Цель. Выявить влияние антибиотик-ассоциированных нарушений микробиоценоза кишечника на когнитивные функции на примере экспериментальной биологической модели. Материалы и методы. Проведено экспериментальное исследование на примере биологической модели (крысы линии Wistar, 80 животных, самцов одного возраста). В ходе эксперимента моделировался дисбиоз, вызванный действием антибактериальных препаратов амоксициллина (Хемофарм, Сербия) и метронидазола (ООО «Озон», Россия), вводимых животным per os в субтерапевтических (1:100 от терапевтических доз) и терапевтических дозах. Курс антибактериальной терапии составил 3 суток. Микробиологическое исследование биоматериала проводилось традиционными микробиологическими методами до введения антибактериальных препаратов и после. Для оценки выраженности дисбиотических изменений применяли индекс колонизационной резистентности Плоскиревой А. А. (ИКР). Оценку нейроповеденческих реакций проводили с помощью автоматизированных камер (Columbus Instruments, США) с анализаторами активности (Opto-Varimex-5 Auto-Track, США) моторного и исследовательского компонентов, а также последующей автоматизированной программной постобработкой. Оценка когнитивных функций животных осуществлялась до введения антибактериальных препаратов и после завершения курса. Статистический анализ данных проводили с использованием стандартных методов описательной статистики с помощью программы «Microsoft Office Excel 2010». Статистическую значимость различий сравниваемых показателей оценивали с помощью t-критерия Стьюдента при уровне значимости p <0,05 (t> 2). Результаты. Введение антибактериальных препаратов животным приводило к снижению ИКР и при субтерапевтических, и при терапевтических дозах препаратов, что свидетельствует о развитии нарушений микробиоценоза. При введении субтерапевтических доз антибиотиков на 3 сутки от момента введения препарата отмечалось снижение ИКР с 0,48 (значение до введения препаратов) до -1,86 (p<0,01), что сопровождалось снижением ориентировочно-исследовательской активности грызунов с 34 (фоновое значение) до 11 (p<0,01). В группе животных, получивших терапевтические дозы антибиотиков, на 3 сутки эксперимента ИКР снижался с 0,37 до -2,34 (p<0,01), что также сопровождалось снижением уровня ориентировочно-исследовательской активности грызунов по сравнению с фоновыми значениями в 2 раза, с 34 до 15 (p<0,01). Аналогичные закономерности были получены о взаимосвязи ИКР и двигательной активности животных по параметру пройденного пути. Действие субтерапевтических доз антибиотиков способствовало снижению ИКР, на фоне которого наблюдалось уменьшение двигательной активность по параметру пройденного пути в 3 раза, с 1352 до 457 (p<0,01) на 4 сутки эксперимента. Введение терапевтических доз антибиотиков сопровождалось снижением двигательной активности по параметру пройденного пути с 930 до 563 (p<0,01) в период сразу после завершения антибактериальной терапии. При оценке состояния кратковременной памяти у крыс изменения не выявлены. Заключение. На примере экспериментальной биологической модели объективно показано влияние антибиотик-ассоциированных нарушений микробиоценоза кишечника на когнитивные функции подопытных животных. Выраженность снижения когнитивных функций находилась во взаимосвязи со степенью антибиотик-ассоциированных нарушений микробиоценоза и зависела от дозы антибактериального препарата.
Objective. To study the influence of antibiotic-associated disorders of gut microbiota on cognitive functions using an experimental biological model. Materials and methods. An experimental study was carried out using a biological model (Wistar rats, 80 animals, males of the same age). During the experiment, dysbiosis caused by the antibacterial drugs amoxicillin (Chemopharm, Serbia) and metronidazole (OOO "Ozon", Russia), injected into animals per os in subtherapeutic (1:100 of therapeutic doses) and therapeutic doses were simulated. The course of antibacterial therapy was 3 days. Microbiological examination of the biomaterial was carried out using traditional microbiological methods before and after the injection of antibacterial drugs. To assess the intensity of dysbiotic changes we used Colonization Resistance Index by Ploskireva A. A. (CRI). Neurobehavioral reactions were assessed using automated cameras (Columbus Instruments, USA) with activity analyzers (Opto-Varimex-5 Auto-Track, USA) of motor and research components, followed by automated software post-processing. Cognitive functions of the animals were examined before injection of antibacterial drugs and after the finished course. Statistical analysis of the data was performed using standard methods of descriptive statistics using "Microsoft Office Excel 2010" program. Statistical significance of the differences in the compared indices was assessed using Student's t-test at a significance level of p < 0.05 (t> 2). Results. Injection of antibiotics in animals decreased CRI at both subtherapeutic and therapeutic doses of drugs, indicating the development of microbiota disorders. When subtherapeutic doses of antibiotics were injected there was a decrease in the CRI from 0,48 (value before drug administration) to -1,86 (p<0,01) on the 3rd day after administration of the drug, which was associated with a decrease in the rodents' tentative-exploration activity from 34 (baseline value) to 11 (p<0,01). In the group of animals that received therapeutic doses of antibiotics, the CRI decreased from 0.37 to -2.34 (p<0.01) on the 3rd day of the experiment, which was also associated with a 2-fold decrease in the level of orientational research activity of rodents as compared with the background values, from 34 to 15 (p<0.01). Similar patterns were obtained about the relationship between the CRI and the motor activity of the animals on the parameter of the distance traveled. The action of subtherapeutic doses of antibiotics contributed to a decrease in the CRI, against which there was a 3-fold decrease in motor activity on the parameter of the distance traveled, from 1352 to 457 (p<0,01) on the 4th day of the experiment. Injection of therapeutic doses of antibiotics was associated with a decrease in motor activity on the parameter of the pathway from 930 to 563 (p<0.01) in the period immediately after antibiotic therapy. The changes in short-term memory in the rats were not detected. Conclusion. The effect of antibiotic-associated disorders of gut microbiota on cognitive functions of experimental animals was demonstrated objectively on the example of an experimental biological model. The severity of cognitive function decrease was in correlation with the degree of antibiotic-associated disorders of microbiota and depended on the dose of antibacterial drugs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.