Ставропольская государственная медицинская академия

Эта работа опубликована в сборнике научных трудов «Естествознание и гуманизм» (2005 год, Том 2, выпуск 3), под редакцией проф., д.б.н. Ильинских Н.Н. Посмотреть титульный лист сборника

Известно, что у людей на протяжении дневного бодрствования обнаруживаются заметные индивидуальные отличия в динамике познавательной деятельности, умственной работоспособности, чувствительности к психотропным веществам и целого ряда других показателей. На этом основании выделяют несколько так называемых хронотипов (утренний, вечерний, индифферентный) (Арушанян,03, Baehr et al.,00, Giannotti et al., 02, Ostberg, 76, и др.). Различия в хронотипической организации некоторых физиологических функций показаны и у животных, в частности, грызунов (Labyak et al.,97). Коль скоро принадлежность к тому либо иному хронотипу может среди прочего отражаться на временной организации поведенческой активности, представлялось интересным в опытах на крысах подробнее изучить данное положение, в том числе с учётом реакции животных на хронический стресс.
Опыты выполнены на 51 белых беспородных крысах-самцах массой 180-240 г. Для регистрации циркадианного (суточного) ритма двигательной активности животных помещали в индивидуальные подвижные жилые боксы собственной конструкции, позволявшие на протяжении длительного времени производить компьютерную оценку их подвижности.  После 3-х дневной адаптации к условиям бокса в дальнейшем непрерывно, в течение 6 дней количественно учитывали число переходов крыс по клетке. Они содержались при фиксированном световом режиме (свет-темнота 12:12) с включением освещения в 8.00 и выключением в 20.00, свободном доступе к пище и воде, а также максимально стандартизированной окружающей температурой. В качестве стрессирующего фактора использовали повторные (ежедневно в  течение недели) внутрибрюшинные инъекции 0,3 мл физиологического раствора.
Оценку циркадианной локомоции производили методом косинор-анализа, позволявшего учитывать амплитуду и акрофазу ритма, спектральный анализ использовали для  определения мощности колебательного процесса и его частотных составляющих, кроме того,  рассчитывали общую активность животных на протяжении всего срока регистрации и отдельно число движений в световой (условный день) и темновой (ночь) периоды.  При статистической обработке результатов пользовались t критерием Стьюдента.
Регистрация циркадианной локомоции на протяжении длительного времени свидетельствовала о том, что она подчинялась характерной для крыс, ведущих ночной образ жизни, закономерности с максимумом движений в темновой и минимумом в световой периоды. При визуальной оценке первичных хронограмм ритма обращала на себя внимание их, на первый взгляд, существенная вариабельность. В этой связи для дифференцирования и группировки животных с хронобиологических позиций представлялось целесообразным воспользоваться определением положения акрофазы ритма. При этом во всей популяции выделялись животные с крайними полярными пиками двигательной активности. Либо такие особи максимально активизировались к моменту выключения, либо к моменту включения света, причем абсолютное количество и тех и других было незначительным. Небольшая выборка побудила нас разделить всех крыс на две группы. Причем, как в ту, так и в другую группу, вошли животные с промежуточным положением акрофазы. Естественно, такой подход несколько нивелировал различия между крайними хронотипами, однако, сохранил динамику и направленность поведенческих изменений в структуре суточного ритма двигательной активности крыс.
Часть из них демонстрировала резкое усиление двигательной активности сразу после выключения тока с дальнейшим плавным спадом числа совершаемых в камере движений. У других же особей подвижность постепенно нарастала на протяжении всего темнового периода, обнаруживая несколько низкоамплитудных всплесков с максимальным пиком к началу условного дня, а затем она быстро снижалась. Данные проведённых спектрального и косинор анализов количественно подтверждали указанные различия и позволяли говорить о существовании, по крайней мере двух разных хронотипов животных – раннего и позднего.
Особи первого типа (26 крыс) обладали пиком (акрофазой) ритма, приходившимся на ранние ночные часы (0,5+0,1 ч), и невысокой его амплитудой. Для животных раннего хронотипа была также характерна сравнительно низкая общая двигательная активность, ограниченное количество перемещений по камере как в темное, так и светлое время суток. Согласно результатам спектрального анализа, кроме того, пониженными  у них были также мощность колебательного процесса и представленность различных по частоте волн на спектрограмме. Напротив,  животные второго хронотипа имели позднее расположение акрофазы ритма (2,05+0,62 ч) с более высокой амплитудой, повышенную общую двигательную активность, особенно в темновом периоде. Отличались они и по спектральным характеристикам, обладая большей мощностью колебаний с превалированием высокочастотных флюктуаций.
Как свидетельствуют полученные результаты, инъекционный стресс нарушал динамику суточного ритма. В среднем, для всей популяции было характерным снижение общей двигательной активности и уменьшение амплитуды колебаний. Спектральная мощность, в ответ на стресс, возрастала, преимущественно за счет статистически достоверного прироста короткопериодных флюктуаций в структуре ритма. Снижение амплитуды и нарастание короткопериодных флюктуаций является свидетельством стрессорного напряжения и начинающейся перестройки ритма (Арушанян Э.Б., 00).
Крысы обоих описанных хронотипов обнаруживали заметные отличия по реакции на хронический стресс. Те и другие реагировали дезорганизацией циркадианной локомоции и с изменением различных параметров ритма в виде перестройки его рисунка практически у каждого из обследованных животных. В целом, однако, крысы раннего хронотипа по многим критериям отличались большей резистентностью к стрессированию.
Основные обусловленные стрессом изменения в первой группе касались преимущественно некоторым смещением акрофазы ритма на более позднее время (0,8±0,4ч). При этом общая двигательная активность и перемещения в ночные часы несколько снижались при отсутствии значимых изменений параметров спектрограммы, если не считать некоторого увеличения ее мощности и слабого прироста медленных и быстрых флюктуаций.
Иначе менялась локомоция при стрессировании животных позднего хронотипа. Они реагировали увеличением общей двигательной активности как в ночные, так и в дневные часы и более выраженной реорганизацией паттерна первичных хронограмм, что проявлялось в формировании размашистых высокоамплитудных колебаний кривой на протяжении всего темнового периода в разные опытные дни. Их акрофаза ритма смещалась незначительно назад. Зато спектральные характеристики ритма при стрессе модифицировались весьма отчетливо. Статистически достоверно возрастала мощность колебаний, во многом за счет прироста 8-12ч и особенно высокочастотных (2-4ч) флюктуаций.
Таким образом, длительная регистрация циркадианной подвижности крыс позволяет выделить животных, отличающихся по временной организации моторики или хронотипу. Раньше и быстрее активирующиеся, судя по положению акрофазы, особи демонстрируют постепенный спад двигательной активности, тогда как у крыс позднего хронотипа медленный подъем сопровождается резким снижением моторики. Последние вместе с тем, оказываются и более чувствительными к стрессу, а по нашим предварительным наблюдениям, и к действию психотропных средств.
В основе обнаруженных хронотипических отличий животных, разумеется, могут лежать самые разные причины. Одна из наиболее очевидных, на наш взгляд, состоит в индивидуальных, вероятно генетически детерминированных особенностях суточного периодизма, коль скоро постулирована тесная функциональная связь циркадианных механизмов и системы сон-бодрствование (Dijk, Lockley, 02). В таком случае правомерно предполагать и существование индивидуальных различий в деятельности центральных аппаратов управления циркадианной ритмикой, к которым относят супрахиазматические ядра гипоталамуса и подчиняющиеся их сигналам секреторные процессы в мозговой железе эпифизе. По крайней мере, у людей утреннего и вечернего хронотипов показана неодинаковая динамика продукции основного эпифизарного гормона мелатонина, а также выработки кортикостероидов и зависимой от этого температуры тела (Bailey et al., 01, Duffy et al., 99).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.    Арушанян Э.Б. Хронофармакология. Ставрополь, 2000. 424 с.
2.    Арушанян Э.Б. Симуляторы психических процессов. Ставрополь, 2003. 305 с.
3.    Baehr E.K., Revelle W., Eastman C.I. Individual differences in the phase and amplitude of the human circadian temperature rhythm: with an emphasis on morningness-eveningness. // J. Sleep Res. 2000. V. 9. P. 117-127.
4.    Bailey S.L., Heitkemper M.M. Circadian rhythmicity of cortisol and body temperature: morningness-eveningness effects // Chronobiol. Int. 2001. V. 18. P. 249-261.
5.    Dijk D.J., Lockley S.W. Functional genomics of sleep and circadian rhythm. Invited review: integration of human sleep-wake regulation and circadian rhythmicity // J. Appl. Physiol. 2002. V. 92. P. 852-862.
6.    Duffy J.F., Dijk D.J., Hall E.F., Czeisler C.A. Relationship of endogenous circadian melatonin and temperature rhythms to self-reported preference for morning or evening activity in young and older people // J. Investig. Med. 1999. V. 47. P. 141-150.
Giannotti F., Cortesi F., Sebastiani T., Ottaviano S. Circadian preference, sleep and daytime behavior in adolescence // J. Sleep Res. 2002. V. 11. P. 191-199.
Labyak S.E., Lee T.M., Goel N. Rhythm chronotypes in a diurnal rodent, Octodon degus // Am. J. Physiol. 1997. V. 273. P. 1058-1066.
7.    Оstberg O.  Zur Typologie der circadienen Phasenlage. Ansätze zu einer praktischen Chronohygiene // Biologische Rhythmen und Arbeit. Wien.  1976. P. 116-137.