Синдром раздраженного кишечника (СРК) представляет собой распространенное желудочно-кишечное расстройство, характеризующееся не только висцеральными болями, изменениями в работе кишечника и кишечной микрофлоры, переваривания пищи, но и когнитивными нарушениями, аллодинией, депрессией, повышенной тревожностью. В большинстве случаев симптомы СРК не связаны с органическими причинами и в значительной степени зависят от стресса и тревожности, что позволяет предположить участие в этом заболевании связи между мозгом и кишечником. Одним из критериев при диагностике СРК является развитие висцеральной гиперчувствительности (Агафонова и др., 2018). Но точный патогенез висцеральной гиперчувствительности еще полностью не изучен. В нашей работе с помощью поведенческих тестов мы проанализировали тревожно-фобическое состояние, развитие висцеральной гиперчувствительности у мышей с хронической пост-воспалительной моделью СРК, а также оценили содержание малонового диальдегида в мозге и проницаемость гематоэнцефалического барьера. Методика. Хроническая модель пост-воспалительного СРК представляет собой экспериментальную модель неонатальной сенсибилизации у мышей, индуцированной ректальным введением разбавленного раствора уксусной кислоты, которая предположительно вызывает нетрансмуральное воспаление, характеризующееся повышенной инфильтрацией нейтрофилов в ткани кишечника, массивным некрозом слизистого и подслизистого слоев. Животные в возрасте Р10 (Р – день после рождения) были случайным образом разделены на две группы: контрольную (n = 25) и экспериментальную (n = 25) с моделью СРК. Мышам контрольной группы вводили NaCl 0.9% (0.5 мл ежедневно для Р10-Р15 и 1 мл ежедневно для Р16-Р21). Для создания экспериментальной модели СРК мышам на Р10 вводили раствор уксусной кислоты в течение 10 дней (по 0.5 мл ежедневно для Р10-Р15 и по 1 мл ежедневно для Р16-Р21). Массу тела мышей во всех группах измеряли одновременно в возрасте Р11, Р21, Р26 и Р40. Тревожность оценивали с помощью классических поведенческих тестов «Открытое поле», «Темно-световая камера», «Интегральный показатель тревожности (ИПТ)». Висцеральную гиперчувствительность толстой кишки оценивали путем измерения пороговой интенсивности брюшного сгибательного рефлекса, необходимого для индукции поведенческого ответа во время колоректального растяжения с характерным подъемом задней части тела животного и четко видимым сокращением брюшной полости. Уровень оксидативного стресса определяли по содержанию малонового диальдегида в тканях мозга спектрофотометрически по Ohkawa et al., 1979. Проницаемость гематоэнцефалического барьера у мышей смотрели с помощью красителя Эванс Блу (Evans Blue) по стандартной методике (в модификации Wick et al., 2018) в гиппокампе и мозжечке. Статистическую оценку различий сравниваемых выборок оценивали для 5% уровня значимости. Нормальность выборочного распределения определяли с помощью F-теста Фишера и критерия Шапиро-Уилка с использованием программы OriginPro 8.5 (OriginLab Corporation, Northampton, MA, США). Достоверность различий рассчитали с помощью критерия Манна-Уитни для непараметрических выборок. Результаты и обсуждение. При формировании модели СРК наблюдалась смертность животных, которая составила 8%. В то время как в контрольной группе выживаемость составила 100%. Ректальное введение уксусной кислоты мышам также сопровождалось низким приростом массы тела мышей этой группы по сравнению с контролем. Исследование тревожности показало увеличение ИПТ у мышей обеих групп сразу после окончания моделирования СРК (1.23±0.28 балл). Но через 2 недели после моделирования в контрольной группе ИПТ снизился до 0.47±0.08 баллов, в экспериментальной группе - остался на высоком уровне 1.38±0.21 (n=25; p <0.05). Анализ тревожно-фобического состояния по времени нахождения в световой камере, времени выхода из центра открытого поля, количеству актов груминга и дефекации показал достоверное повышение тревожности у мышей экспериментальной группы (n=25; p<0.05). Мы выявили, что в ответ на растяжение толстой кишки объемами 0.35 и 0.5 мл значения брюшного сгибательного рефлекса в экспериментальной группе были достоверно выше (2.26±0.14 и 3.38±0.18), чем в контрольной группе (1.83±0.18 и 2.9±0.14) соответственно, (n=15; p <0.05), что свидетельствует о появлении висцеральной гиперчувствительности в модели пост-воспалительного СРК. Нами обнаружено увеличение содержания малонового диальдегида до 0.23±0.01 мг/г в тканях головного мозга мышей экспериментальной группы по отношению к контролю 0.20±0.01 мг/г (n=20; p <0,05). Анализ проницаемости гематоэнцефалического барьера не выявил выделения красителя за пределы сосудов головного мозга в контрольных условиях. В модели хронического пост-воспалительного СРК наблюдалось 3-кратное увеличение концентрации Эванс Блу в тканях мозжечка и гиппокампа (n=7; p<0.05), что свидетельствовало о значительном нарушении проницаемости гематоэнцефалического барьера у экспериментальных животных. Заключение. Таким образом, в данной работе мы показали повышение уровня тревожности мышей в хронической модели пост-воспалительного СРК, что может быть связано с появлением висцеральной гиперчувствительности, усилением проницаемости гематоэнцефалического барьера и оксидативного стресса в тканях мозга. Работа выполнена при финансовой поддержке РНФ № 22-25-20045.

Список литературы

1. Агафонова, Н.А. Абдоминальная боль и висцеральная гиперчувствительность-две грани одной реальности для пациентов с СРК / Н.А. Агафонова, Э.П. Яковенко, А.Н. Иванов, А.В. Яковенко // Эффективная фармакотерапия – 2018. – №. 32. – С. 26-33.

2. Arslanova A, Tarasova A, Alexandrova A, Novoselova V, Shaidullov I, Khusnutdinova D, Grigoryeva T, Yarullina D, Yakovleva O, Sitdikova G. Protective effects of probiotics on cognitive and motor functions, anxiety level, visceral sensitivity, oxidative stress and microbiota in mice with antibiotic-induced dysbiosis // Life (Basel). 2021;11(8):764.

Irritable bowel syndrome (IBS) is a common gastrointestinal disorder characterized not only by visceral pain, changes in bowel and intestinal microflora, and food digestion, but also by cognitive impairment, allodynia, depression, and increased anxiety (Arslanova et al, 2021). In most cases, the symptoms of IBS are not associated with organic causes and are largely dependent on stress and anxiety, suggesting that the connection between the brain and the gut is involved in this disease. One of the criteria for diagnosing IBS is the development of visceral hypersensitivity (Agafonova et al., 2018). But the exact pathogenesis of visceral hypersensitivity is not yet fully understood. In our work, using behavioral tests, we analyzed the anxiety-phobic state, development of visceral hypersensitivity in mice with a chronic post-inflammatory model of IBS, and also assessed the content of malonic dialdehyde in the brain and permeability of the blood-brain barrier. Methodology. Chronic model of post-inflammatory IBS is an experimental model of neonatal sensitization induced by rectal administration of a dilute acetic acid solution in mice. Presumably, it causes non-transmural inflammation characterized by increased infiltration of neutrophils into the intestinal tissue, as well as massive necrosis of the mucosal and submucosal layers. Animals at the age of Р10 (Р – day after birth) were randomly divided into two groups: control (n = 25) and experimental (n = 25) with the IBS model. Mice of the control group were injected with NaCl 0.9% (0.5 ml daily for P10-P15 and 1 ml daily for P16-P21). To create an experimental model of IBS, mice of P10 were injected with a solution of acetic acid during 10 days (0.5 ml daily for P10-P15 and 1 ml daily for P16-P21). The body weight of mice in all groups was measured simultaneously at the age of P11, P21, P26 and P40. Anxiety was assessed using the classic behavioral tests "Open Field", "Dark Light Box", "Integral Index of Anxiety (IIA)". Colonic visceral hypersensitivity was assessed by measuring the intensity threshold of the abdominal flexion reflex required to induce a behavioral response during colorectal distension with characteristic elevation of the animal’s posterior part of the body and clearly visible abdominal contraction. The level of oxidative stress was determined by the content of malonic dialdehyde in the brain tissues using of spectrophotometric method according to Ohkawa et al., 1979. The permeability of the blood-brain barrier in mice was monitored using the Evans Blue dye according to the standard method (modified by Wick et al., 2018) in hippocampus and cerebellum. Statistical assessment of the differences between the compared samples was evaluated for a 5% significance level. The normality of the sampling distribution was determined using the Fisher F-test and the Shapiro-Wilk test using the OriginPro 8.5 program (OriginLab Corporation, Northampton, MA, USA). The significance of differences was calculated using the Mann-Whitney test for non-parametric samples. Results and discussion. During the formation of the IBS model, animal mortality was 8%. Survival rate in control group was 100%. The introduction of acetic acid to mice was also accompanied by a low increase in body weight of mice in this group compared to the control group. Anxiety analysis showed an increase in IIA in mice of both groups immediately after the end of IBS modeling (1.23±0.28 points). But 2 weeks after the simulation, in the control group, IIA decreased to 0.47±0.08 points, in the experimental group, IIA remained at a high level of 1.38±0.21 (n=25; p<0.05). Analysis of the anxiety-phobic state based on the time spent in the light chamber, the time of exit from the center of the open field, the number of acts of grooming and defecation showed a significant increase in anxiety in mice of the experimental group (n=25; p<0.05). It was found that in response to colon distension with volumes of 0.35 and 0.5 ml, the values of the abdominal flexion reflex in the experimental group (2.26±0.14 and 3.38±0.18) were significantly higher than in the control group (1.83±0.18 and 2.9±0.14), respectively, (n=15; p<0.05), indicating the appearance of visceral hypersensitivity in models of post-inflammatory IBS. We found an increase in the content of malonic dialdehyde to 0.23±0.01 mg/g in the brain tissues of mice of the experimental group in relation to the control 0.20±0.008 mg/g (n=20; p<0.05). Analysis of the permeability of the blood-brain barrier did not reveal the dye outside the cerebral vessels under control conditions. In the model of chronic post-inflammatory IBS, a 3-fold increase in the concentration of Evans Blue in the tissues of the cerebellum and hippocampus (n=7; p<0.05) was observed, which indicated a significant violation of the permeability of the blood-brain barrier. Conclusion. Thus, in this work, we have shown an increase in anxiety in mice in a chronic model of post-inflammatory IBS, which may be associated with the appearance of visceral hypersensitivity, increased oxidative stress, and blood-brain barrier permeability. The work was supported by the Russian Science Foundation No. 22-25-20045.

References

1. Agafonova, N.A. Abdominal pain and visceral hypersensitivity - two facets of the same reality for patients with IBS / N.A. Agafonova, E.P. Yakovenko, A.N. Ivanov, A.V. Yakovenko // Effective pharmacotherapy - 2018. - no. 32. - S. 26-33.

2. Arslanova A, Tarasova A, Alexandrova A, Novoselova V, Shaidullov I, Khusnutdinova D, Grigoryeva T, Yarullina D, Yakovleva O, Sitdikova G. Protective effects of probiotics on cognitive and motor functions, anxiety level, visceral sensitivity, oxidative stress and microbiota in mice with antibiotic-induced dysbiosis // Life (Basel). 2021;11(8):764.