ИЗМЕНЕНИЕ ОБОНЯТЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПОСЛЕ

УДК. 612.86
ИЗМЕНЕНИЕ ОБОНЯТЕЛЬНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
ПОСЛЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ЦИНКОВОЙ АНОСМИИ
И ВЫДЕРЖИВАНИЯ В АТМОСФЕРЕ КАМФАРЫ
С.А. Мельник, Е.В. Челогузова, В.Т. Троицкая
Нижегородский госуниверситет
С использованием условно-рефлекторной методики исследовали изменения обонятельной чувствительности самцов лабораторных мышей при их
выдерживании в атмосфере запаха и возможную связь между этими изменениями и процессом нейрогенеза в интактном обонятельном эпителии и эпителии, обработанном сульфатом цинка. Полученные результаты показали
достоверное уменьшение обонятельных порогов восприятия камфары при
выдерживании в атмосфере данного вещества (Р < 0.001). В случае предварительной обработки обонятельного эпителия сульфатом цинка величина
изменений достигает больших значений. Результаты настоящей работы являются подтверждением того, что выдерживание в атмосфере запаха может
влиять на процессы нейрогенеза в обонятельном эпителии, а именно, регулировать работу периферических контролирующих генов, особенно в молодых дифференцирующихся рецепторных клетках.
Обонятельная чувствительность и восприятие запахов в течение жизни млекопитающих способны изменяться. Примером могут служить возрастное снижение
обонятельной чувствительности, сопровождаемое дегенеративными изменениями
в обонятельном эпителии (Гладышева, Троицкая, 1989; Apfelbach et al., 1991), и
модуляция обонятельной чувствительности в течение эстрального цикла самок
(Doty et al., 1981; Schmidt et al., 1982). По-видимому, данные изменения связаны с
изменениями в продукции половых гормонов. Однако существуют факты, указывающие на изменения обонятельной чувствительности под действием факторов
внешней среды. Например, после двухнедельного воздействия запахом андростенона на крыс чувствительность животных к нему повысилась в 100 раз, а у крыс с
аносмией к этому одоранту — в 10 раз (Voznesenskaya, Wysocki, 1995). Результаты подобных экспериментов дали возможность предположить еще один возможный механизм изменения обонятельной чувствительности: увеличение запаховой
чувствительности — пример стимуляции контролирующего гена на периферии
(Voznesenskaya, Wysocki, 1995), т. е. по мере необходимости запахи могут запускать или регулировать генетические механизмы, определяющие производство в
обонятельных рецепторных клетках тех или иных рецепторных белков.
Целью настоящей работы явилось исследование изменений обонятельной чувствительности самцов лабораторных мышей при их выдерживании в атмосфере
запаха и возможной связи между этими изменениями и процессом нейрогенеза в
интактном обонятельном эпителии и эпителии, обработанном сульфатом цинка.
Методы и материалы. Работа выполнена на 30 самцах белых лабораторных
мышей в возрасте 2−4 месяцев. В качестве обонятельного стимула использовали
камфару, вещество для мышей индифферентное. Перед началом эксперимента
были определены обонятельные пороги восприятия камфары с использованием
147
условно-рефлекторной методики, основанной на питьевой депривации. В качестве
подкрепления использовали удар электрического тока. Животные были поделены
на три группы. Носовые полости самцов двух групп были подвергнуты обработке
1%-ным раствором сульфатом цинка (методика экспериментальной цинковой
аносмии). При использовании раствора цинка данной концентрации морфофункциональные свойства обонятельного эпителия полностью восстанавливаются
(Троицкая, Гладышева, 1987). Раствор вводился интраназально по 0.025 мл трижды с интервалом в сутки. Мыши третьей группы оставлены интактными. Далее
интактные мыши и мыши одной группы, подвергнутой обработке сульфатом цинка, были помещены в специальные клетки с сухой камфарой в недоступном для
мышей месте. Постоянное присутствие в клетке камфары создавало постоянную
атмосферу ее запаха. Одна группа мышей, обработанных сульфатом цинка, содержалась без запаха камфары. Тестирование каждой группы проводили через
каждые семь дней в течение пяти недель после обработки. Для сравнения результатов было использовано значение обонятельных порогов, полученное до начала
эксперимента, так как возрастные изменения обонятельной чувствительности у
мышей в возрасте 2−4 месяцев в течение одного месяца недостоверны (Мельник,
Носова, 2000).
Результаты и обсуждение. В группе интактных мышей, выдерживавшихся в
атмосфере запаха камфары, уже первое тестирование через неделю после начала
эксперимента показало увеличение обонятельной чувствительности (P < 0.05) (см.
рис.). Выдерживание интактных мышей в атмосфере запаха камфары приводит к
понижению порогов восприятия этого вещества немного больше, чем на порядок.
Снижение происходит в течение первых четырех недель, причем максимальное
снижение происходит на третьей неделе, а затем этот процесс прекращается.
Рис. Изменение порогов обонятельной чувствительности каждую неделю
у мышей экспериментальных групп
148
Тестирование мышей, подвергшихся обработке сульфатом цинка, сразу после
манипуляции показало, что они полностью утратили способность чувствовать запах камфары даже при использовании ее насыщенного раствора. Не восстанавливается она и через неделю (см. рис.). В течение второй недели происходит восстановление обонятельной чувствительности. В течение третьей недели пороги продолжают уменьшаться, а в течение двух последующих недель увеличиваются. Через пять недель после обработки цинком пороги повышаются до величины, соответствующей контрольным данным. Значения порогов в первые четыре недели
достоверно отличаются от контроля (от P < 0.05 до P < 0.001), через пять недель
эти отличия недостоверны (P > 0.05).
При выдерживании мышей, носовая полость которых была обработана сульфатом цинка, в атмосфере запаха камфары их результаты первое время не отличаются от таковых в предыдущей группе (см. рис.), но уже через две недели снижение порогов обонятельной чувствительности в этой группе достоверно больше
(P < 0.05), чем во второй группе. Далее понижение порогов продолжается до пятой недели, но в течение каждой последующей недели оно уменьшается. На пятой
неделе снижение порогов прекращается. К концу эксперимента (через пять недель) в третьей группе обонятельная чувствительность была выше почти в 340
раз, чем во второй группе и почти в 17 раз выше, чем в первой.
Пороги восприятия камфары, определенные на пятой неделе, практически
равны порогам на 4-й неделе, что подтверждает понятие о критическом периоде
(Voznesenskaya et al., 1997).
Анализ полученных результатов показывает достоверное уменьшение обонятельных порогов (Р < 0.001), но в случае предварительной обработки сульфатом
цинка величина изменений достигает бóльших значений. По-видимому, различия
в этих двух группах связаны с тем, что в первые две недели у мышей с разрушенным обонятельным эпителием происходит резкое увеличение числа рецепторных
клеток по сравнению с интактными мышами. Это обуславливает резкий рост обонятельной чувствительности. При сравнении этих групп с группой мышей, не выдерживавшихся в атмосфере запаха камфары, но обработанных сульфатом цинка,
очевидны общие тенденции. Это связано, вероятно, с тем, что именно в течение
первой-второй недель происходит максимальное увеличение числа рецепторных
клеток, их рост, дифференцировка и образование первых связей с обонятельной
луковицей (Gesteland et al., 1982). Изменения обонятельной чувствительности у
мышей, обработанных сульфатом цинка и выдержанных в атмосфере запаха камфары, очень сходны с таковыми у неполовозрелых мышей по отношению к изовалериановой кислоте (Мельник, Носова, 1999) — повышение порогов происходит,
начиная с третьей недели. Это также является подтверждением того, что экспериментальная аносмия приводит к процессу, во многом сходному с эмбриональными и постэмбриональными изменениями в органе обоняния.
Таким образом, результаты настоящей работы являются подтверждением того,
что, по-видимому, под действием запаха, действующего длительное время на
обонятельный эпителий, происходит изменение процессов, идущих в клетках: появляются новые или модифицируются старые белки под действием периферических контролирующих генов и, таким образом, увеличивается число клеток, в которых возникает возбуждение. Логично предположить, что запах может в большой степени регулировать работу периферических контролирующих генов в молодых дифференцирующихся рецепторных клетках, поскольку обонятельная чувствительность повышается больше у мышей, подвергнутых обработке цинком и
149
выдержанных в запахе камфары. Если сравнивать обонятельный эпителий в этих
группах, то у интактных мышей вновь дифференцирующихся клеток значительно
меньше, а следовательно, и рецепторных клеток с новыми рецепторными белками
появляется меньше, и, как следствие, обонятельная чувствительность в первой
группе не повышается так, как в третьей группе. Кроме того, процесс повышения
обонятельной чувствительности происходит в основном в течение четырех недель, а затем прекращается, что свидетельствует о возможном «насыщении» обонятельного эпителия рецепторами к определенному запаху.
ЛИТЕРАТУРА
Гладышева О.С., Троицкая В.Т. Возрастные изменения обонятельной чувствительности у лабораторных мышей // Нейрофизиология. 1989. Т. 21, № 6. С. 723−729.
Мельник С.А., Носова Е.Е. Изменение обонятельных порогов у мышей при изменении
гормонального статуса // Регуляция и управление в биосистемах. Н. Новгород, 1999.
С. 143−149.
Мельник С.А., Носова Е.Е. Возрастные изменения обонятельных порогов у мышей //
Матер. Междунар. конф. студентов и аспирантов по фундаментальным наукам «Ломоносов». Вып. 4. М., 2000. С. 45−46.
Троицкая В.Т., Гладышева О.С. Морфофункциональное исследование обонятельного
органа мыши после воздействия сульфата цинка // Нейрофизиология. 1987. Т. 19, № 6.
С. 796−802.
Apfelbach R., Russ D., Slotnick B.M. Ontogenetiс changes in odor sensitivity, olfactory receptor area and olfactory receptor density in the rat // Chemical Senses. 1991. V. 16, № 3. P.
209−218.
Doty R.L., Snyder P., Huggins G. et al. Endocrine, cardiovascular and olfactory sensitivity
changes during the human menstrual cycle // Physiol. Psychol. 1981. V. 95. P. 229−311.
Gesteland R.C., Jancey R.F., Farbman A. Development of olfactory receptor neuron selectivity in the rat fetus // Neuroscience. 1982. V. 7. P. 27−58.
Schmidt U., Schmidt C., Breipohl W. Olfactory sensitivity changes during estrus cycle, gestation and olfaction in mice // Olfaction and endocrine regulation. London, 1982. P. 323−330.
Voznessenskaya V.V., Wysocki C.J. Induces olfactory sensitivity in rodents. A general phenomenon // Advances in Biosciences. 1995. V. 93. P. 399−406.
Voznessenskaya V.V., Feoktistova N.Yu., Wysocki C.J. Is there a critical period during neonatal development for imprinting odor? // XII Int. Symp. on Olfaction and Taste: Abstracts. San
Diego, 1997. P. 37.
150