Введение

Социальная изоляция (СИ) — это один из видов хронического психосоциального стресса. СИ может приводить к тяжелым последствиям — развитию психоэмоциональных, когнитивных и психосоматических нарушений у млекопитающих, проживающих в социальных группах, особенно в случае ее раннего начала [1—4]. Эти изменения, по современным представлениям, обусловлены нейропластическими процессами [5—7]. Прямых свидетельств изменений соматической болевой чувствительности у людей под влиянием длительной СИ в научной литературе найти не удалось, но есть данные, полученные путем телефонного опроса, проведенного после 2—4 мес ограничений социального взаимодействия, вызванных карантином в связи с пандемией COVID-19, о том, что под влиянием СИ ощущение хронической боли в основном усиливалось [8]. Напротив, в единственной работе по результатам телефонного интервью удалось обнаружить улучшение течения мигрени по показателям частоты и интенсивности приступов после двух месяцев карантина в связи с пандемией COVID-19 [9]. На основании этих данных можно с осторожностью предположить, что социальные ограничения в человеческой популяции изменяют не только болевые ощущения, но и болевую чувствительность.

Накопленные экспериментальные данные об изменении соматической болевой чувствительности в условиях СИ также противоречивы. Например, самцы крыс Sprague-Dawley после 4 мес СИ, начатой после отсаживания от матери, и последующих 4 мес ресоциализации демонстрировали снижение острой термической болевой чувствительности, то есть гипоалгезию, которую определяли по величинам порогов болевых реакций (ПБР) в тесте отдергивания задних лап в ответ на действие теплового луча [10]. В работе других исследователей в тесте hot-plate самцы и самки крыс RccHan:WIST реагировали на трехнедельную СИ в зависимости от пола и сроков начала изоляции [11]. В случае раннего начала СИ, сразу после отсаживания от матери, самки демонстрировали гипоалгезию, тогда как самцы — гипералгезию. Если СИ начинали на 42-й день после рождения, болевая чувствительность у самок не отличалась от контрольных значений, а у самцов она была повышена. В тесте tail-flick самцы крыс Wistar после трех недель СИ, начатой после отсаживания от матери, повышали ПБР при раздражении острым термическим стимулом то есть, демонстрировали снижение болевой чувствительности, причем эффект проявлялся только при погружении кончика хвоста в воду, нагретую до температуры 48°С, но не до 52°С [12]. В этом же тесте (tail-flick) в ответ на нагревание хвоста сфокусированным инфракрасным тепловым лучом у самцов крыс Wistar не было выявлено статистически значимого изменения ПБР после СИ длительностью 8 нед, начатой после отсаживания от матери [13]. В наших исследованиях на модели длительной СИ ранее было показано, что изоляция, начатая после отсаживания крысят от матери в возрасте 1 мес и пролонгированная до 9 мес, сопровождалась развитием гипоалгезии у крыс обоего пола, о чем свидетельствовали результаты оценки ПБР в тесте hot-plate [14—16]. В целом можно прийти к заключению о том, что СИ, начатая сразу после отсаживания крысят от матерей и продолжающаяся от нескольких недель до нескольких месяцев, в большинстве случаев приводит к снижению болевой чувствительности, однако эффекты могут зависеть от длительности СИ, возраста животных, в котором начинали СИ, половой принадлежности особей, а также от метода оценки болевой чувствительности.

Принимая во внимание данные о росте в человеческом сообществе ситуаций, приводящих к длительной, иногда многолетней СИ [1], представляет интерес изучить в эксперименте, как изменяется болевая чувствительность крыс и выявляются ли половые различия при пролонгировании СИ на срок более 9 мес.

Цель настоящей работы — сравнительное изучение термической болевой чувствительности на модели острой боли в тесте hot-plate у самцов и самок крыс на поздних сроках социальной изоляции, которую начинали в возрасте крыс 1 мес и продолжали до года.

Материал и методы

Работа проведена на 69 крысах Wistar, выращенных в виварии ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии». На протяжении всего исследования животных содержали в стандартных условиях вивария с естественной сменой освещенности и свободным доступом к воде и пище (ООО «Лабораторкорм», Россия). Все процедуры на животных проведены в соответствии с этическими нормами обращения с животными, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для исследовательских и иных научных целей, а также с «Правилами надлежащей лабораторной практики», утвержденными Приказом Министерства здравоохранения РФ от 01.04.2016 №199н, и ГОСТ 33215-2014, 33216-2014 под контролем этического комитета ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии» (протокол завершенного исследования №3 от 07.05.2024).

На следующий день после родов самке для вскармливания оставляли по 9—10 крысят из разных пометов (примерно поровну самцов и самок) с целью уменьшения влияния генетического фактора и уровня материнской заботы на физиологическое развитие потомства. Крысят отсаживали от матери на 29-й день после рождения и распределяли в четыре группы: контрольные (К) самки (n=17) и самцы (n=17), которых содержали в группах по 4—5 особей в клетках размером 45,0×31,0×20,0 см; социально изолированные (СИ) самки (n=17) и самцы (n=18), которых содержали поодиночке в клетках размером 41,0×25,0×18,0 см (плотность размещения соответствует ГОСТ 33216-2014). Клетки изготовлены из непрозрачного материала, что давало возможность крысам, которых содержали поодиночке, воспринимать полноценно только обонятельные и слуховые сигналы.

Оценку термической болевой чувствительности крыс проводили путем измерения величины ПБР в тесте hot-plate при t=55±0,3°C (TSE Systems, Германия). Регистрировали ПБР по латентному периоду появления каждой из избавляющих реакций: облизывания (или отдергивания) передней лапки, задней лапки и прыжка (независимо от того, завершался ли прыжок выпрыгиванием). Длительность тестирования составляла не более 30 с. Если крыса за это время не выпрыгивала из камеры, тестирование прекращали, чтобы избежать повреждений кожи. Тест проводили дважды: у половины крыс — в возрасте 10,5 мес (после 9,5 мес СИ), у всех крыс — в возрасте 12,5 мес (после 11,5 мес СИ).

Статистическую обработку результатов осуществляли по алгоритмам программы Statistica for Windows v. 13.5.0.17. Проверку гипотезы о нормальном характере распределения проводили по тестам Колмогорова—Смирнова и Лиллиефорса. Использовали Factorial и Repeated Measures ANOVA. Оценивали влияние факторов СОДЕРЖАНИЕ (2 градации: изоляция, групповое содержание), ПОЛ (2 градации: самцы, самки) и ВОЗРАСТ (2 градации: 10,5 мес и 12,5 мес). Апостериорный анализ проводили с применением теста Ньюмана—Кеулса. Принятый уровень значимости составлял 5% (p<0,05).

Результаты

По результатам оценки веса крыс в возрасте 10,5 мес и 12,5 мес обнаружено влияние фактора ПОЛ (Repeated Measures ANOVA, F_(1,64)=157,228, p<0,001): самки ожидаемо весили меньше самцов (p=0,0001). Фактор ВОЗРАСТ также оказывал влияние на вес крыс (Repeated Measures ANOVA, F_(1,64)=22,406, p=0,00001), однако не взаимодействовал с фактором ПОЛ: небольшое увеличение веса выявлено у крыс обоего пола (p=0,0001). Фактор СОДЕРЖАНИЕ не оказывал влияния на вес крыс и не взаимодействовал с другими факторами.

По результатам Three way ANOVA обнаружено влияние фактора СОДЕРЖАНИЕ на ПБР облизывания передней лапки (F_(1,62)=11,517, p=0,001) (рис. 1) и задней лапки (F_(1,60)=5,005, p=0,029) (рис. 2): ПБР у социально изолированных крыс были выше, чем у крыс, которых содержали в группах. Факторы СОДЕРЖАНИЕ и ПОЛ взаимодействовали по оценкам их влияния на ПБР облизывания задней лапки (F_(1,60)=8,477, p=0,005): у самок группы К ПБР были ниже, чем у самок группы СИ и у самцов группы К (см. рис. 2).

Рис. 1. Изменение порогов болевых реакций по латентному периоду облизывания передней лапки у крыс, которых содержали в социальной изоляции (СИ) и в группах (контроль, К), в возрасте 10,5 мес и 12,5 мес.

По вертикали — латентный период (с) реакции облизывания передней лапки. Число крыс в каждой из следующих групп крыс, которые демонстрировали облизывание передней лапки: в возрасте 10,5 мес — К самцы (n=7), К самки (n=8), СИ самцы (n=6), СИ самки (n=5); в возрасте 12,5 мес — К самцы (n=12), К самки (n=13), СИ самцы (n=10), СИ самки (n=9). По результатам post hoc теста Ньюмана—Кеулса после Three-Way ANOVA, ПБР у крыс групп СИ были выше, чем у крыс групп К (*p=0,001).

Рис. 2. Пороги болевых реакций (ПБР) по латентному периоду облизывания задней лапки у крыс, которых содержали в социальной изоляции (СИ) и в группах (контроль, К), в возрасте 10,5 мес и 12,5 мес.

По вертикали — латентный период (с) реакции облизывания задней лапки. Число крыс в каждой из следующих групп, которые демонстрировали облизывание задней лапки: в возрасте 10,5 мес — К самцы (n=7), К самки (n=8), СИ самцы (n=4), СИ самки (n=4); в возрасте 12,5 мес — К самцы (n=11), К самки (n=13), СИ самцы (n=12), СИ самки (n=9). По результатам post hoc теста Ньюмана—Кеулса после Three-Way ANOVA, ПБР у крыс групп СИ были выше, чем у крыс групп К (^#p=0,067); ПБР у самок группы СИ были выше, чем у самок группы К (*p=0,020); ПБР у самок группы К были ниже, чем ПБР у самцов группы К (⁺p=0,014). С увеличением возраста ПБР по облизыванию задней лапки снижались (см. расчеты в тексте).

Обнаружено влияние фактора ВОЗРАСТ на ПБР облизывания задней лапки (F_(1,60)=4,123, p=0,047) (см. рис. 2) и прыжка (F_(1,71)=5,741, p=0,019) (рис. 3): ПБР снижались с увеличением возраста.

Рис. 3. Пороги болевых реакций (ПБР) по латентному периоду прыжка у крыс, которых содержали в социальной изоляции (СИ) и в группах (контроль, К), в возрасте 10,5 мес и 12,5 мес.

По вертикали — латентный период (с) прыжка. Число крыс в каждой из следующих групп, которые демонстрировали облизывание задней лапки: в возрасте 10,5 мес — К самцы (n=8), К самки (n=7), СИ самцы (n=6), СИ самки (n=4); в возрасте 12,5 мес — К самцы (n=14), К самки (n=13), СИ самцы (n=14), СИ самки (n=13). По результатам post hoc теста Ньюмана—Кеулса после Three-Way ANOVA, ПБР у крыс в возрасте 12,5 мес были ниже, чем в возрасте 10,5 мес (*p=0,037).

Фактор ПОЛ не оказывал самостоятельного влияния на ПБР облизывания передней, задней лапки и прыжка.

Обсуждение

Основным результатом проведенного исследования является выявление у крыс обоего пола гипоалгезии, которую оценивали на поздних сроках СИ — после 9,5 мес и 11,5 мес изоляции. Эти данные согласуются с ранее полученными в наших исследованиях результатами о повышении ПБР у крыс, также в тесте hot-plate, после 2 мес, 4 мес и 7,5—8 мес СИ, начатой после отсаживания крысят от матери [14, 15], и позволяют говорить о сохранении анальгетического эффекта СИ в случае ее раннего начала и пролонгирования до года.

Ранее нами показано, что после 4 мес СИ ПБР выпрыгивания у самок превышали ПБР у самцов, на основании чего мы предположили, что половые различия на модели острой термической болевой чувствительности под влиянием стресса СИ проявляются у крыс в зрелом возрасте и для выявления этих различий необходимо длительное действие стресса СИ [14]. В настоящей работе мы показали, что ПБР облизывания задней лапки у самок крыс группы СИ на поздних сроках СИ были выше, чем в группе К. Эти данные подтверждают наше предположение о том, что для выявления половых различий в термической болевой чувствительности крыс в ответ на психосоциальное стрессогенное воздействие, в данном случае на стресс СИ, необходимо длительное, предположительно многомесячное, действие стресса. По-видимому, для появления таких различий также необходимо достижение животными определенной физиологической зрелости.

При длительном действии стресса мозг, определяя угрозу, регулирует физиологические, поведенческие, когнитивные и эмоциональные реакции, необходимые для того, чтобы справиться с действием стресса, но возникающие изменения нейропластичности могут приводить к разным результатам: аллодинамические процессы могут быть как адаптивными (в краткосрочной перспективе — аллостаз), так и дезадаптивными (в долгосрочной перспективе аллостаз сменяется аллостатической нагрузкой) [17]. К числу основных биологических систем, функционирование которых способствует развитию адаптационных процессов, относится гипоталамо-гипофизарно-адреналовая (ГГА) ось, эффективность ответа которой на стресс во многом обеспечивается работой нейроиммунной и нейроэндокринной систем [1, 17]. Защитный эффект глюкокортикоидов при действии стресса зависит от уровня половых гормонов: эстрогены снижают эффективность подавления активности ГГА-оси глюкокортикоидами, то есть активируют систему в ответ на стресс и могут увеличивать секрецию провоспалительных интерлейкинов, а тестостерон, напротив, повышает эффективность подавления ГГА-оси, то есть снижает стресс-индуцированную активацию ГГА-оси и уменьшает активацию иммунной системы [18, 19].

В наших предыдущих исследованиях показано, что СИ длительностью 5 мес и 9 мес сопровождается изменениями экспрессии глюкокортикоидных рецепторов (GR) и провоспалительных цитокинов в структурах мозга крыс в зависимости от пола животных: во фронтальной коре крыс обоего пола экспрессия GR была увеличена, но только у самцов была снижена экспрессия GR в гиппокампе и только у самок в гиппокампе была снижена экспрессия провоспалительных цитокинов [20]. Эти данные свидетельствуют о различной динамике состояния ГГА-оси у самцов и самок крыс под влиянием длительного стресса СИ. Можно полагать, что при пролонгировании стресса СИ до года половые различия в механизмах, обеспечивающих физиологический ответ на стресс, сохраняются. Для проверки предположения о развитии GR-резистентности и/или о реализации компенсаторного механизма, заключающегося в противовоспалительном эффекте активации GR глюкокортикоидами путем ингибирования провоспалительных сигнальных путей [21, 22] при длительном действии СИ, а также для выявления механизмов половых различий в ответ на длительный психосоциальный стресс необходимы дополнительные исследования.

Гормоны яичников играют решающую роль в поведенческой, воспалительной и сердечно-сосудистой восприимчивости к социальному стрессу у самок крыс [23]. Учитывая зависимость эмоционально окрашенных видов поведения самок от стадии эстрального цикла [24], можно было бы предполагать, что и выраженное повышение ПБР облизывания задней лапки у самок группы СИ могло быть связано с гормональным фоном. Мы не определяли в настоящей работе, в какой стадии эстрального цикла находились самки при тестировании болевой чувствительности. Однако недавно этот вопрос был исследован в работе A.P. Graf и соавт. [11], и авторы показали отсутствие различий в острой термической болевой чувствительности (тест hot-plate) у самок крыс RccHan:WIST, находящихся в разных фазах эстрального цикла — эструс/диэструс и проэструс/метэструс, которые определяли сразу после тестирования. В исследовании C.-X. Yang и соавт. [25] была изучена модуляция разных видов ноцицепции (термической, механической, формалин-индуцированной острой и воспалительной боли) на стадиях эстрального цикла у самок крыс Sprague-Dawley, подвергнутых хроническому непредсказуемому мягкому стрессу. Оказалось, что хронический стресс вызывал механическую и формалин-индуцированную острую гипералгезию у самок в зависимости от стадии эстрального цикла: механическую гипералгезию наблюдали у крыс в проэструсе и эструсе, формалин-индуцированную гипералгезию — в метэструсе и диэструсе, однако изменений термической болевой чувствительности (тест tail-flick) под влиянием данного типа стресса ни на одной из стадий эстрального цикла не было обнаружено. По нашим данным, полученным в другой серии исследований, ПБР по показателям подпрыгивания/выпрыгивания у самок по оценкам термической болевой чувствительности (тест hot-plate) после 2 мес и 4,5 мес СИ также не зависели от стадии эстрального цикла [26]. Учитывая сказанное, выявленные в настоящем исследовании различия ПБР у самок групп СИ по сравнению с самками контрольной группы не могут быть объяснены влиянием различных стадий эстрального цикла.

Принято считать, что болевая чувствительность у представителей женского пола, как у людей, так и у грызунов, выше, чем у индивидуумов мужского пола, что и самцы грызунов демонстрируют более высокую активность эндогенной опиоидной анальгетической системы, однако в развитие стресс-индуцированной аналгезии могут вносить вклад неопиоидные анальгетические системы, а особи разного пола могут иметь разные пути модуляции боли в зависимости от актуальной потребности в сложившейся ситуации и других факторов [27]. Так, у грызунов разных линий анализ болевой чувствительности выявил взаимодействие факторов пола и генотипа, что свидетельствует о зависимости проявления половых различий по данному показателю от линии животных [28]. M. Lima и соавт. [29] показали, что самки крыс Wistar демонстрируют более высокие ПБР в тесте hot-plate по сравнению с самцами, но это различие выявлялось только у крыс, которых предварительно подвергали экспериментальной болевой стимуляции (которая привела к гипоалгезии), но не у крыс контрольной группы. Эти данные принципиально согласуются с результатами настоящего исследования, в котором была выявлена гипоалгезия у крыс Wistar групп СИ, а половые различия проявились только после длительного действия стресса СИ: у самок гипоалгезия в ответ на термическое болевое воздействие была более выраженной, чем у самцов. В экспериментах на крысах линий Long-Evans и Sprague-Dawley обнаружены половые различия по холодовой и тепловой температурной болевой чувствительности в тестах оперантного тестирования кожной чувствительности к холоду и теплу и оценки автономной реактивности: для самок крыс холодовое воздействие оказалось более аверсивным, чем тепловое, а для самцов тепловое воздействие, напротив, было более аверсивным, чем холодовое [30]. Однако при схожих методах оценки болевой чувствительности — в тестах теплового градиента и предпочтения теплого места — самцы крыс Sprague-Dawley избегали воздействия температур, отличных от температуры окружающей среды, в том числе температур, которые ниже тех, которые обычно используются в традиционных тестах для оценки температурной болевой чувствительности [31]. В научной литературе не удалось найти данных о половых различиях в ответах самок и самцов крыс Wistar на холодовое и тепловое воздействие, однако нельзя исключить, что в случае существования таких различий они могут оказывать влияние на результаты оценок термической болевой чувствительности. В настоящей работе мы не обнаружили статистически значимого влияния пола как самостоятельно действующего фактора на термическую болевую чувствительность у крыс Wistar. Возможно, это связано с типом стрессирования, видом болевой чувствительности и методом ее оценки, а также с генотипом использованной линии крыс.

Данные о взаимовлиянии стресса и болевой чувствительности, полученные в клинических и экспериментальных исследованиях, противоречивы [32]. На анальгезию, вызванную стрессом, оказывают влияние многие факторы, среди которых пол, возраст, генотип, активация тех или иных неопиоидных анальгетических систем, а также эмоциональное состояние и предшествующий опыт переживания стрессовых воздействий [33, 34]. Предшествующий острый или хронический психосоциальный стресс может модулировать ответ на болевое воздействие, причем исходом может быть гипоалгезия, гипералгезия или отсутствие изменений термической болевой чувствительности в зависимости от индивидуального уровня стресс-ответа, опосредованного состоянием ГГА-оси, о котором чаще всего судят по изменению уровня основного гормона стресса — кортизола у людей или кортикостерона у грызунов (гипоалгезию связывают с высоким уровнем гормона) [32, 35—37]. Однако надо отметить, что есть работы, которые не подтверждают эти представления [38]. Сторонники гипотезы зависимости болевой чувствительности индивидуума от уровня его ответа на стресс считают, что гипоалгезия и гипералгезия могут развиваться как адаптивные ответы на стресс-воздействие, которые, соответственно, готовят особь к борьбе/побегу или усиливают внимание к боли и таким образом мотивируют поведение, способствующее выздоровлению (преодолению) [32].

В настоящем исследовании мы не оценивали уровень кортикостерона в крови крыс, подвергнутых хроническому психосоциальному стрессу СИ, и поэтому не имели возможности сопоставить выраженность гипоалгезии с уровнем кортикостерона. Однако ранее мы показали, что у крыс Wistar обоего пола после 9 мес СИ уровень кортикостерона в крови не отличался от контрольных значений, причем у самок уровень гормона был выше, чем у самцов, независимо от условий содержания [39]. Эти данные при сопоставлении с данными о развитии термической гипоалгезии у крыс после 9 мес СИ [14], на первый взгляд, не подтверждают представления о зависимости выраженности болевой чувствительности от уровня стресс-гормона в крови, однако более выраженная гипоалгезия у СИ самок, которую мы также обнаружили на более поздних сроках изоляции и в настоящей работе, в сочетании с данными о более высоком уровне кортикостерона у крыс женского пола косвенно может поддерживать данную гипотезу. Для уверенного заключения о наличии взаимосвязи между уровнем стресс-гормона в крови и болевой чувствительностью необходимо продолжение исследований.

Высказанная нами ранее гипотеза о развитии адаптивных изменений у крыс при действии длительного стресса СИ [39] находит подтверждение в результатах настоящей работы: мы полагаем, что гипоалгезия, выявленная нами на поздних сроках СИ, является частью физиологических и поведенческих изменений, определяющих стратегию преодоления эффектов хронического стресс-воздействия.

В настоящей работе показано снижение ПБР, то есть повышение болевой чувствительности, при увеличении возраста крыс от 10,5 мес до 12,5 мес, независимо от условий содержания, что согласуется с результатами нашего предыдущего исследования, в котором также было показано уменьшение ПБР у крыс, которых содержали в группах или поодиночке, при взрослении животных от 1 мес до 8,5 мес [14]. Схожие результаты получены ранее в работе других исследователей: при увеличении возраста самцов крыс F344 от полугода к году, а затем к двум годам ПБР в тесте hot-plate снижались [40]. В целом полученные данные о повышении болевой чувствительности у крыс с увеличением возраста соответствуют изменениям болевой чувствительности у людей: несмотря на то что есть противоречия, большинство исследователей разделяют представления о том, что в пожилом возрасте чаще встречается гипералгезия [41], в основе которой лежат возрастные нарушения нисходящей модуляции опиоидных и неопиоидных систем, а также возрастные изменения серотонинергических и норадренергических нейротрансмиттерных систем. Известно, что женщины старшего возраста проявляют бóльшую чувствительность к боли, чем мужчины [42]. Выявленные в настоящей работе меньшие по величине ПБР у самок крыс контрольной группы по сравнению с самцами (см. рис. 2) свидетельствуют о более высокой термической болевой чувствительности у самок в возрасте года и дают возможность использовать крыс Wistar в зрелом возрасте для изучения механизмов развития половых различий в ноцицепции.

Заключение

Результаты настоящей работы свидетельствуют о развитии гипоалгезии у крыс Wistar обоего пола после 9 мес длительной социальной изоляции, начатой в раннем подростковом периоде, что может быть связано с развитием адаптационных процессов в условиях длительного психосоциального стресса. У самок гипоалгезия была более выраженной, чем у самцов. С увеличением возраста от 10,5 мес до 12,5 мес пороги болевых реакций у крыс обоего пола снижались, независимо от условий содержания.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации на 2025—2027 годы (регистрационный номер темы: FGFU-2025-0012).

The study was completed as part of the Russian Federation’s Ministry of Education and Science’s 2025—2027 state assignment (topic registration number: FGFU-2025-0012).

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.