V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Изучение антидепрессантов в химических опытах и их влияние на поведение мышей в условиях экспериментальной модели депрессии

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Расторгуева  В.О. 1Грубцова  Д.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №9 г.Лесосибирска»

Божедомова  Н.А. 1

---

1Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №9 г.Лесосибирска»

Работа в формате PDF

1.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

Депрессия - главная причина нетрудоспособности в мире. Но так как это психическая болезнь, с ней труднее разобраться, чем, скажем с повышенным уровнем холестерина. Люди часто не различают депрессию и простое чувство подавленности. Грусть периодически ощущают все люди по разным причинам (плохая оценка, дождливая погода), но через некоторое время печаль проходит сама собой. С депрессией дело обстоит иначе: она никогда не заканчивается без серьезного вмешательства. Поскольку симптомы депрессии не осязаемы, сложно понять, что тот, с кем кажется все в порядке, на самом деле страдает.

Обучаясь в специализированном классе, было замечено, что многие одноклассники испытывают потерю интереса к любимым занятиям, учебе, сонливость, проявляют медлительность, слабое внимание и упадок сил. Проведенный анонимный опрос среди учащихся 10 и 11 классов показал, что в большинстве своем у каждого из анкетируемых есть тот или иной симптом депрессии. Открытый диалог о депрессии может помочь избавиться от стереотипов и облегчит приход к решению обратиться за помощью. Своевременное обращение за помощью значительно повышает эффективность лечения, если это требуется, и приближает выздоровление.

Актуальность: депрессия - болезнь нашего времени. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) сравнивает депрессию с эпидемией, охватившей все человечество: депрессия вышла на первое место среди причин неявки на работу, второе - среди болезней, приводящих к потере трудоспособности (после ишемической болезни сердца). Но есть весьма эффективный вид лечения - антидепрессанты.

Цель исследования: выявить влияние антидепрессантов «Золофт» и «Амитриптилин» на поведенческую активность мышей, перенесших эмоционально-болевой стресс в условиях экспериментальной модели психической депрессии.

Гипотеза: антидепрессанты малоэффективны в борьбе с депрессией.

Задачи: 1.Провести анонимное анкетирование учащихся старшей школы на симптомы депрессии.

2. Охарактеризовать виды и механизм действия антидепрессантов.

3. Ознакомиться со свойствами «Амитриптилина» и «Золофта» как эффективных антидепрессантов.

4. Изучить химические свойства «Амитриптилина» и «Золофта».

5. Выявить влияние «Амитриптилина» и «Золофта» на поведение лабораторных мышей.

Объект исследования: антидепрессанты «Золофт» и «Амитриптилин».

Предмет исследования: влияние антидепрессантов «Золофт» и «Амитриптилин» на поведение лабораторных мышей.

Методы исследования:

1.  
Сравнительный анализ.
2.  
Анкетирование.
3.  
Экспериментальное моделирование.
4.  
Реферирование.

I. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Детство, по общему мнению, является счастливейшей порой в жизни человека. Дети, в особенности в подростковом возрасте, тем не менее, не осознают своего счастья. Наша эмоциональная жизнь чрезвычайно запутана и полна конфликтов. Любое чувство или эмоция могут стать источником чувства вины, если им будет приписано негативное моральное суждение взрослых. Подавление эмоций чувством вины подводит человека к депрессивной реакции, вынуждает его заменить любовь одобрением. И тогда состояние человека, степень его удовлетворенности зависит исключительно от реакции окружающих [2]. Признание, принятие и одобрение становятся его главными целями. К подавляемым эмоциям относятся те, происхождение которых связано с предчувствием боли, а именно - враждебность, гнев, страх. Эти эмоции подавляются, если их нельзя ни выразить, ни вытерпеть. Такая ситуация возникает в момент столкновения воли взрослого и воли ребенка. Когда это происходит, исходная причина конфликта превращается в выяснение вопроса «кто прав, а кто - нет», и чувства ребенка становятся уже не важны. Поскольку для взрослого чрезвычайно трудно допустить или даже на мгновение представить, что он может быть неправ, то ребенок, в конце концов оказывается вынужден подчиниться. Ребенку крайне трудно функционировать, находясь под давлением негативных отношений с родителями и учителями. Хорошие отношения настолько важны для безопасности ребенка, что любое их расстройство полностью занимает его разум, поглощает энергию и нарушает равновесие, что может проявляться беспокойством или вспышками ярости. С возрастом он учиться подавлять вспышки раздражения. Процесс подавления эмоций состоит из нескольких шагов: во-первых, блокируется выражение эмоции, чтобы избежать продолжения конфликта; во вторых, развивается чувство вины, вынуждающее признать, что это «плохая» эмоция, и в третьих, успешно отрицая эмоцию, человек преграждает ей путь к сознанию [2]. Становясь старше, он начинает осознавать, что все взрослые, в основном, похожи: мало кто удовлетворяет желания ребенка, в основном все требуют от него послушания, смирения. Он так же понимает, что взрослые поступают так из лучших побуждений, что они хотят помочь адаптироваться ему в социальной жизни. Подростковый бунт не высвобождает подавленные в детстве эмоции, а вводит новые конфликты в отношениях с родителями и учителями. И хотя подросток может иметь превосходство в этом новом противостоянии, тем не менее, вина и стыд, которые являются наследием его детского опыта, остаются неразрешимыми. И депрессия в этом случае неизбежна. У депрессии может быть много симптомов: подавленность, потеря интереса к любимым занятиям, сонливость или наоборот, бессонница, медлительность или непоседливость, изменения вкусовых предпочтений, ощущения никчемности, бесполезности или чувство вины, слабое внимание, упадок сил [2]. Глубоко подавленный человек утрачивает способность к работе и любви. Противоположность депрессии не счастье, а жизненная энергия. Именно она покидает человека в момент депрессии. «Я понимал, что стал меньше делать, думать и чувствовать, а потом пришло беспокойство и существование стало казаться мне слишком болезненным», так описывает депрессию Эндрю Соломон [3]. Помимо поведенческих симптомов депрессии, изменение эмоционального состояния отражается на работе мозга. С помощью рентгена можно выявить уменьшение объема лобных долей и объема гиппокампа. На микромасштабном уровне изменения проявляются нарушениями в передаче серотонина, норадреналина и дофамина. Отсутствие ярких физических проявлений депрессии приводит к тому, что человек долго не обращается за помощью. По данным национального института психиатрии, в среднем, человеку, страдающему депрессией, требуется более десяти лет, чтобы обратится за помощью: часто люди начинают интенсивное лечение, пребывая в подавленном состоянии на протяжении десяти лет. Важно понять, что депрессия - это такое же заболевание как астма или диабет, а не слабость характера, не стоит испытывать чувство стыда или вины за страдания и ожидать, что она пройдет сама собой, как это не происходит и со сломанной рукой. Наличие депрессивного состояния предполагает назначения антидепрессантов - препаратов, повышающих настроение.

Как же работают антидепрессанты? Они способны корректировать работу некоторых механизмов головного мозга. Наш мозг состоит из огромного количества нервных клеток - нейронов. Хотя между нейронами существуют связи, но непосредственно друг с другом они не соприкасаются - между ними находиться щель, которая называется синоптическая щель или просто синапс. Задачу передачи информации от одного нейрона к другому и переноса ее через синапс выполняет химический посредник - медиатор. Согласно биологической теории депрессии - во время депрессии в мозгу понижается концентрация некоторых медиаторов в синапсах. Антидепрессанты, регулируя концентрацию биогенных аминов, корректируют работу мозга, нарушенную при депрессии. Антидепрессанты классифицируются на основании их разных свойств - химического строения, способности влиять преимущественно на одну или сразу на несколько нейромедиаторных структур мозга. Чем больше нейромедиаторных систем охватывает своим действием антидепрессант, тем с большей вероятностью он окажется эффективным. С другой стороны, эта особенность его действия предопределяет появление побочных эффектов. Например, первые антидепрессанты - препараты трициклической химической структуры (Амитриптиллин) влияют на широкий спектр нейромедиаторных систем и чаще всего эффективны, но при этом вызывают холинолитические побочные эффекты (сухость во рту, тахикардия, акатизия, задержка жидкости в организме). Напротив, селективное, избирательное, действие антидепрессантов на какую-то одну нейромедиаторную систему (Золофт) может уменьшать эффективность, но вызывает значительно меньше побочных эффектов. На основании терапевтического спектр действия и побочных эффектов антидепрессанты традиционно подразделяются на следующие группы: а) Селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗ) (Золофт); б) трициклические антидепрессанты и родственные препараты гетероцикоического строения (Амитриптиллин); в) ингибиторы моноаминооксидазы (ИМАО), из-за выраженного токсического действия в настоящее время не используются.

Основным механизмом антидепрессивного эффекта считается взаимодействие препарата с нейромедиаторными системами головного мозга, особенно с серотонинергической и норадренергической. Норадреналин и серотонин выделяются нейронами, располагающимися, соответственно, в области голубого пятна и в ядре шва ствола головного мозга. Оба эти нейрона взаимодействуют с рецепторами различных типов, регулируя процессы сна и бодрствования, внимания, процессы восприятия, а также настроение, аппетит, и другие основные функции. В соответствии с современными представлениями, одним из ведущих механизмов развития депрессии является недостаток моноаминов в синаптической щели. Действие антидепрессантов заключается в том, что они блокируют распад моноаминов (серотонина, норадреналина, дофамина) под действием моноаминоксидаз (МАО) или блокируют обратный нейрональный захват моноаминов. При помощи антидепрессантов повышается концентрация этих медиаторов в голованом мозге, из-за этого восстанавливается равновесие в нервной системе и устраняются симптомы депрессии. Антидепрессанты являются препаратами, всегда требующими индивидуального подбора конкретного препарата и дозы, и поэтому их самостоятельный приём без назначения врача противопоказан [1].

II. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Обучаясь в специализированном классе, было замечено, что многие одноклассники испытывают потерю интереса к любимым занятиям, сонливость, проявляют медлительность, слабое внимание и упадок сил. Проведенный анонимный опрос среди учащихся 10 и 11 классов показал, что в большинстве своем у каждого из анкетируемых есть тот или иной симптом депрессии (Приложения 1, диаграмма 1). Если у вас есть хотя бы пять из этих симптомов, согласно советам психиатров, Вам следует пройти проверку на наличие депрессии.

Экспериментальная часть работы проводилась в лаборатории школы в период с 5 октября по 28 декабря 2017 года. На первом этапе работы исследовался состав, химические свойства данных препаратов, проанализирован состав веществ, а также были идентифицированы функциональные группы, структурные фрагменты лекарственных препаратов.

Амитриптилин (лат.Amitriptylinum) один из основных представителей трициклических антидепрессантов. Химическое название по системе ИЮПАК: 5-(3-Диметиламинопропилиден)-10,11-дигидродибензоциклогептен.

Эмпирическая формула Амитриптилина: С₂₀Н₂₃N, молярная масса – 277 г /моль. Это азотсодержащие, гетероциклическое соединение. В своем составе содержит функциональные группы, фенильных радикалов, третичную аминогруппу.

При исследовании органолептических свойств установили, что «Амитриптилин» представляет собой желтоватый кристаллический порошок со специфическим запахом, легко растворим в воде, этаноле. При идентификации функциональных групп использовали качественные химические реакции на функциональные группы. Амитриптилин имеет в своей структуре третичную аминогруппу, обладает слабыми основными свойствами, и проявляют сильные восстановительные свойства, легко окислятся с образованием окрашенных продуктов.

К раствору Амитриптилина прилили реактив Эрдмана (20 мл концентрированной серной кислоты, 10 капель 30% соляной кислоты), наблюдали слабое окрашивание. Следовательно, обнаружили третичную аминогруппу. При взаимодействии с азотистой кислотой подкисленной соляной кислотой, наблюдали выпадение желтого маслянистого осадка с неприятным запахом - нитрозсоединения. Определение кислотно - основных свойств раствора Амитриптилина с помощью цифрового датчика pH показало, что среда раствора Амитриптилина равнялась 6, 36 приближена к нейтральной.

«Золофт» — антидепрессант из группы селективных ингибиторов серотонина. Химическое название по системе ИЮПАК:

(1S,4S)-4-(3,4-Дихлорфенил)-1,2,3,4-тетрагидро-N-метил-1-нафтиламина. Эмпирическая формула Золофта: C₁₇H₁₇Cl₂N, молекулярная масса- 306 г/моль. Это азотсодержащее, гетероциклическое соединение. В своем составе содержит функциональные группы фенильных радикалов, вторичную аминогруппу, и структурные фрагменты ковалентных связей галогенов.

Вспомогательные вещества: кальций фосфорнокислый, целлюлоза микрокристаллическая, гидроксипропилцеллюлоза, натрия крахмала гликолат, магния стеарат, гидроксипропилметилцеллюлоза, полиэтиленгликоль, полисорбаты, титана диоксид (Е171).

При исследовании органолептических свойств «Золофта» установили, что это белый кристаллический порошок без запаха, плохо растворим в воде и в изопропиловом спирте, растворим в этаноле. При идентификации функциональных групп были проведены качественные реакции на хлорид ионы, и вторичную аминогруппу, остатки фенильных радикалов. К раствору Золофта прибавили, нитрит натрия, подкисленный раствором серной кислоты, наблюдали зеленовато-бурый осадок. Что доказывает наличие вторичной аминогруппы. Для обнаружения хлорид ионов использовали реактив нитрата серебра. К раствору Золофта прибавили нитрат серебра, наблюдали появление белового творожистого осадка. Это позволяет сделать вывод, что в растворе присутствует небольшое количество хлорид ионов. К раствору Золофта прибавили хлорид железа (III), в нейтральном и спиртовом растворе. Характерного сине-фиолетового окрашивания катионов С₆Н₅OFe ²⁺, С₆Н₄O₂Fe⁺ не наблюдали. При определении кислотно-основных свойств раствора Золофта с помощью цифрового датчика pH на среду раствора Золофта равнялась 6,26. Результаты опытов показали, что pH раствора «Амитриптилина» равнялась 6, 36, а «Золофта» - 6, 26, что доказывает, что среда этих препаратов приближена практически к нейтральной, следовательно, на ЖКТ организма вредного воздействия оказывать не будет. Проведенные опыты по идентификации функциональных групп, позволяют предположить, что качественный состав данных препаратов вредного воздействия на живые организмы не должен оказывать.

Второй этап научно-исследовательской работы заключался в изучении воздействия препаратов «Амитриптилина» и «Золофта» на поведении лабораторных мышей (Песчанки), приобретённых в зоомагазине г.Лесосибирска (Приложение 3, рисунок 1,2,3). Моделирование депрессии у животных (методика Порсолта) [3]- процесс воссоздания типичных симптомов депрессии в лабораторных условиях, с целью проверки эффективности исследуемых антидепрессантов. По ряду очевидных причин, не так-то просто воссоздать «человеческие» симптомы депрессии у мыши. У животных нет самосознания и саморефлексии, так что такие важные черты болезни как плохое настроение, сниженная самооценка невозможно воспроизвести без участия в опытах людей. Однако, некоторые виды клинической депрессии у людей бывают вызваны стрессовыми жизненными ситуациями или непредсказуемыми тяжёлыми, иногда трагическими событиями. В связи с этим, целый ряд моделей депрессии на животных основан на воздействии различных стрессовых ситуаций. Один из таких - широко известный тест Порсолта.

Методика поведенческого отчаяния (беспомощности) по методу Порсолта [3] является базисной моделью оценки антидепрессантов. В день эксперимента животное помещают в цилиндр с водой таким образом, чтобы оно не могло ни выбраться из сосуда, ни найти в нем опору, т. е. касаться лапами дна. Попадая в воду, животные начинают проявлять бурную двигательную активность, направленную на поиск выхода из стрессовой ситуации, но затем оставляют эти попытки и зависают в воде в характерной позе, оставаясь полностью неподвижными или совершая незначительные движения, необходимые для поддержания головы над поверхностью воды. Это поведение расценивается как проявление отчаяния, подавленности, депрессивно-подобного состояния. Основным показателем выраженности депрессивно-подобного состояния по данному тесту является длительность неподвижности, т. е. сумма эпизодов иммобилизации у каждого животного в течение 3 мин наблюдения. Состояние иммобилизации оценивается визуально. Критерием антидепрессивной активности считается статистически достоверное уменьшение длительности иммобилизации.

Исследования проводили в лаборатории на базе химической лаборатории школы №9, на самцах мышей вида «Песчанка» в период с 10-24 ноября 2017 года. Содержание животных и эксперименты проводились основываясь на международных нормах и правилах работы с лабораторными животными согласно концепции «трех R»: Reduction - уменьшение количества животных, участвующих в эксперименте. Refinement - совершенствование манипуляций с животными с целью исключить страдания животных. Replacement - замена высокоорганизованных животных более простыми модельными организмами.

Мышей содержали в железных клетках при естественном освещении и температуре 20-22⁰С, кормили брикетированными комбикормами. Животные были взяты в эксперимент после 7 дней карантина. В эксперименте использовались 3 мыши: №1-контрольная, №2-через 24 часа после погружения, начала получать «Амитриптилин», №3-через 24 часа, после первого погружения, начала получать «Золофт».

Сосуды (стеклянная, прозрачная емкость) наполнялись водой на высоте 20 см. При наблюдении за животными засекали время их нахождения в воде. Критическим являлся момент, когда животное было не в состоянии удержаться над поверхностью воды самостоятельно. В этот момент мышь вынимали из воды, обсушивали полотенцем и возвращали в клетку. Животные каждой группы плавали 2 раза — на 1, 3 день эксперимента.

В проведённых экспериментах, мыши вели себя в соответствии с описанной классической методикой Порсолта. При попадании в воду животные начинали активно двигаться в поисках выхода (Приложение 3, рисунок 4). Впоследствии они «зависали» в характерной позе без движения (Приложение 3, рисунок 5). Начиная со 2 дня после погружения, мыши №2 и №3 стали получать антидепрессанты: «Амитриптилин» и «Золофт» (Приложение 3, рисунок 6). Первое погружение показывает, как мышь здоровая справляется со стрессом. При втором погружении мышь контрольная показала увеличение иммобилизации (зависание) с 20 сек. до 2 мин. 30 сек. Что свидетельствует о развитии у нее депрессивного состояния и отказом от борьбы. У мыши №2, на «Амитриптилине», наблюдается уменьшение времени иммобилизации по сравнению с первым погружением, что свидетельствует о купировании у мыши депрессивного состояния. Мышь №3, получающая «Золофт», время иммобилизации не изменилось. (Приложение 1, диаграмма 2, приложение 2, таблица 2). Данные опыты на мышах показали, что мышь №1 потеряла в весе, у нее наблюдалось обильное выпадение шерсти, снизился аппетит, наблюдалось пассивное поведение: большую часть времени сидела в углу клетки, при попытке взять на руки не оказывала сопротивления. Мыши, получающие антидепрессанты, оставались активными, не наблюдалось отклонений ни в поведении, ни в изменении аппетита. Ни во внешнем виде. Таким образом, проведённые эксперименты доказали эффективность антидепрессантов при депрессивном состоянии (Приложение 2, таблица 1).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате исследований, предполагаемая гипотеза о малоэффективности антидепрессантов, не подтвердилась. Методом эксперимента (тест Порсолта), установили высокую эффективность «Амитриптилина» и «Золофта» при депрессии. Мыши, получающие антидепрессанты, в ходе исследований оставались активными, не наблюдалось отклонений ни в их поведении, ни во внешнем виде, ни в изменении аппетита. В ходе эксперимента поставленные задачи были выполнены. Проведенный социологический опрос, показал, что ученики старшей школы испытывают от одного до семи симптомов характерных для депрессии. Если у вас есть хотя бы пять из этих симптомов, согласно советам психиатров, вам следует пройти проверку на наличие депрессии. Ознакомившись с механизмом действия антидепрессантов с помощью доступной литературы, было выбрано два наиболее часто используемых, при лечении депрессии, препарата: «Амитриптилин» и «Золофт». При проведении химического исследования изучаемых препаратов, было установлено, что pH раствора приближен к нейтральной. В ходе идентификации функциональных групп, токсичные ионы не были обнаружены. Это позволяет предположить, что с большей долей вероятности, антидепрессанты не оказывают отрицательного воздействия на желудочно-кишечный тракт. Проведя наблюдения за 3 мышами в тесте принудительного плавания (тест Порсолта), выявили различия в поведении и морфологии мышей, тем самым доказали эффективность антидепрессантов при депрессивном состоянии. Изучив доступную литературу о депрессии создали просветительский буклет.

В заключение, приведем слова Эндрю Соломона, перенесшего депрессию: «Средства от депрессии могут быть ужасны, но они эффективны. Какое счастье, что я живу сейчас, а не 50 лет назад, когда не было антидепрессантов».

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреева А.И. Методические указания по изучению антидепрессивной активности фармакологических веществ (Руководство по экспериментальному изучению новых фармакологических веществ) Минздрав РФ-2000.

2. Джордж Арана, Джеральд Розенбаум. Фармакотерапия психологических расстройств. Москва-2004.

3. Эндрю Соломон. Демон полуденный. Анатомия депрессии. Издательство: Добрая книга, 2004.

4. Эпштейн О.И., Молодавкин Г.М. Антидепрессивные свойства пропротена и амитриптиллина: сравнительное экспериментальное исследование/Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2003 г.

Интернет-ресурсы

Антидепрессанты при депрессии: польза или вред? – (https://новый-гипноз РФ)

Амитриптилин – (https://ru.wikipedia.org)

Влияние антидепрессантов на организм – (https://ourmind.ru)

Тест Порсолта – (https://ru.wikipedia.org/wiki/)

Сертралин – (https://ru.wikipedia.org)

Приложение 1

Диаграмма 1. Социологический опрос учащихся старшей школы (количество опрошенных – 43 человека)

Диаграмма 2. Динамика иммобилизации мышей, перенесших острый эмоционально-болевой стресс, в тесте принудительного плавания

Приложение 2

Таблица 1

Влияние антидепрессантов на морфологические и поведенческие особенности мышей в начале и в конце эксперимента

Таблица 2

Показатели поведения мышей в тесте Порсолта

Приложение 3

Лабораторные мыши, задействованные в эксперименте

Рисунок 1. Мышь №1 Рисунок 2. Мышь №2 Рисунок 3. Мышь №3

Рисунок 4. Активная борьба со стрессом (тест Порсолта)

Рисунок 5. Время иммобилизации

Рисунок 6. Введение препарата