Научный журнал
Международный журнал экспериментального образования

ISSN 2618–7159
ИФ РИНЦ = 0,431

ЛЕТУЧИЕ СТЕРОИДЫ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ЧИСЛЕННОСТИ МЫШЕЙ

Вознесенская В.В. 1 Ключникова М.А. 1
1 Институт проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН
1. Вознесенская В.В., Ключникова М.А. Роль основной и дополнительной обонятельной системы в детекции феромона млекопитающих андростенона у домовой мыши // Сенсорные системы. – 2009. – Т.23. – №1. – С. 67–71.
2. Вознесенская В.В., Маланьина Т.В. Влияние химических сигналов хищника Felis catus на репродукцию домовой мыши Mus musculus // ДАН. – 2013. – Т. 453. – № 2. – С. 227
3. Вознесенская В.В., Полетаева И.И. Ориентировочно-исследовательская реакция мышей с различным генотипом под влиянием АКТГ 4-10 // Ж. ВНД. – 1987. – Т.37. – № 1. – С. 174–176.
4. Ключникова М.А., Вознесенская В.В. Генетическая регуляция межсамцовой агрессии у домовой мыши /// ДАН. 2011. Т.436, №1. С. 136-138.
5. Ключникова М.А., Вознесенская В.В. Регуляция агрессивного поведения у домовой мыши. Роль летучих стероидов на примере андростенона. – Саарбрюкен: LAP, 2011. – 224 с.
6. Ключникова М.А., Вознесенская А.Е., Родионова Е.И, Вознесенская В.В. Специфическая аносмия в свете современных представлений об обонятельной рецепции млекопитающих // Сенсорные системы. – 2011. – Т.25. – №1. – С. 32-45.
7. Рыльников В.А., Савинецкая Л.Е., Вознесенская В.В. Приспособление серых крыс к непрерывному воздействию родентицидами-антикоагулянтами в условиях лабораторного содержания // Экология. – 1992. – № 1. – С.54–60.
8. Соколов В.Е., Вознесенская В.В., Вайсоки Ч.Д. Индуцированная чувствительность к одорантам: новый феномен // ДAН РАН. – 1996. – Т. 347. – №3. – С. 843-847.
9. Aikey J.L., Nyby J.G., Anmuth D.M., James P.J. Testosterone rapidly reduces anxiety in male house mice (Mus musculus) // Horm Behav. 2002. V. 42, № 4. P. 448-460.
Hentonnen H, Oksanen T., Jortikka A. et al.How much do weasels shape microtine cycles in the Northern Fennoscandian taiga // OIKOS. 1987. V. 50, № 3. P.353-365.
10. Ingersoll D.W., Launay J. Murine aggression induced by a boar chemosignal: a stimulus presentation dependency // Physiol Behav. 1986. V. 36, № 2. P. 263–269.
11. Macrides F, Bartke A, Dalterio S. Strange females increase plasma testosterone levels in male mice // Science. 1975. V. 189, № 4208. P. 1104-1106.
12. Maruniak J.A., Bronson F.H. Gonadotropic responses of male mice to female urine // Endocrinology. – 1976. – V. 99, № 4. – P. 963–969.
13. Nodari F., Hsu F.F., Fu X., Holekamp T.F., Kao L.F., Turk J., Holy T.E. Sulfated steroids as natural ligands of mouse pheromone-sensing neurons // J Neurosci. – 2008. V. 28, № 25. – P. 6407-18.
14. Nyby J.G. Reflexive testosterone release: A model system for studying the nongenomic effects of testosterone upon male behavior // Front Neuroendocrinol. 2008. V. 29, № 2. P. 199–210.
15. Voznessenskaya, V.V. The Influence of Cat Odor on Reproductive Behavior and Physiology in the House Mouse (Mus Musculus) // Neurobiology of Chemical Communication (Frontiers in Neuroscience Book Series), C.Musignat-Caretta (Ed), CRC Press. – 2014. – P. 389-405.
16. Voznessenskaya V.V., Klyuchnikova M.A., Wysocki C.J. Roles of the main olfactory and vomeronasal systems in detection of androstenone in inbred straines of mice // Current Zoology. – 2010. V.56, № 6. – P. 813-818.
17. Voznessenskaya V.V., Malanina T.V. Development of nontoxic methods of rodent population control as an alternative approach for big cities // News in Chemistry, Biochemistry and Biotechnology: State of the Art and Prospects of Development, Nova Science Publishers, Inc., New York. – 2014 – Р. 263-272.
18. Voznessenskaya V.V., Parfyonova V.M., Wysocki C.J. Induced Olfactory Sensitivity in Rodents: A General Phenomenon // Adv Biosci. – 1995. – V. 93. – P. 399-406
19. Voznessenskaya V.V., Wysocki C.J. Exposure of mice to androstenone induces behavioral sensitivity to androstenone // Chem. Senses. – 1994. – V. 19. – P. 569.
20. Zahavi A. Mate selection-a selection for a handicap // J Theor Biol. – 1975. – V. 53. – № 1. – P. 205–14.

Грызуны наносят громадный экономический ущерб как сельскому, так и городскому хозяйству. Существующие в настоящее время методы регуляции численности грызунов можно разделить на методы, нацеленные на непосредственное уничтожение грызунов и на методы изменения их среды обитания. Последнее, в основном, касается полевок, наносящих значительный ущерб фруктовым садам. Для нарушения среды обитания полевок применяются гербициды для ликвидации травяного покрова, что приводит к колоссальному загрязнению окружающей среды. Препараты, нацеленные на непосредственное уничтожение грызунов, обладают следующими существенными недостатками: токсичность для человека и нецелевых видов, загрязнение окружающей среды, выработка на данные препараты реакции избегания у грызунов и развитие резистентности (Вознесенская, Маланьина, 2013; Voznessenskaya, Malanina, 2014). Кроме перечисленных недостатков, у выживших грызунов после обработки родентицидами наблюдается активизация репродуктивной функции (Рыльников и др., 1992). В естественных условиях размер популяции регулируется внешними и внутренними (зоосоциальными) факторами. Популяционная плотность хищников является наиболее значимым внешним фактором (Hentonnen et al, 1987; Voznessenskaya, 2014). Наиболее сильным внутренним фактором является популяционная плотность грызунов. Оба фактора воздействуют в значительной мере через химические сигналы, некоторые из которых уже нашли практическое применение. Например, моча хищников широко используется для отпугивания травоядных. Социальное поведение домовых мышей в значительной мере регулируется химическими сигналами. Уровень секреции и баланс стероидных гормонов в организме отражает социальный и репродуктивный статус особи. В настоящее время выделяемые в наружную среду метаболиты стероидных гормонов рассматривают в качестве кандидатов на роль химических сигналов, или феромонов млекопитающих (Zahavi , 1975; Ingersoll , Launay,1986; Nodari et al., 2008; Вознесенская, Ключникова, 2009; Ключникова и др., 2011). Изучение функциональной роли летучих стероидов является перспективным направлением современных исследований в области химической коммуникации млекопитающих. Целью данного исследования является определение роли потенциального химического сигнала стероидной природы в регуляции гормонального статуса и социального поведения домовой мыши. В перспективе результаты такого рода исследований станут основой для разработки нетоксичных методов регуляции популяционной численности мышей. В качестве модельного одоранта нами был выбран стероид гонадного происхождения андростенон (5α-андрост-16-ен-3-он, АНД), хорошо известный как половой феромон хряка. Характер рецепции этого одоранта и анализ нейрональной активации в центральной нервной системе в ответ на экспозицию АНД у домовой мыши поднимает вопрос о возможном межвидовом действии этого одоранта (Voznessenskaya et al., 2010). Функциональная роль АНД, как и других летучих стероидов, в регуляции поведения домовой мыши практически не исследована. В определенном контексте запах АНД провоцирует межсамцовую агрессию у мышей линии SJL (Ingersoll , Launay,1986), но этот эффект, по всей видимости, носит генотип-зависимый характер (Ключникова, Вознесенская, 2011). Опыты проводили на самцах мышей линии CBA/Lac: животные этой линии высокочувствительны к запаху АНД (Voznessenskaya , Wysocki ,1994; Voznessenskaya et al., 1995; Соколов и др., 1996). Для экспозиций использовали растворы АНД (Sigma, США) в минеральном масле (MP Biomedicals, США). Образцы запахов помещали непосредственно в индивидуальные клетки самцов. Продолжительность предъявления запахов – 30 мин, была выбрана в соответствии с классической реакцией подъёма уровня тестостерона у самцов мышей в ответ на предъявление запаха эстральной самки (Macrides et al.,1975; Maruniak., Bronson, 1976). Для исследования гормонального ответа сразу после экспозиции запахов проводили забор крови с последующим отделением плазмы центрифугированием (15 мин, 12000g). Содержание гормонов в пробах плазмы крови измеряли методом твердофазного иммуноферментного анализа при помощи готовых наборов реактивов (DRG, тестостерон EIA-1559; и кортикостерон EIA-4164). Поведение животных изучали в отдельном эксперименте. Через 30 мин от начала экспозиции к АНД проводили стандартный тест на предпочтение запаха эстральной самки запаху самца. В качестве образцов запаха использовали мочу мышей аутбредной лабораторной популяции (по 20 мкл). Самцы мышей предпочитают запах самки в эструсе как запаху самца, так и запаху самки в диэструсе. Стадии эстрального цикла у самок определяли методом влагалищных смывов. В стандартном тесте на предпочтение оценивается в сравнении продолжительность исследования двух или более образцов запаха. Метод описан детально ранее (Ключникова , Вознесенская, 2011). Ориентировочно-исследовательская реакция самцов была исследована с использованием модификации теста «открытое поле» – «норковая камера» (Вознесенская, Полетаева, 1987). Регистрировались такие элементы поведения, как вставания на задние лапы («стойки»), количество засовываний мордочки в отверстия («норковые реакции»), количество и продолжительность актов груминга, дефекации, уринации, а также количество и продолжительность актов замирания. При статистической обработке результатов применяли критерии параметрической и непараметрической статистики (Statistica 7, Microsoft Excel 2010). Для исследования гормонального ответа на кратковременные экспозиции к АНД у самцов CBA/Lac мы провели 2 серии экспериментов. В первой серии экспериментальной группе самцов (n=7) предъявляли образец запаха, содержащий АНД (5 мкл, 0,1 %), а контрольной группе (n=8) – образец, содержащий минеральное масло (5 мкл). Содержание тестостерона в плазме крови у самцов экспериментальной группы было достоверно ниже (1,1±0,3), чем у животных контрольной группы (11,7±-3,5, p<0,05, тест Стьюдента для случая неравенства дисперсий). В тех же образцах плазмы крови была определена концентрация основного показателя состояния стрессированности – гормона кортикостерона. По содержанию этого гормона группы не различались (75,5±18,7 нг/мл – в экспериментальной группе, 78,3±13,9 нг/мл – в контрольной группе, p>0,05), что указывает на специфичность полученного нами эффекта снижения тестостерона. В другой серии экспериментов самцам CBA/Lac (n=8) помимо образца запаха, содержащего АНД (5 мкл, 0,1 %) на время экспозиции в клетки помещали образец запаха эстральной самки (50 мкл смеси мочи самок в состоянии эструса). Контрольной группе мышей (n=8) вместо АНД предъявляли минеральное масло (5 мкл). Таким образом, мы моделировали ситуацию одновременного присутствия двух потенциально конкурирующих сигналов: сигнала рецептивной самки и сигнала самца. Рефлекторный выброс тестостерона происходит за счет «внеочередной» разрядки эндогенного генератора пульсаций люлиберина и ничем не отличается по своей динамике и амплитуде от спонтанных суточных пиков гормона у самцов в покое (Nyby , 2008). Экспозиции к АНД (30 мин.) в этой серии опытов приводили к достоверному снижению уровня тестостерона (p<0,001, тест Манна-Уитни) в плазме крови у мышей экспериментальной группы (2,64±0,56 против 15,3±0,78 нг/мл). Таким образом, мы наблюдали специфический, не связанный со стрессированием, гормональный ответ, выражавшийся в снижении уровня тестостерона плазмы крови у самцов, в двух независимых сериях экспериментов. Такого рода изменения могут происходить за счет блокады развития очередного спонтанного или рефлекторного пика тестостерона.

Получасовые экспозиции самцов CBA/Lac к АНД (160 мкл, 0,025 %) приводили к изменению ряда показателей поведения в тесте на предпочтение и в установке «открытое поле». У мышей экспериментальной группы (n=14) в отличие от контрольной группы (n=13) мы не наблюдали характерного предпочтения запаха эстральной самки, как по продолжительности времени исследования образцов, так и по количеству подходов к источникам запаха. Экспозиции мышей к АНД способствовали достоверному повышению количества вертикальных стоек (p<0,05) и снижению продолжительности груминга (p<0,01) в «открытом поле» (см. табл. 1). В качестве биохимического коррелята изменений поведенческих показателей мы рассматриваем гормон тестостерон. Блокирование как спонтанного, так и рефлекторного подъема этого гормона в ответ на предъявление АНД может лежать в основе изменений в предпочтении запаха эстральной самки и в проявлении межсамцовой агрессии, выявленном ранее. Повышенный уровень вертикальной активности в «открытом поле» после предъявлений АНД также можно связать с известным анксиолитическим действием тестостерона (Aikey et al., 2002). Полученные данные позволяют высказать предположение, что АНД, являясь стероидом гонадного происхождения, по всей видимости, участвует в кодировании социального ранга самцов. Высокая концентрация АНД может сигнализировать о присутствии самцов с высоким уровнем секреции тестостерона, каковыми являются доминантные самцы. Таким образом, мы показали, что кратковременные предъявления летучего стероида АНД вызывают блокировку классического тестостеронового ответа на запах рецептивной самки у самцов домовых мышей, оказывают достоверное влияние на предпочтение запаха рецептивной самки, а также влияют на показатели ориентировочно-исследовательского поведения. Cовокупность полученных данных свидетельствует в пользу гипотезы о феромональной роли летучих стероидов в регуляции социального поведения и перспективности такого рода соединений для управления поведением домовых мышей.


Библиографическая ссылка

Вознесенская В.В., Ключникова М.А. ЛЕТУЧИЕ СТЕРОИДЫ КАК ПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ ПОПУЛЯЦИОННОЙ ЧИСЛЕННОСТИ МЫШЕЙ // Международный журнал экспериментального образования. – 2015. – № 2-3. – С. 394-396;
URL: http://expeducation.ru/ru/article/view?id=6629 (дата обращения: 19.11.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074