248-A249.

126. Paterson L.M., Wilson S.J., Nutt D.J., Hutson P.H., Ivarsson M.A translational, caffeine-induced model of onset insomnia in rats and healthy volunteers. Psychopharmacology (Berl). 2007. 191(4): 943-950

127. Paxinos G., Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. San Diego: Acad. Press. 1998.

128. Petraglia F., Santuz M., Florio P., Simoncini Т., Luisi S., Plaino L.,

129. Genazzani A.R., Genazzani A.D., Volpe A. Paracrine regulation of human137placenta: control of hormonogenesis. J. Reprod. Immunol. 1998. 39(l-2):.221-233.

130. Pien G.W., Schwab R.J. Sleep disorders during pregnancy. Sleep. 2004. 27(7): 1405-1417.

131. Pigarev I.N. Neurons of visual cortex respond to visceral stimulation during slow wave sleep//Neuroscience. 1994. 62(4): 1237-1243.

132. Pigarev I. N., Almirall H., Pigareva M. L., Bautista V., Sanchez-Bahillo A., Barcia C., Herrero Т. M. Visceral signals reach visual cortex during slow wave sleep. Study in monkeys. Acta Neurobiol. Exp. 2006. 66(1): 69-73.

133. Pokk P., Vassiljev V., Vali M. Small platform stress increases. Fundam Clin Pharmacol. 2000. 14(5) : 487-491.

134. Polo-Kantola P., Erkkola R., Helenius H., Irjala K., Polo O. When does estrogen replacement therapy improve sleep quality. J. Obstet. Gynecol. 1998. 178: 1002-1009.

135. Power K.L., Moore C.L. Prenatal stress eliminates differential maternal attention to male offspring in Norway rats. Physiol. Behav. 1986. 38: 667-671.

136. Rechtshaffen A., Bergmann B.M. Sleep deprivation in the rat: An update of the 1989 paper. Sleep. 2002. 25(1): 18-24.

137. Rechtschaffen A., Bergmann B.M., Gilliland M.A., Bauer K. Effects of method, duration, and sleep stage on rebounds from sleep deprivation in the rat. Sleep. 1999. 22: 11-30.

138. Rich-Edwards J.W., Grizzard T.A. Psychosocial stress and neuroendocrine mechanisms in preterm delivery. Am. J. Obstet. Gynecol. 2005.192(5 Suppl): S30-35.

139. Rogers N.L., Price N.J., Mullington J.M., Szuba M.P, Van Dongen H.P., Dinges D.F. Plasma Cortisol changes following chronic sleep restriction. Sleep. 2000. 23 :A70-71.

140. Roky R., Obal F., Jr., Valatx J.L., Bredow S., Fang J., Pagano L.P., Krueger J.M. Prolactin and rapid eye movement sleep regulation. Sleep 1995. 18: 536-542.

141. Ronca A.E., Lamkin C.A., Alberts J.F. Maternal contributions to sensory experience in the fetal and newborn rat (Rattus norvigecus). J. Сотр. Psychol. 1993. 107: 61-74.

142. Rosenwasser, A.M., Turek, F.W. Physiology of the mammilian circadian system. In: Principles and Practice of Sleep Medicine Eds.: Kryger M.H., Roth Т., Dement W.C. Elsevier, Philadelphia. 2005: 351-362.

143. Sahota P.K., Jain S.S., Dhand R. Sleep disorders in pregnancy. Curr. Opin. Pulm. Med. 2003. 9(6): 477-483.

144. Santiago J.R., Nolledo M.S., Kinzler W., Santiago T.V. Sleep and sleep disorders in pregnancy. Ann. Int. Med. 2001.134(5): 396-408.

145. Schwartz S.W., Cornoni-Huntley .J, Cole S.R., Hays J.C., Blazer D.G., Schocken D.D. Are sleep complaints an independent risk factor for myocardial infarction? Ann. Epidemiol. 1998. 8:384-392.

146. Sgoifo A., Buwalda В., Roos M., Costoli Т., Merati G., Meerlo P. Effects of sleep deprivation on cardiac autonomic and pituitary-adrenocortical stress reactivity in rats. Psychoneuroendocrinol. 2006. 31: 197-208.

147. Schwierin, В., Borbely A.A., Tobler I. Prolonged effects of 24-h total sleep deprivation on sleep and sleep EEG in the rat. Neurosci. Lett. 1999. 261: 61-64.

148. Sgoifo A., Buwalda В., Roos M., Costoli Т., Merati G., Meerlo P. Effects of sleep deprivation on cardiac autonomic and pituitary-adrenocortical stress reactivity in rats. Psychoneuroendocrinol. 2006. 31: 197-208.

149. Sherwin BB. Estrogen and cognitive functioning in women. Endocrine. 2003. 24(2): 133-151.

150. Silva R.H, Abflio V.C., Takatsu A.L., Kameda S.R., Grassl C., Chehin A.B., Medrano W.A., Calzavara M.B., Registro S., Andersen M.L.,

151. Machado R.B., Silver R., Lesauter J. Circadian and homeostatic factors in arousal. Ann. N.Y. Acad. Sci. 2008. 1129: 263-274.

152. Smotherman W.P., Robinson S.R. Behavior of rat fetuses following chemical or tactile stimulation. Behav. Neurosci. 1988. 102: 24-34.

153. Soares M.J. The prolactin and growth hormone families: pregnancy-specific hormones/cytokines at the maternal-fetal interface. Reprod. Biol. Endocrinol. 2004. 2: 51-65.

154. Spath-Schwalbe E., Uthgenannt D., Voget G., Kern W., Born J., Fehm H.L. Corticotropin-releasing hormone-induced adrenocorticotropin and Cortisol secretion depends on sleep and wakefulness. J. Clin. Endocrinol. Metab. 1993.77: 1170-1173.

155. Schwierin В., Borbely A.A., Tobler I. Sleep homeostasis in the female rat during the estrous cycle // Brain Res. 1998. V. 811. P. 96-104.

156. Spiegel K., Follenius M., Simon C., Saini .J, Ehrhart J., Brandenberger G. Prolactin secretion and sleep. Sleep. 1994.17: 20-27.

157. Spiegel K., Leproult R., Van Cauter E. Impact of sleep debt on metabolic and endocrine function. Lancet. 1999. 354: 1435-1439.

158. Spiegel K., Sheridan J.F., Van Cauter E. Effect of sleep deprivation on response to immunization. JAMA. 2002. 288: 1471-1472.

159. Spiegel K., Leproult R., Tasali E., Penev P., Van Cauter E. Sleep curtailment results in decreased leptin levels and increased hunger and appetite. Sleep. 2003.26: A174.

160. Spiegel K., Tasali E., Penev P., Van Cauter E. Brief communication: sleep curtailment in healthy young men is associated with decreased leptin levels, elevated ghrelin levels, and increased hunger and appetite. Ann. Intern. Med. 2004. 141:1-52.

161. Steiger A., Guldner J., Hemmeter U., Rothe В., Wiedemann K., Holsboer F. Effects of growth hormone-releasing hormone and somatostatin on sleep EEG and nocturnal hormone secretion in male controls. Neuroendocrinol. 1992. 56: 566-573.

162. Steiger A., Trachsel L., Guldner J., Hemmeter U., Rothe В., Rupprecht R., Vedder H., Holsboer F. Neurosteroid pregnenolone induces sleep-EEG changes in man compatible with inverse agonistic GABAA-receptor modulation. Brain Res. 1993. 615: 267-274.

163. Suchecki D., Palermo Neto J. Prenatal stress and emotional response of adult offspring. Physiol. Behav. 1991. 49 (3): 423-426.

164. Takahashi Y., Kipnis D. M., Daughaday W.H. Growth hormone secretion during sleep. J. Clin. Invest. 1968. 47:.2079-2090.

165. Thomson J., Oswald I. Effect of oestrogen on the sleep, mood, and anxiety of menopausal women. British Med. J. 1977. 2: 1317-1319.

166. Tobler I., Borbely A.A. The effect of 3-h and 6-h sleep deprivation on sleep and EEG spectra of rat. Behav. Brain Res. 1990. 36. (1/2): 73-78

167. Tochikubo O., Ikeda A., Miyajima E., Ishii M. Effects of insufficient sleep on blood pressure monitored by a new multibiomedical recorder. Hypertension. 1996. 27: 1318-1324.

168. Tung A., Takase L., Fornal C., Jacobs B. Effects of sleep deprivation and recovery sleep upon cell proliferation in adult rat dentate gyrus. Neurosci. 2005.134(3): 721-723.

169. Turbul A.C., Pattern P.T., Flint A.P.E., Keirrse M.J.N.C. Significant fall in progesterone and rise in estradiol levels in human peripheral plasma before onset of labor, Lancet. 1974. 1: 101-105.

170. Van Cauter E. Diurnal and ultradian rhythms in human endocrine function: a minireview. Horm. Res. 1990. 34(2): 45-53.

171. Van Hulzen Z.J.M., Coenen A.M. Paradoxical sleep deprivation and locomotor activity in rats. Physiol. Behav. 1981. 27: 741-744.

172. Van Luijtelaar E.L., Coenen A.M. Differential behavioural effects of two instrumental paradoxical sleep deprivation techniques in rats. Biol. Psychol. 1982. 15 (1-2): 85-93.

173. Van Luijtelaar E.L., Coenen A.M. Electrophysiological evaluation of three paradoxical sleep deprivation techniques in rats. Physiol. Behav. 1986. 36(4): 603-609.

174. Vazquez-Palacios G., Retana-Marquez S., Bonilla-Jaime H., Velazquez-Moctezuma J. Further definition of the effect of corticosterone on the sleep-wake pattern in the male rat. Pharmacol. Biochem. Behav. 2001. 70( 2-3): 305-310.

175. Vazquez-Palacios G., Velazquez-Moctezuma J. Effect of electric foot shocks, immobilization, and corticosterone administration on the sleep-wake pattern in the rat. Physiol. Behav. 2000. 71: 23-28

176. Vgontzas A.N., Bixler E.O., Papanicolaou D.A., Chrousos G.P. Chronic systemic inflammation in overweight and obese adults. JAMA. 2000. 283: 2235-2236.

177. Vgontzas A.N., Zoumakis E., Bixler E.O., Lin H.M., Follett H., Kales A., Chrousos G.P. Adverse effects of modest sleep restriction on sleepiness, performance, and inflammatory cytokines. J. Clin. Endocrinol. Metab. 2004. 89:2119-2126.

178. Vogel G. A review of REM sleep deprivation. Arch. General Psychiatry. 1975. 132: 749-761.

179. Voloschin L.M., Tramezzani J.H. Milk ejection reflex linked to slow wave sleep in nursing rats. Endocrinol. 1979. 105(5): 1202-1207.

180. Vivaldi E.A., Ocampo A., Roncagliolo M., Wyneken U., Zarata A.M. Short-term homeostasis of active sleep and architecture of sleep in the rat. J. Neurophysiol. 1994a. 72: 1745-1755.

181. Vyazovskiy V.V., Borbely A.A., Tobler I. Interhemispheric sleep EEG asymmetry in the rat is enhanced by sleep deprivation. J. Neurophysiol. 2002.88: 2280-2286.

182. Vyazovskiy V.V., Achermann, P. Tobler I. Sleep homeostasis in the rat in the light and dark period. Brain Res. Bull. 2007. 74: 37-44.

183. Wadhwa P.D. Psychoneuroendocrine processes in human pregnancy influence fetal development and health, sychoneuroendocrinology. 2005. 30(8): 724-743.

184. Ward I.L., Weisz J. Maternal stress alters plasma testosterone in fetal males. Science. 1980. 207(4428): 328-329.

185. Weikel J.C., Wichniak A., Ising M., Brunner H., Friess E., Held K., Mathias S., Schmid D.A., Uhr M., Steiger A. Ghrelin promotes slow-wave sleep in humans. Am. J. Physiol. Endocrinol .Metab. 2003.284(2): E407-E415.

186. Welberg L.A.M., Seckl J.R.,. Prenatal stress, glucocorticoids and the programming of the brain. J. Neuroendocrinol. 2001.13: 113-128.

187. Zhang S.Q., Kimura M., Inoue S. Sleep patterns in cyclic and pseudopregnant rats. Neurosci. Lett. 1995. 193: 125-128.

188. Zhang SQ., Kimura M., Inoue S. Bromocriptine-induced blockade of pregnancy affects sleep patterns in rats. Neuroimmunomodul. 1996. 3(4): 219-226.

189. Zucconi G.G., Belia S., Menichini E., Castigli E., Giuditta A. Paradoxical sleep deprivation of the mother enhances DNA synthesis in fetal rat brain: autoradiographic and biochemical evidence. Int. J. Dev. Neurosci. 1986. 4(2): 169-178.

Информация о работе

Руцкова, Елизавета Михайловна
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.03.01

Диссертация

Особенности цикла сон-бодрствование у крыс на ранней стадии беременности - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы