Рівень кортизолу та динаміка поведінкових реакцій у мишей під впливом інтерлейкіну-2 в умовах фізичних тренувань

Віта А.  Швець; Олена М. Гасюк

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

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

[1] Меерсон Ф. З. Адаптация к стрессорным ситуациям и физическим загрузкам / Ф. З. Меерсон, М. Г. Пшенникова. – М. : Медицина, 1988. – 256 с.

[2] Козлов В. А. Иммунная система и физические нагрузки / В. А. Козлов, О. Т. Кудаева // Медицинская иммунология. – 2002. – Т. 4, No 3. – С. 427–438.

[3] Gleeson M. Immune function in sport and exercise / M.Gleeson // J. Appl. Physiol. – 2007. – Vol. 103. – P. 693-699.

[4] Nieman D.C.The compelling link between physical activity and the body's defense system / D. C. Nieman, L.M. Wentz // J. Sport Health Sci. –2019. – Vol. 8(3). – P. 201–217.

[5] Wang J. Exercise regulates the immune system / J. Wang, Sh. Liu,G. Li, J. Xiao // Adv. Exp. Med. Biol. –2020. – Vol. 1228. – P. 395–408.

[6] Effect of acute and chronic aerobic exercise on immu-nological markers: asystematic review / C. A. M. Gonçalves,P. M. S. Dantas,I. K. D. Santos [et al.] // Front Physiol.–2019. – Vol. 10. – P. 1602.

[7] Hackney A. C. Stress and the neuroendocrine system: the role of exercise as a stressor and modifier of stress / A.C. Hackney // Expert Rev. Endocrinol. Metab. – 2006. – Vol. 1 (6). – P. 783–792.

[8] Буреш Я. Методики и основные эксперименты по изучению мозга и поведения / Я. Буреш, О. Бурешова, Дж. П. Хьюстон. – М. : Высшая школа, 1991. – 527 с.

[9] Effect of interleukin-2 on the humoral link of im-munity during physical activity / V. Shvets, A. Shkuropat, Y. Prosiannikova, I. Golovchenko // Journal of Physical Edu-cation and Sport. – 2020. – Vol. 20 (Supplement issue 6). – P. 3153–3159.

[10] T helper 1/T helper 2 cytokine imbalance in respiratory syncytial virus infection is associated with increased endogenous plasma cortisol / R. A. Pinto,S. M. Arredondo,M. R. Bono [et al.] / Pediatrics. –2006. –Vol. 117(5):e878-86.

[11] Suzuki K. Effect of exercise intensity on cell-mediated immunity / K. Suzuki, H. Harumi // Sports (Basel). –2021. – Vol. 9 (1). – P. 8.

[12] Short- and long-term effects of interleukin-2 treat-ment on the sensitivity of periadolescent female mice to interleukin-2 and dopamine uptake inhibitor / J. S. Rankin, S. S. Zalcman, Y. Zhu, A. Siegel // PLoS ONE. – 2013. – Vol. 8(5). – P. e64473.

[13] The effects of interleukin-2 on immune response regulation / R. S. Waters, J. S. A. Perry, S. P. Han[et al.] // Math. Med. Biol. –2018. – Vol. 35(1)– P. 79–119.

[14] Ross S. H. Signaling and function of interleukin-2 in T lymphocytes / S. H. Ross, D. A. Cantrell // Annu. Rev.Immunol. – 2018. –Vol. 36. – P. 411–433.

[15] Petitto J.M. Interleukin-2 and the brain: dissecting central versus peripheral contributions using unique mouse models / J. M. Petitto, D. Meola, Z. Huang // Methods Mol.Biol. –2012. – Vol. 934. – P. 301–311.

[16] Klatzmann D. The promise of low-dose interleukin-2 therapy for autoimmune and inflammatory diseases / D. Klatzmann, A. K. Abbas // Nat. Rev. Immunol. –2015. – Vol. 15(5). – P. 283–294.

[17] Interleukin-2 improves amyloid pathology, synaptic failure and memory in Alzheimer's disease mice / S. Alves, G. Churlaud, M. Audrain [et al.] // Brain. –2017. – Vol. 140(3). – P. 826–842.

[18] Effects of roncoleukin on immune parameters and mixed anxiety/depression state induced by chronic social defeat stress in male mice / A. V. Shurlygina, A.G. Galiamina, E.V. Melnikova [et al.] // Ross. Fiziol.Zh. Im. I.M. Sechenova. –2014. – Vol. 100(2). – P. 201–214.

[19] Gong S. Dynamics and correlation of serum cortisol and corticosterone under different physiological or stressful conditions in mice / S. Gong, Y.-L. Miao, G.-Z. Jiao [et al.] // PLoSONE. – 2015. – Vol. 10(2). – P. e0117503.

[20] Суздальницкий Р. С. Новые подходы к пониманию спортивных стрессорных иммунодефицитов / Р. С. Суздальницкий, В. А. Левандо // Теория и практика физ. культуры. – 2003. – No 1. – С. 18–22.

[21] Rutherfurd-Markwick K.Salivary diagnostic markers in males and females during rest and exercise / K.Rutherfurd-Markwick, C.Starck, D.K.Dulson,A. Ali // J. Int. Soc. Sports Nutr. –2017. –Vol. 14. – P. 27.

[22] Interleukin-2 drives cortisol secretion in an age-, dose-, and body composition-dependent way / F. Roelfsema, Y.L.Peter, R. Yang [et al.] // Endocr. Connect. – 2020. – Vol. 9(7). – P. 637–648.