Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Трансгенерационные эффекты антенатального стресса разной этиологии

ВАК РФ 03.03.01, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Трансгенерационные эффекты антенатального стресса разной этиологии"

004611гам

На правах рукописи

ДУНАЕВА Татьяна Юрьевна

ТРАНСГЕНЕРАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ АНТЕНАТАЛЬНОГО СТРЕССА РАЗНОЙ ЭТИОЛОГИИ

специальность 03.03.01 - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

2 1 ОПТ 20Ю

МОСКВА 2010

004611250

Работа выполнена на кафедре физиологии человека и животны биологического факультета Московского государственного университет имени М.В. Ломоносова (заведующий кафедрой - профессор A.A. Каменский).

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ:

Наталия Александровна Соколова доктор биологических наук,

профессор кафедры физиологии

человека

и

животных

биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

Юрий Валентинович Лихачев

кандидат биологических наук, доцент Института психологии им. Л.С. Выготского РГГУ

Владимир Борисович Кошелев

доктор биологических наук, профес факультета фундаменталы

медицины МГУ им. М.В. Ломоносо!

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ:

ГОУ ВПО Российский Государственный Медицинский Университет Росздрава

Защита диссертации состоится 01 ноября 2010 г. в 15 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д501.001.93 при биологическом факультете МГУ им. М.В. Ломоносова по адресу: Ленинские горы, д.1, строение 12, Москва, ГСП-1, 119991, ауд.М-1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ.

Автореферат разослан 01 октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор биологических наук

Б.А. Умарова

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы.

Согласно отчету ВОЗ о состоянии здоровья населения ежегодно в мире около 10% детей умирают, не достигнув пятилетнего возраста; примерно 30% этих случаев связано с нарушениями течения беременности и родов (Lerberghe et al., 2005). Около 90% новорожденных и детей в раннем постнатальном периоде развития страдают различными дисфункциями. Была выдвинута теория «плодного программирования», согласно которой предпосылки к появлению многих заболеваний зарождаются в антенатальный период развития (Barker, 1999).

Причины неблагоприятного исхода беременности делятся на три категории: собственно осложнения беременности; сопутствующие заболевания, не всегда связанные с беременностью; негативные влияния нездорового образа жизни.

Начиная со второй половины XX века помимо клинических исследований разрабатываются экспериментальные модели воздействия неблагоприятных факторов на животных во время беременности и изучается их влияние на исход беременности и развитие потомства. По мере изучения проблемы выяснилось, что влияние неблагоприятных факторов, действующих во время беременности, на потомство не ограничивается одним поколением (Painter et al., 2008). Встал вопрос об изучении трансгенерационных эффектов антенатального стресса. Как правило, в этих исследованиях анализируются последствия хронического стресса на поздних сроках беременности (Barlow et al., 1978; Darnaudery and Maccari, 2008; Huang et al., 2004). Аналогичных работ по изучению последствий острого стресса, перенесенного беременной самкой на раннем сроке беременности, практически нет. Также не проводилось и сравнения воздействия разных видов стресса, пережитого на ранних сроках беременности, на потомство более чем в одном поколении. Такого рода исследования дают возможность не только оценить стрессреактивность организма матери на действие разных стрессорных факторов в период раннего органогенеза, но и дают материал для понимания механизмов, лежащих в основе перинатальных и постнатальных психомоторных и вегетативных дисфункций, регистрируемых в ряду поколений.

В связи с этим нами была поставлена цель исследовать последствия двух различных видов гестационного стресса периода раннего органогенеза -острой гипобарической гипоксии (ОГГ) и иммобилизации (ИММ) - для беременных самок крыс, подвергавшихся воздействию данных стрессорных факторов (поколения F0), прямого потомства этих самок (поколения F1) и потомства, полученного в результате скрещивания самок поколения F1 с самцами, не подвергавшимися антенатальному стрессу (поколения F2).

Цели и задачи исследования.

1) Изучить влияние ОГГ и однократной мягкой ИММ периода раннего органогенеза на беременных самок по показателям поведения, вариабельности сердечного ритма и материнского поведения.

2) Изучить влияние тех же стрессорных воздействий на самцов и самок первого поколения (F1) по показателям морфометрии, поведения, обучения с положительным подкреплением, вариабельности сердечного ритма и материнского поведения (у самок).

3) Изучить влияние тех же стрессорных воздействий на самцов и самок второго поколения (F2) по тем же показателям.

4) Провести сравнительный анализ последствий двух видов стресса, перенесенного беременными самками поколения F0, для поколений F1 и F2.

Научная новизна и практическая значимость работы.

Впервые показана высокая чувствительность периода раннего органогенеза к действию стрессогенных факторов разной этиологии не только со стороны материнского организма (F0) и первого поколения (F1), но и второго поколения (F2) потомства. Выявлены как сходства, так и различия во влияниях двух видов стрессоров (острой гипобарической гипоксии и иммобилизации) на организм беременной самки в исследованном периоде. Кроме того, впервые было показано, что матери, пережившие ОГГ, проявляют усиленную заботу о потомстве. Показано, что оба вида стрессогенных факторов затрагивают практически все исследованные морфометрические и функциональные характеристики поколения F1. Также впервые показано, что оба вида стрессогенных воздействий на организм беременной самки приводят к подавлению материнского поведения у самок поколения F1. Впервые показано, что последствия стрессирования беременных самок F0 проявляются в F2 практически во всех исследованных параметрах. Изменялись морфометрические характеристики, паттерны поведения, вегетативный баланс регуляции; последствия ОГГ проявились и в ухудшении способности к обучению у самцов поколения F2.

Полученные результаты могут помочь в диагностике отклонений развития, спровоцированных стрессом, перенесенным беременными в период раннего органогенеза, не только в первом, но и в последующих поколениях, а также в поисках путей профилактики и коррекции возникающих отклонений.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. ОГГ, перенесенная беременными самками (F0) в период раннего органогенеза, привела к снижению тревожности на фоне повышенной локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности, смещению вегетативного баланса в сторону преобладания симпатического компонента и повышению материнской мотивации;

однократная ИММ того же периода привела к усилению симпатического компонента вегетативного баланса беременных самок.

2. Те же стрессорные воздействия, перенесенные поколением F0 в период раннего органогенеза, оказали влияние на паттерны морфометрии, поведения, способность к обучению и вегетативный баланс самцов и самок не только первого (Fl), но и второго (F2) поколения. ОГГ вызвала уменьшение массы тела в обоих поколениях, улучшение обучаемости самок Fl и ухудшение обучаемости самцов F2. ИММ вызвала увеличение массы тела в обоих поколениях и ухудшение обучаемости самок Fl. Оба вида стресса привели к сниженшо локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности на фоне повышенной тревожности в обоих поколениях. Направление изменения вклада симпатического компонента в вегетативный баланс регуляции зависело от вида антенатального стрессирования, тендерной или генерационной принадлежности. У самок поколения Fl наблюдалось снижение материнской мотивации.

3. Последствия обоих видов стресса, пережитого беременными самками (F0) в период раннего органогенеза, оказались сходными в поколениях F1 и F2 по ряду показателей: влиянию на массу тела, локомоторную и ориентировочно-исследовательскую активность и тревожность животных. Отмечавшееся в обоих поколениях снижение локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и увеличение тревожности может быть свидетельством развития когнитивных нарушений.

4. Впервые показано, что стрессорные воздействия на беременных крыс в период раннего органогенеза оказывали выраженные влияния на два последующих поколения, то есть обусловливали развитие трансгенерационных эффектов.

Апробация материалов диссертации.

Результаты диссертационной работы были представлены на XX Съезде Физиологического общества имени И.П. Павлова (Россия, Москва, 2007), V Всероссийской конференции «Механизмы функционирования висцеральных систем» (Россия, Санкт-Петербург, 2007), 20th ECNP Congress. (Vienna, Austria,

2007), коференции «Проблемы регуляции висцеральных функций» (Минск,

2008), II Съезде физиологов СНГ (Молдова, Кишинёв, 2008), Всероссийской конференции «Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях» (Нижний Новгород, 2009), the Scandinavian Physiological Society's Annual Meeting (Sweden, Uppsala, 2009), 10th ECNP Regional Meeting, (Tallinn, Estonia, 2009), Joint Meeting of the Scandinavian and German Physiological Societies, (Copenhagen, Denmark, 2010), 7th FENS Forum of European Neuroscience (Amsterdam, the Netherlands, 2010) и на заседании кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ (Россия, Москва, 2010).

Публикации.

По материалам диссертации опубликованы 5 статей и 14 тезисов.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, изложения результатов и их обсуждения, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложения. Работа изложена на 171 странице, содержит 35 рисунков и 62 таблицы. Список литературы включает 228 источников, из которых 38 работ в российских изданиях и 190 в зарубежных.

Список сокращений.

ОГГ - острая гипобарическая гипоксия; ИММ - иммобилизация; ВСР -вариабельность сердечного ритма; ОП - «Открытое поле»; НК - «Норковая камера»; ПКЛ - «Приподнятый крестообразный лабиринт»; АОЗ -антиоксидантная защита; ГГНС - гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система.

Материалы и методы исследования

Работа была выполнена на самках белых нелинейных крыс весом 250-300 г (п=130) и их потомстве обоих полов поколений F1 (самцы п=190, самки п=188) и F2 (самцы п=199, самки п=219). Контролем служили беременные крысы, не подвергавшиеся стрессам, и два поколения их потомства. Все исследования проводились в соответствии с этическими принципами и нормативными документами, рекомендованными Европейским научным фондом (ESF) и Хельсинской декларацией о гуманном отношении к животным.

В первой части работы исследовали влияние ОГГ и ИММ на крыс со сроком беременности 9-10 суток. В опытных группах животных подвергали одному из двух видов стресса. Через сутки после моделирования стрессорных воздействий анализировали их отставленные влияния на вегетативный баланс регуляции сердца по показателям вариабельности сердечного ритма (ВСР), а также на спонтанное поведение животных с целью оценки двигательной и ориентировочно-исследовательской активности и уровня тревожности. В первую неделю после родов (на 3-8-е сутки) нами было проведено исследование влияния ОГГ и ИММ периода раннего органогенеза на материнское поведение самок крыс.

Во второй части работы исследовали влияния указанных выше видов антенатального стресса на постнатальное развитие поколения F1. Со 2-х по 57-е сутки жизни у крысят регистрировали массу (г) и длину тела (мм), а также время открытия глаз и открытия влагалища у самок. На 22-е, 36-е и 57-е сутки жизни исследовали показатели спонтанного поведения. На 57-е сутки жизни оценивали вегетативный баланс по показателям ВСР. В возрасте двух месяцев изучали способность к обучению с положительным подкреплением.

Взрослых самок поколения F1 (в возрасте 70-80 суток) ссаживали с интактными самцами. В течение беременности их не подвергали стрессорным воздействиям. Рожденное ими потомство являлось по отношению к подвергнутым стрессу самкам поколением F2. На 3-8-е сутки после родов исследовали параметры материнского поведения самок поколения F1.

В третьей части работы исследовали влияния ОГТ и ИММ, которым подвергали беременных самок поколения F0, на постнатальное развитие поколения F2. Оценивали те же показатели, что и в поколении F1.

Самок поколения F0, подвергнутых ОГГ, и их потомство F1 и F2 относили к группе «Гипоксия»; самок поколения F0, подвергнутых ИММ, и их потомство F1 и F2 относили к группе «Иммобилизация».

Моделирование стрессорных воздействий.

Для моделирования ОГГ животных помещали в барокамеру и за 1 минуту снижали давление до уровня, эквивалентного 5%-ному содержанию 02. Если остановка дыхания или первый атональный вдох животного появлялся во временном интервале до 5 мин действия гипоксии, крыс относили к низкоустойчивым; далее в эксперименте использовали только этих животных.

ИММ моделировали в течение шести часов в специальных пластиковых пеналах. Во время моделирования ИММ самки находились в условиях пищевой и питьевой депривации.

В качестве контроля использовали беременных крыс, не подвергавшихся стрессу и находившихся в тех же условиях.

Регистрация поведенческой активности.

Уровень локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и тревожности в первой части работы оценивали в тестах «Открытое поле» (ОП) и «Приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ), а во второй и третьей частях - в тестах «Норковая камера» (НК) и ПКЛ (Буреш, Бурешова и др. 1991; Титов и Каменский 1980; Kelley and Lang 1989). Во всех случаях тестирование проводили в течение 3-х минут.

Обучение в тесте «Сложный лабиринт».

Способность самцов и самок поколений F1 и F2 к обучению с положительным подкреплением оценивали в тесте «Сложный лабиринт» (Себенцова и др., 2005), с модификациями.

Оценка вегетативного баланса регуляции.

Вегетативный баланс регуляции оценивали с помощью показателей вариабельности сердечного ритма (ВСР), рассчитанных по записям ЭКГ в условиях свободного поведения: среднее значение RR-интервала в выборке (AveRR), мс; амплитуда моды (АМо), %; коэффициент монотонности (QM; стресс-индекс (SI); стандартное отклонение массива RR-интервалов (SD), мс;

вариабельность ритма (ДХ, разброс выборки), мс; индекс тонуса парасимпатической нервной системы - квадратный корень из суммы разностей последовательного ряда RR-интервалов (RMSSD). О сдвиге вегетативного баланса в сторону активации симпатического или парасимпатического компонента судили по соответствующим изменениям регистрируемых показателей.

Исследование материнского поведения самок в домашней клетке.

Исследование материнского поведения проводили с 3-х по 8-е сутки после родов в полной тишине при свете красной лампы мощностью 15 Вт. Регистрацию паттернов материнского поведения проводили по методу Майерса с модификациями (Myers et al., 1989). Паттернам материнского поведения присваивали значение, равное числу наблюдений. Максимально возможное значение отдельно взятого показателя было равно 72.

Методы статистической обработки данных.

Статистическую обработку результатов проводили при помощи программ Microsoft Excel и Statistica 6.0 с использованием параметрических (t-критерий Стьюдента) и непараметрических критериев (U-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, критерий хи-квадрат и точный метод Фишера). Отличия считали значимыми при уровне достоверности р<0.05. Расчет показателей ВСР вели с помощью программ Spike-СЗ и Intervals (автор Воронцов Д.Д.).

Результаты и их обсуждение

Анализ влияния острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на беременных самок.

У беременных крыс с низкой устойчивостью к ОГГ (самки группы F0-ОГГ) через сутки уменьшалась тревожность и увеличивалась локомоторная и ориентировочно-исследовательская активность (табл.1). Иммобилизация не повлияла на основные поведенческие паттерны беременных крыс.

В обеих группах беременных самок ((FO-OIT и FO-ИММ) анализ общего направления сдвига вегетативного баланса выявил смещение в сторону усиления симпатического компонента (уменьшались длительность R-R интервала, SD и RMSSD и увеличивались амплитуда моды, коэффициент монотонности и стресс-индекс). (Табл.2).

Таким образом, у беременных самок ОГГ периода раннего органогенеза изменяла и поведенческие характеристики, и вегетативный баланс, тогда как ИММ повлияла только на вегетативный баланс. В обеих группах эти влияния выразились в усилении симпатического компонента регуляции.

Таблица 1. Влияние острой гппобарической гипоксии периода раннего органогенеза па поведенческие паттерны беременных крыс, зарегистрированные в тестах «Открытое доле» и «Приподнятый крестообразный лабиринт» через сутки после стресса._

Гест Показатель поведенческой активности Группа

FO-Korr, N=28 FO-OIT, N=29

«Открытое поле» ОС+ВЦ, п 3,9±0,6 5,5±0,6 *

«Приподнятый крестообразный лабиринт» ЛП, сек. 0,59±0,17 1,95±0,65 *

Свешивания с отсеков, п 0,11±0,06 0,46±0,14 *

Суммарная длительность груминга, сек. 16,7±2,6 11,3±2,2 *

Условные обозначения: ОС+ВЦ - отходы от стенок и выходы в центр «Открытого поля»; ЛП - латентный период захода в темный отсек лабиринта. РО-ОГТ - группа беременных самок, переживших ОГГ, низкой устойчивости (группа «Гипоксия»); РО-Когг - соответствующая контрольная группа; N - число животных; * - значимые отличия от контрольной группы на уровне достоверности р<0.05.

Таблица 2. Изменение показателей вариабельности сердечного ритма беременных :амок через сутки после острой гипобарической гипоксии или иммобилизации._

Усиление симпатического компонента (tS) ■ RR АМо QM SI SD ДХ RMSSD Вывод

t t t Ф A Ф ■

FO-ОГГ t t t Ф TS

FO-ИММ t t t Ф ÎS

Ослабление симпатического компонента (|S) : t - - -t 4/ t t t '

RR AMo- QM SI SD ДХ . RMSSD'

Условные обозначения:; RR - среднее значение RR-интервала в выборке, мс; АМо -амплитуда моды, %; QM - коэффициент монотонности; SI - стресс-индекс; SD -среднеквадратичное отклонение; ДХ - разброс, мс; RMSSD - индекс тонуса парасимпатической нервной системы; FO-ОГГ - группа беременных самок, переживших ОГГ, низкой устойчивости (группа «Гипоксия»); FO-ИММ - группа беременных самок, переживших ИММ (группа «Иммобилизация»).

Гестационный стресс мог повлиять также и на такой важный для постнатального развития потомства показатель, как материнское поведение. Проведенный мониторинг материнского поведения в домашней клетке на 3-8-е сутки жизни детенышей выявил усиление заботы о потомстве самок группы F0-ОГГ, но не группы FO-ИММ (рис. 1).

В ряде работ указывается, что сдвиги материнского поведения как в сторону его потенциации, так и в направлении ингибирования, значительно изменяют функциональное состояние потомства и могут сказываться не только

на ранних, но и на более поздних этапах развития (Fish et al., 2004; Francis et al., 1999).

Рисунок 1. Паттерны материнского поведения самок, переживших острую гипобарическую гипоксию в период раннего органогенеза.

Условные обозначения: Fû-ОГГ - группа самок, низкоустойчивых к острой гипобарической гипоксии (группа «Гипоксия»); FO-Когг - соответствующая контрольная группа; N - число животных; LG+ABN - сумма числа вылизываний детенышей и кормлений в позе с выгнутой спиной; N - количество животных; * - значимые отличия от соответствующей контрольной группы на уровне достоверности р<0.05; данные представлены в условных единицах.

В целом реакция беременных самок на перенесенную ОГТ была более выраженной, чем на ИММ, при одинаковой направленности возникавших изменений. Оба вида стресса изменили вегетативный баланс беременных крыс, а ОГГ, кроме того, повлияла на поведенческие паттерны и материнскую мотивацию. На этом основании было сделано предположение о возможности более выраженного влияния ОГГ и на потомство.

Последствия острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками (F0) в период раннего органогенеза, для поколения F1.

У крысят обоих полов в группе Fl-ОГТ наблюдалось значимое снижение массы тела. Наиболее выраженным этот эффект был на 22-е сутки жизни (в среднем на 11% у самцов и на 9% у самок). У самок группы Fl-ОГГ позже открывались глаза и отмечалась задержка открытия влагалища (р<0.05).

У крысят обоих полов в группе Fl-ИММ масса тела, наоборот, достоверно увеличивалась. Особенно ярко этот эффект был выражен у самок: на 22-е сутки жизни прирост массы составил в среднем 19%.

Разнонаправленные изменения массы в группах Fl-ОГГ и Fl-ИММ могут быть косвенным свидетельством различий во влиянии этих стрессов на общий метаболизм потомства.

Выход из Контакте Контакт Суммарное Кормление с (.б+А!^ гнезда детенышами более чем с кормление выгнутой

половиной помета

спинои

□ F0-Korr(N=12) HFO-Orr(N=12)

И у самок, и у самцов группы Р1-ИММ позже открывались глаза (р<0.05). Динамика открытия влагалища у самок не отличалась от контрольной группы.

Анализ паттернов поведения выявил отклонения во всех трех исследованных возрастах. Большая часть наблюдавшихся у самцов и самок обеих групп поколения Р1 отклонений паттернов поведения была направлена в сторону снижения локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и роста тревожности. Исключением явилось лишь уменьшение тревожности на 22-е сутки жизни у самок группы Р1-ОГТ и у самцов группы Р1-ИММ по ряду поведенческих паттернов, зарегистрированных в ПК Л (табл.3).

Таблица 3. Изменения паттернов поведения поколения Р1 групп «Гипоксия» и «Иммобилизация».

5озраст, сутки Параметр Fl-ОГГ Fl-ИММ

Самцы Самки Самцы Самки

ЛМА Ф = Ф Ф

22 ОИА Ф = Ф Ф

Тревожность t Ф Ф =

ЛМА Ф = Ф =

36 ОИА Ф = Ф =

Трев = = = t

ЛМА = Ф = Ф

57 ОИА = Ф = Ф

Тревожность = = t =

Условные обозначения: JIMA - локомоторная активность; ОИА - ориентировочно-исследовательская активность; Fl-ОГТ - поколение F1 группы «Гипоксия»; Fl-ИММ -поколение F1 группы «Иммобилизация»; <ф> - уменьшение показателя относительно контроля; «|» - увеличение показателя относительно контроля; «=» - отсутствие отличий показателя от контроля.

Наибольший интерес представляют изменения показателей поведения на 22-е сутки жизни - в момент перехода к самостоятельному питанию (табл.4,5).

Самцы Самки

Тест Показатель Р1-Когг N=54 и-огг N=35 И-Когг N=47 н-огг N=32

ГДА, п 51.15±3.20 39.43±3.28* 48.40±2.88 45.47±3.09

«Норковая камера» ВДА, п 6.50±0.60 4.63±0.65* 5.62±0.71 5.38±0.74

Акты груминга, п 2.74±0.27 4.00±0.37* 2.30±0.28 3.78±0.43*

Длительность груминга, с. 14.72±1.88 18.56±1.81* 12.69±1.58 16.85±1.69*

ЛП захода в темный отсек, с. 4.83±0.89 5.17±0.69 4.98±1.21 7.63±1.56*

«Приподнятый крестообразный лабиринт» Заходы в темноту, п 1.85±0.19 1.26±0.10* 1.6б±0.13 1.53±0.19

Пробежки, 11 0.28±0.08 0.06±0.06* 0.13±0.07 0.16±0.07

Свешивания с лучей, п 0.54±0.12 0.09±0.05* 0.28±0.10 0.81±0.20*

Акты грумипга, п 3.31±0.31 4.17±0.32* 3.04±0.25 3.19±0.30

Длительность груминга, с. 20.00±1.72 30.64±2.55* 21.94±1.62 22.05±2.81

Таблица 5. Паттерны поведения поколения И группы «Иммобилизация» на 22-е сутки жизни.

Самцы Самки

Тест Показатель П-Кимм и-имм К1-Кимм Р1-ИММ

N=22 N=34 N=31 N=36

«Норковая камера» ВДА, п 5.86±0.85 4.00±0.57* б.2б±0.56 4.22±0.58*

ВДА, п 1.45±0.34 0.97±0.23 1.97±0.39 0.94±0.24*

«Приподнятый крестообразный лабиринт» Длительность пребывания на свету, с. 7.23±2.19 26.65±7.47* 12.58±3.11 17.39±4.15

Пробежки, п 0.23±0.11 0.21±0.11 0.06±0.04 0.53±0.20*

Пересечения центра, п 0.00±0.00 0.62±0.24* 0.13±0.10 0.22±0.11

Свешивания с лучей, п 0.36±0.19 1.06±0.24* 0.81±0.22 0.83±0.29

Условные обозначения к табл. 4 и 5: ГДА - горизонтальная двигательная активность; ВДА -вертикальная двигательная активность; ЛП - латентный период; Р1-ИММ -поколение Р1группы «Иммобилизация»; Р1-ОГГ -поколение группы «Гипоксия»; Р1-ОГГ, Р1-Кимм - соответствующие контрольные группы; N - количество животных; * - значимые отличия от соответствующей контрольной группы на уровне достоверности р<0.05.

Анализ паттернов обучения двухмесячных крыс поколения F1 в тесте «Сложный лабиринт» с положительным подкреплением показал улучшение способности к обучению у самок группы Fl-ОГГ и снижение этой способности у самок группы Fl-ИММ. Способность к обучению самцов обеих групп значимо не отличалась от контроля.

Кроме того, анализ общей направленности сдвига вегетативного баланса показал, что в группе Fl-ОГГ у самок усиливался, а у самцов подавлялся симпатический компонент вегетативного баланса. Таким образом, в этом случае были выявлены выраженные тендерные отличия в последействии ОГТ на поколение F1 (табл. 6). В группе Fl-ИММ у самцов снижалась роль симпатического контура в вегетативном балансе регуляции (табл. 6).

Таблица 6. Изменения показателей вариабельности сердечного ритма поколения И групп «Гипоксия» и «Иммобилизация», зарегистрированные на 57-е сутки жизни._

Усиление симпатического RR АМо QM SI SD ДХ RMSSD Вывод

компонента (ÎS) Ф t t- t Ф ф- Ф

Fl-ОГГ Самцы Î Ф Ф Ф t t t 1S

Самки Ф t t t Ф ф Ф ÎS

Fl-ИММ Самцы t Ф Ф Ф * t f is

Самки * Ф Ф t Ф t Ф us

Ослабление'симпатического ■ Ф- Ф ф. t f f

- • компонента (jS) ' • ..• RR АМо ОМ SI SD ДХ RIHSSD

Условные обозначения: ИЛ - среднее значение Ю1-интервала в выборке, мс; АМо -амплитуда моды, %; ()М - коэффициент монотонности; 81 - стресс-индекс; ББ -среднеквадратичное отклонение; ДХ - разброс, мс; КМЗБО - индекс тонуса парасимпатической нервной системы; Р1-ОГГ - поколение П группы «Гипоксия»; БЬИММ -поколение И группы «Иммобилизация».

Мониторинг материнского поведения в домашней клетке на 3-8-е сутки жизни детенышей, полученных в результате скрещивания самок группы Р1-ОГГ или самок группы Р1-ИММ с интактньгми самцами, показал, что самки обеих групп демонстрировали подавление материнского поведения (рис.2).

Рисунок 2. Паттерны материнского поведения самок поколения И групп «Гипоксия» (А) и «Иммобилизация» (Б). А

Выход из Контакте Контакт Суммарное Кормление с Ьв+АВМ гнезда детенышами более чем с кормление выгнутой половиной спиной

помета

□ Г1-Когг^=13) ШР1-ОГГ(М=13)

Выход из Контакте Контакт Суммарное Кормление с LG+ABN гнезда детенышами более чем с кормление выгнутой половиной спиной

помета

□ Р1-Кимм^=6) ИР1-ИММ(Ы=7)

Условные обозначения: ГЛ+АЕШ - сумма вылизываний детенышей и кормлений в позе с выгнутой спиной; Р1-ОГГ -поколение Н группы «Гипоксия»; БЬИММ -поколение Н группы «Иммобилизация»; Р1-Когг, П-Кимм - соответствующие контрольные группы; N -число животных; * - значимые отличия от соответствующей контрольной группы на уровне достоверности р<0.05; данные представлены в условных единицах.

Обобщенный анализ частот встречаемости значимых отклонений всех исследованных параметров показал, что антенатальная ИММ оказала более выраженный эффект на поколение П, чем ОГТ. Оба вида стресса, перенесенного беременными самками (РО), вызывали в поколении Р1 изменения паттернов морфометрии, спонтанного поведения, обучения с положительным подкреплением, вегетативного баланса и материнского поведения.

Последствия антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками (ГО) в период раннего органогенеза, для поколения Р2.

В группе Р2-ОГТ только на 15-е сутки жизни наблюдалось снижение массы и у самцов, и у самок (в среднем на 5%). И у самок, и у самцов группы Г2-ОГГ отмечалась задержка открытия глаз (р<0.05).

В группе Р2-ИММ масса тела, наоборот, увеличивалась, наиболее выраженным эффект был на 15-е сутки жизни (у самцов в среднем на 6%, у самок - в среднем на 19%). Следует отметить, что аналогичный эффект отмечался и в группе П-ИММ. Кроме того, у самок группы Б2-ИММ наблюдалось опережение открытия влагалища (р<0.05).

Как и в поколении П, отклонения поведенческих паттернов в ¥2 наблюдались во всех трех исследованных возрастах в обеих группах (Р2-ОГГ и Р2-ИММ). Изменения показателей поведения, как и в первом поколении потомства, большей частью были направлены в сторону снижения двигательной активности и роста тревожности (табл. 7).

Таблица 7. Изменения паттернов поведения поколения ¥2 групп «Гипоксия» и «Иммобилизация».

¡озраст, сутки Параметр Р2-ОГГ Г2-ИММ

Самцы Самки Самцы Самки

ЛМА Ф Ф = Ф

22 ОИА Ф Ф = Ф

Тревожность * * * 14

ЛМА Ф Ф * =

36 ОИА Ф Ф * Ф

Трев * = * =

ЛМА = Ф = Ф

57 ОИА = Ф = Ф

Тревожность = * =: Ф

Условные обозначения: ЛМА - локомоторная активность; ОИА - ориентировочно-хледовательская активность; Р2-ОГГ - поколение ¥2 группы «Гипоксия»; Б2-ИММ -эколение ¥2 группы «Иммобилизация»; <ф> - уменьшение показателя относительно энтроля; «|» - увеличение показателя относительно контроля; «=» - отсутствие отличий эказателя от контроля.

Наибольший интерес представляют изменения показателей поведения на 22-е сутки жизни - в момент перехода к самостоятельному питанию (табл.8, 9).

Таблица 8. Паттерны поведения поколения Р2 группы «Гипоксия» на 22-е сутки жизни.

Тест Показатель Самцы Самки

Г2-Когг N=65 Р2-ОГГ N=71 К2-Когг N=82 Е2-ОГГ N=84

«Норковая камера» ГДА, п 53.63±3.49 43.73±2.91* 52.94±3.33 49.87±2.82

ВДА, п 7.Ш0.74 3.89±0.50* 5.79±0.50 4.63±0.49

Длительность затаивания, с. 14.14±2.93 22.50±3.61* 17.5б±3.68 22.33±3.03*

«Приподнятый крестообразный лабиринт» Дефекации, п 0.11±0.05 0.17±0.06 0.05±0.03 0.23±0.07*

Таблица 9. Паттерны поведения поколения Г2 группы «Иммобилизация» на 22-е сутки жизни.

Тест Показатель Самцы Самки

К2-Кимм N=33 Г2-ИММ N=37 Е2-Кнмм N=33 Р2-ИММ N=32

«Норковая камера» ГДА, п 55.42±4.62 61.62±3.52 64.73±3.99 48.57±4.25*

ВДА, и 8.76±0.93 9.05±1.18 10.6Ш.12 6.53±0.96*

ОС+ВЦ, п 2.12±0.39 . 2.51±0.50 3.15±0.46 1.66±0.41*

Длительность затаивания, с. 16.05±3.54 10.94±2.51 9.95±4.72 25.8Ш.27*

«Приподнятый крестообразный лабиринт» ЛП захода в темный отсек, с. 8.9Ш.44 4.4б±1.34* 7.85±1.85 8.69±2.23

Длительность пребывания на свету, с. 15.15±2.52 10.24±1.92* 16.18±2.53 16.97±2.80

Условные обозначения к табл. 8 и 9: ГДА - горизонтальная двигательная активность; ВДА -вертикальная двигательная активность; ОС+ВЦ - сумма отходов от стенок и выходов в центр «Норковой камеры»; ЛП - латентный период; Р2-ОГГ - поколение VI группы «Гипоксия»; Р2-ИММ - поколение Р2 группы «Иммобилизация»; Р2-Когг, Р2-Кимм -соответствующие контрольные группы; N - количество животных; * - значимые отличия от соответствующей контрольной группы на уровне достоверности р<0.05.

В поколении Б2 группы «Гипоксия», как и в поколении П, изменялась способность к обучению с положительным подкреплением. Однако изменения наблюдались не у самок, а у самцов, и имели другую направленность - в сторону ухудшения способности к обучению. В поколении Б2 группы «Иммобилизация», в отличие от поколения И, изменений обучаемости не наблюдалось.

Анализ общего направления сдвига вегетативного баланса показал, что в эуппе Б2-ОГТ только у самок снижалась роль симпатического контура ггетативного баланса регуляции. В группе Р2-ИММ только у самцов ггетативный баланс смещался в сторону преобладания симпатического энтура регуляции (табл. 10).

аблица 10. Изменения показателей вариабельности сердечного ритма поколения Е2, еренесшего антенатальную ОГГ либо ИММ, зарегистрированные на 57-е сутки жизии.

Усиление' симпатического RR АМо QM SI SD ДХ RMSSD Вывод

компонента (fS) Ф ' t t t -Ф" Ф.' Ф

F2-Orr Самцы Ф t Ф Ф 14 t t US

Самки t Ф Ф Ф t T t iS

F2-HMM Самцы Ф t t t Ф Ф Ф ÎS

Самки t t t t t Ф Ф US

Ослабление симпатического t • Ф Ф Ф t t ' 14 '

компонента (J.S) RR АМо QM SI SD ■ДХ RMSSD

словные обозначения: RR - среднее значение RR-интервала в выборке, мс; АМо -лплитуда моды, %; QM - коэффициент монотонности; SI - стресс-индекс; SD -эеднеквадратичное отклонение; ДХ - разброс, мс; RMSSD - индекс тонуса арасимпатической нервной системы; Р2-ОГГ - поколение F2 группы «Гипоксия»; F2-HMM поколение F2 группы «Иммобилизация».

Таким образом, как и в поколении F1, ОГГ и ИММ, пережитые временными самками (F0), вызывали в поколении F2 изменения паттернов морфометрии, спонтанного поведения и вегетативного баланса. ОГГ также лияла на способность самцов поколения F2 к обучению с положительным подкреплением. Интегративный анализ частот встречаемости значимых отклонений паттернов морфометрии, поведения и вариабельности сердечного ритма показал, что ИММ, пережитая беременными самками (F0), оказала более выраженный эффект на самок поколения F2, чем ОГГ. У самцов же выраженность эффекта двух видов стресса в поколении F2 была одинаковой.

Сравнительный анализ последствий обоих видов стресса (ОГГ и ИММ), пережитого беременными крысами (F0) в период раннего органогенеза, для поколений F1 и F2 их потомства, показал следующее:

• Оба вида стресса повлияли на физическое развитие в F1 и в F2 по показателю массы тела: в группах Fl-ОГГ и F2-OIT этот показатель снижался, а в группах Fl-ИММ и F2-HMM - возрастал.

• ОГГ повлияла на физическое развитие в F1 и в F2 по показателю момента открытия глаз: в обоих случаях отмечалась задержка открытия глаз.

• Преобладающим направлением отклонений паттернов поведения у поколений ¥1 я ¥2 потомства самок, перенесших как ОГГ, так и ИММ, было снижение локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и рост тревожности.

• В обоих поколениях были зарегистрированы изменения способности к обучению с положительным подкреплением; они могли выражаться как в улучшении, так и в ухудшении этой способности.

• В обоих поколениях в последействии обоих видов стресса были зарегистрированы изменения вегетативного баланса по показателям вариабельности сердечного ритма, причем как в поколении Б1, так и в ¥2 была выявлена тендерная и стресс-специфичность.

В ряде случаев отклонения оказались однонаправленными в поколениях Р1 и VI (рис. 3).

Рисунок 3. Однонаправленные влияния ОГГ и ИММ, пережитых беременными самками (РО) в период раннего органогенеза, на ряд показателей в поколениях И и Р2.

Условные обозначения: Н-ОГГ и Р2-ОГГ - поколения Р1 и Р2 группы «Гипоксия»; П-ИММ и Р2-ИММ - поколения Р1 и Р2 группы «Иммобилизация»; ЛМА - локомоторная активность; ОИА - ориентировочно-исследовательская активность.

Таким образом, проведенные нами исследования выявили возможность отдаленных последствий антенатального стресса разной этиологии по

показателям, отражающим физическое развитие, локомоторную и ориентировочно-исследовательскую активность, вегетативный баланс регуляции, не только в первом, но и во втором поколении, и высокую степень совпадения этих последствий в обоих поколениях.

Показанные нами у поколений и ¥2 отклонения поведенческих паттернов, сопровождающиеся разнонаправленными изменениями массы и вегетативного баланса, характерны для ряда неврологических расстройств, в частности для депрессивного невроза.

Итак, в нашем исследовании было показано, что оба изученных вида стресса оказывали влияние не только на непосредственное потомство перенесших их беременных самок (Р1), но и на поколение ¥2. Степень выраженности и, как правило, направленность наблюдавшихся эффектов в поколении Б2 были теми же, что и в поколении .

В поколении Р2 группы «Гипоксия», как и в поколении Р1, изменялась способность к обучению с положительным подкреплением. Однако изменения наблюдались не у самок, а у самцов, и имели другую направленность - в сторону ухудшения способности к обучению.

Выявленные в настоящем исследовании трансгенерационные эффекты гестационного стресса могли быть обусловлены следующими причинами.

Беременные самки (поколение РО), подвергнутые воздействию ОГТ или ИММ, демонстрировали развитие стрессорной реакции. Об этом свидетельствует не только изменение параметров поведения и вегетативного баланса, но и показанное ранее изменение функционального состояния стресс-лимитирующих и стресс-реализующих систем (системы АОЗ, ГГНС) (Трофимова, 2009).

Измененное состояние стресс-лимитирующих и стресс-реализующих систем демонстрировали и животные поколения Р1 (Трофимова, 2009). В этом случае было показано, что у самок группы Р1-ОГТ, как и у их матерей (самок поколения РО), была снижена концентрация кортикостерона в надпочечниках и плазме крови. Напротив, у животных группы Р1-ИММ отмечался рост концентрации кортикостерона, то есть активность ГГНС была повышена. Наряду с наблюдавшимися сдвигами поведения и вегетативного баланса, эти изменения свидетельствуют о стрессорном характере перенесенных воздействий.

Наблюдавшиеся у самок поколений РО и Р1 сдвиги активности ГГНС могли повлиять и на уровень активности ГГНС их потомства. Известно, что паттерн активности ГГНС плода, сформировавшийся на поздних сроках антенатального развития, сохраняется и в дальнейшем - в постнатальном периоде. Этот эффект известен как «плодное программирование» (Кароог е1 а1., 2006).

Другой возможный путь передачи эффекта антенатального стресса разной этиологии в Р2 - через наблюдавшееся нами угнетение материнского поведения самок поколения И. Из литературы известно, что крысята, получающие

меньше материнского внимания, в дальнейшем демонстрируют более тревожный тип поведения (Francis et al., 1999). Аналогичные результаты были получены и в нашем исследовании: было показано, что как ОГТ, так и ИММ, пережитые беременными самками F0, приводили к угнетению материнского поведения самок поколения F1; в поколении F2 наблюдался рост тревожности у самцов и самок обеих групп.

Кроме того, стрессорные воздействия, перенесенные беременными самками F0 в период раннего органогенеза, могли непосредственно влиять на первичные половые клетки эмбриона, так как на этой стадии уже начинается процесс их формирования (Дыбан и др., 1975). В этой связи есть все основания предполагать, что такого рода воздействия на яйцеклетки самок поколения F1 могли в дальнейшем сказаться и на потомстве этих самок, то есть на поколении F2 (Youngson and Whitelaw, 2008).

Таким образом, влияние гестационного стресса, пережитого поколением F0, на поколение F2 могло осуществляться сразу на трех уровнях: воздействие на эндокринный статус поколений F0 и F1; изменение уровня материнской мотивации самок поколения F1 и непосредственное воздействие на первичные половые клетки эмбриона, которые в будущем дадут жизнь поколению F2.

Заключение

В представленном выше исследовании было не только получено подтверждение сделанных ранее выводов о высокой чувствительности периода раннего органогенеза к действию стрессогенных факторов разной этиологии как со стороны материнского организма (F0), так и первого поколения потомства (F1), но и впервые было показано, что эти влияния проявляются и в следующем поколении (F2).

Обобщенный анализ выявил как сходство, так и различия во влияниях двух видов стрессоров (ОГГ и ИММ) на организм беременной самки в исследованном периоде. Впервые нами было показано, что матери, пережившие ОГГ, проявляли усиленную заботу о потомстве.

В нашем исследовании было показано, что оба вида стрессогенных факторов затронули практически все исследованные морфометрические и функциональные характеристики как у самцов, так и у самок поколения F1. Кроме того, впервые было выявлено влияние антенатального стресса периода раннего органогенеза на способность самок поколения F1 к обучению. Также впервые мы показали, что оба вида стрессогенных воздействий на организм беременной самки приводили к подавлению материнского поведения у самок поколения F1.

Однако основной целью нашей работы был анализ возможных последствий гестационного стрессирования в период раннего органогенеза не только в прямом потомстве беременных самок (F0), подвергнутых соответствующему воздействию (поколение F1), но и в следующем поколении (F2).

Полученные нами данные позволили прийти к следующим существенным выводам: мы впервые показали, что последствия стрессирования беременной самки (БО) в период раннего органогенеза проявляются в ¥2 практически во всех исследованных параметрах. Изменялись морфометрические характеристики, паттерны поведения, вегетативный баланс регуляции; кроме того, последствия ОГТ проявились и в ухудшении способности к обучению у самцов поколения Р2.

При сопоставлении последствий ОГТ и ИММ, перенесенных беременными самками (БО), в и ¥2 в нашем исследовании было впервые показано, что в целом направленность влияний и ОГГ, и ИММ как по показателям физического развития, так и по поведенческим паттернам, оказалась одинаковой в обоих поколениях.

Наиболее вариабельным оказался параметр, отражающий участие симпатического компонента в вегетативном балансе регуляции: изменения этого показателя зависели от вида пережитого беременной самкой (БО) стресса, тендерной или генерационной принадлежности.

Выявленные в настоящем исследовании трансгенерационные эффекты антенатального стресса разной этиологии периода раннего органогенеза могут рассматриваться как базисные для оценки отдаленных, передающихся через поколение, нарушений физического развития и функциональных отклонений поведенческой активности, не обусловленных непосредственным воздействием тех или иных факторов и вследствие этого не имеющих явной причинно-следственной связи.

Полученные нами результаты подчеркивают важнейшую роль периода раннего органогенеза для становления и развития не только прямого потомства, но и последующих поколений.

Выводы

1. Последствия острой гипобарической гипоксии периода раннего органогенеза (9-10-е сутки беременности) у беременных самок (поколение БО) выразились в снижении тревожности, увеличении локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности, усилении симпатического компонента вегетативного баланса регуляции и повышении материнской мотивации. Последствия иммобилизации выразились в усилении симпатического компонента вегетативного баланса.

2. В поколении П оба вида стресса, которым подвергалось поколение БО, вызвали задержку открытия глаз, уменьшили локомоторную и ориентировочно-исследовательскую активность, увеличили тревожность и привели к подавлению материнского поведения самок. Влияния на другие показатели оказались разнонаправленными: острая гипобарическая гипоксия привела к уменьшению массы и длины тела, а также улучшению обучаемости у самок. Иммобилизация оказала противоположные влияния на эти показатели.

3. В поколении ¥2 оба вида стресса, перенесенных поколением БО, привели к уменьшению локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и увеличению тревожности. При этом острая гипобарическая гипоксия вызвала уменьшение, а иммобилизация увеличение массы и длины тела. Кроме того, острая гипобарическая гипоксия привела к задержке открытия глаз у обоих полов и к снижению способности к обучению у самцов.

4. Сравнительный анализ последствий антенатальной острой гипобарической гипоксии, которой подвергали поколение РО, в поколениях Б1 и ¥2 показал общность влияний на физическое развитие: наблюдалась задержка открытия глаз и снижение росто-весовых показателей. После иммобилизации росто-весовые показатели в обоих поколениях увеличивались.

5. Сравнительный анализ изменений паттернов поведения показал, что после обоих видов стресса, которым подвергали поколение БО, в поколениях

и ¥2 снижалась локомоторная и ориентировочно-исследовательская активность и увеличивалась тревожность.

6. Направление изменения вклада симпатического компонента в вегетативный баланс регуляции зависело от вида антенатального стрессирования, тендерной или генерационной принадлежности.

7. Таким образом, было впервые показано, что стрессорные воздействия на беременных крыс в период раннего органогенеза оказывали выраженные влияния на два последующих поколения, то есть обусловливали развитие трансгенерационных эффектов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Граф A.B., Маслова М.В., Трофимова JI.K., Дунаева Т.Ю.. Соколова H.A., Кудряшова Н.Ю., Крушинская Я.В., Гончаренко E.H. Влияние антенатальной гипоксии на возрастную динамику показателей ЭКГ и содержание биогенных аминов в центральной нервной системе // БЭБиМ. 2007. Том 144, №8. С. 155-158.

2. Дунаева Т.Ю.. Трофимова JI.K., Граф A.B., Маслова М.В., Маклакова A.C., Крушинская Я.В., Соколова H.A. Трансгенерационные эффекты антенатальной острой гипоксии периода раннего органогенеза // БЭБиМ. 2008. Том 146, № ю. С. 364-366.

3. Трофимова Л.К., Граф A.B., Маслова М.В., Дунаева Т.Ю.. Крушинская Я.В., Маклакова A.C., Байжуманов A.A., Гончаренко E.H., Соколова H.A. Влияние прерывистой нормобарической гипоксии периода раннего органогенеза на развитие белых крыс // Известия РАН. Серия биологическая,

2008, №3, с. 365-368.

4. Трофимова JI.K., Суворова И.А., Маслова М.В., Граф A.B., Маклакова A.C., Соколова H.A., Дунаева Т.Ю.. Кудряшова Н.Ю., Хиразова Е.Э., Крушинская Я.В., Гончаренко E.H., Байжуманов A.A. Влияние однократного иммобилизационного стресса на метаболизм ГАМК и поведение беременных и небеременных самок крыс в раннем постстрессорном периоде // Нейрохимия,

2009, т. 26, №3, С. 220-224.

5. Трофимова Л. К., Граф А. В., Маслова М. В., Дунаева Т. Ю.. Маклакова А. С., Соколова Н. А. Поведение половозрелых белых крыс, подвергнутых антенатальной прерывистой гипоксии в период раннего органогенеза: тендерные различия // Известия РАН. Серия Биологическая, 2010, № 1, с. 54-59.

6. Дунаева Т.Ю.. Граф A.B., Маклакова A.C., Трофимова Л.К., Соколова H.A. Влияние острой гипоксии периода раннего органогенеза на развитие потомства белых крыс. //Тезисы докладов XX съезда физиологического общества им. И.П. Павлова, Москва, 4-8 июня 2007. - стр. 218.

7. Дунаева Т.Ю.. Трофимова Л.К. Влияние острой гипоксии периода раннего органогенеза на устойчивость второго поколения белых крыс к острой гипобарической гипоксии. // V Всероссийская конференция с международным участием, посвященная 100-летию со дня рождения В.Н.Черниговского «Механизмы функционирования висцеральных систем». Санкт-Петербург. 1619 Октября 2007. с. 112.

8. Дунаева Т.Ю.. Трофимова Л.К., Граф A.B., Крушинская Я.В., Соколова H.A.. Влияние антенатальной гипоксии периода раннего органогенеза на развитие второго поколения белых крыс и их устойчивость к острой гипоксии. Материалы конференции «Проблемы регуляции висцеральных функций», Минск, РИВШ, 2008. С. 56-60.

9. Дунаева Т.Ю., Граф A.B., Трофимова Л.К., Крушинская Я.В., Маклакова A.C., Соколова H.A. Влияние острой гипоксии периода раннего органогенеза на физическое развитие и поведенчесике паттерны второго поколения белых крыс.

Научные труды II Съезда физиологов СНГ, Кишинэу, Молдова, 29-31 октября 2008. С. 226.

10. Дунаева Т.Ю.. Хиразова Е.Э., Маслова М.В., Граф А.В., Трофимова Л.К., Соколова Н.А. Анализ эмоционально-тревожного статуса, ориентировочно исследовательской активности и способности к обучению с положительным подкреплением животных, подвергнутых антенатальному стрессорному воздействию. Материалы всероссийской конференции «Нелинейная динамика в когнитивных исследованиях», Нижний Новгород, 2009, С. 43-44.

11. Дунаева Т.Ю.. Трофимова Л.К., Соколова Н.А., Маслова М.В., Маклакова А.С., Граф А.В. Стрессреактивность беременных и небеременных самок крыс на гипоксический стресс разной этиологии. Тезисы докладов XXI съезда физиологического общества им. И.П. Павлова, Калуга, 19-25 сентября 2010. — стр. 196.

12. Хиразова Е.Э.. Дунаева Т.Ю., Граф А.В., Маслова М.В., Трофимова Л.К., Гончаренко Е.Н., Байжуманов А.А., Соколова Н.А., Маклакова А.С., Кудряшова Н.Ю. Влияние иммобилизационного стресса на беременных и небеременных самок крыс. Тезисы докладов XXI съезда физиологического общества им. И.П. Павлова, Калуга, 19-25 сентября 2010. - стр. 656.

13. Graf А.V., Trofimova L.K., Maslova M.V., Dunaeva T.Yu.. Krushinskaya Ya.V., Goncharenko E.N., Bayzhymanov A.A. Gender-specific effects of prenatal hypoxic stress in the period of early organogenesis. // 20th ECNP Congress. 2007. Vienna, Austria. S279.

14. Dunaeva T.Y.. Trofimova L.K., Baizhumanov A.A., Goncharenko E.N., Graf A.V., Krushinskaya Y.V., Chirazova E.E. Hypoxic impact in the period of early organogenesis disturbs corticosterone levels in pregnant rats' adrenals and blood. Papers of the 10th ECNP Regional Meeting, 23-25 April 2009, Tallinn, Estonia, S164.

15. Graf A.V., Dunaeva T.U.. Trofimova L.K., Sokolova N.A., Krushinskaya Ya.V., Bayzhumanov A.A., Goncharenko E.N. Acute hypoxia of early organogenesis: influence on stress-realising system of descedants. Papers of the 10th ECNP Regional Meeting, 23-25 April 2009, Tallinn, Estonia, S138.

16. Dunaeva T.Y.. Graf A.V., Trofimova L.K., Chirazova E.E., Maslova M.V., Maklakova A.S. Transgenerational effects of acute hypobaric hypoxia of early organogenesis on white rats posterity behavior and cognition function. Acta Physiologica, V.196, Suppl. 671, August 2009 (Abstracts and programme for the Scandinavian Physiological Society's Annual Meeting, Uppsala, Sweden, 14-16 August 2009), 06.

17. Trofimova L.K., Dunaeva T.Y.. Graf A.V., Maslova M.V., Krushinskaya Y.V., Maklakova A.S., Chirazova E.E., Baizhumanov A.A., Goncharenko E.N., Kudryashova N.Y., Sokolova N.A. Antenatal stresses of different etiology during early organogenesis: intermission postnatal effects. Acta Physiologica, V.198, Suppl. 677, March 2010 (Materilas of Joint Meeting of the Scandinavian and German Physiological Societies, 27-30 April 2010), P-MON-77.

18. Dunaeva T. Y.. Trofimova L. K., Graf A. V., Sokolova N. A., Krushinskaya Y. V., Maslova M. V. and Kudryashova N. Y. Acute hypoxia, modeled in early pregnancy, modified maternal behavior of rat dams and their female posterity. FENS Abstr., vol.5, 042.4, 2010 (Materials of 7th FENS Forum of European Neuroscience, Amsterdam, the Netherlands, 3-7 July 2010).

19. Graf A. V., Dunaeva T. Y.. Trofimova L. K., Maslova M. V., Maklakova A. S., Sokolova N. A., Goncharenko E. N. and Bayzhymanov A. A.. Antenatal stresses of different etiology cause long-term effects on child neurodevelopment. FENS Abstr., vol.5, 085.9, 2010 (Materials of 7th FENS Forum of European Neuroscience, Amsterdam, the Netherlands, 3-7 July 2010).

Заказ №794. Объем 1 п.л. Тираж 100 экз.

Отпечатано в ООО «Петроруш». г. Москва, ул. Палиха-2а, тел. 250-92-06 www.postator.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Дунаева, Татьяна Юрьевна

Список использованных сокращений.

Введение.

Часть I. Обзор литературы.

Раздел А. Виды антенатального стресса.

Раздел Б. Влияние гестационного стресса разной этиологии на организм матери и плод.

Раздел В. Влияние антенатального стресса разной этиологии на развитие самцов и самок в поколении

Раздел Г. Данные о влиянии стресса, перенесенного беременной самкой в период раннего органогенеза, на поколение ¥2. Возможные пути влияния.

Раздел Д. Представление об эпигеномной наследственности.

Часть II. Материалы и методы исследования.

Введение.

Раздел А. Распределение животных по группам.

Раздел Б. Моделирование стрессорных воздействий.

Раздел В. Методы оценки вегетативного баланса регуляции по показателям вариабельности сердечного ритма.

Раздел Г. Методы оценки поведенческих паттернов.

Раздел Д. Методы регистрации морфометрических показателей развития потомства крыс.

Раздел Е. Обучение в тесте «Сложный лабиринт».

Раздел Ж. Исследование материнского поведения самок в домашней клетке.

Раздел 3. Методы статистической обработки данных.

Часть III. Результаты исследования.

Глава 1. Анализ влияния острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на беременных самок.

Раздел А. Анализ последствий воздействия острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на беременных самок по поведенческим показателям.

Раздел Б. Анализ влияния острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на беременных самок по показателям вариабельности сердечного ритма.

Раздел В. Воздействие острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, перенесенной беременными крысами в период раннего органогенеза, на показатели их материнского поведения. .;.

Раздел Г. Заключение к главе 1.

Глава 2. Последствия острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, для поколения П.

Раздел А. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на показатели морфометрии поколения П.

Раздел Б. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на поведенческие паттерны поколения П.

Раздел В. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на паттерны обучения с положительным подкреплением поколения П в возрасте 60-ти суток.

Раздел Г. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на вариабельность сердечного ритма у поколения Н.

Раздел Д. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на показатели материнского поведения самок поколения П.

Раздел Е. Заключение к главе 2.

Глава 3. Последствия острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, для поколения ¥2.

Раздел А. Влияние острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, на показатели морфометрии поколения F2.

Раздел Б. Влияние острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, на поведенческие показатели поколения F2.

Раздел В. Влияние антенатальной острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации периода раннего органогенеза на показатели обучения с положительным подкреплением поколения F2 в возрасте 60-ти суток.

Раздел Г. Влияние острой гипобарической гипоксии либо однократной иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, на вариабельность сердечного ритма поколения F2.

Раздел Д. Заключение к главе 3.

Глава 4. Сравнительная характеристика последствий острой гипобарической гипоксии и иммобилизации, пережитыми беременными самками поколения F0 в период раннего органогеназа, для поколений Fin F2.

Раздел А. Сравнительный анализ последствий острой гипобарической гипоксии, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, для поколений F1hF2.

Раздел Б. Сравнительный анализ последствий иммобилизации, пережитой беременными самками в период раннего органогенеза, для поколений Fl и F2.

Раздел В. Сравнительный анализ последствий острой гипобарической гипоксии и иммобилизации, пережитыми беременными самками в период раннего органогенеза, для поколений F1hF2.

Часть IV. Обсуждение результатов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Трансгенерационные эффекты антенатального стресса разной этиологии"

Согласно отчету ВОЗ о состоянии здоровья населения за 2005 год, посвященному проблеме материнства, ежегодно в мире из 136 миллионов новорожденных 3.3 миллиона рождаются мертвыми, еще 10.6 миллионов детей умирают, не достигнув пятилетнего возраста, из них 4 миллиона - в первый месяц жизни. Материнская смертность составляет 0.4% (Lerberghe et al., 2005). Считается, что при обеспечении нормального питания и адекватного медицинского обслуживания во время беременности, во время родов и в послеродовой период можно было бы предотвратить до трех четвертей всех смертей новорожденных.

Антенатальное медицинское обслуживание должно охватывать все возможные проблемы беременности, родов и послеродового периода. Считается, что причины неблагоприятного исхода беременности делятся на три категории: собственно осложнения беременности; сопутствующие заболевания, не всегда связанные с беременностью; негативные влияния нездорового образа жизни.

Помимо смертей новорожденных и матерей, серьезнейшей проблемой является развитие у детей заболеваний, связанных с нарушениями течения беременности и родов. Так, ежегодно примерно у миллиона детей, переживших родовую асфиксию, развивается церебральный паралич, проявляются отставание в развитии или другие нарушения. Если мать во время беременности не получает нормального питания, велик риск рождения ребенка, имеющего дефицит массы. Вырастая, такие дети часто страдают ожирением, диабетом II типа, гипертензией и сердечнососудистыми заболеваниями. Дэвид Баркер связал между собой эти факты и выдвинул теорию «плодного программирования», согласно которой предпосылки к развитию многих заболеваний зарождаются в антенатальный период развития (Barker, 1999).

Столь серьезная проблема не могла не привлечь внимания исследователей. Начиная со второй половины XX века, помимо клинических исследований разрабатываются модели воздействия неблагоприятных факторов на животных во время беременности и изучается их влияние на исход беременности и развитие потомства. Они показывают, что даже в том случае, если воздействие внешних факторов на беременную самку не приводит к выраженным структурным нарушениям развития эмбриона или плода, оно может оказывать влияние на постнатальный рост, развитие и поведение потомства (Barlow et al., 1978).

Более того, по мере изучения проблемы выяснилось, что влияние неблагоприятных факторов во время беременности на потомство не ограничивается одним поколением. Так, например, оказалось, что голод вызывает дефицит массы у новорожденных внуков перенесших его беременных женщин (Painter et al., 2008). Встал вопрос о наличии трансгенерационных эффектов антенатального стресса и об изучении их механизмов.

Исследования влияния антенатального стресса разной этиологии на несколько поколений идут достаточно интенсивно, однако они большей частью сконцентрированы на хроническом стрессе, затрагивающем поздние сроки беременности. Влияние острого стресса, перенесенного беременной самкой на раннем сроке беременности, на несколько поколений ее потомства, практически не изучено. Также не проводилось и сравнения воздействия разных видов стресса, пережитого на ранних сроках беременности, на потомство более чем в одном поколении.

В связи с этим, нами была поставлена цель исследовать последствия двух различных видов гестационного стресса периода раннего органогенеза - острой гипобарической гипоксии и иммобилизации - для беременных самок крыс, подвергавшихся воздействию данных стрессорных факторов (поколения F0), прямого потомства этих самок (поколения F1) и потомства, полученного в результате скрещивания самок поколения F1 с самцами, не подвергавшимися антенатальному стрессу (поколения F2). Нами были сформулированы следующие задачи исследования:

1. Изучить влияние острой гипобарической гипоксии и однократной мягкой иммобилизации периода раннего органогенеза на беременных самок по показателям поведения, вариабельности сердечного ритма и материнского поведения.

2. Изучить влияние тех же стрессорных воздействий на самцов и самок первого поколения (F1) по показателям морфометрии, поведения, обучения с положительным подкреплением, вариабельности сердечного ритма и материнского поведения (у самок).

3. Изучить влияние тех же стрессорных воздействий на самцов и самок второго поколения (F2) по тем же показателям.

4. Провести сравнительный анализ последствий двух видов стресса, перенесенного беременными самками поколения F0, для поколений F1 и F2.

Часть I. Обзор литературы.

Раздел А. Виды антенатального стресса.

Во второй половине XX века было разработано большое количество экспериментальных моделей антенатального стресса, различных как по природе стрессора, так и по продолжительности и силе воздействия.

К первой группе можно отнести те виды стресса, которые оказывают непосредственное патофизиологическое воздействие на животное. К ним относятся введение эндокринных агентов (Anway and Skinner, 2006) и гормонов (Bertram and Hanson, 2002; Brouwers et al., 2006), разные виды гипоксии (Huang et al., 2004; Mamet et al., 2002), холодовой стресс (Dahlof et al., 1978).

Ко второй группе относятся стрессы, создающие для животного обстановку повышенной тревожности, страха за свою жизнь и неизвестности.

Относительно мягким стрессом считается иммобилизация животных в специальных камерах, не дающим им возможности двигаться. В этом случае не перекрывается кровоток и не нарушаются процессы дыхания. Стресс считается в основном эмоциональным. Особенностью иммобилизационного стресса является одновременная пищевая и питьевая депривация, что необходимо учитывать при разработке схемы эксперимента (Alonso et al., 1991).

Другой способ иммобилизации - привязывание животного к столу или приклеивание за лапы пластырем (Barlow et al., 1978). Такой стресс является для грызунов довольно жестким (Barlow et al., 1978); кроме того, при привязывании увеличивается риск нарушения кровотока, и стресс перестанет быть чисто эмоциональным.

В некоторых моделях иммобилизацию дополняли включением яркого света, что повышает стрессогенность обстановки для грызунов (Dahlof et al., 1978).

Близкий к иммобилизации стресс - подвешивание животного на широком бинте, перекинутом под грудью; при этом животное оказывается на высоте около 10 см над экспериментальным столом (Alonso et al., 1991).

Довольно сильным стрессом для беременных самок грызунов является сочетание вспышек яркого света (75 Вт) и звука электрического звонка громкостью 90-95 дБ (Fride and Weinstock, 1984), а также ежедневное воздействие неизбегаемого электрического шока. Такой антенатальный стресс влияет на стресс-реактивность потомства (Takahashi and Kalin, 1991).

Довольно распространенным является стресс перенаселением, когда беременную самку содержат в одной клетке с большим количеством животных. Вместе могут содержаться как несколько беременных самок, так и самка и несколько самцов (Dahlof et al., 1978).

Даже такое «мягкое» воздействие, как хэндлинг - стресс для грызунов; оно влияет на развитие потомства в случае действия во время беременности (Peters, 1982). Следует учитывать, что хэндлинг является неизбежным компонентом любого другого воздействия.

К антенатальным стрессам относится подкожное введение физраствора (Peters, 1982).

В разных исследованиях применялись различные по продолжительности и приуроченные к разным срокам беременности модели антенатального стресса. В зависимости от цели эксперимента, стрессирование проводится на раннем или позднем сроке беременности, например, 9-11-м или 18-20-м днях беременности у крыс (Barlow et al., 1978). Стрессирование может быть однократным (Castro-Vaquez et al., 1975), повторяться в течение 2-3 дней (Barlow et al., 1978) или же продолжаться в течение половины беременности (Darnaudery and Maccari, 2008) или всей беременности (Fride and Weinstock, 1984).

В тех случаях, когда воздействие стрессора на одно и то же животное повторяется многократно и с определенным интервалом, возникает эффект адаптации, а стресс становится ожидаемым. Показано, что если «расписание» стрессирования составляется случайным образом и животные не могут предугадать момент воздействия стрессора, адаптации не возникает, а эффект становится значительно более выраженным. На основании этих данных антенатальный стресс подразделяется на ожидаемый и непредсказуемый (Fride and Weinstock, 1984).

Часть описанных моделей антенатального стресса имитирует аналогичные состояния у человека (применение лекарств, воздействие гипоксии и других внешних факторов).

Кроме того, беременные женщины подвержены влиянию эмоциональных потрясений, связанных как с глобальными катастрофами (войны, стихийные бедствия), так и с личными переживаниями.

Раздел Б. Влияние гестационного стресса разной этиологии на организм матери и плод.

Воздействие стрессоров в критические периоды развития, такие как антенатальный, может оказывать серьезное влияние на поведение и физиологические функции: процессы роста, метаболизм, размножение и воспалительный/иммунный ответ (de Kloet et al., 2005; 9

Maccari and Morley-Fletcher, 2007; Seckl, 2004). Воздействия в ранние периоды развития чаще оказывают долгосрочные эффекты. Стрессирование беременной самки даже сразу после оплодотворения, в доимплантационный период, приводит к развитию гипертензии у потомства (Kwong et al., 2000). Работа негенетических факторов в ранние периоды развития, приводящая к стойким изменениям функциональной организации или импринтингу, известна как антенатальное программирование (Barker, 1999). Интересно, что некоторые постнатальные воздействия, такие как перекрестное вскармливание нестрессированной самкой, хэндлинг и увеличение разнообразия среды обитания, могут ослаблять эффект перинатального программирования, тогда как другие, например неонатальное введение кортикостерона, наоборот, усиливать. Однако, учитывая, что обычно такие новорожденные воспитываются стрессированной самкой, правильнее определить стресс как перинатальный, а не просто пренатальный, и принимать в расчет состояние матери и в постнатальный период (Darnaudery and Maccari, 2008). Наряду с материнскими глкжокортикоидами, критическую роль в развитии стрессорного ответа в постнатальный период играет материнское поведение (Francis et al., 1999; Levine, 2002). Перекрестное вскармливание крысят нестрессированной самкой зачастую ослабляет эффект антенатального стресса (Barlow et al., 1978). Гестационный стресс оказывает долгосрочный эффект на поведение самки; так, хроническая иммобилизация во время беременности сохраняла влияние на поведение самки даже через три недели после его окончания. Стрессированные самки демонстрируют повышенную тревожность в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт» и низкую ориентировочно-исследовательскую активность при помещении в незнакомые условия, а также меньшую амплитуду выброса кортикостерона в новой среде (Darnaudery M. and Maccari S., 2008). Во многих исследованиях обнаруживается изменение материнского поведения самок, подвергнутых стрессу во время беременности (Champagne and Meaney, 2006; Fride et al., 1985; Neumann et al., 1998; Smith et al., 2004). Зачастую угнетение материнского поведения ассоциировано с развитием депрессивного состояния; в связи с этим большую тревогу у клиницистов, занимающихся мониторингом здоровья детей, вызывает рост частоты встречаемости послеродовой депрессии (от 14% до 30% всех рожавших женщин), которая может продолжаться до 4-х (!) лет после родов (Smith et al., 2004). Больше того, во многом именно увеличением интенсивности материнской заботы объясняются корректирующие антенатальные воздействия эффекты постнатального хэндлинга (Bell et al., 1971; Francis et al., 1999; Lee and Williams, 1975). Именно поэтому полное описание эффектов антенатального стресса должно охватывать все этапы, от непосредственного воздействия на течение беременности до влияния ранней постнатальной среды.

§1. Беременность в норме и при патологиях. Антенатальный стресс.

Беременность предъявляет ряд требований к функциям различных органов в связи со значительными обменными и эндокринными изменениями в организме женщины, вследствие включения плаценты как активного гормонального органа в общий гомеостаз самого плода. Также она характеризуется динамическими изменениями в большинстве систем организма матери, сопровождающимися увеличением базального уровня потребления кислорода и изменением энергетических субстратов, используемых различными органами, включая фетоплацентарный комплекс (Casanueva and Viteri, 2003). Нормальная беременность сопровождается увеличением частоты сердечных сокращений и минутного объема крови, ростом объема плазмы, а также увеличением маточного и почечного кровообращения (Magness and Zheng, 1996). В то же время происходит значительное снижение артериального давления и общего периферического сопротивления сосудов. Снижение периферического сопротивления объясняется несколькими механизмами, среди которых увеличение метаболических потребностей в тканях материнского организма и фетоплацентарного комплекса и/или уменьшение реактивности сосудов (St-Louis and Sicotte, 1992). Уменьшение реактивности сосудов в период беременности может быть связано со снижением вазопрессорного ответа в ответ на вазоконстрикторы (Williams et al., 1997), специфическими изменениями в сосудистой стенке (Parent et al., 1990) и увеличением синтеза оксида азота (Sladek et al., 1997).

Неблагоприятные факторы, нарушающие нормальное течение беременности и в конечном итоге влияющие на здоровье плода, чрезвычайно разнообразны: инфекции, курение матери, прием наркотических веществ, неконтролируемое применение лекарств, обладающих тератогенным эффектом. Однако при всем своем многообразии действие этих факторов вписывается в рамки концепции антенатального стресса. В нормальных условиях в ответ на непропорционально слабый рост матки в определенный период, ее спорадические сокращения и сопутствующую этому гипоксию плода развивается стрессорный ответ. Считается, что активация гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы плода служит решающим фактором в инициации родовой деятельности. Глюкокортикоиды плода, кроме того, обеспечивают подготовку плода к внеутробной жизни, ускоряя созревание легких и систем, связанных с пищеварением, и в акушерской

11 практике глюкокортикоиды могут применяться для подготовки плода к рождению в случаях риска рождения ребенка малого размера или с нарушениями развития легких.

Вместе с тем, избыточный стресс матери и плода может вести к необратимым неблагоприятным последствиям в будущей жизни новорожденного, что позволяет говорить об импринтинге.

В ответ на стрессорное воздействие в организме матери происходят значительные изменения, включая увеличение концентрации в плазме АКТГ, ß-эндорфина, глюкокортикоидов и катехоламинов. Показано, что стресс во время беременности может провоцировать абортацию и частичную гибель зародышей, а на поздних сроках откладывает инициацию родов; кроме того, страдает защитное поведение самок после родов (Douglas et al., 2003).

Стресс - это состояние гомеостаза, находящегося под угрозой либо предчувствующего угрозу (Selye, 1949). Стрессорный ответ охватывает центральную и периферическую нервные системы, нейроэндокринную и иммунную реакции, активирующие адаптивные функции «выживания» и позже возврат к равновесию гомеостаза.

В течение первой стадии, общей реакции тревоги, активируется множество биологических систем, начиная с нейроэндокринной оси; происходит мобилизация источников энергии (свободных жирных кислот, глицерола, глюкозы, аминокислот) из запасных веществ (триглицеридов, гликогена, белков); тормозится запасание источников энергии; повышается тонус сердечнососудистой и легочной систем для ускорения доставки кислорода и глюкозы в ткани; замедляются анаболические процессы до момента преодоления острого кризиса; подавляются пищеварение, процессы роста и размножения, воспалительный и иммунный ответы. Изменяются когнитивные процессы: снижаются пороги сенсорной чувствительности, что повышает шансы справиться с критической ситуацией (Damaudery and Maccari, 2008).

На второй стадии (стадии резистентности по Селье) активируются механизмы отрицательной обратной связи, призванные противостоять физиологической активации и восстановить внутреннее равновесие организма. Стрессорный ответ теперь характеризуется как «аллостаз», что означает «поддержание стабильности путем изменений» (Sterling & Eyer, 1988). Стрессорный ответ остается адаптивным, если протекает стремительно и быстро заканчивается с помощью механизмов отрицательной обратной связи. Однако в долгосрочной перспективе замедление анаболических процессов, расходование энергетических резервов и подавление иммунной системы могут

12 оказать опустошительное действие на организм. Продолжительное и/или неконтролируемое течение стрессорного ответа приводит к потере организмом резистентности и переходу в третью стадию - фазу истощения (Körte et al., 2005; Sapolsky, 2000; Selye, 1946). Этот процесс был назван аллостатической нагрузкой. Он свидетельствует о цене, которую ткани и органы платят за неэффективно осуществленный аллостатический ответ; другими словами, аллостатическая нагрузка - это «цена» адаптации (McEwen, 2007).

В норме плод огражден от воздействия многих материнских веществ плацентой, которая образует структурный и биохимический барьер. Поэтому возможно опосредованное воздействие на плод через модификацию функций плаценты.

Плацента млекопитающих полифункциональна: она обеспечивает транспорт питательных веществ и продуктов обмена, осуществление иммунного взаимодействия между матерью и плодом, а также служит источником многих пептидных и стероидных гормонов, влияющих на метаболизм и развитие плаценты, систем матери и плода (рисунок 1.1). Изменение функций плаценты может играть доминирующую роль в программирующем действии неблагоприятных факторов на плод. К таким неблагоприятным факторам беременности относятся диабет, пре-эклампсия, гипоксия, нитратный и оксидативный стресс (Myatt, 2006).

Процессы нормальной и патологической плацентации определяются в том числе изменениями уровня кислорода в организме матери (Morris et al., 1998). Кислород является одним из регуляторных факторов, влияющих на пролиферацию цитотрофобластов в первый триместр беременности. Так как кровоснабжение плаценты в этот период еще минимально, то формирование плаценты происходит в условиях гипоксии. Тот факт, что гипоксия стимулирует только пролиферацию цитотрофобластов, объясняет несоответствие между размерами эмбриона и плаценты (Genbacev, 2001). Развитие сосудов плаценты также происходит в условиях гипоксии: недостаток кислорода стимулирует экспрессию в клетках плацентарного лабиринта HIF-la, который после гетеродимеризации с HIF-lß опосредует транскрипцию ряда генов, включая VEGF (васкуло-эндотелиальный фактор роста) (Watson and Cross, 2005). Очень важно нормальное развитие сосудистого русла как матки, так и трофобласта, так как все эти сосуды вовлечены в плацентарный транспорт (Myatt, 2006).

Маточно-плацентарный кровоток

Матка

Коргпиол

Плацента

Развитие пл одно-плацентарной сосудистой сета

Субстраты и гормопы плода

Плод

Программирующее действие на плод

Рисунок 1.1. Адаптивный ответ плаценты и программирующее действие на плод (Myatt, 2006).

Полностью плацента у человека формируется к 14-16-й неделям. Масса же плаценты продолжает увеличиваться до 36-37 недель, но после 24-й недели этот процесс идет медленно. Факторы, изменяющие уровень кислорода в организме матери, вызывают нарушения процесса плацентации. К ним относятся хронические заболевания, вызывающие нарушения кровообращения в органах малого таза: заболевания сердечнососудистой системы, печени, почек, инфекции, интоксикации; курение, употребление алкоголя и наркотиков.

Если концентрация кислорода изменяется слишком быстро, то возникает оксидативный стресс. Особенно чувствителен к быстрому увеличению напряжения кислорода синцитиальный слой трофобласта (синцитиотрофы) на ранних сроках беременности (Cardoso et al., 1999), а поскольку синцитиотрофы отвечают за синтез и активный транспорт всех плацентарных гормонов, то это приводит к быстрым нарушениям течения беременности. Более того, как было сказано выше, кислородное напряжение регулирует способность цитотрофобластов к дифференциации и пролиферации и, как следствие этого, стимулирует экспрессию белков, необходимых для процесса инвазии.

Если в первом триместре формирование плаценты происходит в условиях гипоксии, то в последующие периоды гипоксия изменяет равновесие между пролиферацией и дифференциацией цитотрофобластов и инициирует механизм обратной связи, который ингибирует их дифференциацию и инвазию, определяя развитие и течение беременности в более поздние периоды (Genbacev et al., 1996). Все это в итоге приводит к нарушениям плацентации. Одно из наиболее ранних отклонений плацентации - отсутствие внедрения ресничек трофобласта в спиральные артерии матки. Этот дефект плацентации приводит к нарушению кардиоваскулярной адаптации (повышенный объем плазмы и сниженное системное сосудистое сопротивление), характерной для нормальной беременности. При этом снижается как сердечный выброс, так и объем плазмы, в то время как системное сосудистое сопротивление возрастает. Эти изменения обусловливают снижение перфузии плаценты, почек, печени и мозга, развивается артериальная гипертензия беременных. Оксидативный стресс усиливает гипертензию, которая, в свою очередь, провоцирует увеличение интенсивности оксидативного стресса. Беременные с артериальной гипертензией имеют повышенный риск развития преэклампсии и отслойки плаценты (Шибай, 1999).

Несмотря на большое разнообразие воздействующих факторов, центральное место в современных исследованиях механизмов воздействия пренатального стресса на плод отводится глюкокортикоидам (Matthews and Phillips, 2010). У крыс воздействие стресса приводит к значительному повышению концентрации глюкокортикоидов в крови как матери, так и плода. Интересно, что прохождение глюкокортикоидов через плаценту в кровь женского потомства больше, чем мужского. Это может объяснять большую чувствительность самок к антенатальному стрессу (Kapoor et al., 2006).

Глюкокортикоиды матери могут стимулировать синтез кортикотропин-рилизинг гормона, что в конце концов приводит к активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы плода. Кроме того, повышенная концентрация катехоламинов в крови матери может вызывать плацентарную вазоконстрикцию и гипоксию плода (Challis et al., 2000), которая в свою очередь приводит к активации гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы. Также гипоксия плода может активировать его симпатическую нервную систему, для которой показано раннее программирование, что приводит к изменению реакции на стресс в постнатальном периоде.

В норме низкий доступ

Гл юкокортикоцць I в крови матери

Увегмчекме концентрации материнских глюкокортикоидов к плоду обеспечивается экспрессией в плаценте 11Р~ гидроксистероиддегидрогеназы, которая превращает кортизол и кортикостерон в неактивные производные. Особо важную роль в создании плацентарного барьера для глюкокортикоидов играет 11 р-ГСДГ второго типа (Кароог е1 а1., 2006). При

Стрессирование матери

Снижение активности плацента 11Р-ГСДГ-2

Проникновение активных ГК матери в кровь плода

Неактивнье производнье

Активация гипоталамо гипофизарно-надпочечниковой систел/ы плода антенатальном стрессе счет их высокой концентрации, так и за счет снижения активности 11 р-ГСДГ-2 (рисунок 1.2). В некоторых исследованиях для доказательства роли глюкокортикоидов в воздействии пренатального стресса проводилась адреналэктомия беременных крыс с последующим искусственным поддержанием постоянного уровня кортикостерона. В этой группе антенатальный стресс не влиял на функцию гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (Barbazanges et al., 1996). С другой стороны, блокада 1 lß-ГСДГ приводила к повышенной активности гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы потомства (Кароог et al., 2006).

Известно, что у самок крыс во время беременности и лактации чувствительность к стрессу снижается, что выражается в уменьшении секреции АКТГ и кортикостерона в ответ на стресс. Это можно рассматривать как механизм минимизации воздействия глюкокортикоидов на плод и новорожденного (Douglas et al., 2003). Тем не менее, при сильном стрессе эффективность этого защитного механизма оказывается недостаточной.

Несмотря на то, что роль глюкокортикоидов в опосредовании влияния антенатального стресса на плод очевидна и доказана, остается актуальным вопрос о механизмах сохранения эффекта на протяжении нескольких поколений. В этой связи несомненный интерес представляют данные о влиянии условий среды на геном посредством эпигенетических механизмов. Таким способом может оказываться воздействие на эндокринные функции, метаболизм и поведение потомства. Важно отметить, что показана эпигенетическая регуляция ключевых генов, регулирующих функции ГГНС (генов рецепторов глюкокортикоидов, кортикотропин-рилизинг гормона, проопиомеланокортина и ll-ß-ГСДГ) (Abdolmaleky et al., 2006; Alikhani-Koopaei et al., 2004; Mueller and Bale, 2008; Newell-Price, 2003; Oberlander et al., 2008; Weaver et al., 2004). К примеру, недавние исследования на крысах и на человеке показали, что стресс и повышенная тревожность матери во время беременности приводят к изменению характера метилирования промотора гипоталамического кортикотропин-рилизинг гормона (у крыс) и промотора гена рецепторов глюкокортикоидов в мононуклеарных клетках пуповинной крови (у человека) (Mueller and Bale, 2008; Oberlander et al., 2008). В роли посредника деметилирования могут выступать глюкокортикоиды. Показано, что повышенное содержание глюкокортикоидов в крови матери на поздних сроках беременности вызывает стойкое деметилирование промоторов специфических белков печени плода (Thomassin et al., 2001). Деметилирование усиливает связывание факторов транскрипции, причем эффект демонстрирует стабильность, сохраняясь и после снижения уровня глюкокортикоидов. Таким образом, имеются достаточно сильные свидетельства серьезного влияния повышенного уровня глюкокортикоидов на эпигеном плода (Matthews and Phillips, 2010).

§2 Материнская забота как перинатальный фактор. Влияние гестационного стресса на материнское поведение.

Как было отмечено выше, влияние антенатальных факторов на плод не ограничивается воздействием на течение беременности. От рождения и до начала самостоятельной жизни потомства взаимоотношения с матерью играют определяющую роль в его развитии. У белых крыс вариации материнского поведения тесно связаны с развитием индивидуальных особенностей поведенческой и нейроэндокринной реакции на стресс у потомства (Caldji et al., 1998; Liu et al., 1997).

Материнское поведение - это высококонсервативный набор поведенческих реакций, необходимых для успешного размножения. У людей в этот период возрастает интенсивность родительской заботы, направленной на обеспечение безопасности и благополучия ребенка (Leckman and Mayes, 1999; Leckman et al., 1999). Еще до рождения ребенка родители посвящают много времени созданию для него безопасного окружения.

Процессы уборки и обустройства жилища можно рассматривать как человеческие формы инстинкта строительства гнезда. После родов повышенное чувство ответственности заставляет родителей постоянно проверять ребенка, даже когда они твердо знают, что он в порядке. Кормление ребенка, процессы его мытья и одевания - главные проявления

17 материнской заботы у людей. Считается, что важность двух последних видов поведения определяется возможностью одновременно проверить внешний вид и состояние здоровья ребенка (Leckman and Herman, 2002).

Хорошо изучен комплекс материнского поведения у грызунов. Новорожденные грызуны малоподвижны и не способны самостоятельно поддерживать постоянную температуру тела. Их выживание зависит от успешного запуска специфического набора реакций материнского поведения (Rosenblatt and Lehrman, 1963). Он включает в себя строительство и поддержание гнезда, обнюхивание и обследование детенышей, перенос детенышей и сбор их в гнезде, груминг, в том числе в аногенитальной области, и кормление в различных позах (с выгнутой спиной, с плоской спиной, пассивное - лежа на боку) (Pryce et al., 2001).

Помимо заботы о собственном потомстве, недавно родившие самки активно демонстрируют материнское поведение по отношению к помещенным в клетку неродным детенышам. Напротив, нерожавшие самки не проявляют элементов материнской заботы при первом предъявлении крысят; однако, если предъявлять им крысят постоянно, через 4-7 дней они начинают демонстрировать материнское поведение (Rosenblatt, 1967). Это явление получило название сенситизации (Leckman and Herman, 2002).

Главными центрами нейроэндокринной регуляции материнского поведения являются медиальная преоптическая область гипоталамуса (МРОА), опорное ядро вентральной части концевой полоски (BNSTv) и латеральная перегородка (LS) (Kalinichev et al., 2000а; Kalinichev et al., 2000b; Numan and Numan, 1997; Numan and Sheehan, 1997; Sheehan et al., 2000). Воздействие эстрогенов, пролактина и окситоцина на МРОА запускает материнское поведение (Bridges et al., 1990; Numan et al., 1977; Pedersen et al., 1994). Окситоцин синтезируется в крупноклеточных секреторных нейронах паравентрикулярного (PVN) и супраоптического (SON) ядер гипоталамуса. Проекции этих ядер идут в задний гипофиз. Выброс окситоцина гипофизом в кровоток вызывает выделение молока во время вскармливания и сокращение матки в ходе родов. Содержащие окситоцин волокна от парвоклеточной части PVN идут в области лимбической системы, включая миндалину, BNST и LS (Sofroniew et al., 1981).

Показано, что окситоцин облегчает сенситизацию материнского поведения у получающих эстрогены нерожавших самок крыс. Внутрижелудочковое введение окситоцина нерожавшим крысам индуцирует проявление полного комплекса материнских реакций через считанные минуты (Pedersen and Prange, 1979). Напротив, центральное введение антагониста окситоцина подавляет послеродовую инициацию материнского

18 поведения у крыс (Insel and Harbaugh, 1989; van Leengoed et al., 1987), однако не влияет на хматеринское поведение самок, уже несколько дней кормящих детенышей (Pedersen, 1997). Таким образом, окситоцин играет важную роль в облегчении инициации, но не в поддержании комплекса материнских реакций (Insel, 1997).

Также важную роль в облегчении проявления материнского поведения играют восходящие дофаминергические пути, связанные с системой подкрепления (Koob and Le Moal, 1997). Например, при разрушении катехоламинергических нейронов вентральной покрышки (VTA) нейротоксином у лактирующих крыс наблюдалось ингибирование реакции переноса крысят, но не были затронуты реакции вскармливания, строительства гнезда и материнской агрессии (Hansen et al., 1991). В этом случае прослеживается связь между дофаминергическими нейронами и содержащими окситоцин путями. В частности, перенос детенышей и вскармливание ингибировались у кормящих самок инфузией антагониста окситоцина в VTA или МРОА (Pedersen et al., 1994).

Интересно, что многие задействованные в регуляции материнского поведения центры также участвуют в контроле пищевого, терморегуляционного, социального и ориентировочно-исследовательского поведения. Также многие из этих структур вовлечены в реализацию стрессорного ответа (орбитофронтальная кора, BSNT, LS, миндалина, гиппокамп, МРОА, PVN и моноаминергические ядра ствола мозга) (Lopez et al., 1999). Таким образом, материнство бросает вызов гомеостазу каждого из этих поведенческих комплексов (Swanson, 2000).

Показано, что гестационный стресс негативно влияет на качество родительской заботы у крыс (Champagne and Meaney, 2006; Fride et al., 1985; Neumann et al., 1998), кроме того, вызывает у них проявление симптомов депрессии (Smith et al., 2004). У людей послеродовая депрессия, как и постродовой психоз, выражающийся в чрезмерной активации материнской мотивации, являются серьезной клинической проблемой (Дубынин и Каменский, 2010). В свою очередь, как уровень материнской заботы, так и степень стрессированности матери оказывают выраженное воздействие на развитие потомства, в частности, на его стресс-реактивность (Fish et al., 2004; Francis et al., 1999). Таким образом, исследование отклонений материнского поведения у крыс, переживших стресс во время беременности, является одним из компонентов оценки механизмов влияния антенатального стресса на потомство.

Раздел В. Влияние антенатального стресса разной этиологии на развитие самцов и самок в поколении П.

§1. Гипоксия как антенатальный фактор и ее влияние на потомство.

Гипоксия стоит на первом месте среди причин перинатальной смертности и патологий постнатального развития. Чаще всего причиной возникновения гипоксии в организме плода являются различные заболевания матери. Большинство патологий беременности: анемии беременных, снижение плацентарного кровообращения вследствие гипертензии матери или курения, алкогольная зависимость, уменьшение размеров плаценты или снижение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе, апноэ, заболевания системы органов дыхания - ведут к нарушению маточно-плацетарного кровообращения и патологии пуповины и являются основной причиной возникновения гипоксии плода и новорожденных (Маше1 е1 а1., 2002). Возникновение гипоксии плода в случаях сердечнососудистых и бронхолегочных заболеваний матери, анемии беременных, кровопотери и т.п. во многом зависит от степени тяжести и длительности патологического состояния матери. При легкой и даже умеренной степени указанных нарушений компенсаторные механизмы плода, в первую очередь со стороны ферментативных систем окислительно-восстановительного и энергетического ряда, могут воспрепятствовать возникновению кислородной недостаточности плода. Заболевания, связанные с расстройством метаболизма, гормонального статуса и ведущие к нарушению плацентарного барьера, нередко приводят к интоксикации плода, нарушению кислотно-щелочного и электролитического баланса, метаболическому ацидозу, в результате чего нарушаются условия для оптимальной активности ферментов, обеспечивающих энергетические потребности клеток. Развивающаяся в таких случаях гистотоксическая (тканевая) гипоксия может явиться причиной поражения нервной ткани, в том числе центральных механизмов, участвующих в регуляции кислородного гомеостаза. Нарушения маточно-плацентарного кровообращения при преждевременной отслойке плаценты или тугом обвитии пуповиной усугубляют развитие гипоксии плода (Жукова и др., 1984).

Различают острую и хроническую гипоксию плода. Хроническая гипоксия плода (более 7-10 суток) является следствием длительно текущей акушерской или экстрагенитальной патологии, приводящей к отставанию плода в развитии, и возникает в процессе перинатального развития в результате заболеваний матери или плода и нарушений маточно-плацентарного кровообращения. Хроническая гипоксия плода развивается постепенно, и поэтому плод может адаптироваться к умеренному дефициту

20

СЬ. Клинические проявления хронической гипоксии плода, как правило, отсутствуют; однако при истощении компенсаторных реакций плода возникают те же расстройства, что и при острой гипоксии.

Острой гипоксией плода называется гипоксия, возникающая при родах. Выделяют периферическую и центральную гипоксию. В периферической гипоксии принимает участие патология дыхательных путей или альвеолярного кровотока, в центральной гипоксии основой является нарушение функции дыхательного центра.

Периоды острой гипоксии могут возникать и на ранних сроках гестации. Особенно опасно воздействие гипоксии во время критических периодов развития зародыша (Пучков, 1993). У крыс первый критический период эмбриогенеза наступает на 1-5 дни после оплодотворения, когда зародыш только еще продвигается по яйцеводу; второй критический период эмбриогенеза наступает на 9-10-й дни беременности, соответствующие 10-12-й стадиям развития, когда закладывается нервная система (оформляется нервная трубка, формируются три первичных мозговых пузыря); начинается закладка кровеносной и пищеварительной систем, некоторых желез внутренней секреции (в частности, щитовидной); в энтодерме желточного мешка становятся различимы первичные половые клетки (Дыбан и др., 1975). Таким образом, тяжелое повреждающее воздействие на плод, которым является острая гипоксия, оказывает влияние на развитие всех основных систем органов; кроме того, затрагиваются и уже начавшие формироваться половые клетки плода, что в дальнейшем может привести к развитию эффектов гипоксии в ¥2, то есть развитию трансгенерационного эффекта.

§1.1 Влияние антенатальной гипоксии на развитие плода.

Реакция зародыша и взрослого организма на гипоксию во многом различается. У взрослого животного увеличивается минутный объем сердца за счет тахикардии и возрастания систолического объема; повышается артериальное давление, скорость кровотока и возврата венозной крови к сердцу, что способствует ускорению доставки кислорода к тканям. В случае тяжелой гипоксии происходит централизация кровообращения - значительная часть крови устремляется к жизненно важным органам; коронарные сосуды и сосуды мозга расширяются, в то время как сосуды мышц и органов брюшной полости суживаются. Наблюдается учащение и углубление дыхания, что способствует улучшению вентиляции альвеол, происходит включение в акт дыхания резервных альвеол; улучшается легочное кровообращение, повышается сродство гемоглобина к кислороду, ускоряется оксигенация притекающей к легким крови.

Увеличивается объем циркулирующей крови за счет поступления в кровоток депонированных запасов из селезенки, печени и других органов брюшной полости. При воздействии острой гипоксии в течение 15 минут увеличивается вязкость крови и снижается способность эритроцитов к деформации, также понижается давление кислорода в артериальной крови (Li et al., 1995). Приспособительные процессы на уровне испытывающих кислородное голодание тканей выражаются в активации процессов гликолиза, за счет которого на короткое время удовлетворяются энергетические потребности клеток (Адо, 1994; Березовский, 1983). Отмечено снижение содержания гликогена в сердце крыс, перенесших острую гипоксию (Purshottam et al., 1977), что указывает на усиление гликолитической активности.

У плода при воздействии гипоксии дыхательные движения ослабляются, наблюдается брадикардия, гипертензия и стремительное снижение общего желудочкового выброса. ЧСС и сердечный выброс возвращаются к норме примерно через 30 минут после окончания гипоксии. Происходит централизация зародышевого кровотока: большее количество крови поступает к мозгу, сердцу и надпочечникам за счет ограничения кровотока к периферическим органам, включая почки, легкие, желудочно-кишечный тракт и скелет (Jensen et al., 1999). Перераспределяется и мозговой кровоток плода: в ответ на острую гипоксию происходит гетерогенная вазодилятация, которая наиболее значительна в стволе мозга. При хронической гипоксии, когда значительная доля компенсаторной реакции обеспечивается материнским кровотоком, в мозге плода может также наблюдаться значительное увеличение плотности капилляров (Реагсе, 2006). Развивается стремительный нейропротекторный ответ на гипоксию плода: одновременно с увеличением притока крови к мозгу повышается окислительный потенциал цитохромоксидазы в мозговой ткани, тогда как в других органах, например в скелетной мышце, наблюдается обратная картина (Newman et al., 2000). Таким образом, пре- и постнатальный ответы на гипоксию существенно различаются, предполагая ткане- и времяспецифичный ответ плода на гипоксический инсульт.

Многие физиологически важные белки, такие как ферменты гликолиза, факторы роста, вазоактивные и ангиогенные пептиды, в культурах клеток и тканей млекопитающих регулируются воздействием гипоксии. Предполагается, что важную роль в регуляции генов во время гипоксии играет активация представителей семейства индуцируемых гипоксией факторов.

Проводились исследования влияния различных схем хронической антенатальной гипоксии на развитие плода. Гипоксическое воздействие в течение 11 суток привело к снижению веса зародышей, уменьшению количества зародышей в помете, что может говорить о внутренней абортации, а также недоразвитию и повреждению плаценты (Huang et al., 2004). Аналогичные эффекты хронического гипоксического стресса известны и в клинике.

Гипоксия плода включает ряд системных, клеточных и метаболических ответов, которые позволяют тканям адаптироваться к повреждающему действию недостатка кислорода. С другой стороны, гипоксия может индуцировать экспрессию генов, пагубную для организма. Под воздействием гипоксии во всех тканях плода и плаценте индуцируются гены, связанные с кальциевым гомеостазом, который играет важную роль в регуляции органогенеза. Многие ферменты гликолиза, такие как гексокиназа, фосфофруктокиназа, альдолаза А, кодируются чувствительными к гипоксии генами. Индукция их экспрессии происходит главным образом на ранних этапах гипоксического воздействия. Это означает, что активация гликолиза является острым ответом плода на гипоксию, призванным компенсировать недостаток энергии. В отличие от гликолитических ферментов, гены, связанные с G-белковым сигналлингом, а также ростом, супрессируются гипоксией во всех тканях. Ингибирование связанных с ростом генов объясняет задержку роста под действием гипоксии (Huang et al., 2004).

Еще один эффект антенатальной гипоксии — индукция в плаценте генов, связанных с воспалительным ответом. В частности, увеличивается экспрессия генов циклооксигеназы 2 и тромбоксана Аг. Известно, что дисбаланс между синтезом тромбоксана Ai и PGb является одним из главных факторов развития преэклампсии — одного из наиболее распространенных синдромов, связанных с нарушением плацентации. Для данной патологии показана увеличенная по сравнению с нормальной беременностью способность цитотрофобластов к пролиферации (Genbacev et al., 1996; Schobel et al., 1996), низкий уровень перфузии плаценты и ее ишемия (Шехтман и Елохина, 1996; Zuspan and Samuels, 1993). Ишемия обусловливает нарушение маточно-плацентарного барьера, плацента становится не столько барьером, сколько резервуаром для инфекции (Шачкина, 1998).

§1.2. Отставленные эффекты антенатальной гипоксии.

Многочисленные клинические наблюдения, данные патологоанатомов и результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о важной роли антенатальной гипоксии в генезе нарушений развития организма. Клинические наблюдения свидетельствуют также о важной роли постгипоксического периода, и прежде всего потому, что последствия гипоксии определяются не сразу.

У детей, перенесших в анамнезе антенатальную гипоксию, регистрируют задержку физического развития, изменение баланса висцеральных систем и биогенных аминов, морфологические и функциональные повреждения мозга, сердца, легких и др. (Жукова и др., 1984; Эделынтейн, 1988; Шабалов, 1990; Hallak et al., 2000; Lorenz et al., 1986). Кроме того, возможны изменения поведения, одним из проявлений которых является синдром дефицита внимания с гиперактивностью, наиболее распространенной патологией дошкольного и младшего школьного возраста (Сорокин, 1999). Все это свидетельствует об актуальности данных проблем, о необходимости изучения механизмов развития патологий и поиска возможных путей коррекции нарушений, вызванных острой гипоксией, перенесенной в период беременности.

По данным (Граф и др., 2005b), антенатальная гипоксия периода раннего органогенеза в потомстве низкоустойчивых к гипоксии самок приводила к значительным изменениям содержания биогенных аминов головного мозга как у самцов, так и у самок. У женского потомства низкоустойчивых самок наблюдался сдвиг уровня дофамина и серотонина в стволе в сторону увеличения; у мужского потомства низкоустойчивых самок было выявлено увеличение уровней дофамина и норадреналина в стволе и коре головного мозга.

Антенатальная гипоксия оказывала выраженные влияния и на сердечно-сосудистую систему плода. Эти влияния выражались в значительных нарушениях хронотропии сердца (сначала тахи-, затем брадикардия), ухудшении звучности сердечных тонов (сначала небольшое усиление, затем нарастающая глухость тонов), появлении аритмий различного генеза (Кравцова и др., 2000). На ЭКГ в первые дни жизни детей, родившихся в тяжелой асфиксии, обнаруживали брадикардию, ухудшение внутрипредсердной, предсердно-желудочковой и внутрижелудочковой проводимости, а также угрожающие жизни аритмии (Кушаковский, 1992). Все эти изменения обусловлены глубокими метаболическими, в том числе электролитными, нарушениями (Маряшева, 1987).

Поражения сердечно-сосудистой системы тем чаще и сильнее, чем тяжелее асфиксия и чем длительнее была антенатальная гипоксия. Для детей, родившихся в асфиксии, наиболее характерны следующие изменения: патологическая перегрузка предсердий и желудочков (особенно правого отдела сердца), замедление процессов проводимости, признаки нарушения метаболизма сердечной мышцы на ЭКГ, уменьшение амплитуды первого тона на фонокардиограмме в комплексе со снижением функций сокращения и расслабления миокарда, падение сердечного выброса, повышенное систолическое и диастолическое давление в легочной артерии (Кушаковский, 1992). Кроме того, было показано, что антенатальная гипоксия ухудшала течение врожденных пороков сердца, поддерживая сердечную недостаточность и нарушение ритма (Симонова, 2001).

Эксперименты на животных показывают, что пренатальная гипоксия не только ухудшает течение врожденных пороков сердца, но и сама может способствовать появлению врожденных дефектов сердца (Clemmer and Telford, 1966). Так, у эмбрионов овец хроническая гипоксия подавляет кардиальные функции и сократимость, увеличивает концентрацию лактатдегидрогеназы и цитратсинтазы в миокарде (Ohtsuka and Gilbert, 1995) и в итоге приводит к гипертрофии сердца (Murotsuki et al., 1997). Исследования влияния антенатальной гипоксии на морфомегрию и функционирование сердца эмбрионов крыс показывает, что хроническая гипоксия, которой подвергают самок, значительно уменьшает вес крысят, тогда как на вес сердца практически не влияет. Таким образом, антенатальная гипоксия увеличивает соотношение т(сердца)/ш(тела), что отражает развитие асимметричного увеличения сердца плодов. В сердце этих крысят также обнаружен белок HIF-la - маркер гипоксического стресса. Антенатальная гипоксия увеличивает на 40% количество двухъядерных клеток в культуре изолированных кардиомиоцитов таких крысят, причем эти клетки на 65% крупнее моноядерных, что, возможно, отражает преждевременный выход кардиомиоцитов из клеточного деления и миоцитарную гипертрофию. Исследование морфологии ядерного хроматина кардиомицитов крысят, переживших антенатальную гипоксию, показывает значительное увеличение конденсированных, слившихся и сегментированных апоптических ядер в сердце, то есть гипоксия вызывает апоптоз клеток.

Исследования Масловой М.В. (Маслова, 2002) показали, что антенатальная гипоксия, осуществленная в период прогестации, оказывала выраженное влияние на сердечно-сосудистую деятельность крысят в перинатальном периоде: в возрасте 22-25 и 36-36 дней наблюдалось падение длительности R-R интервалов и коэффициента вариабельности ритма, что свидетельствует об относительном увеличении активности симпатического отдела и подавлении "реакции замирания", отражающей состояние повышенной тревожности у крыс.

В исследованиях Граф A.B. (Граф и др., 2005а) было показано, что пренатальная гипоксия, пережитая в период раннего органогенеза, приводит к значительным

25 изменениям хронотропного показателя кардиомиоцитов, а также их реактивности на норадреналин: частота сокращений изолированных предсердных кардиомиоцитов новорожденных крысят, перенесших острую гипоксию в раннем органогенезе, достоверно выше, чем контрольных, а их реакция на норадреналин слабее. У половозрелого потомства обоих полов от низкоустойчивых к гипоксии самок наблюдались те же отличия в хронотропном показателе, что в раннем постнатальном периоде на культуре изолированных кардиомиоцитов: в опытной группе частота сердечных сокращений (ЧСС) была достоверно выше. Оценка вегетативного баланса регуляции ЧСС показала отчетливое преобладание в этой группе симпатического компонента: отмечалось достоверное увеличение амплитуды моды и коэффициента монотонности. Эти результаты согласуются с клиническими наблюдениями, в соответствии с которыми люди с низкой устойчивостью к гипоксии характеризовались повышенной симпатической центрально индуцированной активностью и торможением парасимпатических влияний на вариабельность сердечного ритма (Глазачев, Орлова, 2005). Эти данные свидетельствуют о возможности прямых эффектов антенатальной гипоксии периода органогенеза на закладку сердца.

§2. Иммобилизация как антенатальный фактор и ее влияние на потомство.

Под иммобилизацией понимают ограничение движения той или иной степени. В экспериментальных исследованиях влияния стресса на организм иммобилизацию широко используют как модель эмоционального стресса. Есть несколько методов моделирования такого воздействия. Часть из них подразумевает жесткую иммобилизацию - привязывание к поверхности за конечности, забинтовывание или укрепление на поверхности с помощью пластыря, в том числе на спине. Широко распространено моделирование иммобилизации с помощью специальных пластиковых домиков, сильно ограничивающих движение. Существуют более мягкие способы иммобилизации, к примеру — фиксация хвоста животного (Pare and Glavin, 1986). Для грызунов иммобилизация является довольно сильным стрессором, приводящим к таким следствиям, как потеря веса, активация секреции глюкокортикоидов и катехоламинов, развитие язвы желудка (Barlow et al., 1978). У самцов 6-часовая иммобилизация приводила к желудочным кровотечениям, а также признакам развития мощного окислительного стресса (Kumar et al., 2009; Volkova Iu and Davydov, 2009) при одновременном ухудшении работы системы АОЗ (Liu et al., 1994а). Ухудшение работы системы АОЗ показано и в работе Zaidi (Zaidi et al., 2003). При моделировании иммобилизации в пластиковых домиках, минимизирующих нарушение

26 системной циркуляции крови, а также без использования дополнительных стрессорных факторов (таких, как гипертермия) организму животному практически ничего не угрожает. Главным действующим компонентом стресса в таких условиях становится эмоциональная реакция животного — страх неизвестности и напряженность из-за невозможности пошевелиться. В экспериментах с иммобилизацией наркотизированных животных последствий стресса не обнаруживалось, что определяет именно эмоциональную природу этого стресса, необходимость бодрствования животных (Golub et al., 2004).

В модели жесткой антенатальной иммобилизации (приклеивание пластырем за лапы 3 дня по 9 часов) наблюдалась более высокая постнатальная смертность потомства, снижение веса (особенно ярко выраженное у самцов), задержка созревания некоторых морфометрических показателей (выделение ушных раковин, прорезывание зубов), задержка формирования моторных рефлексов (избегания обрыва, спрыгивания в домашнюю клетку) (Barlow et al., 1978). Таким образом, антенатальный иммобилизационный стресс оказал выраженное влияние на постнатальное развитие потомства.

Модели антенатальной иммобилизации животных находят широкое применение в исследованиях депрессивных состояний у человека (Maccari et al., 2003; Maccari and Morley-Fletcher, 2007). Метод ограничен тем, что у животных можно смоделировать только нейробиологические симптомы депрессии, а не полную клиническую картину синдрома. Что интересно, при моделировании антенатального иммобилизационного стресса у крыс ряд наблюдавшихся нарушений удавалось скорректировать хроническим применением антидепрессантов.

Показано, что антенатальная иммобилизация вызывает повышенную реактивность

ГГНС в ответ на постнатальный стресс (Henry et al., 1994; Maccari et al., 1995; Morley

Fletcher et al., 2003a; Morley-Fletcher et al., 2003b; Vallee et al., 1997). В гиппокампе потомства снижалось количество обоих типов рецепторов кортикостероидов минералокортикоидов и глюкокортикоидов), что может служить объяснением недостаточности процессов обратной связи в ГГНС (Maccari et al., 1995; Van Waes et al.,

2006). Эти эффекты зависели от пола потомства: помимо наблюдавшейся у крыс обоих полов гиперактивности ГГНС, у взрослых самцов отмечалось увеличение уровня тревожности (Poltyrev et al., 1996; Vallee et al., 1997; Viltart et al., 2006). У самок влияния антенатальной иммобилизации на уровень тревожности были менее выражены (Zagron and Weinstock, 2006) и даже противоположны эффектам, наблюдавшимся у самцов

27

Darnaudery and Maccari, 2008). Возможно, повышенную тревожность у самцов отчасти объясняет обнаруженное у них снижение количества бензодиазепиновых рецепторов в гиппокампе (Barros et al., 2006; Fride et al., 1985). Депрессивные проявления поведения, напротив, отмечались у обоих полов (Alonso et al., 1991; Morley-Fletcher et al., 2003a; Morley-Fletcher et al., 2004).

Помимо стресс-реактивности ГГНС, антенатальная иммобилизация изменяла и циркадный ритм работы системы. В частности, отмечалось увеличение секреции кортикостерона в конце светового периода и у самцов, и у самок, и гиперкортицизм в течение всего суточного цикла только у самок (Koehl et al., 1997; Koehl et al., 1999). Отчасти этот эффект может быть опосредован снижением количества рецепторов глюко-и минералокортикоидов в гиппокампе в определенные часы (Koehl et al., 1999). В свою очередь, измененный циркадный цикл секреции кортикостерона связан с нарушениями циркадных циклов поведения. Показано долгосрочное влияние антенатальной иммобилизации на циркадный ритм локомоторной активности (Maccari and Van Reeth, 2000), включая увеличение доли фазы быстрого сна (Dugovic et al., 1999). При этом была продехмонстрирована положительная корреляция между высоким уровнем кортикостерона, увеличением тревожности и расстройствами сна (Maccari and Morley-Fletcher, 2007).

Если изменение секреции кортикостерона и поведенческие нарушения проявляются уже в ранние периоды жизни, то изменения когнитивных особенностей обычно наблюдаются у более взрослых животных. Когнитивные нарушения также, по всей видимости, могут быть последствиями ранней гиперактивности ГГНС (Vallee et al., 1999). У старых самок крыс, перенесших антенатальную иммобилизацию, наблюдалось увеличение лафитного периода нахождения скрытой пла!формы в водном лабиринте Морриса, что говорит об ухудшении пространственной памяти. Что интересно, после двухнедельного введения этим крысам инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1) при повторном тестировании они демонстрировали такие же результаты, как и крысы контрольной группы без лечения (Darnaudery et al., 2006). Ранее подобные результаты были получены и на самцах (Vallee et al., 1999). У молодых же самок крыс, переживших антенатальную иммобилизацию, напротив, отмечалось улучшение пространственной памяти по сравнению с контрольной группой (Darnaudery and Maccari, 2008). Таким образом, были получены свидетельства важной роли IGF-1 в процессах старения мозга (Darnaudery et al., 2006).

Исследование механизмов проявления обнаруженных эффектов ведется по нескольким направлениям. Так, было показано, что антенатальная иммобилизация снижает гиппокампальную пластичность и ингибитороное действие гиппокампа на ГГНС самцов (Maccari et al., 1995; Van Waes et al., 2006). Изменение нейрональной пластичности гиппокампа у самцов выражалось в уменьшении нейрогенеза (Lemaire et al., 2000) и увеличении экспрессии полисиалицированной формы нейрональной молекулы клеточной адгезии (PSA-NCAM) и мозгового нейротрофического фактора (BDNF), возможно, в качестве компенсации снижения нейрогенеза. И рост экспрессии PSA-NCAM, и снижение нейрогенеза можно скорректировать хроническим введением антидепрессантов (Darnaudery and Maccari, 2008).

Помимо описанного выше влияния на гиппокамп, антенатальная иммобилизация также снижает экспрессию и активность гиппокампальных метаботропных рецепторов к глутамату 5-го типа (mGlu5) у самцов крыс. Важность этого наблюдения в том, что mGlu5 вовлечены в регуляцию и синаптической пластичности, и нейрогенеза, а также уровня тревожности (Di Giorgi-Gerevini et al., 2005; Di Giorgi Gerevini et al., 2004). У самок крыс, напротив, наблюдается увеличение активности mGlu5 в гиппокампе (Darnaudery and Maccari, 2008).

Также известно, что антенатальный иммобилизационный стресс оказывает влияние и на другие системы нейротрансмиттеров. К примеру, показано увеличение количества рецепторов 5-HTi (Peters, 1990), рост экспрессии мРНК рецепторов 5HT)A в префронтальной коре (Morley-Fletcher et al., 2004) и увеличение высвобождения ацетилхолина в гиппокампе после мягкого стресса или введения кортикотропин-рилизинг гормона (Day et al., 1998).

В целом, антенатальный иммобилизационный стресс оказывает существенное воздействие на нейрональную пластичность у самцов крыс, в то время как самки оказываются защищенными от влияния антенатальной иммобилизации на нейрогенез, возможно, за счет увеличения количества астроцитов и рецепторов mGlul (Darnaudery and Maccari, 2008).

Помимо изменений поведения, антенатальная иммобилизация вызывала у самцов крыс повышение провоспалительного статуса (Vanbesien-Mailliot et al., 2007). Интересно, что одновременно наблюдавшееся у них повышение тревожности может играть ключевую роль в развитии изменений иммунных реакций (Leonard and Song, 1996; Stein et al., 1988).

Возможным связующим звеном является изменение активности холинергической системы. Показано, что у перенесших антенатальную иммобилизацию крыс изменяется

29 холинергическая активность центральной нервной системы, в частности, увеличивается высвобождение ацетилхолина в гиппокампе (Day et al., 1998). Помимо вовлечения в процессы развития состояния тревожности (Mairesse et al., 2007b), холинергичекая система вовлечена и в регуляцию воспалительного ответа. Так, ацетилхолинэстераза принимает участие в реализации клеточной адгезии (Cousin et al., 2005); ее ингибитор велнакрин снижает выраженность воспалительного ответа, а при добавлении ацетилхолина наблюдается противовоспалительный эффект (Silva et al., 2007).

Как было сказано выше, антенатальная иммобилизация вызывает изменение поведенческих циркадных ритмов и провоцирует расстройства сна (Dugovic et al., 1999; Maccari and Van Reeth, 2000). В настоящее время появляется все больше свидетельств наличия связи между расстройствами сна и риском ожирения как у взрослых (Gangwisch et al., 2005; Singh et al., 2005; Vorona et al., 2005), так и у детей (Knutson, 2005; Reilly et al., 2005). Кроме того, часто наблюдаются одновременные нарушения питания и повышение тревожности (Inoue et al., 2004; McLean et al., 2007). Была выдвинута гипотеза о роли хронического расстройства сна как связующего звена между повышенной тревожностью и нарушениями питания. В ее пользу говорит тот факт, что лептин и грелин, гормоны, вовлеченные в регуляцию аппетита, не только изменяют паттерны своей секреции при ограничении сна, но также играют существенную роль в регуляции уровня тревожности (Asakawa et al., 2003; Seoane et al., 2004).

Широко известно, что антенатальный стресс увеличивает риск недостаточного веса новорожденных, а в последующей жизни - избыточного веса и ожирения. У крыс показано влияние материнского стресса на глюкокортикоидный фон плода, а у новорожденных крысят, помимо недостатка массы, отмечается снижение массы надпочечников и поджелудочной железы, а также уровня кортикостерона и глюкозы в плазме крови (Lesage et al., 2004; Mairesse et al., 2007a). Главенствующую роль в регуляции потребления пищи и массы тела играет гипоталамус, опосредующий влияния гормона адипоцитов лептина на пищевое поведение и гомеостаз глюкозы. Исследования развития «метаболических» проекций аркуатного ядра гипоталамуса в ходе онтогенеза показали, что у мышей эти проекции появляются после рождения и остаются структурно и функционально незрелыми в первые две недели жизни. Основную роль в развитии этих путей играет лептин. Его действие в первые две недели жизни ограничено, а затем происходит выброс лептина, имеющий выжные последствия для нормальной регуляции массы тела и гомеостаза глюкозы в последующей жизни. Возможно, это один из механизмов, задействованных в долговременной регуляции массы тела и развитии ожирения (Darnaudery and Maccari, 2008).

У взрослых животных, переживших антенатальную иммобилизацию, отмечается повышенное содержание глюкозы в крови, изменение массы тела и базового пищевого поведения (Vallee et al., 1996). У старых же животных наблюдается гипергликемия, непереносимость глюкозы, снижение базового уровня и секреции лептина, что может быть связано с увеличением потребления пищи (Lesage et al., 2004). В целом можно заключить, что материнский стресс, в частности, антенатальная иммобилизация, вызывает долговременные нарушения пищевого поведения и другие расстройства, связанные с развитием сахарного диабета 2-го типа (Lesage et al., 2004). Программирование может быть связано как с неблагоприятным фоном глюкокортикоидов, так и с изменениями материнского поведения и взаимодействия с детенышами в течение неонатального периода (Darnaudery and Maccari, 2008).

Таким образом, антенатальный иммобилизацонный стресс вызывает у потомства увеличение стресс-реактивности и уровня тревожности, сопряженное с развитием провоспалительного статуса; наблюдаются нарушения циркадных ритмов и расстройства сна у взрослых самцов, что позволяет предположить дисфункцию биологических часов и общее снижение адаптивных возможностей организма. В то же время, самки более успешно противостоят эффектам антенатальной иммобилизации, особенно по таким показателям, как изменение уровня тревожности, памяти и нейрогенеза (Darnaudery and Maccari, 2008).

Сравнительный анализ последствий двух описанных выше видов антенатального стресса (острой гипобарической гипоксии и иммобилизации), проведенных в период раннего органогенеза, который относится к одному из важнейших критических периодов антенатального развития, показал, что у самцов и самок поколения F1 наблюдался целый ряд отклонений от контроля по различным показателям. Отмечалось снижение росто-весовых характеристик и задержка детерминации других паттернов морфометрии, изменение поведения в постпубертатном периоде, смещение вегетативного баланса в сторону активации симпатического контура в пубертатном периоде, изменение уровня кортикостерона в надпочечниках и плазме крови в постпубертатном периоде развития (Трофимова, 2009).

Таким образом, вся совокупность экспериментальных данных, касающихся анализа постнатальных последствий антенатального стресса различной этиологии, позволяет прийти к выводу об актуальности разных направлений в исследовании влияний таких стрессорных воздействий на потомство, полученное в первом поколении (F1.)

Однако в последнее время все больше внимания уделяется последствиям антенатального стресса в последующих поколениях — F2, F3 и даже у более отдаленных потомков. В целом, такие эффекты получили название трансгенерационных эффектов.

Далее мы рассмотрим литературные данные, относящиеся к этой проблеме.

Раздел Г. Данные о влиянии стресса, перенесенного беременной самкой в период раннего органогенеза, на поколение F2. Возможные пути влияния.

Существует относительно немного опубликованных работ, посвященных трансгенерационной передаче воздействия на материнский организм во время беременности на фенотип потомства в F2 и более поздних поколениях. Еще около 40 лет назад было показано, что стресс во время беременности повышал активность крысят поколения F2 в открытом поле (Wehmer et al., 1970). В других исследованиях были показаны трансгенерационные эффекты характера питания матери на массу новорожденных детенышей не только в F1, но и в F2 (Drake and Walker, 2004). При ограничении питания морских свинок во второй половине беременности наблюдалось снижение массы новорожденных детенышей F1 и F2, хотя в течение беременности самки F1 не подвергались каким-либо воздействиям. Также у обоих поколений детенышей наблюдалось повышение базового уровня кортизола и изменение стресс-реактивности ГГНС. Если же питание беременных морских свинок ограничивалось в первой половине беременности, то у потомства F1 наблюдалось повышение артериального давления и утолщение стенки левого желудочка, причем последний эффект сохранялся и в F2. Таким образом, было показано, что чувствительность разных систем органов к материнскому стрессу (ограничению питания) зависит от стадии эмбрионального развития и проявляется не только у детенышей этой группы самок, но и в последующих поколениях(Вег1гат et al., 2008).

Показано, что ограничение потребления белка беременными крысами, не влияя на толерантность к глюкозе поколения F1, в поколении F2 вызывало у самок снижение чувствительности к глюкозе. У самцов такого эффекта не наблюдалось, что свидетельствует о половой специфичности воздействия (Zambrano et al., 2005).

Есть данные о снижении активности ГГНС в поколении F2 потомства самок, которым во время беременности вводили синтетический глюкокортикоид. Этот эффею передавался только по материнской линии, причем в F2 он был выражен значительно сильнее, чем в F1 (Kostaki et al., 2005).

Несмотря на то, что по понятным причинам данных о влиянии антенатальных стрессов на людей далее 1-го поколения очень мало, все же существуют некоторые интересные исследования. В первую очередь, они связаны с крупными потрясениями XX века. Так, например, широко известно, что женщины, пережившие в конце беременности голод в Нидерландах зимой 1944-45 годов, рождали детей с недостатком массы. Более же поздние исследования показали, что голод, пережитый в первом триместре беременности, приводил к недостаточности массы новорожденных внуков этих женщин (то есть поколения F2); эффект передавался по материнской линии (Painter et al., 2008).

Показано, что введение беременным женщинам диэтилстилбестрола (синтетического эстрогена, применявшегося раньше для предотвращения выкидышей) приводило к выраженному росту частоты репродуктивных нарушений и случаев рака у их детей. Сейчас выясняется, что эффект затрагивает уже третье поколение детей (наблюдается повышенный риск гипоспадии у мальчиков) и передается по материнской линии (Brouwers et al., 2006).

Наблюдение за судьбой людей, переживших Холокост, и их потомков дало свидетельство трансгенерационных эффектов, затрагивающих ГГНС. Так, показано, что два поколения потомков переживших Холокост людей, у которых развивался посттравматический синдром, имели более низкую концентрацию кортизола в суточной пробе мочи, чем потомки людей, переживших Холокост без посттравматического синдрома (Matthews and Phillips, 2010).

При рассмотрении возможных механизмов трансгенерационной передачи эффектов антенатального стресса выделяют, по крайней мере, два пути: 1) изменение эндокринной адаптации матери к беременности и 2) трансгенерационную передачу эпигенетических модификаций (Matthews and Phillips, 2010).

Первый путь обычно связывают с регуляцией материнской ГГНС. Известно, что в конце беременности активность ГГНС матери увеличивается (Challis et al., 2000), но в то же время снижается ее стресс-реактивность (Johnstone et al., 2000). Если материнский стресс (F0) приводит к изменению адаптации к беременности гипофизарно-надпочечниковой системы женского потомства (Fl), можно ожидать изменений воздействия материнских эндогенных глюкокортикоидов на плод и, как следствие, модификаций функционирования ГГНС у F2. При этом никаких внешних воздействий на протекание беременности самки Fl не производится! И в самом деле, показано, что фармакологическое ингибирование ll-ß-ГСДГ приводит к таким же поведенческим отклонениям у потомства, как и чрезмерное воздействие глюкокортикоидов на плод (Matthews and Phillips, 2010).

Что касается второго пути, вопрос о возможности трансгенерационной эпигенетической памяти остается дискуссионным. Несмотря на то, что большая часть паттернов метилирования ДНК в половых клетках млекопитающих стирается в раннем эмбриогенезе, некоторые эпигенетические сигналы демонстрируют мейотическую стабильность и могут передаваться от одного поколения другому (Chong and Whitelaw, 2004). Кратковременное воздействие на беременную крысу эндокринным разрушающим агентом винклозолином или метоксихлором вызывало снижение интенсивности сперматогенеза в Fl. Этот эффект передавался по мужской линии практически всем самцам до 4-го поколения. В той же группе животных наблюдалась трансгенерационная передача измененных паттернов метилирования вплоть до F3 (Anway and Skinner, 2008). Таким образом, было показано, что индуцированные извне эпигенетические метки могут переживать репрограммирование на протяжении нескольких поколений. Несмотря на наличие и других свидетельств эпигенетического наследования паттернов метилирования ДНК по мужской линии, его механизм еще требует изучения. Вероятно, в течение беременностей F0 и Fl существует четкая взаимосвязь уровней глюкокортикоидов матери и плода с эпигеномом плода. К примеру, снижение эндогенного уровня глюкокортикоидов в крови матери во время беременности может привести к уменьшению воздействия глюкокортикоидов на плод. С другой стороны, снижение экспрессии гена плацентарной 11 -ß-ГСДГ, которая сама подвергается жесткому эпигенетическому регулированию, приводит к усилению воздействия глюкокортикоидов на плод. Оба сценария приводят к перепрограммированию эпигенома плода (Matthews and Phillips, 2010).

В заключение следует отметить, что даже незначительное изменение активности ГГНС и связанных с ней нейроэндокринных систем может быть связано с развитием заболеваний. Гиперкортизолемия повышает подверженность организма таким заболеваниям, как депрессия, гипертензия и диабет (Seckl and Holmes, 2007). Напротив, гипокортизолемия можег быть связана с ожирением, хроническими почечными болями, фибромиалгией, посттравматическим синдромом, истощением и атипической депрессией (Fries et al., 2005). С эволюционной точки зрения такая программируемость ГГНС может быть частью стратегии передачи информации об условиях среды от родителей потомкам. Развивающиеся адаптации могут помочь потомкам выжить в ранний постнатальный период, но ценой может стать высокая подверженность сосудистым и метаболическим заболеваниям в последующей жизни (Matthews and Phillips, 2010).

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Дунаева, Татьяна Юрьевна

Выводы.

1. Последствия острой гипобарической гипоксии периода раннего органогенеза (9-10-е сутки беременности) у беременных самок выразились в снижении тревожности, увеличении локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности, усилении симпатического компонента вегетативного баланса регуляции и повышении материнской мотивации.

Последствия иммобилизации выразились в усилении симпатического компонента вегетативного баланса.

2. В поколении Р1 оба вида стресса вызвали задержку открытия глаз, уменьшили локомоторную и ориентировочно-исследовательскую активность, увеличили тревожность и привели к подавленшо материнского поведения самок.

Влияния на другие показатели оказались разнонаправленными: острая гипобарическая гипоксия привела к уменьшению массы и длины тела, а также улучшению обучаемости у самок. Иммобилизация оказала противоположные влияния на эти показатели.

3. В поколении Б2 оба вида стресса привели к уменьшению локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и увеличению тревожности.

При этом острая гипобарическая гипоксия вызвала уменьшение, а иммобилизация увеличение массы и длины тела. Кроме того, острая гипобарическая гипоксия привела к задержке открытия глаз у обоих полов и к снижению способности к обучению у самцов.

4. Сравнительный анализ последствий антенатальной острой гипобарической гипоксии в поколениях и Б2 показал общность влияний на физическое развитие: наблюдалась задержка открытия глаз и снижение росто-весовых показателей. После антенатальной иммобилизации росто-весовые показатели в обоих поколениях увеличивались.

5. Сравнительный анализ изменений паттернов поведения показал, что после обоих стрессов в поколениях и Р2 снижалась локомоторная и ориентировочно-исследовательская активность и увеличивалась тревожность.

6. Направление изменения вклада симпатического компонента в вегетативный баланс регуляции зависело от вида антенатального стрессирования, тендерной или генерационной принадлежности.

7. Таким образом, стрессорные воздействия на беременных крыс в период раннего органогенеза оказывали выраженные влияния на два последующих поколения, то есть обусловливали развитие трансгенерационных эффектов.

Заключение.

В представленном выше исследовании было не только получено подтверждение сделанных ранее выводов о высокой чувствительности периода раннего органогенеза к действию стрессогенных факторов разной этиологии как со стороны материнского организма (ЕО), так и первого поколения потомства (Е1), но и впервые было показано, что эти влияния проявляются и в следующем поколении (Р2).

Обобщенный анализ выявил как сходство, так и различия во влияниях двух видов стрессоров (острой гипобарической гипоксии и иммобилизации) на организм беременной самки в исследованном периоде. Сходным оказалось увеличение симпатического компонента в общем балансе регуляции, различным - влияние на поведенческие паттерны: у беременных крыс с низкой устойчивостью к острой гипобарической гипоксии через сутки после стресса уменьшалась тревожность при одновременном увеличении локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности, тогда как иммобилизация не повлияла на эти поведенческие паттерны. Кроме того, впервые нами было показано, что матери, пережившие острую гипобарическую гипоксию, проявляют усиленную заботу о потомстве.

Отмеченные нами изменения состояния беременных самок были зарегистрированы через сутки после стрессогенного воздействия; это дает основания для предположений о долгосрочных последствиях, сохраняющихся и на последующих этапах беременности.

Ранее был обнаружен целый ряд отклонений в развитии самцов и самок поколения Е1. В нашем исследовании мы также показали, что оба вида стрессогенных факторов затронули практически все исследованные морфометрические и функциональные характеристики как у самцов, так и у самок поколения РЕ Кроме того, впервые было выявлено влияние антенатального стресса периода раннего органогенеза на способность самок поколения Т7/ к обучению: женское потомство низкоустойчивых к острой гипобарической гипоксии крыс проявило более высокую способность к обучению с положительным подкреплением, чем контрольные животные, а женское потомство крыс, перенесших иммобилизацию, - более низкую. Также впервые мы показали, что оба вида стрессогенных воздействий на организм беременной самки приводят к подавлению материнского поведения у женского потомства поколения

Однако основной целью нашей работы был анализ возможных последствий антенатального стрессирования не только в прямом потомстве беременных самок, подвергнутых соответствующему воздействию (поколение Р1), но и в следующем

132 поколении (F2). Основанием для постановки такой цели послужили некоторые приведенные в «Обзоре литературы» (Часть I) и в «Обсуждении результатов» (Часть IV) исследования, авторы которых говорят о возможности трансгенерационных эффектов антенатального стрессирования, передающихся через поколение - от «бабушек» к «внукам» (Bertram et al., 2008; Brouwers et al., 2006; Drake and Walker, 2004; Matthews and Phillips, 2010; Painter et al., 2008; Wehmer et al., 1970; Zambrano et al., 2005).

Полученные нами в связи с этим данные позволили прийти к следующим существенным выводам: мы впервые показали, что последствия стрессирования стрессирования беременных самок (F0) проявляются в F2 практически во всех исследованных параметрах. Изменялись морфометрические характеристики, паттерны поведения, вегетативный баланс регуляции; кроме того, последствия острой гипобарической гипоксии проявились и в ухудшении способности к обучению у самцов поколения F2.

Сопоставление последствий острой гипобарической гипоксии, перенесенной беременными самками (F0), в поколениях F1 и F2 показало общность влияний на физическое развитие как самцов, так и самок: наблюдалась задержка открытия глаз и снижение росто-весовых показателей. Последствия иммобилизации, перенесенной баременными самкми (F0), выражались также в задержке открытия глаз в F1, но росто-весовые показатели в обоих поколениях при этом не уменьшались, а увеличивались.

Аналогичное сопоставление изменений поведенческих паттернов, обусловленных перенесенной беременными самками (F0) острой гипобарической гипоксией, также выявило высокую степень совпадения направленности эффектов: и у самцов, и у самок антенатальная острая гипобарическая гипоксия в обоих поколениях вызывала снижение локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности и рост тревожности, однако в случае влияний на способность к обучению эффекты оказались разными: улучшение обучаемости в женском потомстве в F1 и, наоборот, ухудшение, причем в мужском потомстве, в F2.

Последствия перенесенной беременными самками (F0) иммобилизации по влияниям на поведенческие паттерны также были сходными в обоих поколения: как правило, они были теми же, что и в случае антенатальной острой гипобарической гипоксии. Однако данные по анализу способности к обучению с положительным подкреплением не совпадали в двух поколениях: в отличие от F1, где наблюдалось ухудшение обучаемости у самок, в F2 влияний на этот показатель выявлено не было.

Таким образом, в нашем исследовании было впервые показано, что в целом направленность влияний острой гипобарической гипоксии и иммобилизации, перенесенной беременными самками (ГО) в период раннего органогенеза, как по показателям физического развития, так и по поведенческим паттернам, оказалась одинаковой в обоих поколениях.

Наиболее вариабельным оказался параметр, отражающий участие симпатического компонента в вегетативном балансе регуляции: изменения этого показателя зависели от вида пережитого беременной самкой (ТО) стресса, тендерной или генерационной принадлежности.

Выявленные в настоящем исследовании трансгенерационные эффекты антенатального стресса разной этиологии периода раннего органогенеза могут рассматриваться как базисные для оценки отдаленных, передающихся через поколение, нарушений физического развития и функциональных отклонений поведенческой активности, не обусловленных непосредственным воздействием тех или иных факторов и вследствие этого не имеющих явной причинно-следственной связи.

Полученные нами результаты подчеркивают важнейшую роль периода раннего органогенеза для становления и развития не только прямого потомства, но и последующих поколений.

134

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Дунаева, Татьяна Юрьевна, Москва

1. Адо А.Д. Патологическая физиология. //Томск. Изд-во Томского университета. 1994. 468 с.

2. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. //М. Изд-во Наука. 1982. 182с.

3. Аршавский И.А. Физиологические механизмы и закономерности индивидуального развития. // М. Изд-во: Наука., 1982, 182 с.

4. Баевский P.M. Прогнозирование состояний на грани нормы и патологии. //М. Изд-во Медицина. 1979. 298с.

5. Балан П.В. Острая гипобарическая гипоксия в постнатальном периоде: влияние регуляторных пептидов. Дис. на соиск. степ. канд. биол. наук. //М. Изд-во: МГУ. 1999. 189с.

6. Березовский В.А. Кровообращение при гипоксии. //В сб. «Кровообращение и окружающая среда». Симферополь. 1983. 192с.

7. Глазачев О.С., Орлова М.А. Индивидуально-типологические критерии прогнозирования устойчивости человека к острой гипоксии. //Сб. тезисов Четвертой Российской конференции "Гипоксия: механизмы, адаптация, коррекция". 2005. С. 28.

8. Граф A.B. Последствия гипоксии периода раннего органогенеза у крыс и их пептидная коррекция. Дис. на соиск. степ. канд. биол. наук. //М. Изд-во МГУ. 2005. 174с.

9. Дубынин В.А. и Каменский A.A. Бета-казоморфины и их роль в регуляции поведения. // М., Изд-во Товарищество научных изданий КМК, 2010. 306 с.

10. Дунаева Т.Ю., Трофимова JI.K., Граф A.B., Маслова М.В., Маклакова A.C., Крушинекая Я.В. и Соколова H.A. Трансгенерационные эффекты антенатальной острой гипоксии периода раннего органогенеза // БЭБиМ, 2008, 146, (10): 364-366.

11. Дыбан А.П., Пучков В.Ф., Баранов B.C., Самошкина H.A., Чеботарь H.A. Лабораторные млекопитающие: мышь (Mus musculus), крыса (Ratus norvegicus), кролик (Orictolagus cuniculus), хомячок (Cricetus griseous) // Объекты биологии развития. M. 'Наука' 1975.

12. Жукова Т.П., Знаменская Е.И., Паленова Н.Г. Структурные изменения мозга. Перинатальная патология. //Под ред. М.Я.Студеникиной. Совместное издание СССР-ГДР. ИМ. Медицина. 1984. С. 45-83

13. Кабак Я.М. Практикум по эндокринологии. // М. Изд-во: МГУ, 1968,275 с.

14. Кушаковский Н.С. Аритмии сердца. //С.-Пб. Изд-во Гиппократ. 1992. 273 с.

15. Лукьянова Л.Д. Методические рекомендации по экспериментальному изучению препаратов, предлагаемых для клинического изучения в качестве антигипоксических средств. // М. Типогр.: Министерства Здравоохранения СССР. 1990. 18с.

16. Маряшева Н.В. Нарушение реологических и коагуляционных свойств крови при гипоксии плода и новорожденного и их коррекция. // Автореф. дис. на соиск. степ. канд. мед. наук. М. 1987.

17. Маслова М.В. Острая гипоксия в период прогестации у крыс и ее влияния на развитие потомства; пептидергическая коррекция: Дис. на соиск. степ. канд. биол. наук. //М. Изд-во МГУ. 2002.170с.

18. Мочалова Т.А. Влияние алкогольной интоксикации самок белых крыс на систему эритрона у потомства в раннем постнатальном органогенезе. Автореф. дис. на соиск. степ, канд. биол. наук. //Тверь. 2003. 22 с.

19. Пучков В.Ф. Учение П.Г.Светлова о критических периодах развития и его значение для современной эмбриологии. //Морфология. 1993. Т. 105, № 11. С. 147-158.

20. Радзинский В.Е., Демидова Е.М., Базовая М.Ю и др. Эффективность раннего мониторирования гестационного процесса у женщин с риском невынашивания беременности. //Журнал акушерства и женских болезней. 2002. № 4. Т. LI. С.8-12.

21. Розен В.Б. Основы эндокринологии // М. Изд-во: МГУ, 1994, 384 с.

22. Рыжавский Б.Я. Развитие головного мозга в ранние периоды онтогенеза: последствия некоторых воздействий. //СОЖ. 2000. №1. С. 37-43.

23. Симонова JI.B., Котлукова Н.П., Гайдукова Н.В. и др. Постгипоксическая дезадаптация сердечно-сосудистой системы у новорожденных детей //Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2001. Т.46. №2. С.8-12.

24. Сорокин А.Б. Нейрофизиологическое исследование синдрома дефицита внимания у детей младшего школьного возраста. Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук. // М. 1999.

25. Титов С.А., Каменский A.A. Роль ориентировочного и оборонительного компонентов в поведении белых крыс в условиях "открытого поля" //Журн. Высшая Нервная Деятельность. 1980. Т.30. №4. С.704-707.

26. Ткаченко A.A. Аномальное сексуальное поведение. //М. Изд-во РИО ГНЦ СиСП им. В.П. Сербского. 1997. 426 с.

27. Трофимова JI.K. Антенатальные стрессы различной этиологии: влияние на беременных крыс и их потомство. Автореф. дис. на соиск. степ. канд. биол. наук. // Москва, 2009,22с.

28. Шабалов Н.П. Асфиксия новорожденных. //Л. Медицина. 1990.

29. Шачкина С.В. Маркеры повреждения эндотелия и их роль в развитии артериальной гипертензии при беременности. Автореф. дисс. на соиск. степ. канд. мед. наук. //М. 1998.

30. Шехтман М.М., Елохина Т.Б. Некоторые методы прогнозирования поздних токсикозов у беременных. //Акушерство и гинекология. 1996. № 3. С. 3-6.

31. Шибай В.М. Артериальная гипертензия у беременных. //Рос. Мед. Журнал. 1999. Т. 7. № 18. С. 15-22.

32. Эдельштейн Э.А. Перинатальные гипоксические неврологические синдромы. //М. Изд-во ЦОЛИУВ. 1998. 152с.

33. Aerts L. and Van Assche F.A. Animal evidence for the transgenerational development of diabetes mellitus // Int J Biochem Cell Biol, 2006,38, (5-6): 894-903.

34. Alikhani-Koopaei R., Fouladkou F., Frey F.J. and Frey B.M. Epigenetic regulation of 11 beta-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 expression // J Clin Invest, 2004,114, (8): 1146-1157.

35. Alonso S.J., Arevalo R., Afonso D. and Rodriguez M. Effects of maternal stress during pregnancy on forced swimming test behavior of the offspring // Physiol Behav, 1991, 50, (3):, 511-517.

36. Anderson C.M., Lopez F., Zimmer A. and Benoit J.N. Placental insufficiency leads to developmental hypertension and mesenteric artery dysfunction in two generations of Sprague-Dawley rat offspring // Biol Reprod, 2006, 74, (3): 538-544.

37. Anway M.D. and Skinner M.K. Epigenetic programming of the germ line: effects of endocrine disruptors on the development of transgenerational disease // Reprod Biomed Online, 2008,16, (1): 23-25.

38. Anway M.D. and Skinner M.K. Epigenetic transgenerational actions of endocrine disruptors //Endocrinology, 2006, 147, (6 Suppl): S43-49.

39. Armitage J.A., Taylor P.D. and Poston L. Experimental models of developmental programming: consequences of exposure to an energy rich diet during development // J Physiol, 2005, 565, (Pt 1): 3-8.

40. Asakawa A., Inui A., Inui T., Katsuura G., Fujino M.A. and Kasuga M. Leptin treatment ameliorates anxiety in ob/ob obese mice // J Diabetes Complications, 2003,17, (2): 105-107.

41. Barbazanges A., Piazza P.V., Le Moal M. and Maccari S. Maternal glucocorticoid secretion mediates long-term effects of prenatal stress // J Neurosci, 1996, 16, (12): 3943-3949.

42. Barker D.J. Fetal origins of cardiovascular disease // Ann Med, 1999, 31 Suppl 1, 3-6.

43. Barlow S.M., Knight A.F. and Sullivan F.M. Delay in postnatal growth and development of offspring produced by maternal restraint stress during pregnancy in the rat // Teratology, 1978, 18, (2): 211-218.

44. Barros Y.G., Rodriguez P., Martijena I.D., Perez A., Molina V.A. and Antonelli M.C. Prenatal stress and early adoption effects on benzodiazepine receptors and anxiogenic behavior in the adult rat brain // Synapse, 2006, 60, (8): 609-618.

45. Bateson P. Fetal experience and good adult design // Int J Epidemiol, 2001, 30, (5): 928-934.

46. Bell R.W., Nitschke W., Gorry T.H. and Zachman T.A. Infantile stimulation and ultrasonic signaling: a possible mediator of early handling phenomena // Dev Psychobiol, 1971, 4, (2): 181191.

47. Benyshek D.C., Johnston C.S. and Martin J.F. Glucose metabolism is altered in the adequately-nourished grand-offspring (F3 generation) of rats malnourished during gestation and perinatal life // Diabetologia, 2006, 49, (5): 1117-1119.

48. Bertram C., Khan O., Ohri S., Phillips D.I., Matthews S.G. and Hanson M.A. Transgenerational effects of prenatal nutrient restriction on cardiovascular and hypothalamic-pituitary-adrenal function// J Physiol, 2008, 586, (8): 2217-2229.

49. Bertram C.E. and Hanson M.A. Prenatal programming of postnatal endocrine responses by glucocorticoids // Reproduction, 2002, 124, (4): 459-467.

50. Bollati V. and Baccarelli A. Environmental epigenetics // Heredity, 2010, 105, (1): 105-112.

51. Boloker J., Gertz S.J. and Simmons R.A. Gestational diabetes leads to the development of diabetes in adulthood in the rat // Diabetes, 2002, 51, (5): 1499-1506.

52. Bridges R.S., Numan M., Ronsheim P.M., Mann P.E. and Lupini C.E. Central prolactin infusions stimulate maternal behavior in steroid-treated, nulliparous female rats // Proc Natl Acad Sci USA, 1990, 87, (20): 8003-8007.

53. Brouwers M.M., Feitz W.F., Roelofs L.A., Kiemeney L.A., de Gier R.P. and Roeleveld N. Hypospadias: a transgenerational effect of diethylstilbestrol? // Hum Reprod, 2006, 21, (3): 666669.

54. Cardoso S.M., Pereira C. and Oliveira R. Mitochondrial function is differentially affected upon oxidative stress // Free Radic Biol Med, 1999, 26, (1-2): 3-13.

55. Casanueva E. and Viteri F.E. Iron and oxidative stress in pregnancy // J Nutr, 2003, 133, (5 Suppl 2): 1700S-1708S.

56. Castro-Vaquez A., Esquivel J.L., Martin J.L. and Rosner J.M. Failure of stressful stimuli to inhibit embryo implantation in the rat // Am J Obstet Gynecol, 1975,121, (7): 968-970.

57. Challis J.R.G., Matthews S.G., Gibb W. and Lye S.J. Endocrine and paracrine regulation of birth at term and preterm // Endocr Rev, 2000, 21, (5): 514-550.

58. Champagne F.A. and Meaney M.J. Stress during gestation alters postpartum maternal care and the development of the offspring in a rodent model // Biol Psychiatry, 2006, 59, (12): 12271235.

59. Chong S. and Whitelaw E. Epigenetic germline inheritance // Curr Opin Genet Dev, 2004, 14, (6): 692-696.

60. Clemmer T.P. and Telford I.R. Abnormal development of the rat heart during prenatal hypoxic stress // Proc Soc Exp Biol Med, 1966, 121, (3): 800-803.

61. Cooney C.A., Dave A.A. and Wolff G.L. Maternal methyl supplements in mice affect epigenetic variation and DNA methylation of offspring // J Nutr, 2002, 132, (8 Suppl): 2393S-2400S.

62. Cousin X., Strahle U. and Chatonnet A. Are there non-catalytic functions of acetylcholinesterases? Lessons from mutant animal models // Bioessays, 2005, 27, (2): 189-200.

63. Dahlof L.G., Hard E. and Larsson K. Influence of maternal stress on the development of the fetal genital system // Physiol Behav, 1978, 20, (2): 193-195.

64. Darnaudery M. and Maccari S. Epigenetic programming of the stress response in male and female rats by prenatal restraint stress // Brain Res Rev, 2008, 57, (2): 571-585.

65. Darnaudery M., Perez-Martin M., Belizaire G., Maccari S. and Garcia-Segura L.M. Insulinlike growth factor 1 reduces age-related disorders induced by prenatal stress in female rats // Neurobiol Aging, 2006,27, (1): 119-127.

66. Dolinoy D.C., Weidman J.R., Waterland R.A. and Jirtle R.L. Maternal genistein alters coat color and protects Avy mouse offspring from obesity by modifying the fetal epigenome // Environ Health Perspect, 2006,114, (4): 567-572.

67. Douglas A.J., Brunton P.J., Bosch O.J., Russell J.A. and Neumann I.D. Neuroendocrine responses to stress in mice: hyporesponsiveness in pregnancy and parturition // Endocrinology, 2003,144, (12): 5268-5276.

68. Drake A.J. and Walker B.R. The intergenerational effects of fetal programming: non-genomic mechanisms for the inheritance of low birth weight and cardiovascular risk // J Endocrinol, 2004,180, (1): 1-16.

69. Drake A. J., Walker B.R. and Seckl J.R. Intergenerational consequences of fetal programming by in utero exposure to glucocorticoids in rats // Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol, 2005, 288, (1): R34-38.

70. Dugovic C., Maccari S., Weibel L., Turek F.W. and Van Reeth O. High corticosterone levels in prenatally stressed rats predict persistent paradoxical sleep alterations // J Neurosci, 1999, 19, (19): 8656-8664.

71. Fish E.W., Shahrokh D., Bagot R., Caldji C., Bredy T., Szyf M. and Meaney M.J. Epigenetic programming of stress responses through variations in maternal care // Ann N Y Acad Sci, 2004, 1036,167-180.

72. Forsen T., Eriksson J., Tuomilehto J., Reunanen A., Osmond C. and Barker D. The fetal and childhood growth of persons who develop type 2 diabetes // Ann Intern Med, 2000, 133, (3): 176-182.

73. Forsen T., Eriksson J.G., Tuomilehto J., Osmond C. and Barker D.J. Growth in utero and during childhood among women who develop coronary heart disease: longitudinal study // BMJ, 1999,319, (7222): 1403-1407.

74. Francis D., Diorio J., Liu D. and Meaney M.J. Nongenomic transmission across generations of maternal behavior and stress responses in the rat // Science, 1999, 286, (5442): 1155-1158.

75. Fride E. and Weinstock M. The effects of prenatal exposure to predictable or unpredictable stress on early development in the rat // Dev Psychobiol, 1984,17, (6): 651-660.

76. Fride E., Dan Y., Gavish M. and Weinstock M. Prenatal stress impairs maternal behavior in a conflict situation and reduces hippocampal benzodiazepine receptors // Life Sci, 1985, 36, (22): 2103-2109.

77. Fries E., Hesse J., Hellhammer J. and Hellhammer D.H. A new view on hypocortisolism // Psychoneuroendocrinology, 2005, 30, (10): 1010-1016.

78. Galloway L.F. Maternal effects provide phenotypic adaptation to local environmental conditions //New Phytol, 2005, 166, (1): 93-99.

79. Gangwisch J.E., Malaspina D., Boden-Albala B. and Heymsfield S.B. Inadequate sleep as a risk factor for obesity: analyses of the NHANES I // Sleep, 2005,28, (10): 1289-1296.

80. Genbacev O. To proliferate or to divide to be or not to be // Early Pregnancy, 2001, 5, (1): 63-64.

81. Golan H., Kashtutsky I., Hallak M., Sorokin Y. and Huleihel M. Maternal hypoxia during pregnancy delays the development of motor reflexes in newborn mice // Dev Neurosci, 2004, 26, (1): 24-29.

82. Golub M.S., Campbell M.A., Kaufman F.L., Iyer P., Li L.H., Donald J.M. and Morgan J.E. Effects of restraint stress in gestation: implications for rodent developmental toxicology studies // Birth Defects Res B Dev Reprod Toxicol, 2004, 71, (1): 26-36.

83. Hallak M., Hotra J.W. and Kupsky W.J, Magnesium sulfate protection of fetal rat brain from severe maternal hypoxia// Obstet Gynecol, 2000, 96, (1): 124-128.

84. Hampl V., Bibova J., Ostadalova I., Povysilova V. and Herget J. Gender differences in the long-term effects of perinatal hypoxia on pulmonary circulation in rats // Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol, 2003,285, (2): L386-392.

85. Henry C., Kabbaj M., Simon H., Le Moal M. and Maccari S. Prenatal stress increases the hypothalamo-pituitary-adrenal axis response in young and adult rats // J Neuroendocrinol, 1994, 6, (3): 341-345.

86. Huang S.T., Vo K.C., Lyell D.J., Faessen G.H., Tulac S., Tibshirani R., Giaccia A.J. and Giudice L.C. Developmental response to hypoxia// FASEB J, 2004, 18, (12): 1348-1365.

87. Inoue K., Zorrilla E.P., Tabarin A., Valdez G.R., Iwasaki S., Kiriike N. and Koob G.F. Reduction of anxiety after restricted feeding in the rat: implication for eating disorders // Biol Psychiatry, 2004, 55, (11): 1075-1081.

88. Insel T.R. A neurobiological basis of social attachment // Am J Psychiatry, 1997, 154, (6): 726-735.

89. Insel T.R. and Harbaugh C.R. Lesions of the hypothalamic paraventricular nucleus disrupt the initiation of maternal behavior // Physiol Behav, 1989,45, (5): 1033-1041.

90. Irvine R.J., White J. and Chan R. The influence of restraint on blood pressure in the rat // J Pharmacol Toxicol Methods, 1997, 38, (3): 157-162.

91. Jensen A., Gamier Y. and Berger R. Dynamics of fetal circulatory responses to hypoxia and asphyxia // Eur J Obstet Gynecol Reprod Biol, 1999, 84, (2): 155-172.

92. Kapoor A., Dunn E., Kostaki A., Andrews M.H. and Matthews S.G. Fetal programming of hypothalamo-pituitary-adrenal function: prenatal stress and glucocorticoids // J Physiol, 2006, 572, (Pt 1): 31-44.

93. Kelley A.E. and Lang C.G. Effects of GBR 12909, a selective dopamine uptake inhibitor, on motor activity and operant behavior in the rat // Eur J Pharmacol, 1989,167, (3): 385-395.

94. Knutson K.L. Sex differences in the association between sleep and body mass index in adolescents // J Pediatr, 2005,147, (6): 830-834.

95. Koehl M., Barbazanges A., Le Moal M. and Maccari S. Prenatal stress induces a phase advance of circadian corticosterone rhythm in adult rats which is prevented by postnatal stress // Brain Res, 1997, 759, (2): 317-320.

96. Koob G.F. and Le Moal M. Drug abuse: hedonic homeostatic dysregulation // Science, 1997,278, (5335): 52-58.

97. Korte S.M., Koolhaas J.M., Wingfield J.C. and McEwen B.S. The Darwinian concept of stress: benefits of allostasis and costs of allostatic load and the trade-offs in health and disease // Neurosci Biobehav Rev, 2005,29, (1): 3-38.

98. Kostaki A., Owen D., Li D. and Matthews S.G. Transgenerational effects of prenatal glucocorticoid exposure on growth, endocrine function and behavior in the guinea pig // Pediatr Res, 2005,58: 1-52.

99. Kumar R.S., Narayanan S.N. and Nayak S. Ascorbic acid protects against restraint stress-induced memory deficits in Wistar rats // Clinics (Sao Paulo), 2009, 64, (12): 1211-1217.

100. Leckman J.F. and Herman A.E. Maternal behavior and developmental psychopathology // Biol Psychiatry, 2002, 51, (1): 27-43.

101. Leckman J.F. and Mayes L.C. Preoccupations and behaviors associated with romantic and parental love. Perspectives on the origin of obsessive-compulsive disorder // Child Adolesc Psychiatr Clin N Am, 1999, 8, (3): 635-665.

102. Leckman J.F., Mayes L.C., Feldman R., Evans D.W., King R.A. and Cohen D.J. Early parental preoccupations and behaviors and their possible relationship to the symptoms of obsessive-compulsive disorder// Acta Psychiatr Scand Suppl, 1999, 396,1-26.

103. Lee M.H. and Williams D.I. Long term changes in nest condition and pup grouping following handling of rat litters // Dev Psychobiol, 1975, 8, (1): 91-95.

104. Lees-Murdock D.J. and Walsh C.P. DNA methylation reprogramming in the germ line // Epigenetics, 2008, 3, (1): 5-13.

105. Lemaire V., Koehl M., Le Moal M. and Abrous D.N. Prenatal stress produces learning deficits associated with an inhibition of neurogenesis in the hippocampus // Proc Natl Acad Sci USA, 2000,97, (20): 11032-11037.

106. Leonard B.E. and Song C. Stress and the immune system in the etiology of anxiety and depression // Pharmacol Biochem Behav, 1996, 54, (1): 299-303.

107. Lerberghe W.V., Manuel A., Matthews Z. and Wolfheim C. The World health report: 2005: make every mother and child count//.World Health Organization, 2005: 243 p.

108. Levine S. Regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in the neonatal rat: the role of maternal behavior//Neurotox Res, 2002,4, (5-6): 557-564.

109. Li X.B., Guo X.Q. and Liang Z.J. Effect of acute hypoxia on blood viscosity, red blood cell deformability and the left ventricular function in rats. // Sheng Li Xue Bao, 1995, 47, (2): 165-172.

110. Liu J., Wang X. and Mori A. Immobilization stress-induced antioxidant defense changes in rat plasma: effect of treatment with reduced glutathione // Int J Biochem, 1994,26, (4): 511-517.

111. Lopez J.F., Akil H. and Watson S.J. Neural circuits mediating stress // Biol Psychiatry, 1999, 46,(11): 1461-1471.

112. Lorenz U., Fischer R. and Kubli F. Pathologic antepartal CTG as a prognostic factor for further development of the child. // Z Geburtshilfe Perinatol, 1986, 190, (3): 114-122.

113. Maccari S. and Morley-Fletcher S. Effects of prenatal restraint stress on the hypothalamus-pituitary-adrenal axis and related behavioural and neurobiological alterations // Psychoneuroendocrinology, 2007, 32 Suppl 1, S10-15.

114. Maccari S. and Van Reeth O. Circadian rhythms and sleep: effects of prenatal sleep in rodents an animal model for human depression. // Encyclopedia of Stress, 2000: 1150-1151.

115. Maccari S., Darnaudery M., Morley-Fletcher S., Zuena A.R., Cinque C. and Van Reeth O. Prenatal stress and long-term consequences: implications of glucocorticoid hormones // Neurosci Biobehav Rev, 2003,27, (1-2): 119-127.

116. Maccari S., Piazza P.V., Kabbaj M., Barbazanges A., Simon H. and Le Moal M. Adoption reverses the long-term impairment in glucocorticoid feedback induced by prenatal stress // J Neurosci, 1995, 15, (1 Pt 1): 110-116.

117. Mamet J., Peyronnet J., Roux J.C., Perrin D., Cottet-Emard J.M., Pequignot J.M., Lagercrantz H. and Dalmaz Y. Long-term prenatal hypoxia alters maturation of adrenal medulla in rat // Pediatr Res, 2002, 51, (2): 207-214.

118. Matthews S.G. and Phillips D.I. Minireview: transgenerational inheritance of the stress response: a new frontier in stress research // Endocrinology, 2010,151, (1): 7-13.

119. Mayer W., Niveleau A., Walter J., Fundele R. and Haaf T. Demethylation of the zygotic paternal genome //Nature, 2000,403, (6769): 501-502.

120. Mayr E. and Provine W.B. The evolutionary synthesis: perspectives on the unification of biology. // Cambridge, M/A London, Harvard Univ. Press, 1980, 487 pp.

121. Mayr, E. The growth of biological thought: diversity, evolution, and inheritance. // Cambridge, M/A London, Belknap Press of Harvard Univ. Press, 1982, 974 pp.

122. McEwen B.S. Physiology and neurobiology of stress and adaptation: central role of the brain // Physiol Rev, 2007, 87, (3): 873-904.

123. McLean C.P., Miller N.A. and Hope D.A. Mediating social anxiety and disordered eating: the role of expressive suppression // Eat Disord, 2007,15, (1): 41-54.

124. Morley-Fletcher S., Darnaudery M., Koehl M., Casolini P., Van Reeth O. and Maccari S. Prenatal stress in rats predicts immobility behavior in the forced swim test. Effects of a chronic treatment with tianeptine // Brain Res, 2003a, 989, (2): 246-251.

125. Morley-Fletcher S., Rea M., Maccari S. and Laviola G. Environmental enrichment during adolescence reverses the effects of prenatal stress on play behaviour and HPA axis reactivity in rats // Eur J Neurosci, 2003b, 18, (12): 3367-3374.

126. Morris J.M., Gopaul N.K., Endresen M.J., Knight M., Linton E.A., Dhir S., Anggard E.E. and Redman C.W. Circulating markers of oxidative stress are raised in normal pregnancy and pre-eclampsia // Br J Obstet Gynaecol, 1998,105, (11): 1195-1199.

127. Mousseau T.A. and Fox C.W., eds. Maternal effects of adaptations. // New York / Oxford : Oxford Univ. Press, 1998, 375 pp.

128. Mueller B.R. and Bale T.L. Sex-specific programming of offspring emotionality after stress early in pregnancy // J Neurosci, 2008, 28, (36): 9055-9065.

129. Murotsuki J., Challis J.R., Han V.K., Fraher L.J. and Gagnon R. Chronic fetal placental embolization and hypoxemia cause hypertension and myocardial hypertrophy in fetal sheep // Am J Physiol, 1997,272, (1 Pt 2): R201-207.

130. Myatt L. Placental adaptive responses and fetal programming // J Physiol, 2006, 572, (Pt 1): 25-30.

131. Myers M.M., Brunelli S.A., Squire J.M., Shindeldecker R.D. and Hofer M.A. Maternal behavior of SHR rats and its relationship to offspring blood pressures // Dev Psychobiol, 1989, 22, (1): 29-53.

132. Newell-Price J. Proopiomelanocortin gene expression and DNA methylation: implications for Cushing's syndrome and beyond // J Endocrinol, 2003, 177, (3): 365-372.

133. Newman J.P., Peebles D.M., Harding S.R., Springett R. and Hanson M.A. Hemodynamic and metabolic responses to moderate asphyxia in brain and skeletal muscle of late-gestation fetal sheep // J Appl Physiol, 2000, 88, (1): 82-90.

134. Newnham J.P., Evans S.F., Godfrey M., Huang W., Ikegami M. and Jobe A. Maternal, but not fetal, administration of corticosteroids restricts fetal growth // J Matern Fetal Med, 1999, 8, (3): 81-87.

135. Numan M. and Numan M.J. Projection sites of medial preoptic area and ventral bed nucleus of the stria terminalis neurons that express Fos during maternal behavior in female rats // J Neuroendocrinol, 1997, 9, (5): 369-384.

136. Numan M. and Sheehan T.P. Neuroanatomical circuitry for mammalian maternal behavior //Ann NY Acad Sci, 1997, 807, 101-125.

137. Numan M., Rosenblatt J.S. and Komisaruk B.R. Medial preoptic area and onset of maternal behavior in the rat // J Comp Physiol Psychol, 1977, 91, (1): 146-164.

138. Ohtsuka T. and Gilbert R.D. Cardiac enzyme activities in fetal and adult pregnant and nonpregnant sheep exposed to high-altitude hypoxemia // J Appl Physiol, 1995, 79, (4): 12861289.

139. Painter R.C., Osmond C., Gluckman P., Hanson M., Phillips D.I. and Roseboom T.J. Transgenerational effects of prenatal exposure to the Dutch famine on neonatal adiposity and health in later life // BJOG, 2008, 115, (10): 1243-1249.

140. Pare W.P. and Glavin G.B. Restraint stress in biomedical research: a review // Neurosci BiobehavRev, 1986,10, (3): 339-370.

141. Parent A., Schiffrin E.L. and St-Louis J. Role of the endothelium in adrenergic responses of mesenteric artery rings of pregnant rats // Am J Obstet Gynecol, 1990,163, (1 Pt 1): 229-234.

142. Pearce W. Hypoxic regulation of the fetal cerebral circulation // J Appl Physiol, 2006, 100, (2): 731-738.

143. Pedersen C.A. and Prange A.J., Jr. Induction of maternal behavior in virgin rats after intracerebroventricular administration of oxytocin // Proc Natl Acad Sci USA, 1979, 76, (12): 6661-6665.

144. Pedersen C.A. Oxytocin control of maternal behavior. Regulation by sex steroids and offspring stimuli // Ann N Y Acad Sci, 1997, 807, 126-145.

145. Pedersen C.A., Caldwell J.D., Walker C., Ayers G. and Mason G.A. Oxytocin activates the postpartum onset of rat maternal behavior in the ventral tegmental and medial preoptic areas // Behav Neurosci, 1994, 108, (6): 1163-1171.

146. Peters D.A. Maternal stress increases fetal brain and neonatal cerebral cortex 5-hydroxytryptamine synthesis in rats: a possible mechanism by which stress influences brain development // Pharmacol Biochem Behav, 1990, 35, (4): 943-947.

147. Peters D.A. Prenatal stress: effects on brain biogenic amine and plasma corticosterone levels//Pharmacol Biochem Behav, 1982, 17, (4): 721-725.

148. Peyronnet J., Roux J.C., Geloen A., Tang L.Q., Pequignot J.M., Lagercrantz H. and Dalmaz Y. Prenatal hypoxia impairs the postnatal development of neural and functional chemoafferent pathway in rat // J Physiol, 2000, 524 Pt 2, 525-537.

149. Poltyrev T., Keshet G.I., Kay G. and Weinstock M. Role of experimental conditions in determining differences in exploratory behavior of prenatally stressed rats // Dev Psychobiol, 1996, 29, (5): 453-462.

150. Pryce C.R., Bettschen D. and Feldon J. Comparison of the effects of early handling and early deprivation on maternal care in the rat // Dev Psychobiol, 2001, 38, (4): 239-251.

151. Purshottam T., Kaveeshwar U. and Brahmachari H.D. Changes in tissue glycogen stores of rats under acute and chronic hypoxia and their relationship to hypoxia tolerance // Aviat Space Environ Med, 1977,48, (4): 351-355.

152. Reilly J.J., Armstrong J., Dorosty A.R., Emmett P.M., Ness A., Rogers I., Steer C. and Sherriff A. Early life risk factors for obesity in childhood: cohort study // BMJ, 2005, 330, (7504): 1357.

153. Rosenblatt J.S. and Lehrman D.S. Maternal behavior in in the laboratory rat. In: Rheingold H.L. (Ed.). Maternal behavior in mammals // New York, John Wiley & Sons, 1963: 8-57.

154. Rosenblatt J.S. Nonhormonal basis of maternal behavior in the rat // Science, 1967, 156, (781): 1512-1514.

155. Santos F., Peters A.H., Otte A.P., Reik W. and Dean W. Dynamic chromatin modifications characterise the first cell cycle in mouse embryos // Dev Biol, 2005, 280, (1): 225-236.

156. Sapolsky R.M. Stress hormones: good and bad // Neurobiol Dis, 2000, 7, (5): 540-542.

157. Sassone-Corsi P. Unique chromatin remodeling and transcriptional regulation in spermatogenesis // Science, 2002, 296, (5576): 2176-2178.

158. Schobel H.P., Fischer T., Heuszer K., Geiger H. and Schmieder R.E. Preeclampsia -- a state of sympathetic overactivity //N Engl J Med, 1996, 335, (20): 1480-1485.

159. Seckl J.R. and Holmes M.C. Mechanisms of disease: glucocorticoids, their placental metabolism and fetal 'programming' of adult pathophysiology // Nat Clin Pract Endocrinol Metab, 2007, 3, (6): 479-488.

160. Seckl J.R. Prenatal glucocorticoids and long-term programming I I Eur J Endocrinol, 2004, 151 Suppl 3, U49-62.

161. Selye H. The general adaptation syndrome and the diseases of adaptation // J Allergy, 1946, 17, (6): 231; 289; 358.

162. Selye H. The general adaptation syndrome and the diseases of adaptation // Practitioner, 1949,163, (977): 393-405.

163. Seoane L.M., Al-Massadi O., Lage M., Dieguez C. and Casanueva F.F. Ghrelin: from a GH-secretagogue to the regulation of food intake, sleep and anxiety // Pediatr Endocrinol Rev, 2004,1 Suppl 3, 432-437.

164. Sheehan T.P., Cirrito J., Numan M.J. and Numan M. Using c-Fos immunocytochemistry to identify forebrain regions that may inhibit maternal behavior in rats // Behav Neurosci, 2000, 114, (2): 337-352.

165. Shi L. and Wu J. Epigenetic regulation in mammalian preimplantation embryo development // Reprod Biol Endocrinol, 2009,7, 59.

166. Silva A.S., Saldanha C. and Martins e Silva J. Effects of velnacrine maleate in the leukocyte-endothelial cell interactions in rat cremaster microcirculatory network // Clin. Hemorheol Microcirc, 2007, 36, (3): 235-246.

167. Singh H., Pollock R., Uhanova J., Kryger M., Hawkins K. and Minuk G.Y. Symptoms of obstructive sleep apnea in patients with nonalcoholic fatty liver disease // Dig Dis Sci, 2005, 50, (12): 2338-2343.

168. Sladek S.M., Magness R.R. and Conrad K.P. Nitric oxide and pregnancy // Am J Physiol, 1997,272, (2 Pt 2): R441-463.

169. Smith J.W., Seckl J.R., Evans A.T., Costall B. and Smythe J.W. Gestational stress induces post-partum depression-like behaviour and alters maternal care in rats // Psychoneuroendocrinology, 2004,29, (2): 227-244.

170. Sofroniew M.V., Weindl A., Schrell U. and Wetzstein R. Immunohistochemistry of vasopressin, oxytocin and neurophysin in the hypothalamus and extrahypothalamic regions of the human and primate brain // Acta Histochem Suppl, 1981, 24, 79-95.

171. Stein M., Keller S.E. and Schleifer S.J. Immune system. Relationship to anxiety disorders // Psychiatr Clin North Am, 1988, 11, (2): 349-360.

172. Sterling P. and Eyer J. Allostasis: a new paradigm to explain arousal pathology. In: Fisher S. and Reason J. (Eds.). Handbook of life stress, cognition and health // New York, 1988: 349360.

173. St-Louis J. and Sicotte B. Prostaglandin- or endothelium-mediated vasodilation is not involved in the blunted responses of blood vessels to vasoconstrictors in pregnant rats // Am J Obstet Gynecol, 1992,166, (2): 684-692.

174. Swanson L.W. Cerebral hemisphere regulation of motivated behavior // Brain Res, 2000, 886,(1-2): 113-164.

175. Takahashi L.K. and Kalin N.H. Early developmental and temporal characteristics of stress-induced secretion of pituitary-adrenal hormones in prenatally stressed rat pups // Brain Res, 1991, 558, (1): 75-78.

176. Thomassin H., Flavin M., Espinas M.L. and Grange T. Glucocorticoid-induced DNA demethylation and gene memory during development // EMBO J, 2001, 20, (8): 1974-1983.

177. Volkova Iu V. and Davydov V.V. Effect of stress on the content of free radical oxidation products in subcellular brain fractions in rats of pubertal age. // Ukr Biokhim Zh, 2009, 81, (2): 102-106.

178. Vorona R.D., Winn M.P., Babineau T.W., Eng B.P., Feldman H.R. and Ware J.C. Overweight and obese patients in a primary care population report less sleep than patients with a normal body mass index // Arch Intern Med, 2005, 165, (1): 25-30.

179. Waterland R.A. and Jirtle R.L. Transposable elements: targets for early nutritional effects on epigenetic gene regulation // Mol Cell Biol, 2003,23, (15): 5293-5300.

180. Watson E.D. and Cross J.C. Development of structures and transport functions in the mouse placenta // Physiology (Bethesda), 2005,20,180-193.

181. Weaver I.C. Epigenetic programming by maternal behavior and pharmacological intervention. Nature versus nurture: let's call the whole thing off // Epigenetics, 2007, 2, (1): 2228.

182. Weaver I.C., Cervoni N., Champagne F.A., D'Alessio A.C., Sharma S., Seckl J.R., Dymov S., Szyf M. and Meaney M.J. Epigenetic programming by maternal behavior // Nat Neurosci, 2004, 7, (8): 847-854.

183. Weaver I.C., Grant R.J. and Meaney M.J. Maternal behavior regulates long-term hippocampal expression of BAX and apoptosis in the offspring // J Neurochem, 2002, 82, (4): 998-1002.

184. Wehmer F., Porter R.H. and Scales B. Pre-mating and pregnancy stress in rats affects behaviour of grandpups //Nature, 1970,227, (5258): 622.

185. Williams D.J., Vallance P.J., Neild G.H., Spencer J.A. and Imms F.J. Nitric oxide-mediated vasodilation in human pregnancy // Am J Physiol, 1997,272, (2 Pt 2): H748-752.

186. Wolffe A.P. and Guschin D. Review: chromatin structural features and targets that regulate transcription//J Struct Biol, 2000, 129, (2-3): 102-122.

187. Youngson N.A. and Whitelaw E. Transgenerational epigenetic effects // Annu Rev Genomics Hum Genet, 2008, 9, 233-257.

188. Zagron G. and Weinstock M. Maternal adrenal hormone secretion mediates behavioural alterations induced by prenatal stress in male and female rats // Behav Brain Res, 2006, 175, (2): 323-328.

189. Zaidi S.M., Al-Qirim T.M., Hoda N. and Banu N. Modulation of restraint stress induced oxidative changes in rats by antioxidant vitamins // J Nutr Biochem, 2003,14, (11): 633-636.

190. Zhang T.Y., Bagot R., Parent C., Nesbitt C., Bredy T.W., Caldji C., Fish E., Anisman H., Szyf M. and Meaney M.J. Maternal programming of defensive responses through sustained effects on gene expression // Biol Psychol, 2006, 73, (1): 72-89.

191. Zuspan F.P. and Samuels P. Preventing preeclampsia // N Engl J Med, 1993, 329, (17): 1265-1266.