Изучено влияние длительного содержания крыс в условиях специфического экстремального светового режима – световая депривация, и антагониста мелатониновых рецепторов – лузиндола, на возрастную динамику поведенческих реакций и психоэмоциональных проявлений. Уровень эмоционального и тревожно-фобического состояния животных оценивали в установке «Открытое поле» в сочетании с тестом «Темная камера с отверстиями». Установлено, что в процессе старения у крыс, содержавшихся в стандартных световых условиях (LD), на фоне повышения тревожно-фобических реакций, двигательная активность снижалась. Влияние длительного пребывания в условиях световой депривации на психоэмоциональное состояние и двигательную активность крыс различалось в зависимости от того в какой период онтогенеза животные помещались в специфические условия. Возрастные изменения поведения характеризовались повышением уровня тревожности у стареющих и старых крыс, причем у животных, содержавшихся в темноте с момента рождения (LD/DD) в большей степени, чем у крыс, находившихся в таких условиях с периода внутриутробного развития (DD/DD). Применение антагониста мелатониновых рецепторов – лузиндола, в условиях темноты приводило к возрастному усилению тревожно-фобического состояния на открытом пространстве (в тесте «Открытое поле»), однако оказывало нормализующий эффект на психоэмоциональное состояние крыс в установке «Темная камера с отверстиями», имитирующей естественное убежище животных.

Сделан вывод о том, что мелатонинэргическая система, включающая эпифиз, мелатонин и его рецепторы, принимает непосредственное участие в регуляции поведения и психоэмоционального состояния крыс в специфических условиях освещения, которые зачастую являются экстремальными и могут наносить значительный вред здоровью организма.

Световая депривация; лузиндол; открытое поле; поведение; онтогенез; крысы

Анисимов В. Н., Хавинсон В. Х., Заварзина Н. Ю., Забежинский М. А., Зимина О. А., Попович И. Г., Штылик А. В., Арутюнян А. В., Опарина Т. И., Прокопенко В. М. Влияние пептида эпифиза на показатели биологического возраста и продолжительность жизни мышей // Росс. физиол. журн. им. И. М. Сеченова. 2001. Т. 87, № 1. С. 125–135.

Виноградова И. А. Сравнительное изучение влияния различных режимов на психоэмоциональные проявления и двигательную активность у крыс // Вестник НГУ. Серия: Биология, клиническая медицина. 2006. Т. 4, выпуск 2. С. 69–77.

Серая крыса: Систематика, экология, регуляция численности / М.: Наука, 1990. 456 с.

Этическая экспертиза биомедицинских исследований. Практические рекомендации / Ред. Ю. Б. Белоусова. Москва, 2005. 156 с.

Bolton J. L., Bilbo S. D. Developmental programming of brain and behavior by perinatal diet: focus on inflammatory mechanisms // Dialogues Clin. Neurosci. 2014. Vol. 16. Р. 307–320.

Bronson S. L., Bale T. L. The placenta as a mediator of stress effects on neurodevelopmental reprogramming // Neuropsychopharmacol. 2016. Vol. 41, no. 1. Р. 207–218. doi: 10.1038/npp.2015.231.

Cassone V. M., Chesworth M. J., Armstrong S. M. Dose-dependent entrainment of rat circadian rhythms by daily injection of melatonin // J. Biol. Rhythms. 1986a. Vol. 1, no. 3. Р. 219–229. doi: 10.1177/074873048600100304.

Cassone V. M., Chesworth M. J., Armstrong S. M. Entrainment of rat circadian rhythms by daily injection of melatonin depends upon the hypothalamic supra uprachiasmatic nuclei // Physiol. Behav. 1986b. Vol. 36, no. 6. Р. 1111–1121. doi: 10.1016/0031-9384(86)90488-9.

Cassone V. M. The pineal gland influences rat circadian activity rhythms in constant light // J. BioI. Rhythms. 1992. Vol. 7, no. 1. Р. 27–40. doi: 10.1177/074873049200700103.

Connors S. L., Levitt P., Matthews S. G., Slotkin T. A., Johnston M. V., Kinney H. C., Johnson W. G., Dailey R. M., Zimmerman A. W. Fetal mechanisms in neurodevelopmental disorders // Pediatr. Neurol. 2008. Vol. 38, no. 3. Р. 163–176. doi: 10.1016/j.pediatrneurol.2007.10.009.

Froy O. Circadian rhythms, aging, and life span in mammals // Physiology. 2011. Vol. 26., no. 4. P. 225–235. doi: 10.1152/physiol.00012.2011.

Golombek D. A., Escolar E., Cardinali. D. P. Melatonin-induced depression of locomotor activity in hamsters: time dependency and inhibition by the central type benzodiazepine antagonist Ro 15-1788 // Physiol. Behav. 1991. Vol. 49, no. 6. P. 1091–1098. doi: 10.1016/0031-9384(91)90336-M.

Holmes S. W., Sugden D. Effects of melatonin on sleep and neurochemistry in the rat // Br. J. Pharmacol. 1982. Vol. 76, no. 1. Р. 95–101. doi: 10.1111/j.1476-5381.1982.tb09194.x.

Karatsoreos I. N., Bhagat S., Bloss E. B., Morrison J. H., McEwen B. S. Disruption of circadian clocks has ramifications for metabolism, brain, and behavior // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. Vol. 108, no. 4. P. 1657–1662. doi: 10.1073/pnas.1018375108.

Karatsoreos I. N. Effects of circadian disruption on mental and physical health // Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2012. Vol. 12, no. 2. P. 218–225. doi: 10.1007/s11910-012-0252-0.

Leith S. J., Carpenter D. O. Special vulnerability of children to environmental exposures // Rev. Environ. Health. 2012. Vol. 27, no. 4. Р. 151–157. doi: 10.1515/reveh-2012-0024.

López-Figueroa A. L., Norton C. S., López-Figueroa M. O., Armellini-Dodel D., Burke S., Akil H., López J. F., Watson S. J. Serotonin 5-HT1A, 5-HT1B, and 5-HT2A receptor mRNA expression in subjects with major depression, bipolar disorder, and schizophrenia // Journal of Biological Psychiatry. 2004. Vol. 55, no. 3. 225–233. doi: 10.1016/j.biopsych.2003.09.017.

Marczynski T., Yamaguchi P. N. Sleep induced by the administration of melatonin (5-methoxy-N-acetyltryptamine) to the hypothalamus of unrestrained cats // Experientia. 1964. Vol. 20, no. 8. Р. 435–437.

Martina P., Horst-Werner K., Helmut W. The role of the melatoninergic system in light-entrained behavior of mice // Int. J. Mol. Sci. 2017. Vol. 18, no. 3. P. 1–8. doi: 3390/ijms18030530.

Mirmiran M., Pevet. P. Effects of melatonin and 5-methoxytryptamine on sleep-wake patterns in the male rat // J. Pineal Res. 1986. Vol. 3, no. 2. Р. 135–141.

Pacchierotti C., Iapichino S., Bossini L., Pieraccini F., Castrogiovanni P. Melatonin in psychiatric disorders: A review on the melatonin involvement in psychiatry // Frontiers in Neuroendocrinology. 2001. Vol. 22, no. 1. 18–32. doi: 10.1006/frne.2000.0202.

Prendergast B. J., Zucker I. Ultradian rhythms in mammalian physiology and behavior // Curr. Opin. Neurobiol. 2016. Vol. 40. Р. 150–154. doi: 10.1016/j.conb.2016.07.011.

Redman J. R., Armstrong S. M., Ng K. T. Free-running activity rhythms in the rat: Entrainment by melatonin // Science. 1983. Vol. 219, no. 4588. Р. 1089–1091.

Reiter R. J., Tan D.-X., Korkmaz A., Rosales-Corral S. A. Melatonin and stable circadian rhythms optimize maternal, placental and fetal physiology // Hum. Reprod. Updat. 2014. Vol. 20, no. 2. P. 293–307. doi: 10.1093/humupd/dmt054.

Roman E., Karlsson O. Increased anxiety-like behavior but no cognitive impairments in adult rats exposed to constant light conditions during perinatal development // Ups. J. Med. Sci. 2013. Vol. 118, no. 4. Р. 222–227. doi: 10.3109/03009734.2013.821191.

Romijn H. The pineal, a tranquilizing organ? // Life Sci. 1978. Vol. 23, no. 23. Р. 2257–2273. doi: 10.1016/0024-3205(78)90191-1.

Russart, K. L. G., Nelson, R. J. Artificial light at night alters behavior in laboratory and wild animals // Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology. 2018. P. 1–8. doi: 10.1002/jez.2173.

Sandyk R., Kay S. R. Pineal melatonin in schizophrenia: A review and hypothesis // Schizophrenia Bulletin. 1990. Vol. 16, no. 4. P.653–662.

Savaskan E., Ayoub M. A., Ravid R., Angeloni D., Fraschini F., Meier F., Eckert A., Müller-Spahn F., Jockers R. Reduced hippocampal MT2 expression in Alzheimer’s disease // Journal of Pineal Research. 2005. Vol. 38, no. 1. P.10–16. doi: 10.1111/j.1600-079X.2004.00169.x.

Savaskan E., Olivieri G., Meier F., Brydon L., Jockers R., Ravid R., Wirz-Justice A., Müller-Spahn F. Increased melatonin 1a-receptor immunoreactivity in the hippocampus of Alzheimer’s disease patients // Journal of Pineal Research. 2002. Vol. 32, no. 1. 59–62. doi: 10.1034/j.1600-079x.2002.00841.x.

Smarr B. L., Grant Azure D., Luz P., Irving Z., Lance J. K. Maternal and early-life circadian disruption have long-lasting negative consequences on offspring development and adult behavior in mice // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 1–12. doi: 10.1038/s41598-017-03406-4.

Spichiger C., Torres-Farfan C., Galdames H. A., Mendez N., Alonso-Vazquez P., Richter H. G. Gestation under chronic constant light leads to extensive gene expression changes in the fetal rat liver // Physiol. Genomics. 2015. Vol. 47, no. 12. Р. 621–633. doi: 10.1152/physiolgenomics.00023.2015.

Srinivasan V., Smits M., Spence W., Lowe A. D., Kayumov L., Pandi-Perumal S. R., Parry B., Cardinali D. P. Melatonin in mood disorders // World J. Biol. Psychiatry. 2006. Vol. 7, no. 3. 138–151. doi: 10.1080/15622970600571822.

Sugden D. Psychopharmacological effects of melatonin in mouse and rat // J. Pharmacol. Exp. Ther. 1983. Vol. 227, no. 3. Р. 587–591.

Tapia-Osorio A., Salgado-Delgadob R., Angeles-Castellanosa M., Escobara C. Disruption of circadian rhythms due to chronic constant light leads to depressive and anxiety-like behaviors in the rat // Behavioural Brain Research. 2013. Vol. 252. Р. 1–9. doi: 10.1016/j.bbr.2013.05.028.

Torres-Farfan C., Richter H. G., Germain A. M., Valenzuela G. J., Campino C., Rojas-García P., Forcelledo M. L., Torrealba F., Serón-Ferré M. Maternal melatonin selectively inhibits cortisol production in the primate fetal adrenal gland // J. Physiol. 2004. Vol. 554, no. Pt 3. Р. 841–856. doi: 10.1113/jphysiol.2003.056465.

Varcoe T. J., Boden M. J., Voultsios A., Salkeld M. D., Rattanatray L., Kennaway D. J. Characterisation of the maternal response to chronic phase shifts during gestation in the rat: implications for fetal metabolic programming // PloS One. 2013. Vol. 8, no. 1. Р. e53800. doi: 10.1371/journal.pone.0053800.

Varcoe T. J., Wight N., Voultsios A., Salkeld M. D., Kennaway D. J. Chronic phase shifts of the photoperiod throughout pregnancy programs glucose intolerance and insulin resistance in the rat // PloS One. 2011. Vol. 6, no. 4. Р. e18504. doi: 10.1371/journal.pone.0018504.

Vilches N., Spichiger C., Mendez N., Abarzua-Catalan L., Galdames H. A., Hazlerigg D. G., Richter H. G., Torres-Farfan C. Gestational chronodisruption impairs hippocampal expression of NMDA receptor subunits Grin1b/Grin3a and spatial memory in the adult offspring // PloS One. 2014. Vol. 9, no. 3. Р. e91313. doi: 0.1371/journal.pone.0091313.

Weaver I. C., Cervoni N., Champagne F. A., D'Alessio A. C., Sharma S., Seckl J. R., Dymov S., Szyf M., Meaney M. J. Epigenetic programming by maternal behavior // Nat. Neurosci. 2004. Vol. 7, no. 8. Р. 847–854. doi: 10.1038/nn1276.

Wurtman R. J., Lieberman H. S. Melatonin secretion as a mediator of circadian variations in sleep and sleepiness // J. Pineal Res. 1985. Vol. 2, no. 3. Р. 301–303.

References in English

Anisimov V. N., Havinson V. H., Zavarzina N. YU., Zabezhinskij M. A., Zimina O. A., Popovich I. G., Shtylik A. V., Arutyunyan A. V., Oparina T. I., Prokopenko V. M. Vliyanie peptida epifiza na pokazateli biologicheskogo vozrasta i prodolzhitel'nost' zhizni myshej [Effect of pineal peptide on parameters of the biological age and life span in mice] Ross. fiziol. zhurn. im. I. M. Sechenova. [Neuroscience and behavioral physiology]. 2001. T. 87, № 1. S. 125–135.

Vinogradova I. A. Sravnitel'noe izuchenie vliyaniya razlichnyh rezhimov na psihoemocional'nye proyavleniya i dvigatel'nuyu aktivnost' u krys [Comparative study of the influence of different light regimes on psychoemotional manifestations and movement activity of rats] Vestnik NGU. Seriya: Biologiya, klinicheskaya medicina. [Bulletin of the NSU. Series: Biology, Clinical Medicine.]. 2006. T. 4, vypusk 2. S. 69–77.

Seraya krysa: Sistematika, ekologiya, regulyaciya chislennosti [Brown rat: Systematics, ecology, regulation of numbers]. Moscow: Nauka, 1990. 456 s.

Eticheskaya ekspertiza biomedicinskih issledovanij. Prakticheskie rekomendacii [Ethical examination of biomedical research. Practical guidelines]. Red. YU. B. Belousova. Moscow, 2005. 156 s.

Bolton J. L., Bilbo S. D. Developmental programming of brain and behavior by perinatal diet: focus on inflammatory mechanisms. Dialogues Clin. Neurosci. 2014. Vol. 16. Р. 307–320.

Bronson S. L., Bale T. L. The placenta as a mediator of stress effects on neurodevelopmental reprogramming. Neuropsychopharmacol. 2016. Vol. 41, no. 1. Р. 207–218. doi: 10.1038/npp.2015.231.

Cassone V. M., Chesworth M. J., Armstrong S. M. Dose-dependent entrainment of rat circadian rhythms by daily injection of melatonin. J. Biol. Rhythms. 1986a. Vol. 1, no. 3. Р. 219–229. doi: 10.1177/074873048600100304.

Cassone V. M., Chesworth M. J., Armstrong S. M. Entrainment of rat circadian rhythms by daily injection of melatonin depends upon the hypothalamic supra uprachiasmatic nuclei. Physiol. Behav. 1986b. Vol. 36, no. 6. Р. 1111–1121. doi: 10.1016/0031-9384(86)90488-9.

Cassone V. M. The pineal gland influences rat circadian activity rhythms in constant light. J. BioI. Rhythms. 1992. Vol. 7, no. 1. Р. 27–40. doi: 10.1177/074873049200700103.

Connors S. L., Levitt P., Matthews S. G., Slotkin T. A., Johnston M. V., Kinney H. C., Johnson W. G., Dailey R. M., Zimmerman A. W. Fetal mechanisms in neurodevelopmental disorders. Pediatr. Neurol. 2008. Vol. 38, no. 3. Р. 163–176. doi: 10.1016/j.pediatrneurol.2007.10.009.

Froy O. Circadian rhythms, aging, and life span in mammals. Physiology. 2011. Vol. 26., no. 4. P. 225–235. doi: 10.1152/physiol.00012.2011.

Golombek D. A., Escolar E., Cardinali. D. P. Melatonin-induced depression of locomotor activity in hamsters: time dependency and inhibition by the central type benzodiazepine antagonist Ro 15-1788. Physiol. Behav. 1991. Vol. 49, no. 6. P. 1091–1098. doi: 10.1016/0031-9384(91)90336-M.

Holmes S. W., Sugden D. Effects of melatonin on sleep and neurochemistry in the rat. Br. J. Pharmacol. 1982. Vol. 76, no. 1. Р. 95–101. doi: 10.1111/j.1476-5381.1982.tb09194.x.

Karatsoreos I. N., Bhagat S., Bloss E. B., Morrison J. H., McEwen B. S. Disruption of circadian clocks has ramifications for metabolism, brain, and behavior. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. Vol. 108, no. 4. P. 1657–1662. doi: 10.1073/pnas.1018375108.

Karatsoreos I. N. Effects of circadian disruption on mental and physical health. Curr. Neurol. Neurosci. Rep. 2012. Vol. 12, no. 2. P. 218–225. doi: 10.1007/s11910-012-0252-0.

Leith S. J., Carpenter D. O. Special vulnerability of children to environmental exposures. Rev. Environ. Health. 2012. Vol. 27, no. 4. Р. 151–157. doi: 10.1515/reveh-2012-0024.

López-Figueroa A. L., Norton C. S., López-Figueroa M. O., Armellini-Dodel D., Burke S., Akil H., López J. F., Watson S. J. Serotonin 5-HT1A, 5-HT1B, and 5-HT2A receptor mRNA expression in subjects with major depression, bipolar disorder, and schizophrenia. Journal of Biological Psychiatry. 2004. Vol. 55, no. 3. 225–233. doi: 10.1016/j.biopsych.2003.09.017.

Marczynski T., Yamaguchi P. N. Sleep induced by the administration of melatonin (5-methoxy-N-acetyltryptamine) to the hypothalamus of unrestrained cats. Experientia. 1964. Vol. 20, no. 8. Р. 435–437.

Martina P., Horst-Werner K., Helmut W. The role of the melatoninergic system in light-entrained behavior of mice. Int. J. Mol. Sci. 2017. Vol. 18, no. 3. P. 1–8. doi: 3390/ijms18030530.

Mirmiran M., Pevet. P. Effects of melatonin and 5-methoxytryptamine on sleep-wake patterns in the male rat. J. Pineal Res. 1986. Vol. 3, no. 2. Р. 135–141.

Pacchierotti C., Iapichino S., Bossini L., Pieraccini F., Castrogiovanni P. Melatonin in psychiatric disorders: A review on the melatonin involvement in psychiatry. Frontiers in Neuroendocrinology. 2001. Vol. 22, no. 1. 18–32. doi: 10.1006/frne.2000.0202.

Prendergast B. J., Zucker I. Ultradian rhythms in mammalian physiology and behavior. Curr. Opin. Neurobiol. 2016. Vol. 40. Р. 150–154. doi: 10.1016/j.conb.2016.07.011.

Redman J. R., Armstrong S. M., Ng K. T. Free-running activity rhythms in the rat: Entrainment by melatonin. Science. 1983. Vol. 219, no. 4588. Р. 1089–1091.

Reiter R. J., Tan D.-X., Korkmaz A., Rosales-Corral S. A. Melatonin and stable circadian rhythms optimize maternal, placental and fetal physiology. Hum. Reprod. Updat. 2014. Vol. 20, no. 2. P. 293–307. doi: 10.1093/humupd/dmt054.

Roman E., Karlsson O. Increased anxiety-like behavior but no cognitive impairments in adult rats exposed to constant light conditions during perinatal development. Ups. J. Med. Sci. 2013. Vol. 118, no. 4. Р. 222–227. doi: 10.3109/03009734.2013.821191.

Romijn H. The pineal, a tranquilizing organ? Life Sci. 1978. Vol. 23, no. 23. Р. 2257–2273. doi: 10.1016/0024-3205(78)90191-1.

Russart, K. L. G., Nelson, R. J. Artificial light at night alters behavior in laboratory and wild animals. Journal of Experimental Zoology Part A: Ecological and Integrative Physiology. 2018. P. 1–8. doi: 10.1002/jez.2173.

Sandyk R., Kay S. R. Pineal melatonin in schizophrenia: A review and hypothesis. Schizophrenia Bulletin. 1990. Vol. 16, no. 4. P.653–662.

Savaskan E., Ayoub M. A., Ravid R., Angeloni D., Fraschini F., Meier F., Eckert A., Müller-Spahn F., Jockers R. Reduced hippocampal MT2 expression in Alzheimer’s disease. Journal of Pineal Research. 2005. Vol. 38, no. 1. P.10–16. doi: 10.1111/j.1600-079X.2004.00169.x.

Savaskan E., Olivieri G., Meier F., Brydon L., Jockers R., Ravid R., Wirz-Justice A., Müller-Spahn F. Increased melatonin 1a-receptor immunoreactivity in the hippocampus of Alzheimer’s disease patients. Journal of Pineal Research. 2002. Vol. 32, no. 1. 59–62. doi: 10.1034/j.1600-079x.2002.00841.x.

Smarr B. L., Grant Azure D., Luz P., Irving Z., Lance J. K. Maternal and early-life circadian disruption have long-lasting negative consequences on offspring development and adult behavior in mice. Scientific Reports. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 1–12. doi: 10.1038/s41598-017-03406-4.

Spichiger C., Torres-Farfan C., Galdames H. A., Mendez N., Alonso-Vazquez P., Richter H. G. Gestation under chronic constant light leads to extensive gene expression changes in the fetal rat liver. Physiol. Genomics. 2015. Vol. 47, no. 12. Р. 621–633. doi: 10.1152/physiolgenomics.00023.2015.

Srinivasan V., Smits M., Spence W., Lowe A. D., Kayumov L., Pandi-Perumal S. R., Parry B., Cardinali D. P. Melatonin in mood disorders. World J. Biol. Psychiatry. 2006. Vol. 7, no. 3. 138–151. doi: 10.1080/15622970600571822.

Sugden D. Psychopharmacological effects of melatonin in mouse and rat. J. Pharmacol. Exp. Ther. 1983. Vol. 227, no. 3. Р. 587–591.

Tapia-Osorio A., Salgado-Delgadob R., Angeles-Castellanosa M., Escobara C. Disruption of circadian rhythms due to chronic constant light leads to depressive and anxiety-like behaviors in the rat. Behavioural Brain Research. 2013. Vol. 252. Р. 1–9. doi: 10.1016/j.bbr.2013.05.028.

Torres-Farfan C., Richter H. G., Germain A. M., Valenzuela G. J., Campino C., Rojas-García P., Forcelledo M. L., Torrealba F., Serón-Ferré M. Maternal melatonin selectively inhibits cortisol production in the primate fetal adrenal gland. J. Physiol. 2004. Vol. 554, no. Pt 3. Р. 841–856. doi: 10.1113/jphysiol.2003.056465.

Varcoe T. J., Boden M. J., Voultsios A., Salkeld M. D., Rattanatray L., Kennaway D. J. Characterisation of the maternal response to chronic phase shifts during gestation in the rat: implications for fetal metabolic programming. PloS One. 2013. Vol. 8, no. 1. Р. e53800. doi: 10.1371/journal.pone.0053800.

Varcoe T. J., Wight N., Voultsios A., Salkeld M. D., Kennaway D. J. Chronic phase shifts of the photoperiod throughout pregnancy programs glucose intolerance and insulin resistance in the rat. PloS One. 2011. Vol. 6, no. 4. Р. e18504. doi: 10.1371/journal.pone.0018504.

Vilches N., Spichiger C., Mendez N., Abarzua-Catalan L., Galdames H. A., Hazlerigg D. G., Richter H. G., Torres-Farfan C. Gestational chronodisruption impairs hippocampal expression of NMDA receptor subunits Grin1b/Grin3a and spatial memory in the adult offspring. PloS One. 2014. Vol. 9, no. 3. Р. e91313. doi: 0.1371/journal.pone.0091313.

Weaver I. C., Cervoni N., Champagne F. A., D'Alessio A. C., Sharma S., Seckl J. R., Dymov S., Szyf M., Meaney M. J. Epigenetic programming by maternal behavior. Nat. Neurosci. 2004. Vol. 7, no. 8. Р. 847–854. doi: 10.1038/nn1276.

Wurtman R. J., Lieberman H. S. Melatonin secretion as a mediator of circadian variations in sleep and sleepiness. J. Pineal Res. 1985. Vol. 2, no. 3. Р. 301–303.