Ученые-биологи СОГУ изучили нейротропные свойства пустырника пятилопастного (Leonurus quinquelobatus Gilib). Оценку осуществляли на белых лабораторных крысах линии Wistar, используя ряд поведенческих моделей: черно-белая камера, приподнятый крестообразный лабиринт, открытое поле.
О том, каких результатов добились ученые, можно прочитать в статье "Функциональная активность растений с известными антибактериальными свойствами".
Исследования проводятся Северо-Осетинским госуниверситетом в рамках образовательного и научно-исследовательского сотрудничества с Национальным научным центром РАН – Никитским ботаническим садом.
Статью написали Зинаида Хабаева, Валентина Гаппоева, Диана Марзоева, Азамат Чивиев и Изета Бугулова.
Введение
Среди разнообразной номенклатуры препаратов с нейротропной активностью значительную нишу занимают лекарственные средства, изготовленные на основе растительного сырья (Woo et al., 2012; Sakkas, Papadopoulou, 2017). Известно, что препараты с выраженным анксиолитическим действием оказывают антифобическое и седативное действие, способствуя снижению психоэмоционального напряжения, тревоги, беспокойства (Щербакова и др., 2017; Bykov, Becker, 2023).
Имеются данные, что основные эффекты анксиолитических препаратов достигаются за счет уменьшения возбудимости подкорковых эмоциогенных структур мозга, а основное нейрохимическое воздействие реализуется через тормозную ГАМК-эргическую систему, менее выраженное – через норадренергическую, дофаминэргическую и серотонинэргическую системы. Различные растительные препараты оказывают неоднозначные по характеру воздействия и степени выраженности нейротропные эффекты.
Пустырник пятилопастной (Leonúrus quinquelobátus Gilib.) – многолетнее травянистое растение семейства Lamiáceae Martinov с широким ареалом распространения – относится к категории наиболее часто используемых растений с выраженным седативным действием. Лекарственное растительное сырье (травянистая часть и листья) пустырника – обладает седативным и, менее выраженным, антидепрессивным действием, что обусловлено содержанием в надземной массе растения целого ряда биологически активных веществ: флаваноидов, алкалоидов, иридоидов, дубильных веществ, сапонинов, сахаров, витамины группы С и А, эфирного масла.
Нейротропные эффекты действия сырья пустырника обусловлены, в частности, наличием иридоидов марубина, леонурида, гарпарида, аэгола, аюгозида и др. (Самбукова, 2017). Известно, что физиологические эффекты седативного действия на нервную систему осуществляются путем усиления процессов возбуждения или торможения и, в зависимости от стратегии действия препарата, могут проявляться различные его функциональные составляющие: проявление сонливости или повышение работоспособности, как крайние проявления, или промежуточные - в различных формах тонизирующего воздействия (Sarris, Panossian, 2011; Kim, Lim, 2022). Считается, что препараты пустырника регулируют функциональное состояние ЦНС путем понижения возбудимости нервных клеток, оказывая успокаивающее и, в зависимости от дозы, снотворное действие.
Имеющиеся данные о возможности использования пустырника пятилопастного в качестве составляющей комплексного растительного сбора определяет необходимость количественной оценки его фармакологической активности in vivo. Доказано, что тесты «открытое поле», «приподнятый крестообразный лабиринт», «тёмная/светлая камера» важны для оценки тревожности, которая является эндофенотипом депрессии и важна для скрининга антидепрессантов (Bykov, Becker, 2023).
Целью наших исследований стало изучение нейтротропной активности пустырника пятилопастного с использованием поведенческих моделей животных.
Объекты и методы исследования
Сырье пустырника отбирали в с. Зинцар на высоте 890 м. над у.м. Спиртовую вытяжку получали путем экстракции 70% этиловым спиртом в насадке Сокслета в течении 15-18 циклов. После экстракции полученный раствор отстаивали в течении 24 часов при температуре 3-4 0С с целью осаждения балластных веществ. Далее вытяжку фильтровали в круглодонную колбу, затем отгоняли спирт на роторном испарителе, после чего доводили до исходного объема дистиллированной водой.
Высокая валидность физиологических поведенческих тестов с учетом предыдущих опытов (Бзыков, Марзоева, 2022; Хабаева, Гаппоева, 2022; Gappoeva, Khabayeva, 2023) использования такого рода тест-моделей определили выбор экспериментального подхода для оценки срочных эффектов воздействия пустырника на поведенческие реакции животных на трех тест-системах: «Черно-белая камера», «Приподнятый крестообразный лабиринт» и «Открытое поле».
Статистическую обработку данных осуществляли по критерию tСтьюдента в программном обеспечении Exsel и SPSS. Различия считали достоверными при р≤0,05.
Результаты и обсуждение
Тест «Черно-белая камера» позволяет оценить уровень тревожности подопытных животных, возникающий в результате стресса, обусловленного наличием освещенного открытого пространства, провоцирующего возникновение чувства опасности. Во время опыта животное помещали в светлую часть камеры и в течение пяти минут фиксировали, совершаемые ими поведенческие акты (рис. 1). В поведенческой активности интактных животных было отмечены свойственные для тревожности реакции, вызванные стрессогенностью экспериментальной модели. Животные предпочитали находиться в темной части камеры, редко выглядывали оттуда, на протяжении тестируемого периода происходили уринации и дефекации.
Прием экстракта пустырника пятилопастного приводил к увеличению времени пребывания в светлой части камеры практически в 6 раз и одновременно наблюдалось достоверное снижение продолжительности нахождения животных в темной камере (р<0,001). Существенно повышалось время и количества выходов из темной части системы (р<0,05), снижение числа уринаций (р<0,01).
В совокупности полученные данные свидетельствует о снижении показателей тревожности и проявления реакций вегетативной нервной системы на стрессовую ситуацию после приема экстракта пустырника. Особенности построения тест-системы ПКЛ, с наличием высоты, открытого пространства, наряду с определением тревожности у животных, позволяли оценивать исследовательскую активность и уровень эмоциональной реактивности (рис. 2).
Прием фитопрепарата обусловил достоверное снижение латентного периода, что указывает на уменьшение времени принятия решения к активной или пассивной стратегии поведения. Достоверно изменилось число замираний, повышение которого говорит о возможном седативном эффекте экстракта пустырника пятилопастного. Изменение всех остальных параметров не имело статистически значимого характера.
Поведенческая модель ОП позволили оценить двигательную активность крыс, выражающуюся в числе пересечения квадратов и стойках; исследовательскую активность – по числу обследований отверстий в дне арены (рис. 3). Из трех, использованных в работе моделей, ОП обладает наиболее выраженной стрессогенностью, что связано, как с размерами камеры, так и ее освещённостью: яркое открытое пространство является для крыс генетически детерминированным экстремальным раздражителем, формирующим соответствующие для реакции страха и стресса психомоторные и вегетативные реакции.
На фоне воздействия тестируемого растительного препарата у животных наблюдалось повышение горизонтальной и вертикальной двигательной активности (p<0,05); увеличилось количество груминга и его продолжительность (p<0,005) и повысилось время нахождения в центре (p<0,05). Достоверно повысилось количество обследованных лунок, количество пересеченных центральных и периферических квадратов (p<0,05). Одновременно с этим также достоверно понизились число дефекаций и уринаций (p<0,05).
Учитывая возможность проявления у пустырника, наряду с седативным эффектом, направленного анксиолитического действия, были проанализированы особенности поведенческих и вегетативных реакций животных в стрессовых для них ситуациях при приеме экстракта. Использование батареи экспериментальных моделей поведения позволило выявить совокупность поведенческих и вегетативных реакций крыс, наиболее четко проявляющихся под воздействием растительного препарата.
Сами экспериментальные модели в соответствии с особенностями их построения (большие светлые, открытые пространства, высота) оказывали мощное стрессовое воздействие на животных, вызывая проявления страха, беспокойства, тревоги и т.д. В целом, совокупность реакций животных, оцениваемых по данным тест системам, можно сгруппировать в три поведенческих блока: локомоторная или двигательная активность (горизонтальная двигательная активность, латентный период первого движения), поисково-исследовательская активность (вертикальные стойки и свешивания с открытых рукавов, обследование норок-отверстий) и эмоциональная реактивность (время, количество посещений открытых и закрытых рукавов, время в центре, количество и продолжительность замираний, частоты мочеиспусканий и дефекаций).
В разной степени выраженности такого рода поведенческие и вегетативные реакции наблюдались в трех использованных для тестирования экспериментальных моделях. Так, по тесту ЧБК после приема препарата существенно менялась продолжительность нахождения в темной/светлой отсеках камеры: возрастала продолжительность выглядываний и выходов из темной части, возрастало время, проведенное в светлой части (и соответственно уменьшалось время в темном отсеке).
Одновременно наблюдали снижение дефекаций и уменьшение мочеиспусканий. Такую динамику поведения животного в стрессовой для него ситуации можно расценивать как проявление значительного антифобического эффекта, опосредованного действием экстракта пустырника пятилопастного. Естественно, что снижение реакции страха сопровождалось и другими антистрессовыми проявлениями (уменьшение беспокойства, тревоги). В пользу данного факта свидетельствуют изменения проявлений вегетативных реакций (мочеиспускание, дефекации).
В тесте ПКЛ на фоне приема растительного препарата изменения носили менее выраженный характер, однако уменьшение латентного периода нахождения в центре, согласно принятой интерпретации поведения в тесте, расценивается как увеличение скорости принятия решения в стрессовой ситуации. По тесту ОП достоверные различия до и после приема фитопрепарата были получены практически по всем регистрируемым параметрам, проявляясь и в поведении животного, и в его вегетативных реакциях. Повышение частоты горизонтальной (сумма пересеченных квадратов) и вертикальной двигательной активности свидетельствует о повышении локомоторной активности, увеличение числа обследованных лунок, обнюхивание отверстий и вертикальной двигательной активности является отражением возрастания поисково-исследовательской реакции (Бзыков и др., 2022; Gappoeva et al., 2023).
На фоне этих поведенческих реакций у крыс снижалась частота мочеиспускания, уменьшалось количество дефекаций, число актов замираний, что свидетельствует об изменении эмоционального статуса животных, проявляющееся в уменьшении тревоги, страха, депрессивного состояния, обусловленного неадекватной для животных ситуацией экспериментальной модели. Такого рода динамика поведенческих и вегетативных реакций белых лабораторных крыс на фоне приема экстракта пустырника свидетельствует о его выраженном анксиолитическом эффекте. Повышение локомоторной, поисково-исследовательской активности, характер динамики вегетативных реакций после приема препарата являются отражением выхода животных из стрессового состояния, обусловленного неадекватными для них условиями экспериментальных установок.
Заключение
Настойка пустырника пятилопастного обусловила у крыс наряду с седативным действием проявление анксиолитического эффекта, проявившегося в различных поведенческих и вегетативных реакциях во всех трех стрессогенных поведенческих моделях. Поведенческие реакции, свидетельствующие о снижение времени принятия решения независимо к активной или пассивной стратегии поведения (латентный период) позволяют говорить о сохранности достаточной работоспособности корковых клеток при воздействии растительного лекарственного препарата с выраженным седативным статусом.
Литература
Бзыков О.Р., Марзоева З.Р., Хабаева З.Г., Гаппоева В.С., Оказова З.П., Скупневский С.В. Поведенческие реакции крыс в условиях воздействия отрицательных аэроионов с использованием различных поведенческих моделей // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2022. Т. 14. No6. С. 92-106. DOI: 10.12731/2658-6649-2022-14-6- 92-106. [Bzykov O.R., Marzoeva Z.R., Khabaeva Z.G., Gappoeva V.S., Okazova Z.P., Skupnevsky S.V. Behavioral reactions of rats under exposure to negative air ions using various behavioral models // Siberian Journal of Life Sciences and Agriculture. 2022. (14)6:92-106. DOI: 10.12731/2658-6649-2022-14-6-92-106]
Самбукова Т.В., Овчинников Б.В., Ганапольский В.П., и др. Перспективы использования фитопрепаратов в современной фармакологии // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017. Т. 15. № 2. С. 56–63. DOI: 10.17816/RCF15256-63. [Sambukova T.V., Ovchinnikov B.V., Ganapolsky V.P., et al. Prospects for the use of herbal medicines in modern pharmacology // Reviews on clinical pharmacology and drug therapy. 2017. 15(2):56–63. DOI: к10.17816/RCF15256-63]
Хабаева З.Г., Гаппоева В.С., Чивиев А.Ч. Исследование функциональной активности мелиссы лекарственной (Melissa officinalis L.) с использованием поведенческих моделей // Научно-теоретический журнал Известия Горского государственного аграрного университета. 2022. № 4 (59). DOI: 10.54258/20701047_2022_59_4_207. [Khabaeva Z.G., Gappoeva V.S., Chiviev A.Ch. Study of the functional activity of lemon balm (Melissa officinalis L.) using behavioral models // Scientific and theoretical journal Proceedings of the Mountain State Agrarian University. 2022. 4(59). DOI: 10.54258/20701047_2022_59_4_207]
Щербакова И.В., Крылатых В.Ю., Барденштейн Л.М. Психофармакотерапия тревожных расстройств: современный взгляд на проблему // Российский медицинский журнал. 2017. 23 (2). C. 107–112. [Shcherbakova I.V., Krylatykh V.Yu., Bardenshtein L.M. Psychopharmacotherapy of anxiety disorders: a modern view of the problem // Russian Medical Journal. 2017. 23(2):107– 112]
Gappoeva V., Khabayeva Z., Gagloeva A.R., Agayeva F., Bugulova I. Features of the functional activity of Melissa officinalis (Melissa officinalis L.) and medicinal mixture based on it // В сборнике: BIO Web of Conferences. International Scientific and Practical Conference “VAVILOV READINGS-2023” (VVRD 2023). 2023. Vol. 67. EDP Sciences, 2023. С. 01011. [
Gappoeva V., Khabayeva Z., Gagloeva A.R., Agayeva F., Bugulova I. Features of the functional activity of Melissa officinalis (Melissa officinalis L.) and medicinal mixture based on it // BIO Web of Conferences. International Scientific and Practical Conference “VAVILOV READINGS-2023” (VVRD 2023). 2023. 67:01011]
Kim S.H, Lim J.H. Traditional East Asian Herbal Medicine for Post-Stroke Insomnia: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials // Int J Environ Res Public Health. 2022. Feb 3. Vol. 19. №3. P. 1754. DOI: 10.3390/ijerph19031754. PMID: 35162777; PMCID: PMC8834856.
Kim S.H, Lim J.H. Traditional East Asian Herbal Medicine for Post-Stroke Insomnia: A Systematic Review and Meta-Analysis of Randomized Controlled Trials // Int J Environ Res Public Health. 2022. 3.19(3):1754. DOI: 10.3390/ijerph19031754. PMID: 35162777; PMCID: PMC8834856]
Sarris J., Panossian A., Schweitzer I., Stough C., Scholey A. Herbal medicine for depression, anxiety and insomnia: a review of psychopharmacology and clinical evidence // Eur Neuropsychopharmacol. 2011. Vol. 21. № 12. P. 841-60. DOI: 10.1016/j.euroneuro.2011.04.002. Epub 2011 May 23. PMID: 21601431.
Sarris J., Panossian A., Schweitzer I., Stough C., Scholey A. Herbal medicine for depression, anxiety and insomnia: a review of psychopharmacology and clinical evidence // Eur Neuropsychopharmacol. 2011. 21(12):841-60. DOI: 10.1016/j.euroneuro.2011.04.002. Epub 2011 May 23. PMID: 21601431]