Введение
В последнее время прослеживается устойчивый интерес исследователей в изучении взаимосвязи между стрессом и болью. Этот интерес отражается в многочисленных клинических и экспериментальных исследованиях, доказывающих, что природа, продолжительность и интенсивность стрессорного воздействия во многом определяют характер изменения болевой чувствительности. Под стрессом понимают физиологическую реакцию на действительные или потенциально опасные для жизни состояния, которые изменяют работу нервно-иммунно-эндокринной регуляторной системы [1, 2].
Показано, что острое стрессорное воздействие в целом приводит к повышению порогов болевой чувствительности млекопитающих — стресс-вызванной аналгезии (СВА), основной механизм которой опосредован стимуляцией эндогенных антиноцицептивных систем [3—6]. С другой стороны, хроническое воздействие физических или психологических стрессоров обычно приводит к стресс-вызванной гипералгезии (СВГ) [3, 7].
Направленность изменения болевой чувствительности вследствие стрессорного воздействия (анальгезия или гипералгезия) зависит не только от длительности, вида и интенсивности стрессорного воздействия, но и от пола и возраста человека или животного [8—10].
Одним из решающих факторов для возникновения СВА или СВГ является психологический статус — наличие или отсутствие тревоги, катастрофизации, которые существенным образом влияют на результат болевой реакции [7, 11]. Иными словами, направленность изменения болевой чувствительности при действии стрессорных факторов во многом будет зависеть не только от вида, интенсивности и длительности стрессорного воздействия, но и от индивидуальных особенностей организма. Также имеются публикации, доказывающие, что стрессорное воздействие усиливает боль у пациентов, страдающих хроническими болевыми синдромами [5].
Общепризнанным примером хронической боли в практической медицине является фибромиалгия. Фибромиалгия чаще всего манифестирует вследствие стрессорных воздействий и представляет собой хроническую распространенную скелетно-мышечную боль, ассоциированную с повышенной утомляемостью, нарушением сна, тревожно-депрессивными и когнитивными расстройствами [12]. Показано, что у пациентов с фибромиалгией психологический стресс приводит к развитию стресс-индуцированной аллодинии/гипералгезии в ответ на холодовые раздражения [13].
Патогенез хронических болевых синдромов до последнего времени остается не до конца изученным. Реакция человека на стрессорное воздействие рассматривается в качестве одного из ведущих этиологических факторов в хронизации боли. Формирование устойчивой сенситизации ноцицептивных нейронов в центральной нервной системе при хронической боли связывают не столько с повреждением тканей, сколько с психологическим состоянием пациента, его отношением к ситуации (феномен катастрофизации, неадаптивные копинг-стратегии) [14]. Поэтому уникальный характер изменения болевой чувствительности при стрессе может служить прогностическим маркером при оценке риска развития хронической боли.
Цель настоящего исследования — изучение особенностей изменения болевой реакции у самцов крыс линии Вистар в условиях холодового стресса.
Материал и методы
Эксперименты выполнены на самцах крыс линии Вистар (n=46) с массой 240—280 г. Все процедуры и эксперименты на животных проводили в соответствии с «Правилами надлежащей лабораторной практики», утвержденными Приказом Министерства здравоохранения РФ от 01.04.16 №199н, и Межгосударственными стандартами ГОСТ 33215-2014, ГОСТ 33216-2014 «Руководство по содержанию и уходу за лабораторными животными», соответствующими Европейской конвенции о защите позвоночных животных, используемых в экспериментах и в других научных целях (ETS №123, Страсбург, 18 марта 1986 г. с приложением от 15.06.06). Исследования проводили под контролем этического комитета ФГБНУ «Научно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологии». Животных содержали по 5—6 особей в клетке размером 52,5×32,0×20,0 см в стандартных условиях вивария с естественной сменой освещенности и свободным доступом к воде и пище (сухой сбалансированный корм производства ООО «Лаборкорм», Россия).
Животные были разделены на три группы. Группу контроля №1 (К1) составили интактные животные, которые не подвергались никакому воздействию и содержались в общей клетке по 6 особей (n=12). Группа контроля №2 (К2) была представлена животными (n=17), которых каждый день на 4 ч в течение 8 дней помещали в индивидуальные клетки размером 21,0×14,5×14,0 см и содержали при комнатной температуре 23±1°C. Опытная группа была представлена животными (n=17), которых из общей клетки помещали по одному в клетку размером 21,0×14,5×14,0 и содержали ежедневно по 4 ч в холодной комнате — при температуре 4±1°C в течение 8 дней.
Оценку изменения порогов болевой реакции (ПБР) у животных проводили с помощью стандартного анальгезиометрического теста отдергивания хвоста — Tail flick, используя прибор фирмы Ugo Basile (Италия), позволяющий подавать сфокусированный пучок света на хвост животного и фиксировать время появления болевой реакции — латентный период (ЛП) по отведению хвоста животного. Величина ПБР измерялась в секундах. Тестирование ПБР у животных всех групп проводили при комнатной температуре в одно и то же время в 1-й, на 4-й, 8-й и 9-й дни эксперимента. В 1-й, на 4-й и 8-й дни тестирование осуществляли дважды — до и после помещения животных в индивидуальные клетки. У животных группы К1 измерение ПБР проводили в те же временные сроки, что и у животных, подвергшихся изоляции и холоду.
Статистическую обработку данных осуществляли по алгоритмам программы Statistica 8.0. Оценку значимости показателей и различий рассматриваемых выборок проводили по U-критерию Манна—Уитни для независимых выборок и по T-критерию (парному критерию Уилкоксона) для связанных выборок. В качестве средневыборочной характеристики использовали медиану (Me), первый и третий квартили (Q1; Q3). Статистически значимыми считали различия между группами при p<0,05.
Результаты и обсуждение
Оценка индивидуальной болевой чувствительности показала, что исходные показатели ПБР у животных всех групп не различались (табл. 1, рисунок). В группе животных К1 ПБР не изменялись на протяжении всего эксперимента. В 1-й день эксперимента у животных в группе К2 после их 4-часового нахождения в индивидуальных клетках наблюдали увеличение ПБР на 28% (p=0,00053); на 4-й день — уменьшение ПБР на 9,52% (p=0,021), а на 8-й день не было выявлено статистически значимых различий. На 9-й день эксперимента у животных группы К2 статистически значимые изменения ПБР отсутствовали (табл. 1, рисунок).
Таблица 1. Изменение порогов болевой реакции в тесте Tail flick у самцов крыс линии Вистар в условиях воздействия изоляции и сочетанного воздействия изоляции и холода
| Группа и число (n) животных | 1-й день | 4-й день | 8-й день | 9-й день | |||
| ЛП (с) до воздействия | ЛП (с) после воздействия | ЛП (с) до воздействия | ЛП (с) после воздействия | ЛП (с) до воздействия | ЛП (с) после воздействия | ЛП (с) | |
| К1 (интактный контроль) (n=12) | 2,6 (2,3; 2,9) | 2,4 (2,2; 2,8) | 2,5 (2,3; 2,75) | 2,55 (2,05; 3,05) | 2,65 (2,45; 2,9) | 2,55 (2,25; 2,9) | 2,5 (2,35; 2,9) |
| К2 (изоляция) (n=17) | 2,5 (2,3; 2,8) | 3,2**III (2,9; 3,5) | 2,1+ (1,9; 2,7) | 1,9*00II (1,6; 2,1) | 2,7 (2,5; 3,1) | 2,3000х (2; 2,6) | 2,4000ххх (2,1; 2,6) |
| Опытная группа (изоляция + холод) (n=17) | 2,3 (2,2; 2,5) | 2,4^ (1,9; 2,5) | 1,8++IIII (1,7; 1,9) | 1,80IIII (1,4; 1,9) | 2,2# (1,9; 2,9) | 1,9I (1,7; 2,4) | 2,2##хх! (2; 3,1) |
Примечание. Данные представлены в виде медианы и первого и третьего квартилей: Me (Q1; Q3). ЛП — латентный период появления болевой реакции.
Здесь и на рисунке: * — p=0,021; ** — p=0,00053 по сравнению с соответствующим показателем до воздействия изоляции в 1-й и на 4-й день; + — p=0,044, ++ — p=0,014 по сравнению с соответствующим показателем 1-го дня до воздействия; 0 — p=0,0008, 00 — p=0,0003, 000 — p=0,00004 по сравнению с соответствующим показателем 1-го дня после воздействия; # — p=0,01, ## — p=0,0007 по сравнению с соответствующим показателем 4-го дня до воздействия; х — p=0,01, хх — p=0,0052, ххх — p=0,0026 по сравнению с соответствующим показателем 4-го дня после воздействия; ! — p=0,0052 по сравнению с соответствующим показателем 8-го дня после воздействия; ^ — p=0,0000 по сравнению с соответствующим показателем группы изоляция; I — p=0,014, II — p=0,0059, III — p=0,002, IIII — p=0,00032, IIIII — p=0,00013 по сравнению с соответствующим показателем у интактных контрольных животных.
Изменение порогов болевой реакции в тесте Tail flick у самцов крыс линии Вистар в условиях воздействия изоляции и сочетанного воздействия изоляции и холода.
а — интактные контрольные животные; б — животные, подвергнутые воздействию изоляции; в — животные, подвергнутые сочетанному воздействию изоляции и холода. ЛП — латентный период появления болевой реакции. По оси абсцисс — дни наблюдения, по оси ординат — ЛП.
У животных опытной группы после воздействия холодом на 4-й день ПБР были существенно ниже по сравнению с этим показателем в 1-й день (табл. 1, рисунок). На 8-й день эксперимента мы не отметили статистически значимых изменений в опытной группе животных по сравнению с соответствующими показателями в 1-й день. Однако обращал на себя внимание факт выраженного разнонаправленного индивидуального изменения ПБР у животных опытной группы. В связи с этим опытная группа была разбита на две подгруппы: 1-я подгруппа — животные со снижением ПБР (11 животных); 2-я подгруппа — животные с повышением ПБР (6 животных). У животных 1-й подгруппы ПБР снизились на 33,33% (p=0,0077), а у животных 2-й подгруппы ПБР увеличились на 27,45% (p=0,028) (табл. 2). Следует отметить, что ПБР животных 1-й и 2-й подгрупп различались и до воздействия холодом: ПБР у животных 1-й подгруппы были выше на 31,48% (p=0,003) по сравнению с ПБР у животных 2-й подгруппы (табл. 2). Выявленные различия указывают на индивидуальные особенности реагирования животных в условиях стрессорного воздействия [5].
Таблица 2. Изменение порогов болевой реакции в тесте Tail flick у самцов крыс линии Вистар на 8-й день в условиях сочетанного воздействия изоляции и холода Me (Q1; Q3)
| 8-й день сочетанного воздействия изоляции и холода | |||
| до воздействия | после воздействия | ||
| ЛП (с) | ЛП (с) | ||
| 1-я подгруппа (n=11) | 2-я подгруппа (n=6) | 1-я подгруппа (n=11) | 2-я подгруппа (n=6) |
| 2,7 (2,2; 3,4) | 1,85+ (1,5; 1,9) | 1,8** (1,65; 1,9) | 2,55* (1,7; 2,8) |
Примечание. Данные представлены в виде медианы и первого и третьего квартилей: Me (Q1; Q3).
ЛП — латентный период появления болевой реакции; + — p=0,003 по сравнению с показателем 1-й подгруппы до воздействия; * — p=0,028; ** — p=0,0077 по сравнению с соответствующим показателем до воздействия.
Таким образом, наблюдение за динамикой изменения болевой чувствительности по тесту Tail flick показало, что 4-часовое нахождение в изоляции без охлаждения (группа К1) оказывало разнонаправленное действие на ноцицепцию: в 1-й день эксперимента мы наблюдали увеличение ПБР, на 4-й день эксперимента изоляция крыс приводила к снижению ПБР. Развитие СВА в 1-й день изоляции, очевидно, отражает адаптивные реакции крыс к острому стрессовому воздействию, а снижение ПБР на 4-й день изоляции связано с нарушением механизмов адаптации в условиях продолжительного стресса, что хорошо согласуется с результатами исследований, в которых показано, что длительная изоляция сопровождается развитием стресс-индуцированной гипералгезии. В частности, ограничение подвижности крыс в течение 1 ч на протяжении 5 дней вызывало усиление болевых реакций на механические, термические и воспалительные стимулы [15, 16]. Отсутствие статистически значимых изменений ПБР на 8-й и 9-й дни в группе К2 по сравнению с исходным уровнем (до изоляции), по всей видимости, отражает дальнейшую динамику разнонаправленных индивидуальных реакций у крыс на стресс, что наиболее отчетливо проявилось в опытной группе.
В опытной группе ПБР после сочетанного воздействия изоляции и холода не имели статистически значимых изменений по сравнению с соответствующим показателем в 1-й день. По всей видимости, в отличие от животных группы К2, у которых в 1-й день изоляции преобладали адаптивные реакции на стресс в виде СВА, в опытной группе изоляция в сочетании с холодом у ряда животных вызвала срыв адаптивных реакций, что привело к появлению у них СВГ. Более выраженные проявления дезадаптации на сочетанное стрессорное воздействие в опытной группе были отмечены к 4-му дню эксперимента, когда у большинства животных (у 11 из 17) наблюдалась СВГ. Известно, что попеременное воздействие на животных нормальной комнатной температуры и низкой температуры (4—8 °C) сопровождается развитием СВГ [17, 18.]. Снижение температуры в помещении до 3—8 °C вместо более часто используемых 4—8 °C вызывает развитие более длительной механической гипералгезии, что позволяет предположить прямую корреляцию между температурой (интенсивностью стрессора) и уровнем гипералгезии [19].
В настоящем исследовании мы выявили разнонаправленное изменение ПБР в виде СВГ у большинства животных (11 из 17) и СВА (6 из 11) в ответ на холодовый стресс, что позволяет использовать данный метод в качестве прогностического теста на выявление предрасположенности к развитию хронической боли. Наши предположения основываются на данных клинических исследований, в которых показано, что у пациентов с хронической болью в отличие от здоровых испытуемых стрессовое воздействие инициирует развитие СВГ [20]. Мы предполагаем, что выявление в популяции животных с низкой индивидуальной устойчивостью к стрессу будет отражать склонность этих животных к развитию хронической боли. Данное предположение хорошо согласуется с ранее опубликованными нашими исследованиями, в которых было показано, что крысы линии Август, обладающие более высокой устойчивостью к стрессовому воздействию, чем крысы линии Вистар, также демонстрируют и высокую устойчивость к развитию нейропатической боли [21].
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.