Влияние фотопериодических условий Северо-Запада России и экзогенного мелатонина на психоэмоциональный статус сирийского хомяка (Mesocricetus auratus)

Обоснование. Среди факторов окружающей среды, влияющих на рост частоты возникновения психоэмоциональных состояний, большое значение придаётся световому режиму. Однако механизмы регуляции поведения млекопитающих в нестандартных световых условиях и роль гормона мелатонина в этом процессе до конца не исследованы.
Цель исследования. Оценить воздействие специфических световых условий Севера и мелатонина на поведение Mesocricetus auratus.
Методы. Животные были разделены на 4 группы: LD (контроль), NL (световые условия Севера), а также LD + mel и NL + mel (мелатонин, 100 мкг/ животное). Исследование поведенческих реакций, уровня эмоционального и тревожно-фобического состояния животных проводили в установках «Открытое поле» и «Тёмная камера с отверстиями».
Результаты. Содержание M. auratus в NL оказало негативное влияние на их поведение – выявлено снижение двигательной активности (горизонтальной и вертикальной) и «норкового рефлекса» (обследования отверстий), увеличение количества реакций замирания и груминга и времени первого выглядывания из верхнего отверстия. Показано, что мелатонин способствовал увеличению ориентировочно-исследовательской активности и снижению количества актов тревожности в NL + mel по сравнению с NL; противоположное воздействие гормона на данные показатели наблюдалось в LD + mel.
Заключение. Полученные результаты указывают на важную роль фотопериода и мелатонина в регуляции поведения сезонно размножающихся видов.

1. Pevet P, Klosen P, Felder-Schmittbuhl MP. The hormone melatonin: Animal studies. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2017; 31(6): 547-559. doi: 10.1016/j.beem.2017.10.010

2. Reiter RJ, Sharma R. Central and peripheral actions of melatonin on reproduction in seasonal and continuous breeding mammals. Gen Comp Endocrinol. 2021; 300: 113620. doi: 10.1016/j.ygcen.2020.113620

3. Manchia M, Squassina A, Pisanu C, Congiu D, Garzilli M, Guiso B, et al. Investigating the relationship between melatonin levels, melatonin system, microbiota composition and bipolar disorder psychopathology across the different phases of the disease. Int J Bipolar Disord. 2019; 7: 27. doi: 10.1186/s40345-019-0163-y

4. Kholghi G, Eskandari M, Shokouhi Qare Saadlou MS, Zarrindast MR, Vaseghi S. Night shift hormone: How does melatonin affect depression? Physiol Behav. 2022; 252: 113835. doi: 10.1016/j.physbeh.2022.113835

5. Li W, Li T, Liu L, Ma S. Seasonal photoperiodic influence of pineal melatonin on hypothalamic-pituitary-adrenal axishippocampal-receptor in male rats. J Traditional Chin Med Sci. 2022; 9(2): 143-152. doi: 10.1016/j.jtcms.2022.03.005

6. de Leeuw M, Verhoeve SI, van der Wee NJA, van Hemert AM, Vreugdenhil E, Coomans CP. The role of the circadian system in the etiology of depression. Neurosci Biobehav Rev. 2023; 153: 105383. doi: 10.1016/j.neubiorev.2023.105383

7. Li B, Hsieh YR, Lai WD, Tung TH, Chen YX, Yang CH, et al. Melatonin ameliorates neuropsychiatric behaviors, gut microbiome, and microbiota-derived metabolites in rats with chronic sleep deprivation. Int J Mol Sci. 2023; 24(23): 16820. doi: 10.3390/ijms242316820

8. Cools O, Hebbrecht K, Coppens V, Roosens L, De Witte A, Morrens M, et al. Pharmacotherapy and nutritional supplements for seasonal affective disorders: A systematic review. Expert Opin Pharmacother. 2018; 19(11): 1221-1233. doi: 10.1080/14656566.2018.1501359

9. Palma-Gómez M, Osnaya I, Balderas A, Ortega D, Escobar C. Constant light during lactation programs circadian and metabolic systems. Chronobiol Int. 2018; 35(8): 1153-1167. doi: 10.1080/07420528.2018.1465070

10. Nelson RJ, Chbeir S. Dark matters: Effects of light at night on metabolism. Proc Nutr Soc. 2018; 77(3): 223-229. doi: 10.1017/S0029665118000198

11. Touitou Y, Reinberg A, Touitou D. Association between light at night, melatonin secretion, sleep deprivation, and the internal clock: Health impacts and mechanisms of circadian disruption. Life Sci. 2017; 173: 94-106. doi: 10.1016/j.lfs.2017.02.008

12. Bazhanova ED. Desynchronosis: Types, main mechanisms, role in the pathogenesis of epilepsy and other diseases: A literature review. Life (Basel). 2022; 12(8): 1218. doi: 10.3390/life12081218

13. Tapia-Osorio A, Salgado-Delgado R, Angeles-Castellanos M, Escobar C. Disruption of circadian rhythms due to chronic constant light leads to depressive and anxiety-like behaviors in the rat. Behav Brain Res. 2013; 252: 1-9. doi: 10.1016/j.bbr.2013.05.028

14. Виноградова И.А., Анисимов В.Н. Световой режим Севера и возрастная патология. Петрозаводск: ПетроПресс; 2012.

15. Анисимов В.Н., Виноградова И.А., Букалев А.В., Попович И.Г., Забежинский М.А., Панченко А.В., и др. Световой десинхроноз и риск злокачественных новообразований у лабораторных животных: состояние проблемы. Вопросы онкологии. 2014; 60(2): 15-27.

16. Antonova EP, Ilyukha VA, Kalinina SN. Effect of Northwest Russia’s photoperiodic conditions and exogenous melatonin on physiological and biochemical parameters in Syrian hamsters (Mesocricetus auratus). Moscow University Biological Sciences Bulletin. 2020; 75(3): 117-124. doi: 10.3103/S0096392520030013

17. Munley KM, Dutta S, Jasnow AM, Demas GE. Adrenal MT1 melatonin receptor expression is linked with seasonal variation in social behavior in male Siberian hamsters. Horm Behav. 2022; 138: 105099. doi: 10.1016/j.yhbeh.2021.105099

18. Paribello P, Manchia M, Bosia M, Pinna F, Carpiniello B, Comai S. Melatonin and aggressive behavior: A systematic review of the literature on preclinical and clinical evidence. J Pineal Res. 2022; 72(4): e12794. doi: 10.1111/jpi.12794

19. Goncharova N, Chigarova O, Oganyan T. Age-related and individual features of the HPA axis stress responsiveness under constant light in nonhuman primates. Front Endocrinol (Lausanne). 2023; 13: 1051882. doi: 10.3389/fendo.2022.1051882

20. Bedrosian TA, Galan A, Vaughn CA, Weil ZM, Nelson RJ. Light at night alters daily patterns of cortisol and clock proteins in female Siberian hamsters. J Endocrinol. 2013; 25: 590-596. doi: 10.1111/jne.12036

21. Wilson AL, Downs CT. Light interference and melatonin affects digestion and glucocorticoid metabolites in striped mouse. Biol Rhythm Res. 2015; 6: 929-939. doi: 10.1080/09291016.2015.1066546

22. Gutzler SJ, Karom M, Erwin WD, Albers HE. Photoperiodic regulation of adrenal hormone secretion and aggression in female Syrian hamsters. Horm Behav. 2009; 56(4): 481-489. doi: 10.1016/j.yhbeh.2009.08.007

23. Han JG, Yang ZC, Zhang N, Liu XY, Guo XZ. Study on the physiological mechanism of “kidney corresponding with winter” from the changes of hormone on the hypothalamuspituitary-adrenal axis in winter and summer. China J Tradit Chin Med Pharm. 2016; 31(1): 42-45.

24. Dantas-Ferreira RF, Dumont S, Gourmelen S, Cipolla-Neto J, Simonneaux V, Pévet P, et al. Food-anticipatory activity in Syrian hamsters: Behavioral and molecular responses in the hypothalamus according to photoperiodic conditions. PLoS One. 2015; 10(5): e0126519. doi: 10.1371/journal.pone.0126519

25. Zhang L, Guo HL, Zhang HQ, Xu TQ, He B, Wang ZH, et al. Melatonin prevents sleep deprivation-associated anxiety-like behavior in rats: Role of oxidative stress and balance between GABAergic and glutamatergic transmission. Am J Transl Res. 2017; 9(5): 2231-2242.

26. Kwak MJ, Chae KS, Kim JN, Whang KY, Kim Y. Dietary effects of melatonin on growth performance by modulation of protein bioavailability and behavior in early weaned rats and pigs. J Anim Sci Technol. 2023; 65(5): 1053-1064. doi: 10.5187/jast.2023.e44

27. Jaworek J, Leja-Szpak A, Nawrot-Porąbka K, Szklarczyk J, Kot M, Pierzchalski P, et al. Effects of melatonin and its analogues on pancreatic inflammation, enzyme secretion, and tumorigenesis. Int J Mol Sci. 2017; 18(5): 1014. doi: 10.3390/ijms18051014

28. Moran KM, Delville Y. A hamster model for stress-induced weight gain. Horm Behav. 2024; 160: 105488. doi: 10.1016/j.yhbeh.2024.105488

29. Laredo SA, Orr VN, McMackin MZ, Trainor BC. The effects of exogenous melatonin and melatonin receptor blockade on aggression and estrogen-dependent gene expression in male California mice (Peromyscus californicus). Physiol Behav. 2014; 128: 86-91. doi: 10.1016/j.physbeh.2014.01.039