vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ17.293vavilov-1225Research ArticleФИЛОГЕНЕТИКАHIGH-THROUGHPUT PHENOTYPINGМагнитно-резонансная спектроскопия нейрометаболитов гиппокампа и стриатума при синдроме посттравматических стрессорных расстройствMagnetic resonance spectroscopy of hippocampal and striatal neurometabolites in experimental PTSD rat modelingЦейликманВ. Э.TseilikmanV. E.

Челябинск.

Chelyabinsk.

vadimed@yandex.ruШевелевО. Б.ShevelevO. B.

Новосибирск.

Novosibirsk.

ХоцкинН. В.KhotskinN. V.

Новосибирск.

Novosibirsk.

ДоценкоА. С.DotsenkoA. S.

Новосибирск.

Novosibirsk.

КонцеваяГ. В.KontsevayaG. V.

Новосибирск.

Novosibirsk.

ЛапшинМ. С.LapshinM. S.

Челябинск.

Chelyabinsk.

МошкинМ. П.MoshkinM. P.

Новосибирск.

Novosibirsk.

 КомельковаМ. В.KomelkovaM. V.

Челябинск.

Chelyabinsk.

ФекличеваИ. В.FeklichevaI. V.

Челябинск.

Chelyabinsk.

ЦейликманО. Б.TseilikmanO. B.

Челябинск.

Chelyabinsk.

ДременковИ. В.DremencovE.

Братислава.

Bratislava.

ЗавьяловЕ. Л.ZavjalovE. L.

Новосибирск.

Novosibirsk.

Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет).РоссияSouth Ural State University (National Research University).Russian FederationФедеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук.РоссияInstitute of Cytology and Genetics SB RAS.Russian FederationИнститут молекулярной физиологии и генетики, Академия наук СловакииСловакияInstitute of Molecular Physiology and Genetics, Slovak Academy of Sciences.Slovakia201723122017217783787Copyright © Цейликман В.Э., Шевелев О.Б., Хоцкин Н.В., Доценко А.С., Концевая Г.В., Лапшин М.С., Мошкин М.П.,  Комелькова М.В., Фекличева И.В., Цейликман О.Б., Дременков И.В., Завьялов Е.Л., 20172017Цейликман В.Э., Шевелев О.Б., Хоцкин Н.В., Доценко А.С., Концевая Г.В., Лапшин М.С., Мошкин М.П.,  Комелькова М.В., Фекличева И.В., Цейликман О.Б., Дременков И.В., Завьялов Е.Л.Tseilikman V.E., Shevelev O.B., Khotskin N.V., Dotsenko A.S., Kontsevaya G.V., Lapshin M.S., Moshkin M.P., Komelkova M.V., Feklicheva I.V., Tseilikman O.B., Dremencov E., Zavjalov E.L.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/1225

Методом 1H магнитно-резонансной спектроскопии исследовали спектр метаболитов в дорзальной области гиппокампа и стриатума у крыс линии Wistar при экспериментальном моделировании синдрома посттравматического стрессорного расстройства (ПТСР). Через 12 дней после завершения экспериментальной серии стрессорных воздействий, осуществляемых путем экспозиции запаха хищника (кота), у животных был определен уровень тревожности на основе индивидуальных особенностей поведения в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт». У крыс с высоким индексом тревожности (> 0.8) отмечены умеренное сниженное по сравнению с контролем содержание кортикостерона в плазме крови; со средними значениями индекса тревожности (0.7–0.8) – повышенный уровень кортикостерона; а с низким индексом тревожности (< 0.7) содержание кортикостерона резко снижено по сравнению с контролем. Крысы со средними значениями индекса тревожности (0.7–0.8) характеризуются повышенным уровнем гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) в гиппокампе и N-ацетиласпартата в стриатуме. В остальных группах уровни всех исследуемых нейрометаболитов как в гиппокампе, так и в стриатуме не отличаются достоверно от контроля. Полученные результаты свидетельствуют о том, что множественные экспозиции психологического стресса, связанного с ощущением близости естественного хищника, у части животных вызывают анксиолитическую реакцию. Для этой группы отмечено резкое снижение концентрации кортикостерона в сочетании с увеличенным содержанием N-ацетиласпартата в стриатуме. У крыс с наиболее высоким индексом тревожности наблюдалось умеренное снижение содержание кортикостерона. При этом количество нейрометаболитов в гиппокампе и стриатуме находилось в пределах контрольных значений. У крыс с промежуточным уровнем тревожности отмечена синхронизация между приростом содержания кортикостерона в плазме крови и содержания ГАМК в гиппокампе. Полученные результаты хорошо согласуются с пред - ставлениями о протекторном действии глюкокортикоидов в условиях ПТСР, проявляющемся в сдерживании нарушений психофизиологического статуса. Мате риалы исследования позволяют детализировать нейробиологические механизмы протекторного действия глюкокортикоидов.

The spectrum of the metabolites in the dorsal region of the hippocampus and striatum was studied using the method of 1H magnetic resonance spectroscopy at experimental modeling of the posttraumatic stress disorder syndrome (PTSD) in rats. PTSD was reproduced by exposure of the cat cue to rats daily along 10 day by 10 minutes at once. The anxiety level of animals was estimated 12 days later after the end of the experimental series of stress. Based on the anxiety index, the rats were divided into 3 phenotypes. The animals with an anxiety index > 0.8 (group 1) had lower plasma corticosterone compared with rats form the control group. In animals with an anxiety index in the range 0.7–0.8 (group 2), an elevated corticosterone level was noted. The rats with an anxiety index < 0.7 (group 3) had a lower plasma corticosterone level compared with animals from the control group. Rats of group 2 were characterized by an increased level of GABA in the hippocampus compared with controls. In the remaining groups, the percentages of GABA in the hippocampus and striatum did not differ significantly from the control. The distribution of NAA differed form that of GABA. The highest level of NAA was found in the striatum for rats from group 1, whereas NAA in animals form groups 1 or 3 did not differ from the control. The NAA level in the hippocampus was similar between all groups, including the control. The results obtained indicate that multiple exposures to psychological stress associated with the sense of proximity of a natural enemy in some animals cause an anxiolytic reaction. These animals are characterized by a stable corticosterone level and a stable level of neurometabolites in the studied structures of the brain. For rats with the highest level of anxiety, a lowered level of corticosterone with a constant level of neurometabolites in the hippocampus and striatum is characteristic. And only in rats with an intermediate level of anxiety, synchronization was observed between the increase in plasma corticosterone and the increase in hippocampal GABA content. The results obtained are in good agreement with the ideas of the protective action of glucocorticoids under PTSD manifested in  restraining violations of the psycho-physiological status. The mate rials allow the neurobiological mechanisms of the protective action of glucocorticoids to be detailed.

ПТСРнейрометаболитыкортикостерониндекс тревожностиPTSDneurometabolitescorticosteroneanxiety indexReferencesCohen H., Matar M.A., Buskila D., Kaplan Z., Zohar J. Early poststressor intervention with highdose corticosterone attenuates posttraumatic stress response in an animal model of posttraumatic stress disorder. Biol. Psychiatry. 2008;64:708­717. DOI 10.1016/j.biopsych.2008.05.025.Cohen H., Matar M.A., Buskila D., Kaplan Z., Zohar J. Early poststressor intervention with highdose corticosterone attenuates posttraumatic stress response in an animal model of posttraumatic stress disorder. Biol. Psychiatry. 2008;64:708­717. DOI 10.1016/j.biopsych.2008.05.025.Cohen H., Zohar J. An animal model of posttraumatic stress disorder: the use of cut­off behavioral criteria. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2004;1032:167­178.Cohen H., Zohar J. An animal model of posttraumatic stress disorder: the use of cut­off behavioral criteria. Ann. N. Y. Acad. Sci. 2004;1032:167­178.De Kloet E.R. From receptor balance to rational glucocorticoid therapy. Endocrinology. 2014; 155(8):2754­2769. DOI 10.1210/en.2014­1048.De Kloet E.R. From receptor balance to rational glucocorticoid therapy. Endocrinology. 2014; 155(8):2754­2769. DOI 10.1210/en.2014­1048.Kondashevskaya M.V., Tseilikman V.E., Manukhina E.B., Downey H.F., Komelkova M.V., Lapshin M.S., Samoylov E.A., Aliluev A.V., Kurganov A.S., Kozochkin D.A., Maltseva N.B., Tseilikman O.B. Disorder in the morphology and functions of adrenal glands in experimental posttraumatic stress disorder in rats: correlation with behavioural markers. Neurosci. Behav. Physiol. 2017.Kondashevskaya M.V., Tseilikman V.E., Manukhina E.B., Downey H.F., Komelkova M.V., Lapshin M.S., Samoylov E.A., Aliluev A.V., Kurganov A.S., Kozochkin D.A., Maltseva N.B., Tseilikman O.B. Disorder in the morphology and functions of adrenal glands in experimental posttraumatic stress disorder in rats: correlation with behavioural markers. Neurosci. Behav. Physiol. 2017.Kondashevskaya M.V., Tseylikman V.E., Manukhina E.B., Downey H.F., Komelkova M.V., Lapshin M.S., Samoylov E.A., Aliluev A.V., Kurganov A.S., Maltseva N.V., Tseylikman O.B. Correlation between behavior and morphofunctional changes in the adrenal glands in modeling of the syndrome of posttraumatic stress disorders in Wistar rats. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova = I.M. Sechenov Physiological Journal. 2017;103(7):808­818. (in Russian)Kondashevskaya M.V., Tseylikman V.E., Manukhina E.B., Downey H.F., Komelkova M.V., Lapshin M.S., Samoylov E.A., Aliluev A.V., Kurganov A.S., Maltseva N.V., Tseylikman O.B. Correlation between behavior and morphofunctional changes in the adrenal glands in modeling of the syndrome of posttraumatic stress disorders in Wistar rats. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova = I.M. Sechenov Physiological Journal. 2017;103(7):808­818. (in Russian)McEwen B.S. Allostasis and the epigenetics of brain and body health over the life course: The brain on stress. JAMA Psychiatry. 2017; 74(6):551­552. DOI 10.1001/jamapsychiatry.2017.0270.McEwen B.S. Allostasis and the epigenetics of brain and body health over the life course: The brain on stress. JAMA Psychiatry. 2017; 74(6):551­552. DOI 10.1001/jamapsychiatry.2017.0270.Moshkin M.P., Akulov A.E., Petrovski D.V., Saik O.V., Petrovsky E.D., Savelov A.A., Kpotug I.V. Proton magnetic resonance spectroscopy of brain metabolic shifts induced by acute administration of 2­deoxiD­glucose and lipopolisacharides. NMR Biomed. 2014;27(4):399405. DOI 10.102/nbm.3074.Moshkin M.P., Akulov A.E., Petrovski D.V., Saik O.V., Petrovsky E.D., Savelov A.A., Kpotug I.V. Proton magnetic resonance spectroscopy of brain metabolic shifts induced by acute administration of 2­deoxiD­glucose and lipopolisacharides. NMR Biomed. 2014;27(4):399405. DOI 10.102/nbm.3074.Pitman R., Rasmusson A., Koenen K., Shin L., Orr S., Gilbertson M., Milad M., Liberzon I. Biological studies of post­traumatic stress disorder. Nat. Rev. Neurosci. 2012;13(11):769­787. DOI 10.1038/nrn3339.Pitman R., Rasmusson A., Koenen K., Shin L., Orr S., Gilbertson M., Milad M., Liberzon I. Biological studies of post­traumatic stress disorder. Nat. Rev. Neurosci. 2012;13(11):769­787. DOI 10.1038/nrn3339.Provencher S.W. Estimation of metabolite concentrations from localized in vivo proton NMR spectra. Magn. Reson. Med. 1993;30(6): 672­679.Provencher S.W. Estimation of metabolite concentrations from localized in vivo proton NMR spectra. Magn. Reson. Med. 1993;30(6): 672­679.Szulc A., Galinska B., Tarasow E., Waszkiewicz N., Konarzewska B., Poplawska R., Bibulowicz D., Simonienko K., Walecki J. Proton magnetic resonance spectroscopy study of brain metabolite changes after antipsychotic treatment. Pharmacopsychiatry. 2011;44(4):148157. DOI 10.1055/s­0031­1279739.Szulc A., Galinska B., Tarasow E., Waszkiewicz N., Konarzewska B., Poplawska R., Bibulowicz D., Simonienko K., Walecki J. Proton magnetic resonance spectroscopy study of brain metabolite changes after antipsychotic treatment. Pharmacopsychiatry. 2011;44(4):148157. DOI 10.1055/s­0031­1279739.Yehuda R., Seckl J. Minireview: Stress­related psychiatric disorders with low cortisol levels: a metabolic hypothesis. Endocrinology. 2011; 152(12):4496­4503. DOI 10.1210/en.2011­1218.Yehuda R., Seckl J. Minireview: Stress­related psychiatric disorders with low cortisol levels: a metabolic hypothesis. Endocrinology. 2011; 152(12):4496­4503. DOI 10.1210/en.2011­1218.Zohar J., Yahalom H., Kozlovsky N., Cwikel­Hamzany S., Matar M.A., Kaplan Z., Yehuda R., Cohen H. High dose hydrocortisone immediately after trauma may alter the trajectory of PTSD: interplay between clinical and animal studies. Eur. Neuropsychopharmacol. 2011;21(11):796­809. DOI 10.1016/j.euroneuro.2011.06.001.Zohar J., Yahalom H., Kozlovsky N., Cwikel­Hamzany S., Matar M.A., Kaplan Z., Yehuda R., Cohen H. High dose hydrocortisone immediately after trauma may alter the trajectory of PTSD: interplay between clinical and animal studies. Eur. Neuropsychopharmacol. 2011;21(11):796­809. DOI 10.1016/j.euroneuro.2011.06.001.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.