The effect of substance P on blood serum glycoproteins under technogenic rotating electric fields in animals with different stress resistance profiles

Abstract

Aim. To study the effect of substance P on the blood serum glycoproteins in experimental animals with different stress-resistance profiles under technogenic rotating electric field.

Methods. The level of sialic acids, mucoproteins, fucose, and α-L-fucosidase was determined in the blood serum of 72 noninbred white male rats before (control) and on the 10th and 20th day of exposure to a technogenic rotating electric field (REF), as well as under the combination of technogenic rotating electric field and substance P injection at the same time. To determine the stress resistance, the animals were tested using the “open field” method. Animals were divided into groups based on the tests’ data obtained: stress-resistant, not stress-resistant and ambivalent.

Results. On the 10th day of technogenic rotating electric field action, the level of sialic acids, fucose, and α-L-fucosidase activity increased in all animals. The concentration of mucoproteins tended to decrease. On the 20th day, the sialic acids content remained elevated compared with the control in all groups. The content of mucoproteins decreased in stress-resistant, not stress-resistant and restored to the control level in ambivalent compared with those on the 10th day. On the 20th day, fucose concentration reached control values in stress-resistant and ambivalent animals and decreased in not stress-resistant. On the 10th day of the combined exposure, the concentration of sialic acids, mucoproteins, fucose, α-L-fucosidase was reduced in all animals compared with the 10th day of technogenic rotating electric field action. On the 20th day of the combined exposure, the values of the studied parameters remained reduced in all groups of animals compared with those on the 20th day of isolated technogenic rotating electric field action.

Conclusion. The substance P injection limits the effects of technogenic rotating electric field on the metabolism of carbohydrate-containing biopolymers in blood serum in all groups of animals, as can be seen by a decrease in the level of sialic acids, fucose, and low enzymatic activity of α-L-fucosidase under combined exposure.

Keywords

technogenic rotating electric field / stress / stress resistance / carbohydrate-containing biopolymers / sialic acids / mucoproteins / fucose / α-L-fucosidase / substance P

References

[1] Kostryukova N.K., Gudkov A.B., Karpin V.A., Lavkina E.S. Biological effects of superweak magnetic fields. Literature review. Ekologiya cheloveka. 2004; (3): 55–59. (In Russ.)

[2] Кострюкова Н.К., Гудков А.Б., Карпин В.А., Лавкина Е.С. Биологические эффекты сверхслабых магнитных полей. Обзор литературы. Экология человека. 2004; (3): 55–59.

[3] Pryakhin E.A. Adaptive reactions under the influence of electromagnetic factors. Vestn. ChGPU. 2006; (6): 136–145. (In Russ.)

[4] Пряхин Е.А. Адаптивные реакции при воздействии факторов электромагнитной природы. Вестн. ЧГПУ. 2006; (6): 136–145.

[5] Shchepina T.P., Nekrasova D.A., Egorkina S.B. The influence of low frequency rotating field on reproductive potential of experimental animal. Zdorove naseleniya i sreda obitaniya. 2014; (8): 53–55. (In Russ.)

[6] Щепина Т.П., Некрасова Д.А., Егоркина С.Б. Влияние вращающегося электрического поля на репродуктивный потенциал экспериментальных животных. Здоровье населения и среда обитания. 2014; (8): 53–55.

[7] Zajnaeva T.P., Yegorkina S.B. The impact of the low-frequency rotating electric field on the “mother-placenta-fetus” system in rats with various prognostic stress resistance. Ekologiya cheloveka. 2016; (8): 3–7. (In Russ.) DOI: 10.33396/1728-0869-2016-8-3-7.

[8] Зайнаева Т.П., Егоркина С.Б. Влияние вращающегося электрического поля на систему «мать-плацента-плод» у крыс с разной прогностической стрессустойчивостью. Экология человека. 2016; (8): 3–7. DOI: 10.33396/1728-0869-2016-8-3-7.

[9] ­Zajnaeva T.P., Yegorkina S.B. The system mother-placenta-fetus in the technogeneous rotating electric field in rats with various prognostic stress resistance. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. Elektronnoe izdanie. 2016; (2): 156–160. (In Russ.) DOI: 10.12737/19641.

[10] Зайнаева Т.П., Егоркина С.Б. Система мать-плацента-плод в условиях техногенного вращающегося электромагнитного поля у крыс с различной прогностической стрессоустойчивостью. Вестн. новых мед. технол. Электронное издание. 2016; (2): 156–160. DOI: 10.12737/19641.

[11] Pshennikova M.G. The phenomenon of stress. Emotional stress and its role in pathology. Patolo­gicheskaya fiziologiya i eksperimentalnaya terapiya. 2000; (2): 24–31. (In Russ.)

[12] Пшенникова М.Г. Феномен стресса. Эмоциональный стресс и его роль в патологии. Пат. физиол. и эксперим. терап. 2000; (2): 24–31.

[13] Sudakov K.V., Umryukhin P.E. Sistemnye osnovy emo­tsional'nogo stressa. (System bases of emotional stress.) M.: ­GEOTAR Media. 2010; 112 р. (In Russ.)

[14] Судаков К.В., Умрюхин П.Е. Системные основы эмоционального стресса. М.: ГЭОТАР-Медиа. 2010; 112 с.

[15] Egorkina S.B, Eliseeva E.V. Opioid peptides as neuromodulators of adaptive processes. Bulletin of Udmurt University. Biology & earth scien­ces. 2010; (3): 25–27. (In Russ.)

[16] Егоркина С.Б., Елисеева Е.В. Опиоидные пептиды как нейромодуляторы адаптивных процессов. Вестн. Удмуртского ун-та. 2010; (3): 25–27.

[17] Mantyh P.W. Neurobiology of substance P and the NK1 receptor. J. Clin. Psychiatry. 2002; 63 (11): 6–10. PMID: 12562137.

[18] Yumatov E.A. Psikhofiziologiya emotsiy i emotsional'nogo napryazheniya studentov. (Psychophysiology of emotions and emotional tension of students.) М.: IТRK. 2017; 198 p. (In Russ.)

[19] Юматов Е.А. Психофизиология эмоций и эмоционального напряжения студентов. М.: ИТРК. 2017; 198 с.

[20] Pshennikova M.G. Hereditary efficiency of stress-limiting systems as a factor of the resistance to stress-induced disorders. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2003; 34 (3): 55–67. (In Russ.)

[21] Пшенникова М.Г. Врождённая эффективность стресс-лимитирующих систем, как фактор устойчивости к стрессорным повреждениям. Успехи физиол. наук. 2003; 34 (3): 55–67.

[22] Schank J.R., Ryabinin A.E., Giardino W.J., Ciccocioppo R., Heilig M. Stress related neuropeptides and addictive behaviors: Beyond the usual suspects. Neuron. 2012; 76 (1): 192–208. DOI: 10.1016/j.neuron.2012.09.026.

[23] Vasilyeva N.N., Bryndina I.G. The role of individual stress resistance in realization of immobilization and zoosocial stress effects on pulmonary surfactant system. Rossiyskiy fiziologicheskiy zhurnal im. I.M. Sechenova. 2012; 98 (7): 871–878. (In Russ.)

[24] Васильева Н.Н., Брындина И.Г. Роль индивидуальной стрессоустойчивости в реализации влияний иммобилизационного и зоосоциального стресса на сурфактантную систему лёгких. Рос. физиол. ж. им. И.М. Сеченова. 2012; 98 (7): 871–878.

[25] Koplik E.V. Method for determi­ning the criterion of rat resistance to emotional stress. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2002; 9 (1): 16–18. (In Russ.)

[26] Коплик Е.В. Метод определения критерия устойчивости крыс к эмоциональному стрессу. Вестн. новых мед. технол. 2002; 9 (1): 16–18.

[27] Mayorov O.Yu. Assessment of individual typological features of behavior and stability of intact white male rats based on the factor model of the normal ethological spectrum of indicators in the open field test. Clinical Informatics and telemedicine. 2011; 7 (8): 21–32. (In Russ.)

[28] Майоров О.Ю. Оценка индивидуально-типологических особенностей поведения и устойчивости интактных белых крыс-самцов на основе факторной модели нормального этологического спектра показателей в тесте «открытое поле». Клин. информатика и телемедицина. 2011; 7 (8): 21–32.

[29] Pertsov S.S., Koplik E.V., Simbirtsev A.S., Kalinichenko L.S. Influence of IL-1β on the behavior of rats under weak stress load when testing in an open field. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny. 2009; (11): 488–490. (In Russ.)

[30] Перцов С.С., Коплик Е.В., Симбирцев А.С., Калиниченко Л.С. Влияние ИЛ-1β на поведение крыс в условиях слабой стрессорной нагрузки при тестировании в открытом поле. Бюл. эксперим. биол. и мед. 2009; (11): 488–490.

[31] Wiederschain G.Ya. Glycobiology: progress, problems and perspectives. Biokhimiya. 2013; 78 (7): 877–900. (In Russ.)

[32] Видершайн Г.Я. Гликобиология: успехи, проблемы и перспективы. Биохимия. 2013; 78 (7): 877–900.

[33] Bauer J., Osborn H.M.I. Sialic acids in biological and therapeutic processes: opportunities and challenges. Future Med. Chemistry. 2015; 7 (16): 2285–2299. DOI: 10.4155/fmc.15.135.

[34] Bohm S., Schwab I., Lux A., Nimmerjahn F. The role of sialic acid as a modulator of the anti-inflammatory activity of IgG. Semin. Immunopathol. 2012; 34 (3): 443–453. DOI: 10.1007/s00281-012-0308-x.

[35] Varki А. Sialic acids in human health and disease. Trendsin Mol. Med. 2008; 14 (8): 351–360. DOI: 10.1016/j.molmed.2008.06.002.

[36] Grebenkina E.P., Minaeva E.V. Stress implementing influence of neurogenic stress on nonspecific element of the immune response, sialoglycoprotein and collagen indices. Zdorove, demografiya, ekologiya finno-ugorskikh narodov. 2015; (4): 25–26. (In Russ.)

[37] Гребёнкина Е.П., Минаева Е.В. Cтресс-реализующее влияние нейрогенного стресса на неспецифическое звено иммунного ответа, показатели сиалогликопротеинов и коллагена. Здоровье, демография, экология финно-­угорских народов. 2015; (4): 25–26.

[38] Protasova S.V., Butolin E.G., Oksuzyan A.V. Metabolism of carbohydrate-containing biopolymers in liver and gastric mucosa of rats with experimental diabetes and varying stress resistance. Saharnyy diabet. 2010; (1): 10–12. (In Russ.) DOI: 10.14341/2072-0351-6010.

[39] Протасова С.В., Бутолин Е.Г., Оксузян А.В. Обмен углеводсодержащих биополимеров в печени и слизистой желудка при экспериментальном диабете у крыс с различной устойчивостью к стрессу. Сахарный диабет. 2010; (1): 10–12. DOI: 10.14341/2072-0351-6010.

[40] Pertsov S.S. Catecholamines of the adrenal glands of August and Wistar rats under acute emotional stress. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny. 1997; 123 (6): 645–648. (In Russ.)

[41] Перцов С.С. Катехоламины надпочечников крыс линии Август и линии Вистар при остром эмоциональном стрессе. Бюл. эксперим. биол. и мед. 1997; 123 (6): 645–648.

[42] Permyakov A.A., Eliseeva E.V. Analiz povedenches­kikh reaktsiy u eksperimental'nykh zhivotnykh s razlichnoy stres­soustoychivost'yu. (Analysis of behavioral reactions in experimental animals with different stress resistance.) Izhevsk: Knigograd. 2017; 127 р. (In Russ.)

[43] Пермяков А.А., Елисеева Е.В. Анализ поведенческих реакций у экспериментальных животных с различной стрессоустойчивостью. Ижевск: КнигоГрад. 2017; 127 с.

[44] Lekomtsev I.V., Naumova N.G., Logvinenko S.V. Indicators of sialoglycoprotein exchange in blood plasma of rats with experimental diabetes. Proceedings of the Izhevsk state medical academy. 2000; (38): 25. (In Russ.)

[45] Лекомцев И.В., Наумова Н.Г., Логвиненко С.В. Показатели обмена сиалогликопротеинов в плазме крови крыс с экспериментальным диабетом. Труды Ижевской гос. мед. академии. 2000; (38): 25.

[46] Protasova S.V., Butolin E.G., Oksuzyan A.V. Dynamics of changes in the content of carbohydrate-contai­ning biopolymers in the blood of rats under long-term stress effects of various genesis. Vyatskiy meditsinskiy vestnik. 2008; (1): 81–83. (In Russ.)

[47] Протасова С.В., Бутолин Е.Г., Оксузян А.В. Динамика изменения содержания углеводсодержащих биополимеров в крови крыс при длительных стрессогенных воздействиях различного генеза. Вятский мед. вестн. 2008; (1): 81–83.

[48] Smith T. Glucocorticoid regulation of glucosaminoglycan synthesis in cultured human skin fibroblasts: evidence for a receptor-mediated mechanism involved effects on specific de novo protein synthesis. Metabolism. 1988; 37 (2): 179–184. DOI: 10.1016/S0026-0495(98)90015-4.

[49] Varki А., Lowe J.B. Essentials of Glycobiology. 2nd ed. NY: Cold Spring Harbor Laboratory Press. 2009; 784 р.

[50] Kunizhev S.M., Andrusenko S.F., Denisova E.V. Glikoproteiny. Mediko-biologicheskie funktsii, svoystva, vydelenie i primenenie. (Glycoproteins. Medico-biological functions, properties, selection and application.) M.: University book. 2016; 140 р. (In Russ.)

[51] Кунижев С.М., Андрусенко С.Ф., Денисова Е.В. Гликопротеины. Медико-биологические функции, свойства, выделение и применение. М.: Вузовская книга. 2016; 140 с.

[52] Danilov G.E., Myagkov A.V., Bryndina I.G., Vasilieva N.N. Rol' stress-protektornykh struktur mozga v regulyatsii vistseral'nykh funktsiy. (The role of stress-­inducing brain structures in the regulation of visceral functions.) M.: RAMN publishing house. 2004; 144 р. (In Russ.)

[53] Данилов Г.Е., Мягков А.В., Брындина И.Г., Васильева Н.Н. Роль стресс-протекторных структур мозга в регуляции висцеральных функций. М.: Издательство РАМН. 2004; 144 с.

[54] Esposito B. Corticotropin-releasing hormone and brain mast cells regulate blood-brain-barrier permeability by acute stress. J. Pharmacol. 2002; (303): 1061–1066. DOI: 10.1124/jpet.102.038497.

RIGHTS & PERMISSIONS

Vorontsova T.S., Vasileva N.N., Isakova L.S.