Особенности энергообмена мышц у мышей с различными типологическими особенностями в условиях антиортостатического стресса

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

 

Курганский государственный университет

 

Кафедра зоологии и биоэкологии

 

ОСОБЕННОСТИ ЭНЕРГООБМЕНА МЫШЦ У МЫШЕЙ С РАЗЛИЧНЫМИ ТИПОЛОГИЧЕСКИМИ ОСОБЕННОСТЯМИ В УСЛОВИЯХ АНТИОРТОСТАТИЧЕСКОГО СТРЕССА

 

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

 

Студент Закомалдина Анастасия Сергеевна       /___________________/

Группа ЕН - 5465

Специальность 020201 - Биология

 

Руководитель

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник

Ковинька Михаил Александрович                       /____________________/

 

Заведующий кафедрой зоологии и биоэкологии

доктор биологических наук, профессор     

Козлов Олег Владимирович                                 /____________________/

 

 

 

Курган, 2010 г.

 

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГМ – гликоген мышц

КМ – креатин мышц

КФМ – креатинфосфат мышц

ОЛМ – общие липиды мышц

ГП – гликоген печени

ОЛП – общие липиды печени

АП – активное плавание

Д – дрейф

Н – неподвижность

Ме – медиана

АПР – атипические поведенческие реакции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………………...4

Глава 1. Обзор литературы……………………………………………………..5

    1. Типологические особенности………………………………………………5

    1.1.  Инстинктивное поведение……………………………………………5

        1.1.1. Инстинктивное поведение и общение……………………………5

            1.1.2. Роль биологических мотиваций в поведении………………..9

             1.1.3. Роль эмоций в поведении……………………………………… 12

    1.2 Феромональный стресс у мышей ……………………………………...13

    2. Энергообеспечение мышц………………………………………………….14

           2.1. Сокращение и расслабление  как основные функции мышц…….. 14

          2.2. Энергия мышц…………………………………………………………16

   3. Опорно-двигательный аппарат экспериментальных животных в

            условиях реальной и моделированной  невесомости…………………..20

          3.1. Наблюдаемые изменения в мышцах и костях в условиях

            невесомости……………………………………………………………….22

          3.2. Моделирование физиологических эффектов невесомости в опытах

           животными…………………………………………………………………23

Глава 2. Материалы и методы ……………………………………………….25

1. Характеристика испытуемых и  условия проведения исследования……25

2.Поведенческие тесты………………………………………………………...27

    2.1. Тест «открытое поле»………………………………………………….27

    2.2. Тест «Порсольта»……………………………………………………...27

    2.3. Тест «мышечная сила»…………………………………………………27

   2.4. Тест «перегородка»………………………………………………..…..28

 3.Антиортостатическая нагрузка…………………………………………....28

Глава 3. Результаты исследований и их обсуждение………………………29

Выводы…………………………………………………………………………55

     Литература……………………………………………………………………..56

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Изучение поведенческих реакций животных широко используется при моделировании стрессовых воздействий и экспериментальной апробации действия различных фармакологических средств, которые способны вызывать нейрохимические сдвиги в организме. В настоящее время для исследования изменений, происходящих в тканях, широко применяются модификации модели вывешивания мышей, различающиеся по применяемому способу фиксирования, что оказывает различное воздействие на общее состояние животного и переносимость эксперимента. Эти модели применяются для получения значительных сдвигов в формировании костной ткани, приводящих к усилению процессов костного восстановления. На животных, подвергнутых тестированиям на типологические особенности, принято испытывать лекарственные средства, стимулирующие остеогенез. Т.о. что эффекты, вызываемые экспериментом, зависят от индивидуальных особенностей высшей  нервной деятельности, а механизмы развития стресс-реакции при воздействии агрессивных факторов внешней среды зависят от способности организма адаптироваться к внешним условиям.

Целью данной работы является: изучение влияния  антиортостатической гипокинезии и гиподинамии, на двигательную активность и содержание энергетических субстратов в скелетных мышцах и печени доминирующих и субдоминирующих мышей.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Изучить изменение поведенческих реакций у мышей в условиях антиортостатической нагрузки.

2. Изучить изменение двигательной активности у мышей с различными индивидуальными особенностями в условиях антиортостатической нагрузки.

3. Оценить характер изменения содержания энергетических субстратов в скелетных мышцах и печени у мышей с различными индивидуальными особенностями в условиях антиортостатической гиподинамии.

 

Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

 

1.Типологические особенности

1.1 Инстинктивное поведение

1.1.1 Инстинктивное поведение и  общение

 

Все животные периодически вступают во внутривидовые контакты друг с другом. Прежде всего, это относится к сфере размножения, где часто наблюдается более или менее тесный контакт между половыми партнерами. Кроме того, представители одного и того же вида часто скапливаются в местах с благоприятными условиями существования (обилие пищи, оптимальные физические параметры среды и пр.). В этих и" подобных случаях происходит биологическое взаимодействие между животными организмами, на основе которого в процессе эволюции зародились явления общения. Ни любое контактирование между самцом и самкой, ни тем более скопление животных в благоприятных для них местах (зачастую с образованием колонии) не является проявлением общения. Последнее, как и связанное, с ним групповое поведение, предполагает как непременное условие не только физическое или биологическое, но, прежде всего психическое взаимодействие (обмен информацией) между особями, выражающееся в согласовании, интегрировании их действий. Как еще будет показано, это относится к животным, стоящим выше кольчатых червей и низших моллюсков [8,9].

Дополняя сказанное, необходимо подчеркнуть, что об общении можно говорить лишь тогда, когда существуют особые формы поведения, специальной функцией которых является передача информации от одной особи к другой. Другими словами, общение, в научном значении этого термина, появляется лишь тогда, когда некоторые действия животного приобретают сигнальное значение. Немецкий этолог Г.Темброк, посвятивший много усилий изучению процессов общения и их эволюции, подчеркивает, что о явлениях общения и соответственно подлинных сообществах животных (стадах, стаях, семьях и т.д.) можно говорить лишь тогда, когда имеет место совместная жизнь, при которой несколько самостоятельных особей осуществляют вместе (во времени и пространстве) однородные формы поведения в более чем одной функциональной сфере. Условия такой совместной деятельности могут меняться, иногда она осуществляется при разделении функций между особями [9].

Добавим еще, что если общение отсутствует у низших беспозвоночных и только в зачаточных формах появляется у некоторых их высших представителей, то, наоборот, оно присуще всем высшим животным (включая и высших беспозвоночных), и можно сказать, что в той или иной степени поведение высших животных в целом осуществляется всегда в условиях общения (хотя бы периодического) [8].

Как уже упоминалось, важнейшим элементом общения является обмен информацией — коммуникация. При этом информативное содержание коммуникативных действий (зоосемантика) может служить опознаванию (принадлежности особи к определенному виду, сообществу, полу и т.п.), сигнализировать о физиологическом состоянии животного (голоде, половом возбуждении и пр.) или же служить оповещению других особей об опасности, нахождении корма, места отдыха и т.д. По механизму действия (зоопрагматика) формы общения различаются каналами передачи информации (оптические, акустические, химические, тактильные и др.), но во всех случаях коммуникации животных представляют собой (в отличие от человека) закрытую систему, т.е. слагаются из ограниченного числа видотипичных сигналов, посылаемых «животным-экспедиентом» и адекватно воспринимаемых «животным-реципиентом» [39,45].

Общение между животными невозможно без генетической фиксации способности как к адекватному восприятию (что обеспечивается таксисами), так и к передаче «кодированной» информации (что обеспечивается врожденными пусковыми механизмами). Наследственно закрепленные, инстинктивные действия, с помощью которых выполняется передача информации, могут приобретать самостоятельное значение. Здесь действуют те же закономерности, что и при других формах инстинктивного поведения, но носителями ключевых раздражителей являются в данном случае сородичи или животные других видов [16].

Среди оптических форм общения важное место занимают выразительные позы и телодвижения, которые состоят в том, что животные весьма заметным образом показывают друг другу определенные части своего тела, зачастую несущие специфические сигнальные признаки (яркие узоры, придатки и т.п. структурные образования). Такая форма сигнализаций получила название «демонстрационное поведение». В иных случаях сигнальную функцию выполняют особые движения (всего тела или отдельных его частей) без специального показа особых структурных образований, в других — максимальное увеличение объема или поверхности тела или хотя бы некоторых его участков (посредством его раздувания, расправления складок, взъерошивания перьев или волос и т.п.). Все эти движения всегда выполняются «подчеркнуто», нередко с «преувеличенной» интенсивностью. Но, как правило, у высших животных все движения имеют какое-то сигнальное значение, если они выполняются в присутствии другой особи [20,46].

Наиболее полноценная, четкая передача информации достигается, однако, тогда, когда появляются специальные двигательные элементы, выделившиеся из «обычных», «утилитарных» форм поведения, утративших в ходе эволюции свою первичную «рабочую», «механическую» функцию и приобретшие чисто сигнальное значение. Первичные движения получили в этологии название «автохтонных» движений; вторичные, приобретшие новую, в данном случае сигнальную, функцию, — «аллохтонных». В таком случае сам рисунок стереотипно, у всех представителей данного вида одинаково выполняемого движения является условным выражением определенной биологической ситуации (биологически значимого изменения вереде или внутреннего состояния животного). Такие видотипичные стереотипные движения с четкой информативной функцией получили в этологии название «ритуализованных движений». Ритуализация характеризуется условностью выполняемых действий, которые служат лишь для передачи определенного, причем совершенно конкретного информативного содержания. Эти действия генетически жестко фиксированы, выполняются с максимальной стереотипностью, т.е., по существу, одинаково всеми особями данного вида, и поэтому относятся к типичным инстинктивным движениям. По этой причине все животные данного вида и в состоянии «правильно» понимать значение подобных оптических (или акустических) сигналов общения. Это типичный пример максимальной ригидности, консерватизма в поведении животных [21].

Ритуализованные движения выполняются в строгой последовательности в форме более или менее сложных видотипичных «церемониалов» или «ритуалов», причем, как правило, в виде «диалога» двух животных. Чаще всего они встречаются в сферах размножения (брачные игры) и борьбы («мнимая борьба») и отображают внутреннее состояние особи и ее физические и психические качества. Наряду с врожденными существуют и приобретенные формы общения, о которых пойдет речь позже [25].

Все формы общения играют существенную роль в жизни высших беспозвоночных и позвоночных, обеспечивая согласованность действий особей. Без коммуникации с помощью различных химических, оптических, акустических, тактильных и других сигналов у этих животных невозможно даже сближение и контактирование самцов и самок, а, следовательно, и продолжение рода. Особое значение приобретает общение особей одного, реже разных видов в условиях их совместной, групповой жизни как основа группового поведения [38].

Как уже говорилось, групповое поведение появляется (по меньшей мере, в развитых формах) вместе с общением только у высших беспозвоночных и выражается в согласованных совместных действиях животных, живущих в сообществах. В отличие от скоплений животных, возникающих в результате идентичной положительной реакции на благоприятные внешние условия, сообщества характеризуются относительно постоянным составом его членов и определенной внутренней структурой, регулирующей отношения между ними. Эта структура нередко принимает форму иерархических систем соподчинения всех членов сообщества друг другу, чем обеспечивается сплоченность последнего и его эффективное функционирование как единого целого. Не меньшее значение имеет в этом отношении выделение вожаков, или «лидеров», регулирование отношений между молодыми и старыми животными, совершенствование ухода за потомством и т.д. [13].

 

1.1.2. Роль биологических мотиваций в поведении

 

Мотивация — вызванное той или иной потребностью эмоционально окрашенное состояние организма, избирательно объединяющее нервные элементы различных уровней мозга. На основе мотиваций формируется поведение, ведущее к удовлетворению исходной потребности [14].

Проблема мотивации занимает ведущее место среди других фундаментальных проблем высшей нервной деятельности. Если еще в середине нашего столетия мотивации находились целиком в сфере научных интересов психологов, то в последние годы мотивации стали предметом пристального исследования физиологов. В изучении мотиваций наметился значительный прогресс. Традиционный поведенческий и электрофизиологический подходы все активнее соединяются с изучением молекулярных механизмов мотиваций. Серьезному исследованию подверглись социальные мотивации человека.

 Мотивация как основа целенаправленной деятельности. Каждый, кто внимательно наблюдал поведение живых существ, не раз обращал внимание на то, что среди разнообразных форм поведения встречаются такие, когда человек или животное не только реагируют на внешние воздействия, но активно ищут определенные объекты внешней среды. Поиск этот осуществляется весьма настойчиво, с большими затратами энергии и преодолением различных препятствий на пути к цели [17].