Влияние социальной изоляции и обогащенной среды на активность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы, болевую чувствительность и поведение крыс после ульцерогенного стрессора
- Авторы: Ярушкина Н.И.1, Зенько М.Ю.1, Морозова О.Ю.1, Комкова О.П.1, Баранова К.А.1, Жуйкова С.Е.1, Рыбникова Е.А.1, Филаретова Л.П.1
-
Учреждения:
- Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
- Выпуск: Том 110, № 9 (2024)
- Страницы: 1510-1528
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://edgccjournal.org/0869-8139/article/view/651755
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869813924090162
- EDN: https://elibrary.ru/AIOKOL
- ID: 651755
Цитировать
Аннотация
Полученные нами ранее результаты свидетельствуют о возможности корректирующих эффектов негативных последствий социальной изоляции на функционирование организма с помощью обогащенной среды. Задача настоящей работы заключалась в изучении влияния условий содержания крыс – стандартных условий, социальной изоляции и обогащенной среды – на стресс-реактивность гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАКС), болевую чувствительность и поведение крыс после действия ульцерогенного стрессора. Эксперименты проводили на крысах-самцах линии Спрейг-Доули. Крысят 30-дневного возраста после отъема от матери помещали на 4 недели в разные условия содержания: стандартные условия (СУ), изоляцию (СИ) или обогащенную среду (ОС). Через 4 недели крыс каждой группы подвергали действию ульцерогенного стрессора (УС): 3 ч иммобилизации при холоде (10 °С). Начиная со следующего после действия УС дня, в течение недели у всех групп крыс последовательно оценивали соматическую болевую чувствительность (в тесте «горячей пластины»), поведение (в тестах «открытое поле» и «приподнятый крестообразный лабиринт») и стресс-реактивность ГГАКС (по уровню кортикостерона в крови в ответ на слабый процедурный стрессор). Согласно полученным результатам, содержание крыс в условиях СИ в наших экспериментах приводило к более быстрому увеличению массы их тела с увеличением возраста, повышению уровня тревожности, появлению депрессивноподобных реакций у половины исследованных животных, увеличению чувствительности к болевому воздействию. В то же время крысы, содержавшиеся в ОС, отличались повышенной стресс-реактивностью ГГАКС, большей моторной и исследовательской активностью, меньшей тревожностью и меньшей чувствительностью к болевому воздействию. Полученные результаты представляют новые аргументы в пользу ранее сделанного нами заключения о том, что СИ крыс оказывает дезадаптивное влияние на общее функциональное состояние организма, а ОС, напротив, приводит к адаптивным изменениям. Проведенное исследование акцентирует внимание на важности интегративного подхода при исследовании эффектов СИ и ОС на организм.
Полный текст

Об авторах
Н. И. Ярушкина
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
М. Ю. Зенько
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
О. Ю. Морозова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
О. П. Комкова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
К. А. Баранова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Автор, ответственный за переписку.
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
С. Е. Жуйкова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
Е. А. Рыбникова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
Л. П. Филаретова
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН
Email: yarushkinani@infran.ru
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Holt-Lunstad J (2021) A pandemic of social isolation? World Psychiatry 20: 55–56. https://doi.org/10.1002/WPS.20839
- Fang B, Yang S, Liu H, Zhang Y, Xu R, Chen G (2019) Association between depression and subsequent peptic ulcer occurrence among older people living alone: A prospective study investigating the role of change in social engagement. J Psychosom Res 122: 94–103. https://doi.org/10.1016/J.JPSYCHORES.2019.04.002
- Mikocka-Walus A, Skvarc D, de Acosta MB, Evertsz FB, Bernstein CN, Burisch J, Ferreira N, Gearry RB, Graff LA, Jedel S, Mokrowiecka A, Stengel A, Trindade IA, van Tilburg MAL, Knowles SR (2022) Exploring the Relationship Between Self-Isolation and Distress Among People with Gastrointestinal Disorders During the COVID-19 Pandemic. J Clin Psychol Med Settings 29: 654–665. https://doi.org/10.1007/S10880-021-09818-9
- Xiong Y, Hong H, Liu C, Zhang YQ (2023) Social isolation and the brain: effects and mechanisms. Mol Psychiatry 28: 191–201. https://doi.org/10.1038/S41380-022-01835-W
- Zhang P, Yan J, Wei J, Li Y, Sun C (2024) Disrupted synaptic homeostasis and partial occlusion of associative long-term potentiation in the human cortex during social isolation. J Affect Disord 344: 207–218. https://doi.org/10.1016/J.JAD.2023.10.080
- Bannon S, Greenberg J, Mace RA, Locascio JJ, Vranceanu AM (2021) The role of social isolation in physical and emotional outcomes among patients with chronic pain. Gen Hosp Psychiatry 69: 50–54. https://doi.org/10.1016/J.GENHOSPPSYCH.2021.01.009
- Лобов ГИ (2024) Социальная изоляция: связь с заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Успехи физиол наук 55(1): 31–46. [Lobov GI (2024) Social isolation relationship with cardiovascular diseases. Uspekhi fiziol nauk 55(1): 31–46. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0301179824010045
- Golaszewski NM, Lacroix AZ, Godino JG, Allison MA, Manson JE, King JJ, Weitlauf JC, Bea JW, Garcia L, Kroenke CH, Saquib N, Cannell B, Nguyen S, Bellettiere J (2022) Evaluation of Social Isolation, Loneliness, and Cardiovascular Disease Among Older Women in the US. JAMA Netw open 5: e2146461. https://doi.org/10.1001/JAMANETWORKOPEN.2021.46461
- Bu F, Steptoe A, Fancourt D (2020) Who is lonely in lockdown? Cross-cohort analyses of predictors of loneliness before and during the COVID-19 pandemic. Public Health 186: 31–34. https://doi.org/10.1016/J.PUHE.2020.06.036
- Guven EB, Pranic NM, Unal G (2022) The differential effects of brief environmental enrichment following social isolation in rats. Cogn Affect Behav Neurosci 22: 818–832. https://doi.org/10.3758/S13415-022-00989-Y
- Leemhuis E, Esposito RM, De Gennaro L, Pazzaglia M (2021) Go Virtual to Get Real: Virtual Reality as a Resource for Spinal Cord Treatment. Int J Environ Res Public Health 18: 1–10. https://doi.org/10.3390/IJERPH18041819
- Sihvonen AJ, Pitkäniemi A, Särkämö T, Soinila S (2022) Isn’t There Room for Music in Chronic Pain Management? J Pain 23: 1143–1150. https://doi.org/10.1016/J.JPAIN.2022.01.003
- Crofton EJ, Zhang Y, Green TA (2015) Inoculation stress hypothesis of environmental enrichment. Neurosci Biobehav Rev 49: 19–31. https://doi.org/10.1016/J.NEUBIOREV.2014.11.017
- Brown RE (2020) Donald O. Hebb and the organization of behavior: 17 years in the writing. Mol Brain 13. https://doi.org/10.1186/S13041-020-00567-8
- Diamond MC, Krech D, Rosenzweig MR (1964) The effects of an enriched environment of histology of rat cerebral cortex. J Comp Neurol 123: 111–119. https://doi.org/10.1002/CNE.901230110
- Wang H, Xu X, Xu X, Gao J, Zhang T (2020) Enriched Environment and Social Isolation Affect Cognition Ability via Altering Excitatory and Inhibitory Synaptic Density in Mice Hippocampus. Neurochem Res 45: 2417–2432. https://doi.org/10.1007/S11064-020-03102-2
- Braun MD, Kisko TM, Witt SH, Rietschel M, Schwarting RKW, Wöhr M (2019) Long-term environmental impact on object recognition, spatial memory and reversal learning capabilities in Cacna1c-haploinsufficient rats. Hum Mol Genet 28: 4113–4131. https://doi.org/10.1093/HMG/DDZ235
- Popa N, Boyer F, Jaouen F, Belzeaux R, Gascon E (2020) Social Isolation and Enrichment Induce Unique miRNA Signatures in the Prefrontal Cortex and Behavioral Changes in Mice. Science 23(12): 101790. https://doi.org/10.1016/J.ISCI.2020.101790
- Lopez MF, Laber K (2015) Impact of social isolation and enriched environment during adolescence on voluntary ethanol intake and anxiety in C57BL/6J mice. Physiol Behav 148: 151–156. https://doi.org/10.1016/J.PHYSBEH.2014.11.012
- Vannan A, Powell GL, Scott SN, Pagni BA, Neisewander JL (2018) Animal Models of the Impact of Social Stress on Cocaine Use Disorders. Int Rev Neurobiol 140: 131–169. https://doi.org/10.1016/BS.IRN.2018.07.005
- Zhao X, Mohammed R, Tran H, Erickson M, Kentner AC (2021) Poly (I: C)-induced maternal immune activation modifies ventral hippocampal regulation of stress reactivity: prevention by environmental enrichment. Brain Behav Immun 95: 203–215. https://doi.org/10.1016/J.BBI.2021.03.018
- Guarnieri LO, Pereira-Caixeta AR, Medeiros DC, Aquino NSS, Szawka RE, Mendes E M A M, Moraes MFD, Pereira GS (2020) Pro-neurogenic effect of fluoxetine in the olfactory bulb is concomitant to improvements in social memory and depressive-like behavior of socially isolated mice. Transl Psychiatry 10(1): 33. https://doi.org/10.1038/S41398-020-0701-5
- Крупина НА, Ширенова СД (2023) Нарушения когнитивных функций при длительной социальной изоляции: результаты исследований на людях и экспериментов на животных. Успехи физиол наук 54(3): 18–35. [Krupina NA, Shirenova SD (2023) Cognitive impairment under prolonged social isolation: insights from human studies and animal experiments. Uspekhi fiziol nauk 54(3): 18–35. (In Russ)]. https://doi.org/10.31857/S0301179823040045
- Filaretova LP, Komkova OP, Morozova OY, Punina PV, Yarushkina NI (2024) Environmental enrichment reverses proulcerogenic action of social isolation on the gastric mucosa and positively influences pain sensitivity and work capacity. Inflammopharmacology 32: 909–915. https://doi.org/10.1007/S10787-024-01451-W
- Солнушкин СД, Чихман ВН (2018) Компьютерная обработка биологических изображений. Биомед радиоэлектрон 2: 35–40. [Solnushkin SD, Chikhman VN (2018) Experience of biological image processing. Biomed Radioelectron 2: 35–40.(In Russ)].
- Jahng JW, Yoo SB, Ryu V, Lee JH (2012) Hyperphagia and depression-like behavior by adolescence social isolation in female rats. Int J Dev Neurosci 30: 47–53. https://doi.org/10.1016/J.IJDEVNEU.2011.10.001
- Dulabi AN, Shakerin Z, Mehranfard N, Ghasemi M (2020) Vitamin C protects against chronic social isolation stress-induced weight gain and depressive-like behavior in adult male rats. Endocr Regul 54: 266–274. https://doi.org/10.2478/ENR-2020-0030
- Belardo C, Alessio N, Pagano M, De Dominicis E, Infantino R, Perrone M, Iannotta M, Galderisi U, Rinaldi B, Scuteri D, Bagetta G, Palazzo E, Maione S, Luongo L (2022) PEA-OXA ameliorates allodynia, neuropsychiatric and adipose tissue remodeling induced by social isolation. Neuropharmacology 208: 108978. https://doi.org/10.1016/J.NEUROPHARM.2022.108978
- Filaretova LP, Morozova OY, Yarushkina NI (2021) Peripheral corticotropin-releasing hormone may protect the gastric musosa against indometacin-induced injury through involvement of glucocorticoids. J Physiol Pharmacol 72: 1–10. https://doi.org/10.26402/JPP.2021.5.06
- Filaretova L, Komkova O, Sudalina M, Yarushkina N (2021) Non-Invasive Remote Ischemic Preconditioning May Protect the Gastric Mucosa Against Ischemia-Reperfusion-Induced Injury Through Involvement of Glucocorticoids. Front Pharmacol 12: 682643. https://doi.org/10.3389/FPHAR.2021.682643
- Filaretova L, Podvigina T, Yarushkina N (2020) Physiological and pharmacological effects of glucocorticoids on the gastrointestinal tract. Curr Pharm Des 26(25): 2962–2970. https://doi.org/10.2174/1381612826666200521142746
- Yarushkina NI, Komkova OP, Filaretova LP (2020) Influence of forced treadmill and voluntary wheel running on the sensitivity of gastric mucosa to ulcerogenic stimuli in male rats. J Physiol Pharmacol 71: 1–13. https://doi.org/10.26402/JPP.2020.6.04
- Filaretova LP, Filaretov AA, Makara GB (1998) Corticosterone increase inhibits stress-induced gastric erosions in rats. Am J Physiol 274: G1024-G1030.
- Filaretova L, Bagaeva T, Makara GB (2002) Aggravation of nonsteroidal antiinflammatory drug gastropathy by glucocorticoid deficiency or blockade of glucocorticoid receptors in rats. Life Sci 71: 2457–2468.
- Filaretova L (2006) The hypothalamic-pituitary-adrenocortical system: Hormonal brain-gut interaction and gastroprotection. Auton Neurosci 125: 86–93. https://doi.org/10.1016/j.autneu.2006.01.005
- Подвигина ТТ, Комкова ОП, Ветровой ОВ, Ярушкина НИ, Филаретова ЛП (2023) Сравнение влияния содержания крыс в горах и на равнине на развитие стрептозотоцин-индуцированного диабета и язвообразование в желудке. Рос физиол журн им ИМ Сеченова 109(10): 1457–1475. [Podvigina TT, Komkova OP, Vetrovoy OV, Yaruskina NI, Filaretova LP (2023) Comparison of the Effect of Keeping Rats in the Mountains and on the Plain on the Development of Streptozotocin-Induced Diabetes and Gastric Ulceration. Rus Phisiol J 109(10): 1457–1475. (In Russ)].
- Yarushkina NI, Podvigina TT, Komkova OP, Morozova OYu, Punina PV, Filaretova LP (2023) Comparative Analysis of the Effects of Insulin and Metformin on the Ulcerogenic Action of Indomethacin in Rats with Streptozotocin-Induced Diabetes. J Evol Biochem Physiol 59(6): 2399–2412. https://doi.org/10.1134/s0022093023060406
- Filaretova LP, Bagaeva TR, Morozova OY, Zelena D (2014) A wider view on gastric erosion: detailed evaluation of complex somatic and behavioral changes in rats treated with indomethacin at gastric ulcerogenic dose. Endocr Regul 48: 163–172. https://doi.org/10.4149/ENDO_2014_04_163
- Gamallo A, Villanua A, Trancho G, Fraile A (1986) Stress adaptation and adrenal activity in isolated and crowded rats. Physiol Behav 36: 217–221. https://doi.org/10.1016/0031-9384(86)90006-5
- Hofford RS, Prendergast MA, Bardo MT (2018) Modified single prolonged stress reduces cocaine self-administration during acquisition regardless of rearing environment. Behav Brain Res 338: 143–152. https://doi.org/10.1016/J.BBR.2017.10.023
- Рыбникова ЕА, Миронова ВИ, Пивина СГ, Ордян НЭ, Тюлькова ЕИ, Самойлов МО (2008) Гормональные механизмы нейропротективных эффектов гипоксического прекондиционирования у крыс. Докл РАН 421(5): 713–715. [Rybnikova EA, Mironova VI, Pivina SG, Ordyan NE, Tulkova EI, Samoilov MO (2008) Hormonal mechanisms of neuroprotective effects of the mild hypoxic preconditioning in rats. Dokl Biol Sci 421(5): 239–240. (In Russ)]. https://doi.org/10.1134/S0012496608040054
- Filaretova L (2017) Gastroprotective Effect of Stress Preconditioning: Involvement of Glucocorticoids. Curr Pharm Des 23: 3923–3927. https://doi.org/10.2174/1381612823666170215145125
- Grigoryan GA, Pavlova IV, Zaichenko MI (2022) Effects of Social Isolation on the Development of Anxiety and Depression-Like Behavior in Model Experiments in Animals. Neurosci Behav Physiol 52: 722–738. https://doi.org/10.1007/S11055-022-01297-1
- Pritchard LM, Van Kempen TA, Zimmerberg B (2013) Behavioral effects of repeated handling differ in rats reared in social isolation and environmental enrichment. Neurosci Lett 536: 47–51. https://doi.org/10.1016/J.NEULET.2012.12.048
- Brenes JC, Fornaguera J, Sequeira-Cordero A (2020) Environmental Enrichment and Physical Exercise Attenuate the Depressive-Like Effects Induced by Social Isolation Stress in Rats. Front Pharmacol 11: 804. https://doi.org/10.3389/FPHAR.2020.00804
- Silveira J, Oliveira D, Martins A, Costa L, Neto F, Ferreira-Gomes J, Vaz C (2024) The association between anxiety and depression symptoms and clinical and pain characteristics in patients with hip and knee osteoarthritis. ARP Rheumatol.
- Bravo L, Llorca-Torralba M, Suárez-Pereira I, Berrocoso E (2020) Pain in neuropsychiatry: Insights from animal models. Neurosci Biobehav Rev 115: 96–115. https://doi.org/10.1016/J.NEUBIOREV.2020.04.029
- Falkowska M, Ntamati NR, Nevian NE, Nevian T, Acuña MA (2023) Environmental enrichment promotes resilience to neuropathic pain-induced depression and correlates with decreased excitability of the anterior cingulate cortex. Front Behav Neurosci 17: 1139205. https://doi.org/10.3389/FNBEH.2023.1139205
- Wang X ming, Zhang G fen, Jia M, Xie Z min, Yang J jun, Shen J chun, Zhou Z qiang (2019) Environmental enrichment improves pain sensitivity, depression-like phenotype, and memory deficit in mice with neuropathic pain: role of NPAS4. Psychopharmacology (Berl) 236: 1999–2014. https://doi.org/10.1007/S00213-019-5187-6
- Wang L, Liu X, Zhu C, Wu S, Li Z, Jing L, Zhang Z, Jing Y, Wang Y (2024) Environmental enrichment alleviates hyperalgesia by modulating central sensitization in a nitroglycerin-induced chronic migraine model of mice. J Headache Pain 25(1): 74. https://doi.org/10.1186/S10194-024-01779-2
- Horiguchi N, Ago Y, Hasebe S, Higashino K, Asada K, Kita Y, Takuma K, Matsuda T (2013) Isolation rearing reduces mechanical allodynia in a mouse model of chronic inflammatory pain. Pharmacol Biochem Behav 113: 46–52. https://doi.org/10.1016/J.PBB.2013.10.017
- Bravo L, Alba-Delgado C, Torres-Sanchez S, Mico JA, Neto FL, Berrocoso E (2013) Social stress exacerbates the aversion to painful experiences in rats exposed to chronic pain: the role of the locus coeruleus. Pain 154: 2014–2023. https://doi.org/10.1016/J.PAIN.2013.06.021
- Filaretov AA, Bogdanov AI, Yarushkina NI (1996) Stress-induced analgesia. The role of hormones produced by the hypophyseal-adrenocortical system. Neurosci Behav Physiol 26(6): 572–578. https://doi.org/10.1007/BF02359502
- Metcalf CS, Huntsman M, Garcia G, Kochanski AK, Chikinda M, Watanabe E, Underwood T, Vanegas F, Smith MD, White HS, Bulaj G (2019) Music-Enhanced Analgesia and Antiseizure Activities in Animal Models of Pain and Epilepsy: Toward Preclinical Studies Supporting Development of Digital Therapeutics and Their Combinations With Pharmaceutical Drugs. Front Neurol 10: 1–16. https://doi.org/10.3389/FNEUR.2019.00277
- Kimura LF, Mattaraia VG de M, Picolo G (2019) Distinct environmental enrichment protocols reduce anxiety but differentially modulate pain sensitivity in rats. Behav Brain Res 364: 442–446. https://doi.org/10.1016/J.BBR.2017.11.012
- Orock A, Johnson AC, Mohammadi E, Greenwood-Van Meerveld B (2023) Environmental enrichment reverses stress-induced changes in the brain-gut axis to ameliorate chronic visceral and somatic hypersensitivity. Neurobiol Stress 28: 100590. https://doi.org/10.1016/J.YNSTR.2023.100590
Дополнительные файлы
