Постстрессорная экспрессия генов, вовлечённых в нейропластичность в гиппокампе и крови у крыс с разным уровнем возбудимости нервной системы
- Авторы: Вылегжанина А.Э.1, Шалагинова И.Г.1, Зачепило Т.Г.2, Дюжикова Н.А.2
-
Учреждения:
- Балтийский федеральный университет им. И. Канта
- Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 585-588
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://bakhtiniada.ru/2313-1829/article/view/256278
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623319
- ID: 256278
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Причины и механизмы большинства психических расстройств до настоящего момента не выяснены. Известно, что стресс может провоцировать манифестацию депрессивных и тревожных расстройств, однако открытым остаётся вопрос о роли генетически детерминированных индивидуальных различий в формировании уязвимости к постстрессорным нейрохимическим нарушениям, в том числе, влияющим на нейропластичность.
Ранние исследования показывают увеличение уровня глюкокортикоидов в крови в ответ на острый и хронический стресс и изменение экспрессии глюкокортикоидных и минералкортикоидных рецепторов. Хронический и острый стресс также способны уменьшать уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF), который вовлечён в формирование новых синапсов, рост и развитие нейронов [1]. Однако исследований, направленных на изучение различий в постстрессорных изменениях экспрессии генов, кодирующих данные белки в зависимости от функциональных особенностей нервной системы, недостаточно для понимания полного механизма стрессового ответа.
Удобной моделью для изучения влияния генетически детерминированных особенностей нервной системы на стресс-реактивность являются линии крыс из Биоколлекции ФГБУН Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, селектированные по порогу возбудимости нервной системы [2]: линия ВП (высокий порог возбудимости, низковозбудимые) и НП (низкий порог возбудимости, высоковозбудимые). Установлено, что данные линии отличаются по своим поведенческим реакциям на длительное эмоционально-болевое стрессорное воздействие и имеют специфические молекулярно-клеточные и эпигенетические изменения в структурах мозга, вовлечённых в эмоциональный контроль и реакцию на стресс [2].
Цель работы. Изучить уровень мРНК генов глюкокортикоидного и минералкортикоидного рецептора (NR3C1, NR3C2), а также нейротрофического фактора мозга (BDNF) в гиппокампе и крови линий крыс с контрастной возбудимостью нервной системы в норме и в разные сроки после длительного эмоционально-болевого стрессорного воздействия.
Общее количество животных в эксперименте составило 96 (по 6 животных в каждой контрольной и экспериментальной группах в каждой временной точке). В качестве модели стресса использовали длительное эмоционально-болевое воздействие по К. Гехту [2]. Для оценки экспрессии генов глюкокортикоидных рецепторов и нейротрофического фактора было произведено выделение РНК из гиппокампа и крови крыс двух линий, декапитированных через сутки, 7, 24 и 60 дней после стресса. Анализ экспрессии генов производился при помощи ПЦР в реальном времени с дальнейшей обработкой данных по методу ΔΔCt, критерия Краскела–Уоллиса, Манна–Уитни.
Анализ экспрессии изучаемых генов у интактных животных показал, что высоковозбудимые крысы линии НП имеют значимо более низкий уровень экспрессии гена nr3c2 (кодирующего минералкортикоидный рецептор) в гиппокампе по сравнению с низковозбудимой линией ВП. Анализ краткосрочного и долгосрочного действия стресса на уровень экспрессии изучаемых генов (nr3c1, nr3c2, bdnf) выявил снижение уровня мРНК bdnf в гиппокампе у линии НП к сроку 60 дней после стресса.
Результаты позволяют предположить, что генетически детерминированные особенности высоковозбудимых животных определяют ослабленные адаптационные возможности их нервной системы, а сниженный уровень мРНК гена nr3c2 в гиппокампе в норме и снижение экспрессии гена bdnf в ответ на стресс можно рассматривать в качестве одного из маркеров подобного ослабления.
Ключевые слова
Полный текст
Причины и механизмы большинства психических расстройств до настоящего момента не выяснены. Известно, что стресс может провоцировать манифестацию депрессивных и тревожных расстройств, однако открытым остаётся вопрос о роли генетически детерминированных индивидуальных различий в формировании уязвимости к постстрессорным нейрохимическим нарушениям, в том числе, влияющим на нейропластичность.
Ранние исследования показывают увеличение уровня глюкокортикоидов в крови в ответ на острый и хронический стресс и изменение экспрессии глюкокортикоидных и минералкортикоидных рецепторов. Хронический и острый стресс также способны уменьшать уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF), который вовлечён в формирование новых синапсов, рост и развитие нейронов [1]. Однако исследований, направленных на изучение различий в постстрессорных изменениях экспрессии генов, кодирующих данные белки в зависимости от функциональных особенностей нервной системы, недостаточно для понимания полного механизма стрессового ответа.
Удобной моделью для изучения влияния генетически детерминированных особенностей нервной системы на стресс-реактивность являются линии крыс из Биоколлекции ФГБУН Института физиологии им. И.П. Павлова РАН, селектированные по порогу возбудимости нервной системы [2]: линия ВП (высокий порог возбудимости, низковозбудимые) и НП (низкий порог возбудимости, высоковозбудимые). Установлено, что данные линии отличаются по своим поведенческим реакциям на длительное эмоционально-болевое стрессорное воздействие и имеют специфические молекулярно-клеточные и эпигенетические изменения в структурах мозга, вовлечённых в эмоциональный контроль и реакцию на стресс [2].
Цель работы. Изучить уровень мРНК генов глюкокортикоидного и минералкортикоидного рецептора (NR3C1, NR3C2), а также нейротрофического фактора мозга (BDNF) в гиппокампе и крови линий крыс с контрастной возбудимостью нервной системы в норме и в разные сроки после длительного эмоционально-болевого стрессорного воздействия.
Общее количество животных в эксперименте составило 96 (по 6 животных в каждой контрольной и экспериментальной группах в каждой временной точке). В качестве модели стресса использовали длительное эмоционально-болевое воздействие по К. Гехту [2]. Для оценки экспрессии генов глюкокортикоидных рецепторов и нейротрофического фактора было произведено выделение РНК из гиппокампа и крови крыс двух линий, декапитированных через сутки, 7, 24 и 60 дней после стресса. Анализ экспрессии генов производился при помощи ПЦР в реальном времени с дальнейшей обработкой данных по методу ΔΔCt, критерия Краскела–Уоллиса, Манна–Уитни.
Анализ экспрессии изучаемых генов у интактных животных показал, что высоковозбудимые крысы линии НП имеют значимо более низкий уровень экспрессии гена nr3c2 (кодирующего минералкортикоидный рецептор) в гиппокампе по сравнению с низковозбудимой линией ВП. Анализ краткосрочного и долгосрочного действия стресса на уровень экспрессии изучаемых генов (nr3c1, nr3c2, bdnf) выявил снижение уровня мРНК bdnf в гиппокампе у линии НП к сроку 60 дней после стресса.
Результаты позволяют предположить, что генетически детерминированные особенности высоковозбудимых животных определяют ослабленные адаптационные возможности их нервной системы, а сниженный уровень мРНК гена nr3c2 в гиппокампе в норме и снижение экспрессии гена bdnf в ответ на стресс можно рассматривать в качестве одного из маркеров подобного ослабления.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Источник финансирования. Данное исследование было поддержано из средств программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» БФУ им. И. Канта.
Об авторах
А. Э. Вылегжанина
Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Автор, ответственный за переписку.
Email: vylegzh8@gmail.com
Россия, Калининград
И. Г. Шалагинова
Балтийский федеральный университет им. И. Канта
Email: vylegzh8@gmail.com
Россия, Калининград
Т. Г. Зачепило
Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук
Email: vylegzh8@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
Н. А. Дюжикова
Институт физиологии им. И.П. Павлова Российской академии наук
Email: vylegzh8@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург
Список литературы
- Murakami S., Imbe H., Morikawa Y., et al. Chronic stress, as well as acute stress, reduces BDNF mRNA expression in the rat hippocampus but less robustly // Neuroscience Research. 2005. Vol. 53, N 2. P. 129–139. doi: 10.1016/j.neures.2005.06.008
- Вайдо А.И., Ширяева Н.В., Павлова М.Б. Селектированные линии крыс с высоким и низким порогом возбудимости: модель для изучения дезадаптивных состояний, зависимых от уровня возбудимости нервной системы // Лабораторные животные для научных исследований. 2018. № 3. doi: 10/29926/2618723X-2018-03-02
Дополнительные файлы
