Окситоцин: коэволюция человека и доместицированных животных

Hейропептид окситоцин (ОТ) и его гомологи синтезируются специализированными нейронами, сосредоточенными у позвоночных животных в эволюционно-древнем отделе головного мозга – гипоталамусе. Аксоны ОТ нейронов следуют в нейрогипофиз, откуда ОТ выделяется в общий кровоток. Наряду с этим коллатерали аксонов ОТ нейронов, как показано у млекопитающих, следуют в различные отделы переднего мозга, в которых ОТ модулирует активность локальных нейронных цепей. На поведенческом уровне ОТ облегчает внутривидовые социальные контакты у млекопитающих, используя широкую палитру механизмов: от подавления активности нейроэндокринной оси стресса до прямого действия на нейроны структур мозга, участвующих в контроле социального поведения. Работы последних лет продемонстрировали участие ОТ в формировании социальных связей между одомашненными животными (собаки, овцы, коровы) и человеком. Они указывают на связь повышенной концентрации эндогенного окситоцина в периферическом кровотоке (и других жидкостях организма, в том числе слюне и моче) и проявлений коммуникативного поведения у животных по отношению к человеку и между собой. Описано, что у домашних животных периферический уровень ОТ коррелирует с частотой контактов с человеком и внутривидовым социальным поведением. Кроме того, в литературе приводятся эксперименты с интраназальным введением ОТ собакам, что, как и при высоком уровне эндогенного ОТ, приводит к повышению частоты контактов с хозяином. Известно, что одомашненные животные характеризуются выраженным социально- коммуникативным поведением, сниженными агрессией и стресс-ответом. Поэтому в данном кратком обзоре мы также затрагиваем вопросы роли ОТ в регуляции различных форм социального поведения: от моногамных отношений до материнского поведения и социального распознавания у людей и животных, а также касаемся значения ОТ в модуляции агрессивного поведения и снижении стресс-реакции и тревожности. При систематизации накопленных данных предложены новые возможности изучения роли ОТ в коммуникативных контактах между одомашненным животным и человеком, сформировавшихся в процессе совместной эволюции на протяжении последних 10–15 тыс. лет.

1. Беляев Д.К. Дестабилизирующий отбор как фактор доместикации. Генетика и благосостояние человечества. М.: Наука, 1981.

2. Бондарь Н.П., Кудрявцева Н.Н. Нарушение социального распознавания у самцов мышей с повторным опытом агрессии. Журн. высш. нерв. деят. 2005;55(3):378-384.

3. Дарвин Ч. О выражении ощущений у человека и животных. Спб.: Типография Ф.С. Сущинскаго, 1872.

4. Трут Л.Н., Плюснина И.З., Оськина И.Н. Эксперимент по доместикации лисиц и дискуссионные вопросы эволюции собак. Генетика. 2004;40(6):794-807.

5. Alves E., Fielder A., Ghabriel N., Sawyer M., Buisman-Pijlman F.T.A. Early social environment affects the endogenous oxytocin system: a review and future directions. Front. Endocrinol. 2015;6:32. DOI 10.3389/fendo.2015.00032

6. Bartz J.A., Zaki J., Bolger N., Ochsner K.N. Social effects of oxytocin in humans: context and person matter. Trends Cogn. Sci. 2011;15: 301-309. DOI 10.1016/j.tics.2011.05.002

7. Belyaev D.K. Destabilizing selection as a factor in domestication. J. Hered. 1979;70:301-308.

8. Benelli A., Bertolini A, Poggioli R, Menozzi B, Basaglia R, Arletti R. Polymodal dose–response curve for oxytocin in the social recognition test. Neuropeptides. 1995;28(4):251-255. DOI 10.1016/0143-4179(95)90029-2

9. Bosch O.J., Neumann I.D. Both oxytocin and vasopressin are mediators of maternal care and aggression in rodents: from central release to sites of action. Horm. Behav. 2012;61(3):293-303. DOI 10.1016/j. yhbeh.2011.11.002

10. Bradshaw J.W.S., Paul E.S. Could empathy for animals have been an adaptation in the evolution of Homo? Anim. Welfare. 2010;19: 107-112.

11. Briine M. On human self-domestication, psychiatry, and eugenics. Philos. Ethics Humanit. Med. 2007;2:21. DOI 10.1186/1747-5341-2-21

12. Bülbül M., Babygirija R., Cerjak D., Yoshimoto S., Ludwig K., Takahashi T. Hypothalamic oxytocin attenuates CRF expression via GABA(A) receptors in rats. Brain Res. 2011;1387:39-45. DOI 10.1016/j.brainres.2011.02.091

13. Calcagnoli F., de Boer S.F., Althaus M., den Boer J.A., Koolhaas J.M. Antiaggressive activity of central oxytocin in male rats. Psychopharmacology. 2013;229:639-651. DOI 10.1007/s00213-013-3124-7

14. Calcagnoli F., Meyer N., De B.S.F., Althaus M., Koolhaas J.M. Chronic enhancement of brain oxytocin levels causes enduring anti-aggressive and pro-social explorative behavioral effects in male rats. Horm. Behav. 2014;65:427-433. DOI 10.1016/j.yhbeh.2014.03.008

15. Cho M.M., DeVries A.C., Williams J.R., Carter C.S. The effects of oxytocin and vasopressin on partner preferences in male and female prairie voles (Microtus ochrogaster). Behav. Neurosci. 1999;113:1071-1079. DOI 10.1037/0735-7044.113.5.1071

16. de Boer S.F., van der Vegt B.J., Koolhaas J.M. Individual variation in aggression of feral rodent strains: A standard for the genetics of aggression and violence? Behav. Genet. 2003;33:485-501. DOI 10.1023/A:1025766415159

17. de Dreu C.K.W., Greer L.L., Kleef G.A.V., Shalvi S., Handgraaf M.J.J. Oxytocin promotes human ethnocentrism. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011;108:1262-1266. DOI 10.1073/pnas.1015316108

18. de Jong T.R., Beiderbeck D.I., Neumann I.D. Measuring virgin female aggression in the female intruder test (FIT): Effects of oxytocin, estrous cycle, and anxiety. PLoS One. 2014;9:e91701. DOI 10.1371/journal.pone.0091701

19. de Waal F.B.M. Putting the altruism back into altruism: the evolution of empathy. Annu. Rev. Psychol. 2008;59:279-300. DOI 10.1146/annurev.psych.59.103006.093625

20. Domes G., Heinrichs M., Gläscher J., Büchel C., Braus D.F., Herpertz S.C. Oxytocin attenuates amygdala responses to emotional faces regardless of valence. Biol. Psychiatry. 2007;62:1187-1190. DOI 10.1016/j.biopsych.2007.03.025

21. du Vigneaud V., Ressler C., Swan J.M., Roberts C.W., Katsoyannis P.G. Oxytocin: Synthesis. J. Amer. Chem. Soc. 1954;76(12):3115-3118. DOI 10.1021/ja01641a004

22. Eliava M., Melchior M., Knobloch-Bollmann H.S., Wahis J., da Silva Gouveia, Tang Y., Ciobanu A.C., Triana del Rio R., Roth L.C., Althammer F., Chavant V., Goumon Y., Gruber T., Busnelli M., Chini B., Tan L., Mitre M., Froemke R.C., Chao M.V., Giese G., Sprengel R., Kuner R., Poisbeau P., Seeburg P.H., Stoop R., Charlet A., Grinevich V. A new population of parvocellular oxytocin neurons controlling magnocellular neuron activity and inflammatory pain processing. Neuron. 2016;89(6):1291-1304. DOI 10.1016/j.neuron. 2016.01.041

23. Ferguson J.N., Aldag J.M., Insel T.R., Young L.J. Oxytocin in the medial amygdala is essential for social recognition in the mouse. J. Neurosci. 2001;21(20):8278-8285.

24. Francis D.D., Champagne F., Meaney M.J. Variations in maternal behaviour are associated with differences in oxytocin receptor levels in the rat. J. Neuroendocrinol. 2000;12:1145-1148.

25. Goodson J.L., Bass A.H., 2000. Forebrain peptides modulate sexually polymorphic vocal circuitry. Nature. 2000;403:769-772. DOI 10.1038/35001581

26. Grinevich V., Desarménien M., Chini B., Tauber M., Muscatelli F. Ontogenesis of oxytocin pathways in the mammalian brain: late maturation and psychosocial disorders Front. Neuroanat. 2015;8:164. DOI 10.3389/fnana.2014.00164

27. Grinevich V., Knobloch-Bollmann H.S., Eliava M., Busnelli M., Chini B. Assembling the puzzle: Pathways of oxytocin signaling in the brain. Biol. Psychiatry. 2016;79(3):155-164. DOI 10.1016/j. biopsych.2015.04.013

28. Hare B., Plyusnina I., Ignacio N., Schepina O., Stepika A., Wrangham R., Trut L. Social cognitive evolution in captive foxes is a correlated by-product of experimental domestication. Curr. Biol. 2005;15:226-230. DOI 10.1016/j.cub.2005.01.040

29. Hare B., Wobber V., Wrangham R. The self-domestication hypothesis: evolution of bonobo psychology is due to selection against aggression. Anim. Behav. 2012;83:573-585. DOI 10.1016/j.anbehav. 2011.12.007

30. Hernádi A., Kis A., Kanizsár O., Tóth K., Miklósi B., Topál J. Intranasally administered oxytocin affects how dogs (Canis familiaris) react to the threatening approach of their owner and an unfamiliar experimenter. Behav. Process. 2015;119:1-5. DOI 10.1016/j.beproc. 2015.07.001

31. Huber D., Veinante P., Stoop R. Vasopressin and oxytocin excite distinct neuronal populations in the central amygdala. Science. 2005;308: 245-248. DOI 10.1126/science.1105636

32. Insel T.R., Hulihan T.J. A gender-specific mechanism for pair bonding: Oxytocin and partner preference formation in monogamous voles. Behav. Neurosci. 1995;109:782-789. DOI 10.1037/0735-7044.109. 4.782

33. Jensen P. Behavior genetics and the domestication of animals. Annu. Rev. Anim. Biosci. 2014;2:85-104. DOI 10.1146/annurev-animal- 022513-114135

34. Jurek B., Slattery D.A., Hiraoka Y., Liu Y., Nishimori K., Aguilera G., Neumann I.D., van den Burg E.H. Oxytocin regulates stress-induced CRF gene transcription through CREB-regulated transcription coactivator 3. J. Neurosci. 2015;35(35):12248-12260. DOI 10.1523/ JNEUROSCI.1345-14.2015

35. Kirsch P., Esslinger C., Chen Q., Mier D., Lis S., Siddhanti S., Gruppe H., Mattay V.S., Gallhofer B., Meyer-Lindenberg A. Oxytocin modulates neural circuitry for social cognition and fear in humans. J. Neurosci. 2005;25(49):11489-11493. DOI 10.1523/JNEUROSCI. 3984-05.2005

36. Kis, A., Bence M., Lakatos G., Pergel E., Turcsán B., Pluijmakers J., Vas J., Elek Z., Brúder I., Földi L., Sasvári-Székely M., Miklósi A., Rónai Z., Kubinyi E. Oxytocin receptor gene polymorphisms are associated with human directed social behavior in dogs (Canis familiaris). PLoS ONE. 2014;9:e83993. DOI 10.1371/journal.pone. 0083993

37. Kis A., Hernádi A., Kanizsár O., Gácsi M., Topál J. Oxytocin induces positive expectations about ambivalent stimuli (cognitive bias) in dogs. Horm. Behav. 2015:69:1-7. DOI 10.1016/j.yhbeh.2014.12.004

38. Knobloch H.S., Grinevich V. Evolution of oxytocin pathways in the brain of vertebrates. Front. Behav. Neurosci. 2014;8:31. DOI 10.3389/fnbeh.2014.00031

39. Knobloch H.S., Charlet A., Hoffmann L.C., Eliava M., Khrulev S., Cetin A.H., Osten P., Schwarz M. K., Seeburg P.H., Stoop R., Grinevich V. Evoked axonal oxytocin release in the central amygdala attenuates fear response. Neuron. 2012;73:553-566. DOI 10.1016/j. neuron.2011.11.030

40. Kujala M.V., Kujala J., Carlson S., Hari R. Dog experts’ brains distinguish socially relevant body postures similarly in dogs and humans. PLoS ONE. 2012;7:e39145. DOI 10.1371/journal.pone.0039145

41. Lucht M.J., Barnow S., Sonnenfeld C., Rosenberger A., Grabe H.J., Schroeder W., Völzke H., Freyberger H.J., Herrmann F.H., Kroemer H., Rosskopf D. Associations between the oxytocin receptor gene (OXTR) and affect, loneliness and intelligence in normal subjects. Progress in Neuropsychopharmacology and Biological Psychiatry. 2009;33:860-866. DOI 10.1016/j.pnpbp.2009.04.004

42. Meinlschmidt G., Heim C. Sensitivity to intranasal oxytocin in adult men with early parental separation. Biol. Psychiatry. 2007;61:1109-1111. DOI 10.1016/j.biopsych.2006.09.007

43. Miklósi Á., Kubinyi E., Topál J., Gácsi M., Virányi Z., Csányi V. A simple reason for a big difference: wolves do not look back at humans, but dogs do. Cur. Biology. 2003;13(9):763-766. DOI 10.1016/S0960-9822(03)00263-X

44. Nagasawa M., Mitsui S., En S., Ohtani N., Ohta M., Sakuma Y., Onaka T., Mogi K., Kikusui T. Social evolution. Oxytocin-gaze positive loop and the coevolution of human-dog bonds. Science. 2015;348: 333-336. DOI 10.1126/science.1261022

45. Neumann I.D. Brain Oxytocin: A key regulator of emotional and social behaviours in both females and males. J. Neuroendocrinol. 2008;20: 858-865. DOI 10.1111/j.1365-2826.2008.01726.x

46. Neumann I.D., Landgraf R. Balance of brain oxytocin and vasopressin: implications for anxiety, depression, and social behaviors. Trends Neurosci. 2012;35:649-659. DOI 10.1016/j.tins.2012.08.004

47. Nowak R., Boivin X. Filial attachment in sheep: Similarities and differences between ewe-lamb and human-lamb relationships. Appl. Anim. Behav. Sci. 2015;164:12-28. DOI 10.1016/j.applanim.2014.09.013

48. Olazábal D.E., Young L.J. Variability in “spontaneous” maternal behavior is associated with anxiety-like behavior and affiliation in na ive juvenile and adult female prairie voles (Microtus ochrogaster). Dev. Psychobiol. 2005;47(2):166-178. DOI 10.1002/dev.20077

49. Olazábal D.E., Young L.J. Oxytocin receptors in the nucleus accumbens facilitate “spontaneous” maternal behavior in adult female prairie voles. Neuroscience. 2006;141(2):559-568. DOI 10.1016/j.neuroscience.2006.04.017

50. Olff M., Frijling J.L., Kubzansky L.D., Bradley B., Ellenbogen M.A., Cardoso C., Bartz J.A., Yee J.R., van Zuiden M. The role of oxytocin in social bonding, stress regulation and mental health: an update on the moderating effects of context and interindividual differences. Psychoneuroendocrinology. 2013;38(9):1883-1894. DOI 10.1016/j. psyneuen.2013.06.019

51. Oliva J.L., Rault J.-L., Appleton B., Lill A. Oxytocin enhances the appropriate use of human social cues by the domestic dog (Canis familiaris) in an object choice task. Anim. Cogn. 2015;18:767-775. DOI 10.1007/s10071-015-0843-7

52. Palagi E., Nicotra V., Cordoni G. Rapid mimicry and emotional contagion in domestic dogs. Roy. Soc. Open Sci. 2015;2:150505. DOI 10.1098/rsos.150505

53. Popik P., Vetulani J.M., van Ree. Low doses of oxytocin facilitate social recognition in rats. Psychopharmacology (Berl.). 1992;106(1): 71-74.

54. Price E.O. Animal Domestication and Behavior. Oxon, N.Y.: CABI, 2002.

55. Rehn T., Handlin L., Uvnäs-Moberg K., Keeling L.J. Dogs’ endocrine and behavioural responses at reunion are affected by how the human initiates contact. Physiol. Behav. 2014;124:45-53. DOI10.1016/j.physbeh.2013.10.009

56. Rilling J.K., Demarco A.C., Hackett P.D., Chen X., Gautam P., Stair S., Haroon E., Thompson R., Ditzen B., Patel R., Pagnoni G. Sex differences in the neural and behavioral response to intranasal oxytocin and vasopressin during human social interaction. Psychoneuroendocrinology. 2014;39:237-248. DOI 10.1016/j.psyneuen.2013.09.022

57. Rodrigues S.M., Saslow L.R., Garcia N., John O.P., Keltner D. Oxytocin receptor genetic variation relates to empathy and stress reactivity in humans. Proc. Natl Acd. Sci. USA. 2009;106:21437-21441. DOI 10.1073/pnas.0909579106

58. Romero T., Nagasawa M., Mogi K., Hasegawa T., Kikusui T. Oxytocin promotes social bonding in dogs. Proc. Natl Acad. Sci USA. 2014;111:9085-9090. DOI 10.1073/pnas.1322868111

59. Ross H.E., Young L.J. Oxytocin and the neural mechanisms regulating social cognition and affiliative behavior. Front. Neuroendocrinol. 2009;30:534-547. DOI 10.1016/j.yfrne.2009.05.004

60. Scharrer E. Die Lichtempfindlichkeit blinder Elritzen (Untersuchungen uber das Zwischenhirn der Fische). Z. Vergl. Physiol. 1928;7:1-38. DOI 10.1007/BF00341151

61. Shamay-Tsoory S.G., Fischer M., Dvash J., Harari H., Perach-Bloom N., Levkovitz Y. Intranasal administration of oxytocin increases envy and schadenfreude (gloating). Biol. Psychiatry. 2009;66:864-870. DOI 10.1016/j.biopsych.2009.06.009

62. Somatic Transgenesis in Molecular Neuroendocrinology, Wiley and Son, 2016 (in press).

63. Staes N., Stevens J.M.G., Helsen P., Hillyer M., Korody M., Eens M. Oxytocin and vasopressin receptor gene variation as a proximate base for inter- and intraspecific behavioral differences in bonobos and chimpanzees. PLoS ONE. 2014;9:e113364. DOI 10.1371/ journal.pone.0113364

64. Trut L., Oskina I., Kharlamova A. Animal evolution during domestication: The domesticated fox as a model. BioEssays. 2009;31:349-360. DOI 10.1002/bies.200800070

65. Trut L.N., Plyusnina I.Z., Oskina I.N. An experiment on fox domestication and debatable issues of evolution of the dog. Russ. J. Genet. 2004;40:644-655. DOI 10.1023/B:RUGE.0000033312.92773.c1

66. Viviani D., Charlet A., van den Burg E., Robinet C., Hurni N., Abatis M., Magara F., Stoop R. oxytocin selectively gates fear responses through distinct outputs from the central amygdala. Science. 2011;333:104-107. DOI 10.1126/science.1201043

67. Windle R.J., Kershaw Y.M., Shanks N., Wood S.A., Lightman S.L., Ingram C.D. Oxytocin attenuates stress-induced c-fos mRNA expression in specific forebrain regions associated with modulation of hypothalamo-pituitary-adrenal activity. J. Neurosci. 2004;24:2974-2982. DOI 10.1523/JNEUROSCI.3432-03.2004

68. Wittig R.M., Crockford C., Deschner T., Langergraber K.E., Ziegler T.E., Zuberbühler K. Food sharing is linked to urinary oxytocin levels and bonding in related and unrelated wild chimpanzees. P. Roy. Soc. Lond. B Biol. 2014;281:20133096. DOI 10.1098/rspb. 2013.3096

69. Yayou K., Ito S., Yamamoto N. Relationships between postnatal plasma oxytocin concentrations and social behaviors in cattle. Anim. Sci. J. 2015;86(8):806-813. DOI 10.1111/asj.12363

70. Young L.J., Lim M.M., Gingrich B., Insel T.R. Cellular mechanisms of social attachment. Horm. Behav. 2001;40:133-138. DOI 10.1006/hbeh.2001.1691