Во всем мире службы круглосуточной занятости являются неотъемлемой частью общества. Для многих отраслей промышленности, включая здравоохранение, транспорт, горнодобывающую промышленность и авиацию, работа не может прекратиться ни на 1 ч в сутках. Эти отрасли требуют от работников выполнения значительных задач в течение 24 ч [Ошибка! Источник ссылки не найден.], поэтому сотрудники регулярно работают в ночные смены [Ошибка! Источник ссылки не найден.]. Согласно 5-му европейскому исследованию условий труда, 17% работников по всему Европейскому Союзу осуществляют свою деятельность с чередованием ночных и дневных смен [3]. Известно, что сменная работа связана с повышенным риском возникновения у сотрудников проблем со здоровьем. К примеру, в нескольких наблюдательных исследованиях сообщалось о связи между работой в ночную смену и риском развития психических нарушений, таких как депрессия [4–6] и тревога [7, 8]. Также есть работы, указывающие на взаимосвязь чередования дневных и ночных смен с нарушениями сна [9–11].
Целью данного исследования стало изучение влияния световой депривации на поведенческие реакции лабораторных животных в эксперименте.
Материал и методы исследования
Исследование было выполнено на 60 крысах-самцах породы Wistar в возрасте 6 месяцев, массой 280–300 г, с учетом правил лабораторной практики в РФ [12] и директив Европейской Конвенции по защите позвоночных животных [13]. Все животные, включенные в эксперимент, случайным способом были разделены на 2 группы: контрольную (20 животных) и опытную (40 животных).
Все животные независимо от группы содержались по 5 особей в клетке в стандартных условиях при свободном доступе к воде и пище. Питание осуществлялось гранулированным сбалансированным кормом (стандартный рацион). Животные содержались при относительной влажности воздуха 50–65% и температуре 20–25°С. Животные группы контроля содержались в условиях естественной освещенности.
Для индукции экспериментального десинхроноза животные опытной группы, в отличие от представителей группы контроля, круглосуточно находились при искусственном освещении 150 LX [14].
До включения в эксперимент в целях адаптации к условиям содержания все подопытные животные были помещены в условия контрольной группы на 10 дней.
Исследование проводилось в весенний период 2017–2018 гг. (начиная с марта на протяжении 3 месяцев). Все процедуры с животными выполнялись в утренние часы (с 9:00 до 11:00 местного времени) согласно правилам и рекомендациям гуманного обращения с животными, используемыми для экспериментальных и иных научных целей [12].
В опытной группе было сформировано 2 подгруппы: I подгруппа (n=20) и II подгруппа (n=20) через 10 дней после начала эксперимента. I подгруппа оставалась в условиях эксперимента, а во II подгруппе на фоне световой депривации начинали введение мелатонина из расчета 1 мг/кг веса. Разделение животных на 2 подгруппы проводилось случайным способом.
Осуществлялось тестирование лабораторных животных по методике «открытое поле». В ходе теста оценивались количество пересеченных квадратов, количество вертикальных стоек, количество актов дефекации, количество актов груминга и количество уринаций. Все исследования проводились на 10-е сутки, через 1, 2 и через 3 месяца от момента начала эксперимента. Статистическая обработка данных проводилась с помощью пакета программ Statistic for Windows 06, результаты считались статистически достоверными при р≤0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Было установлено влияние постоянного освещения на горизонтальную и вертикальную активность крыс обеих опытных подгрупп. На 10-й день после начала эксперимента животные опытных подгрупп показали незначительную активизацию ориентировочно-исследовательской активности (количество пересечений квадратов и вертикальных стоек) – на 14,3%. В I опытной подгруппе через 1 календарный месяц количество пересечений квадратов (горизонтальная активность) снизилось на 27,1% (р<0,05), а количество вертикальных стоек – на 26,8% (р<0,05). Кроме этого, на протяжении эксперимента у крыс I опытной подгруппы постоянно увеличивались проявления защитно-оборонительной (эмоциональной) составляющей поведения, что выражалось увеличением количества актов груминга, количества дефекаций и уринаций – на 118,8%, 93,7% и 41,6% соответственно (р≤0,001) через 3 месяца наблюдения по сравнению с исходными измерениями (табл. 1–5). У крыс II подгруппы после начала введения экзогенного мелатонина показатели ориентировочно-исследовательской деятельности, защитно-оборонительной (эмоциональной) составляющей поведения стали близки к изначальным показателям и статистически не отличались от показателей группы контроля (табл. 1–5).
Таблица 1
Динамика количества пересеченных квадратов в тесте «чистое поле»
|
Сроки наблюдения |
Контрольная группа, n=20 |
Опытные группы |
Динамика показателя опытных групп (I/II) по сравнению с группой контроля, % |
р между группами |
|
|
I подгруппа, n=20 |
II подгруппа, n=20 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Исходные данные |
58,6±5,1 |
59,6±5,2 |
56,6±4,2 |
|
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 10 дней |
58,6±5,1 |
64,5±4,8 |
64,5±4,8 |
+10,1 |
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 1 месяц |
58,6±5,1 |
42,7±5,1 |
57,7±5,1 |
–27,1/–1,5 |
< 0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
< 0,05 |
|||||
|
Через 2 месяца |
58,6±5,1 |
35,5±4,6 |
58,8±4,2 |
–39,1/+0,3 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 3 месяца |
58,6±5,1 |
32,8±4,9 |
56,9±4,6 |
–44,0/0,2 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
< 0,001 |
|||||
Примечание. В столбце 6 приведены значения р: 1-я строка – разница между группой контроля и I подгруппой, 2-я строка – разница между группой контроля и II подгруппой, 3-я строка – разница между I и II подгруппами.
Таблица 2
Динамика количества вертикальных стоек в тесте «чистое поле»
|
Сроки наблюдения |
Контрольная группа, n=20 |
Опытные группы |
Динамика показателя опытных групп (I/II) по сравнению с группой контроля, % |
р между группами |
|
|
I группа, n=20 |
II группа, n=20 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Исходные данные |
5,6±0,7 |
5,6±0,7 |
5,6±0,7 |
|
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 10 дней |
5,6±0,7 |
6,4±0,5 |
6,4±0,5 |
+14,3 |
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 1 месяц |
5,6±0,7 |
4,1±0,3 |
5,5±0,3 |
–26,8/–1,8 |
<0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 2 месяца |
5,6±0,7 |
3,8±0,4 |
5,7±0,8 |
–32,1/+1,8 |
<0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,05 |
|||||
|
Через 3 месяца |
5,6±0,7 |
3,6±0,5 |
5,5±0,5 |
–35,7/-1,8 |
< 0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
< 0,05 |
|||||
Примечание. В столбце 6 приведены значения р: 1-я строка – разница между группой контроля и I подгруппой, 2-я строка – разница между группой контроля и II подгруппой, 3-я строка – разница между I и II подгруппами.
Таблица 3
Динамика количества дефекаций в тесте «чистое поле»
|
Сроки наблюдения |
Контрольная группа, n=20 |
Опытные группы |
Динамика показателя опытных групп (I/II) по сравнению с группой контроля, % |
р между группами |
|
|
I группа, n=20 |
II группа, n=20 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Исходные данные |
1,6±0,02 |
1,6±0,02 |
1,6±0,02 |
|
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 10 дней |
1,6±0,02 |
2,0±0,04 |
2,0±0,04 |
+20,0
|
<0,001 |
|
<0,001 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 1 месяц |
1,6±0,02 |
2,6±0,05 |
1,6±0,05 |
+62,5/+0,2 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 2 месяца |
1,6±0,02 |
2,9±0,04 |
1,2±0,03 |
+81,3/–25,0 |
<0,001 |
|
<0,001 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 3 месяца |
1,6±0,02 |
3,1±0,03 |
1,4±0,04 |
+93,7/–12,5 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
Примечание. В столбце 6 приведены значения р: 1-я строка – разница между группой контроля и I подгруппой, 2-я строка – разница между группой контроля и II подгруппой, 3-я строка – разница между I и II подгруппами.
Таблица 4
Динамика количества актов груминга в тесте «чистое поле»
|
Сроки наблюдения |
Контрольная группа, n=20 |
Опытные группы |
Динамика показателя опытных групп (I/II) по сравнению с группой контроля, % |
р между группами |
|
|
I группа, n=20 |
II группа, n=20 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Исходные данные |
2,3±0,2 |
2,3±0,2 |
2,3±0,2 |
|
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 10 дней |
1,6±0,02 |
2,9±0,1 |
2,9±0,1 |
+81,3 |
<0,001 |
|
<0,001 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 1 месяц |
1,6±0,02 |
3,2±0,2 |
1,9±0,2 |
+100,0/+18,8 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 2 месяца |
1,6±0,02 |
3,2±0,1 |
1,7±0,1 |
+100,0/+6,3 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 3 месяца |
1,6±0,02 |
3,5±0,1 |
1,7±0,1 |
+118,8/+6,3 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
Примечание. В столбце 6 приведены значения р: 1-я строка – разница между группой контроля и I подгруппой, 2-я строка – разница между группой контроля и II подгруппой, 3-я строка – разница между I и II подгруппами.
Таблица 5
Динамика количества уринаций в тесте «чистое поле»
|
Сроки наблюдения |
Контрольная группа, n=20 |
Опытные группы |
Динамика показателя опытных групп (I/II) по сравнению с группой контроля, % |
р между группами |
|
|
I группа, n=20 |
II группа, n=20 |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
Исходные данные |
1,2±0,1 |
1,2±0,1 |
1,2±0,1 |
|
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 10 дней |
1,2±0,1 |
1,3±0,09 |
1,3±0,09 |
+8,3 |
≥0,05 |
|
≥0,05 |
|||||
|
≥0,05 |
|||||
|
Через 1 месяц |
1,2±0,1 |
1,5±0,05 |
1,3±0,05 |
+25,0/+8,3 |
< 0,01 |
|
≥0,05 |
|||||
|
< 0,01 |
|||||
|
Через 2 месяца |
1,2±0,1 |
1,7±0,04 |
1,2±0,07 |
+41,6/ |
< 0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
|
Через 3 месяца |
1,2±0,1 |
1,9±0,05 |
1,3±0,06 |
+58,3/+8,3 |
<0,001 |
|
≥0,05 |
|||||
|
<0,001 |
|||||
Примечание. В столбце 6 приведены значения р: 1-я строка – разница между группой контроля и I подгруппой, 2-я строка – разница между группой контроля и II подгруппой, 3-я строка – разница между I и II подгруппами.
Крысы из группы контроля не показали статистически значимых отличий от исходных показателей, зарегистрированных у них в начале наблюдения, т.е. демонстрировали стабильное поведение.
Полученные в ходе эксперимента со световой депривацией данные показывают, что воздействие внешних неблагоприятных факторов, в частности нарушение ритмов сна и бодрствования, приводит к изменениям в поведении животных: снижению стремления к познавательной деятельности и резкой активизации защитно-оборонительного поведения, что, возможно, аналогично описанным случаям десинхроноза у людей, работающих в ночную смену или проживающих в условиях Крайнего Севера. Вероятно, увеличение тревожности у животных в эксперименте было обусловлено ослаблением антистрессового эффекта мелатонина из-за снижения его уровня в условиях постоянной освещенности, что приводило, в свою очередь, к дестабилизации деятельности различных эндокринных систем и росту уровня гормонов стресса. Это подтверждается тем, что при экзогенном введении мелатонина у животных из II опытной подгруппы, находящихся в аналогичной стрессовой ситуации, происходила нормализация поведения.
Выводы: таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод о том, что длительное нарушение ритмов сна и бодрствования на фоне световой депривации вызывает у лабораторных животных изменения в поведении – снижение двигательной активности и повышение тревожно-оборонительного поведения, которые могут быть купированы экзогенным введением мелатонина.
Библиографическая ссылка
Зарубина Е.Г., Грибанов И.А. РОЛЬ СВЕТОВОГО ДЕСИНХРОНОЗА В РЕГУЛЯЦИИ ПОВЕДЕНЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ КРЫС ПОРОДЫ WISTAR В ЭКСПЕРИМЕНТЕ // Современные проблемы науки и образования. 2021. № 2. ;URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=30555 (дата обращения: 02.04.2025).
DOI: https://doi.org/10.17513/spno.30555