РІВЕНЬ КОРТИЗОЛУ ТА ДИНАМІКА ПОВЕДІНКОВИХ РЕАКЦІЙ У МИШЕЙ ПІД ВПЛИВОМ ІНТЕРЛЕЙКІНУ-2 В УМОВАХ ФІЗИЧНИХ ТРЕНУВАНЬ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2021.2.11942

Ключові слова:

гормон стресу, поведінкова активність, фізичне навантаження, адаптація, цитокін

Анотація

Резюме. Реакція гіпоталамо-гіпофізарно-наднирковозалозної системи, що супроводжується збільшенням в крові кортизолу, адекватно величині фізичного навантаження, може слугувати важливим раннім індикатором перетренування і виникнення стресу. Стрес, у свою чергу, призводить до значних змін у центральній нервовій системі, що яскраво проявляється у поведінкових реакціях. Інтерлейкін-2 (ІЛ-2) може чинити одночасний вплив на регулювання гомеостазу в мозку та в імунній системі. ІЛ-2 ефективно використовується при лікуванні імуносупресії, викликаної стресом, і володіє стимулювальним та антидепресивним ефектами.

Мета дослідження – оцінити вплив ІЛ-2 на рівень кортизолу та динаміку поведінкових реакцій у мишей при фізичному стресі.

Матеріали і методи. Дослідження проводили на статевозрілих лабораторних мишах-самцях. Було сформовано п’ять дослідних та одну контрольну (без фізичних тренувань) групи тварин. Перша група отримувала інгібітор ІЛ-2 («Циклоспорин») (10 мг/кг), друга, третя та четверта групи – ІЛ-2 («Ронколейкін») у концентраціях 5000; 7500 та 30000 МО/кг відповідно, п’ята група– стерильний фізіологічний розчин. У якості фізичного тренування використовувався метод примусового плавання до повного виснаження з вантажем. Вміст кортизолу в сироватці крові визначали з використанням реагентів «Кортизол – ІФА». Поведінку тварин досліджували, використовуючи методику «відкрите поле».

Результати. Стимуляція ІЛ-2 у високій концентрації призвела до суттєвого збільшення рівня кортизолу в сироватці крові мишей на 4-му та 6-му тижнях порівняно з контролем та попереднім періодом (р≤0,05). Тварини, яким вводили ІЛ-2 в середній концентрації, мали помірне збільшення рівня кортизолу, який зростав протягом усіх фаз адаптації до фізичного навантаження. Спостерігались достовірні відмінності порівняно з контролем (відповідно на 51,8 % – на 4-му, на 36,5 % – на 6-му тижнях, р≤0,05). У групі тварин з інгібуванням ІЛ-2 рівень кортизолу на 4-му тижні знизився порівняно з попереднім періодом (на 16 %, р≤0,05) з подальшим суттєвим підвищенням (на 110 %, р≤0,05). Групи тварин зі стимулюванням ІЛ-2 в низькій концентрації та без впливу препаратів продемонстрували підвищення рівня кортизолу порівняно з контролем на 4-му тижні та порівняно з попередніми показниками на 6-му тижні фізичних тренувань. Протягом усіх періодів експерименту була відзначена відмінність показників поведінкової активності в тесті «відкрите поле» залежно від періоду та впливу ІЛ-2 різної концентрації або ж його інгібування.

Висновки. З’ясовано, що уведення ІЛ-2 впливає на концентрацію кортизолу в сироватці крові лабораторних мишей, які знаходились в умовах фізичних навантажень. У тварин, яким уводили ІЛ-2 в середній концентрації, не було значного підвищення рівня кортизолу. При уведенні малих концентрацій ІЛ-2 рівень кортизолу підвищувався із значним спадом у фазі відновлення. В умовах дії високих концентрацій ІЛ-2 рівень кортизолу підвищувався протягом усіх тижнів, із значним стрибком на останньому тижні фізичних тренувань. Тож середні концентрації ІЛ-2 мають стрес-протекторну дію в умовах фізичних навантажень. На моделі фізичного стресу в білих мишей показано, що уведення ІЛ-2 впливає на поведінку дослідних тварин. У середніх концентраціях ІЛ-2 призводить до зниження рівня тривожності, підвищення рухової активності тварин та активізації дослідницької поведінки.

Посилання

Meerson FZ, Pshennikova MG. Adaptation to stressful situations and physical loads. [Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим загрузкам] Мoscow: Meditsina, 1988. Russian.

Kozlov VA, Kudaeva OT. [Immune system and exercise]. Meditsinskaya immunologiya. 2002;4(3): 427-38. Russian.

Gleeson M. Immune function in sport and exercise. J Appl Physiol. 2007;103: 693-9.

Nieman DC, Wentz LM. The compelling link between physical activity and the body's defense system. J Sport Health Sci. 2019;8(3): 201-17. DOI: 10.1016/j.jshs.2018.09.009

Wang J, Liu Sh, Li G, Xiao J. Exercise regulates the immune system. Adv Exp Med Biol. 2020;1228: 395-408. DOI: 10.1007/978-981-15-1792-1_27

Gonçalves CAM, Dantas PMS, Santos IKD, Dantas M, da Silva DCP, Tinoco Cabral BrG, et al. Effect of acute and chronic aerobic exercise on immunological markers: a systematic review. Front Physiol. 2019;10: 1602. DOI: 10.3389/fphys.2019.01602

Hackney AC. Stress and the neuroendocrine system: the role of exercise as a stressor and modifier of stress. Expert Rev Endocrinol Metab. 2006;1(6): 783-92. DOI: 10.1586/17446651.1.6.783

Buresh Ya, Bureshova О, Khyuston JP. Techniques and basic experiments to study the brain and behavior. [Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения] Мoscow: Vysshaya shkola; 1991. Russian.

Shvets V, Shkuropat A, Prosiannikova Y, Golovchenko I. Effect of interleukin-2 on the humoral link of immunity during physical activity. Journal of Physical Education and Sport. 2020;20(Suppl issue 6): 3153-9. DOI: 10.7752/jpes.2020.s6427

Pinto RA, Arredondo SM, Bono MR, Gaggero AA, Díaz PV. T helper 1/T helper 2 cytokine imbalance in respiratory syncytial virus infection is associated with increased endogenous plasma cortisol. Pediatrics. 2006;117(5): e878-86. DOI: 10.1542/peds.2005-2119

Suzuki K, Harumi H. Effect of exercise intensity on cell-mediated immunity. Sports (Basel). 2021;9(1): 8. DOI: 10.3390/sports9010008

Rankin JS, Zalcman SS, Zhu Y, Siegel A. Short- and long-term effects of interleukin-2 treatment on the sensitivity of periadolescent female mice to interleukin-2 and dopamine uptake inhibitor. PLoS ONE. 2013;8(5): e64473. DOI: 10.1371/journal.pone.0064473

Waters RS, Perry JSA, Han SP, Bielekova B, Gedeon T. The effects of interleukin-2 on immune response regulation. Math Med Biol. 2018;35(1): 79-119. DOI: 10.1093/imammb/dqw021

Ross SH, Cantrell DA. Signaling and function of interleukin-2 in T lymphocytes. Annu Rev Immunol. 2018;36: 411-33. DOI: 10.1146/annurev-immunol-042617-053352

Petitto JM, Meola D, Huang Z. Interleukin-2 and the brain: dissecting central versus peripheral contributions using unique mouse models. Methods Mol. Biol. 2012;934: 301-11. DOI: 10.1007/978-1-62703-071-7_15

Klatzmann D, Abbas AK. The promise of low-dose interleukin-2 therapy for autoimmune and inflammatory diseases. Nat Rev Immunol. 2015;15(5): 283-94. DOI: 10.1038/nri3823

Alves S, Churlaud G, Audrain M, Michaelsen-Preusse K, Fol R, Souchet B, et al. Interleukin-2 improves amyloid pathology, synaptic failure and memory in Alzheimer's disease mice. Brain. 2017;140(3): 826-42. DOI: 10.1093/brain/aww330

Shurlygina AV, Galiamina AG, Melnikova EV, Panteleeva NG, Tenditnik MV, Trufakin VA, et al. Effects of roncoleukin on immune parameters and mixed anxiety/depression state induced by chronic social defeat stress in male mice. Ross Fiziol Zh Im IM Sechenova. 2014;100(2): 201-14.

Gong S., Miao Y-L, Jiao G-Zh, Sun M-J, Li H, Lin J, et al. Dynamics and correlation of serum cortisol and corticosterone under different physiological or stressful conditions in mice. PLoSONE. 2015;10(2): e0117503. DOI: 10.1371/journal.pone.0117503

Rutherfurd-Markwick K, Starck C, Dulson DK, Ali A. Salivary diagnostic markers in males and females during rest and exercise. J Int Soc Sports Nutr. 2017;14: 27. DOI: 10.1186/s12970-017-0185-8

Suzdalnitskiy RS, Levando VA. [New approaches to understanding sports stress immunodeficiencies] Teoriya i praktika fiz. kultury. 2003;1: 18-22. Russian.

Roelfsema F, Peter YL, Yang R, Takahashi P, Veldhuis JD Interleukin-2 drives cortisol secretion in an age-, dose-, and body composition-dependent way. Endocr Connect. 2020;9(7): 637-48. DOI: 10.1530/EC-20-0211

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-09-02

Як цитувати

Швець, В. А., & Гасюк, О. М. (2021). РІВЕНЬ КОРТИЗОЛУ ТА ДИНАМІКА ПОВЕДІНКОВИХ РЕАКЦІЙ У МИШЕЙ ПІД ВПЛИВОМ ІНТЕРЛЕЙКІНУ-2 В УМОВАХ ФІЗИЧНИХ ТРЕНУВАНЬ. Вісник медичних і біологічних досліджень, (2), 95–102. https://doi.org/10.11603/bmbr.2706-6290.2021.2.11942

Номер

Розділ

Оригінальні дослідження