Preview

Вавиловский журнал генетики и селекции

Расширенный поиск
Том 20, № 2 (2016)
Скачать выпуск PDF

Редакционная статья

Наследственные особенности физиологических функций

138-144 232
Аннотация

Активация меланокортиновых рецепторов (МКР) в гипоталамусе подавляет аппетит. Белок, родственный агути (AgRP), и нейропептид Y (NPY) коэкспрессируются в нейронах гипоталамуса и повышают аппетит: NPY – через свои рецепторы на МКР-нейронах, AgRP связывается с МКР и вызывает их инактивацию. У неразмножающихся мышей генетическая блокада МКР (мутация yellow в локусе агути Ау) повышает потребление пищи. Остается невыясненной роль МКР в регуляции аппетита в период беременности и лактации, когда потребление пищи значительно возрастает. В этой работе у мышей линии C57Bl/6J a/a (контроль) и Ау/a генотипов изучали экспрессию AgRP (меланокортиновая регуляция) и NPY (немеланокортиновая регуляция) в гипоталамусе в период беременности (7, 13, 18-й дни) и лактации (10-й и 21-й дни) и сопоставили ее с потреблением пищи. У виргинных Ау/a (блокада МКР) самок по сравнению с a/a самками потребление пищи было повышено, уровень мРНК и иммунореактивность AgRP понижены. Динамика возрастания потребления пищи по ходу беременности различалась у Ау/a и a/a мышей. Уровень мРНК NPY возрастал только у a/a самок, а уровень мРНК AgRP – у самок обоих генотипов, но у Ау/a был ниже, чем у контрольных. После родов потребление пищи, уровни мРНК нейропептидов и иммунореактивность AgRP в гипоталамусе не различались у Ау/a и a/a самок, экспрессия AgRP у лактирующих Ау/a самок была выше, чем у виргинных. Полученные результаты показывают, что блокада МКР снижает экспрессию AgRP у неразмножающихся самок мышей, беременность уменьшает, а лактация устраняет этот эффект. Повышение потребления пищи во время беременности связано с активацией синтеза NPY и AgRP и проведением орексигенного сигнала через МКР. Гиперфагия лактации не зависит от инактивации МК-рецепторов.

145-154 216
Аннотация

Известно, что неонатальный хэндлинг может приводить к устойчивым изменениям нейробиологического и поведенческого фенотипов. Под влиянием неонатального хэндлинга у крыс, селекционированных на усиление агрессивно-оборонительной реакции по отношению к человеку («агрессивные», 44-е поколение), происходило значительное ослабление агрессии, сопровождаемое снижением стресс-реактивности. Однако и у интактных агрессивных крыс последних поколений (70-е) отмечали более низкий стрессорный уровень кортикостерона относительно 44-го поколения, который не так существенно отличался от соответствующего уровня гормона у «ручных» крыс, селекционируемых в противоположном направлении – на отсутствие агрессии к человеку. Исследование проводили на серых крысах 75-го поколения отбора на агрессивное поведение и для сравнения – на ручное. Целью данной работы было выяснить, сопровождается ли снижение стресс-реактивности у агрессивных крыс на современном этапе селекции ослаблением эффекта хэндлинга на агрессивность. Под влиянием неонатального хэндлинга у агрессивных животных обнаружено достоверное, но существенно меньшее, чем у крыс 44-го поколения, снижение агрессивности. При этом как у агрессивных, так и ручных крыс стрессорный уровень кортикостерона в крови возвращался к базальному уровню в течение более длительного времени, чем у соответствующих контрольных животных. Неонатальный хэндлинг вызывал понижение количества мРНК рецептора глюкокортикоидов (ГР) в гиппокампе агрессивных крыс, но достоверно не влиял на количество мРНК кортикотропин-рилизинг (КРГ) гормона в гипоталамусе. Однако в контроле отмечали более высокое содержание мРНК КРГ у агрессивных крыс относительно ручных и, наоборот, не обнаружили различий в количестве мРНК ГР между линиями в отличие от более ранних поколений. Показано, что хэндлинг детенышей положительно влиял на материнское поведение у ручных крыс. Таким образом, результаты, полученные в 75-м поколении отбора, свидетельствуют о том, что эффект хэндлинга на агрессивность ослабевает на фоне понижения стресс-реактивности у агрессивных крыс. Вероятно, это связано с изменением количества ГР в гиппокампе и усилением глюкокортикоидной обратной связи на современном этапе отбора. Небольшое увеличение продолжительности стресс-ответа, по-видимому, связано со стрессогенной составляющей неонатального хэндлинга и не связано с изменением материнской заботы.

155-164 324
Аннотация

Один из видов семейства Opisthorchiidae – Opisthorchis felineus (O. felineus) – вызывает тяжелые нарушения в организме человека и животных, поэтому является объектом актуальных научных исследований. В работе проведено сравнительное исследование влияния инвазии O. felineus на изменение в составе форменных элементов крови, костномозгового гемопоэза и поведенческого рефлекса вздрагивания у мышей C57BL/6 и сирийских хомячков через две недели после инфицирования. Обнаружены существенные межвидовые различия по многим показателям. Было установлено, что относительная масса основного органа периферической иммунной системы – селезенки – у мышей существенно больше, чем у хомячков. Более того, инвазия O. felineus вызывала гипертрофию селезенки только у мышей. У хомячков были более выраженные отклонения от нормы в составе форменных элементов крови, которые сопровождались активацией миело- и эритропоэза. У мышей установленные изменения в крови не сопровождались сдвигами колониеобразующей активности костного мозга. Мыши отличались от хомячков и по реакции вздрагивания на акустический сигнал как по выраженности самой реакции, так и по величине преимпульсного ингибирования. У инфицированных хомячков не было реакции привыкания на звуковой сигнал. Кроме того, у хомячков созревание марит O. felineus происходило раньше, чем у мышей. Полученные данные говорят о бόльшей резистентности мышей к инфицированию O. felineus, однако не исключают возможности использования мышей в качестве модельных при исследовании процессов, происходящих в организме хозяина на фоне экспериментального описторхоза.

165-171 333
Аннотация

Согласно гипотезе о снятии напряжения, повышенный уровень тревожности или стресса может приводить к большему потреблению алкоголя и алкогольной зависимости. Однако это не всегда подтверждается данными, полученными на экспериментальных животных. Одной из моделей для исследования связи между тревожностью, функцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы (ГГНС) и предрасположенностью к алкогольной зависимости может быть селекционная модель серых крыс с ручным и агрессивным поведением по отношению к человеку. Ранее у ручных крыс отмечали ослабление тревожно-подобного поведения и понижение функциональной активности ГГНС, судя по уровню кортикостерона и адренокортикотропного гормона (АКТГ) в крови в условиях покоя и при стрессе по сравнению с агрессивными и неселекционируемыми животными. В данной работе оценивали предпочтение и потребление этанола разной концентрации в условиях свободного доступа к этанолу и воде (two bottle-choice paradigm), а также влияние однократного введения этанола на поведение в приподнятом крестообразном лабиринте у самцов крыс с агрессивным и ручным поведением. У ручных и агрессивных самцов после внутрибрюшинного введения алкоголя отмечали уменьшение числа вертикальных стоек в центре приподнятого крестообразного лабиринта, которое достигало уровня значимости только у первых. Такое изменение свидетельствует не только об отсутствии анксиолитического действия 12 %-го этанола, но и усилении тревожно-подобного поведения у ручных крыс. Агрессивные крысы превосходили ручных по потреблению 2 %-го этанола, тогда как потребление 10 %-го и предпочтение 5 %-го раствора у ручных было достоверно выше, чем у агрессивных. После семидневной отмены спирта у ручных крыс наблюдали эффект депривации, поскольку его потребление становилось больше, чем до отмены. Таким образом, различия в потреблении этанола между ручными и агрессивными крысами меняются в зависимости от концентрации раствора. Агрессивные самцы пьют только 2 %-й раствор больше, чем ручные, и поэтому гипотеза о снятии напряжения подтверждается именно для этой концентрации.

Экспрессия ключевых генов физиологических функций. ОБЗОР

172-179 269
Аннотация

Космический полет вызывает ряд серьезных побочных физиологических изменений в первую очередь из-за состояния микрогравитации. В поисках механизмов, лежащих в основе этих изменений, были разработаны многие подходы: от моделирования микрогравитации на Земле до исследований в космосе, неотъемлемой частью которых является исследование экспрессии генов и белков. В отличие от костной и мышечной тканей, молекулярные изменения, происходящие в нервных клетках во время космических полетов, практически не исследованы. Целью данного обзора является обобщение последних достижений в области исследования экспрессии генов и белков в нервной системе в условиях микрогравитации. В значительной степени обзор будет посвящен результатам полета биоспутника «Бион-М1». Впервые нами были выявлены чувствительные к микрогравитации гены дофаминовой (ДА) и серотониновой (5-HT) систем: тирозин гидроксилаза (TH), катехол-о-метилтрансфераза (COMT) и дофаминовый рецептор первого типа (D1) в нигростриатальной системе; серотониновые рецепторы 2А подтипа (5-HT2A) и D1 рецепторы в гипоталамусе и моноаминоксидаза А (МАО А) во фронтальной коре. Снижение экспрессии ключевых генов дофаминовой системы может вносить вклад в развитие двигательных нарушений и дискинезии во время космического полета как у животных, так и человека. Также под действием микрогравитации активируется и система нейронального апоптоза, о чем свидетельствуют повышение экспрессии антиапоптотического белка Bcl-XL в гиппокампе и ее снижение в гипоталамусе. Длительный космический полет привел к дисрегуляции экспрессии генов, кодирующих глиальный нейротрофический фактор (GDNF) и дофаминовый нейротрофический фактор (CDNF) мозга. Данные нейротрофические факторы играют важнейшую роль в поддержании и защите дофаминергических нейронов, поэтому снижение их экспрессии в нигростриатальной дофаминовой системе может быть одной из причин негативного воздействия космического полета на дофаминовую систему мозга. Уникальность данных, полученных в результате полета биоспутника «Бион-М1», заключается в том, что они впервые позволили подвести молекулярно-генетическую основу под известные на сегодня нейрофизиологические механизмы адаптации центральной нервной системы к состоянию микрогравитации.

180-190 357
Аннотация

Нейромедиатор мозга серотонин регулирует различные формы как нормального, так и патологического поведения, действуя на 14 типов серотониновых (5-НТ) рецепторов. Все 5-НТ рецепторы, за исключением 5-НТ3, представляющего ионный канал (ионотропный рецептор), принадлежат к суперсемейству метаботропных рецепторов, сопряженных с G- белками. Каждый из типов и подтипов рецепторов характеризуется уникальным контролирующим геном, спектром сродства к разнообразным агонистам и антагонистам серотонина, специфическим распределением в мозге и рядом регулируемых функций. Среди этого многообразия 5-НТ рецепторов особый интерес вызывает эволюционно наиболее древний 5-НТ1А рецептор, играющий ключевую роль в ауторегуляции серотониновой системы мозга. Эта роль 5-НТ1А рецепторов обусловлена особенностями их локализации (пост- или пресинаптически на 5-НТ нейронах), в зависимости от которой они могут оказывать прямо противоположное действие на функциональную активность 5-НТ системы. Обзор посвящен данным литературы и результатам, полученным авторами, о факторах, регулирующих экспрессию и функциональную активность 5-НТ1А рецепторов, и их влиянии на поведение. Описана структура гена 5-НТ1А рецептора, приведены новейшие данные о посттрансляционной регуляции активности 5-НТ1А рецепторов и взаимодействии 5-НТ рецепторов. Особое внимание уделено роли гетеромеризации 5-НТ1А рецептора при его взаимодействии с 5-НТ7 серотониновым рецептором с образованием гетеродимера и функциональной инактивации 5-НТ1А рецептора. Показано участие 5-НТ1А рецепторов в регуляции агрессивного поведения, каталепсии, тревожности, депрессии и уникальной природной адаптации – зимней спячки. Особое внимание уделено участию этих рецепторов в регуляции 1) вызванной страхом защитно-оборонительной агрессии по отношению к человеку – основы процесса доместикации; 2) межсамцовой (intermale) агрессии по отношению к сопернику (конкуренту), приводящей к установлению отношения доминант – субординант в сообществе животных и лежащей в основе асоциального поведения человека; 3) механизмов депрессии и действия клинически эффективных антидепрессантов группы ингибиторов обратного захвата серотонина. Выдвинута гипотеза о роли 5-НТ1А / 5-НТ7 гетеродимеризации в механизме действия антидепрессантов.

198-203 191
Аннотация

Нарушение адаптации к неблагоприятным жизненным обстоятельствам считается одной из причин возникновения симптомов депрессии. Согласно глюкокортикоидной гипотезе, важная роль в индукции психоэмоционального расстройства принадлежит стрессорной активации гипоталамо-гипофизарно-адренокортикальной системы (ГГАС). Конечные гормоны этой системы, глюкокортикоиды, принимают важное участие в формировании многих физиологических и поведенческих ответов на стресс. И хотя острый гормональный ответ ГГАС на относительно непродолжительное воздействие обеспечивает быструю мобилизацию защитных сил организма, способствующую эффективному преодолению потенциально опасной ситуации, длительное повышение уровня гормонов может спровоцировать развитие нежелательных последствий, включающих депрессию. Наибольшее внимание при исследовании механизмов смены эффектов глюкокортикоидов с защитных на повреждающие привлекают глюкокортикоидные рецепторы (ГР). Эти рецепторы широко экспрессируются в мозге. Они являются важными регуляторами транскрипционной активности многих генов, в том числе и традиционно связанных с развитием психоэмоциональных отклонений, например, гена мозгового нейротрофического фактора (Brain Derived Neurotrophic Factor, BDNF). Кроме прямого воздействия на транскрипционную активность генов-мишеней, изменение экспрессии самих ГР в результате действия стресса
и / или глюкокортикоидов может модифицировать функциональные ответы на последующие стимулы. Анализ имеющихся в литературе сведений об эффектах стресса и глюкокортикоидов на экспрессию ГР в гиппокампе – структуре мозга, традиционно считающейся наиболее чувствительной к стрессу и принимающей важное участие в контроле эмоций, в связи с экспрессией BDNF и характером индуцируемых стрессорными и гормональными воздействиями психоэмоциональных ответов послужил целью настоящего обзора.

212-219 822
Аннотация

В основе долговременных изменений нейрохимических систем мозга и регулируемых ими физиологических функций и поведения под действием неблагоприятных факторов раннего онтогенеза находится изменение экспрессии важных для функционирования нейрохимической системы генов. Ключевой фермент биосинтеза катехоламинов, тирозингидроксилаза (ТГ), определяет активность нейрохимической системы и индуцируется гормонами стресса, глюкокортикоидами, in vitro и in vivo. Анализ собственных и литературных данных по влиянию гормонов стресса – глюкокортикоидов – в критические периоды перинатального онтогенеза на экспрессию гена ТГ, уровень его белка и активность фермента в процессе развития, а также рассмотрение возможных механизмов такого влияния послужило задачей обзора. Введение дексаметазона или гидрокортизона повышает через 6 ч уровень мРНК ТГ в стволе мозга 20-суточных плодов и трехдневных крысят, что сопровождается увеличением активности фермента и иммуногистохимически выявляемого белка ТГ в стволе мозга. Изменение экспрессии гена ТГ в критический период раннего развития приводит к повышению уровня мРНК ТГ в стволе мозга 25- и 70-дневных крысят и активности фермента в стволе и коре мозга взрослых животных. Период чувствительности ТГ к уровню глюкокортикоидов зависит от возраста. Введение гормонов на восьмой день жизни не сопровождается изменениями в уровне мРНК и активности фермента. Промотор гена ТГ не имеет классического функционально активного гормонозависимого элемента. Механизм гормональной индукции экспрессии ТГ может быть основан на неканоническом пути действия глюкокортикоидов в результате известного белок-белкового взаимодействия глюкокортикоидного рецептора с другими транскрипционными факторами, такими как белки АР-1 комплекса. Именно этот механизм регуляции экспрессии ТГ дексаметазоном установлен для культуры феохромацитомы. Доказательство существования подобного механизма для глюкокортикоидной регуляции ТГ in vivo необходимо для понимания многообразия уровней регуляции экспрессии нейрогенов факторами внешней среды.

Экспрессия ключевых генов физиологических функций. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

191-197 388
Аннотация

Провоспалительный стресс, перенесенный в раннем постнатальном периоде, способен провоцировать нарушение различных типов поведения у взрослых половозрелых особей, при этом механизмы, лежащие в основе данных нарушений, изучены недостаточно. Мозговой нейротрофический фактор (Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF) играет ключевую роль в реализации нейропластических процессов как в норме, так и при патологии. Ген BDNF транскрибируется в виде экзон-специфических мРНК, которые могут обладать различной реактивностью в зависимости от стимула. Мы предположили, что нарушения экспрессии специфических мРНК BDNF в отделах центральной нервной системы после стресса, вызванного провоспалительными стимулами на ранних этапах онтогенеза, могут составлять один из механизмов последующих расстройств поведения. Целью работы явилось исследование влияния провоспалительного стресса в раннем неонатальном периоде на содержание BDNF на уровне полипептида и паттерн экспрессии экзон-специфических мРНК BDNF в неокортексе и гиппокампе самцов крыс препубертатного возраста. Провоспалительный стресс вызывали путем подкожного введения бактериального липополисахарида детенышам крыс на третий и пятый постнатальные дни, а анализ BDNF проводили в возрасте 36 дней. Концентрацию полипептида BDNF в отделах головного мозга оценивали посредством твердофазного иммуноферментного анализа, экспрессию экзон-специфических мРНК BDNF исследовали с помощью количественной полимеразной цепной реакции после этапа обратной транскрипции. Содержание полипептида BDNF и уровень транскриптов, содержащих общий экзон IX, не менялись в результате провоспалительного стресса. В неокортексе (но не в гиппокампе) крыс, которым вводили липополисахарид, снижался уровень мРНК BDNF, содержащей экзон IV. Изменений в уровне других транскриптов, содержащих экзоны I и VI, не наблюдалось ни в одном из исследованных отделов мозга. Учитывая, что, согласно данным литературы, у животных, перенесших ранний провоспалительный стресс, развиваются нарушения поведения, мы предполагаем, что специфические изменения паттерна экспрессии BDNF могут быть вовлечены в патогенез этих нарушений.

204-211 259
Аннотация

Нейрохимические механизмы запуска и реализации судорожного припадка при эпилепсии в настоящее время остаются мало изученными и практически нет работ, оценивающих состояние нейромедиаторных систем на ранних этапах судорожных припадков на генетических моделях животных с повышенной судорожной готовностью. Было проведено исследование роли ERK1/2 киназ (extracellular signal-regulated kinase) в регуляции активности глутамат-, ГАМК- и дофаминергических нейронов нигростриатной системы крыс линии Крушинского – Молодкиной на клонико-тонической стадии и на стадии атаксии аудиогенного судорожного припадка. Показано, что при предъявлении крысам линии Крушинского – Молодкиной специфического звукового раздражителя происходит увеличение активности ERK1/2 киназ в стриатуме и в черной субстанции по сравнению с интактными крысами Крушинского – Молодкиной, что сопровождается усилением активности Synapsin 1. В результате активации экзоцитоза усиливается выброс глутамата в стриатуме, что приводит к инициации судорог. Однако на стадии клонико-тонических стадий в стриатуме мы выявили ряд изменений, приводящих к остановке судорожного припадка. Повышение фосфорилирования тирозингидроксилазы в компактной части черной субстанции за счет усиления активности ERK1/2 киназ приводит к интенсивному выбросу дофамина в стриатуме. При этом происходит увеличение содержания D2- и снижение D1-рецепторов, что указывает на ослабление D1 (проэпилептического) и активации D2 (антиэпилептического) зависимых путей регуляции ГАМК-ергических нейронов черной субстанции. Мы показали увеличение содержания ферментов синтеза ГАМК в ретикулярной части черной субстанции, что, возможно, приводит к ингибированию глутаматергических нейронов таламуса и является одним из механизмов торможения судорожной активности на стадии атаксии.

Генетика функций гормонов гипоталамуса. ОБЗОР

220-227 557
Аннотация

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.

228-233 154
Аннотация

Технологии получения трансгенных мышей широко используются при анализе физиологических функций, однако к настоящему времени установлено, что 22,0 % исследованных нуль-мутаций являются летальными. Полное отсутствие вазопрессина (AVP) у трансгенных мышей приводит к их гибели к возрасту отъема от матери. Вместе с тем природные мутантные крысы Brattleboro, лишенные AVP, вполне жизнеспособны. Безусловно, AVP имеет существенное значение для выживания, однако какая из его разнообразных функций является наиболее важной для этого – остается неясным. AVP оказывает свое действие через специфические рецепторы плазматической мембраны. Рецепторы V1a типа могут вызывать сужение кровеносных сосудов для поддержания артериального давления в течение гиповолемии. Рецептор V1B в передней доле гипофиза играет важную роль в адаптации к стрессу. Рецепторы V2 подтипа, экспрессируемые в почках, способствуют задержке воды в организме. Ген avp содержит последовательности нуклеотидов, кодирующие сигнальный пептид, собственно AVP, нейрофизин 2 и С-терминальный гликопептид. Возникшая естественным путем мутация в районе, кодирующем нейрофизин, вызывает сдвиг рамки считывания и тем самым приводит к появлению AVP-дефицитных крыс Браттлборо (Brattleboro) с центральным несахарным диабетом. В гипоталамусе этих животных AVP не синтезируется, однако в некоторых периферических тканях этот гормон способен экспрессироваться, что предполагает наличие альтернативного пути его синтеза. Нокаутные по avp мыши жизнеспособны к моменту рождения, но без периферического введения AVP они погибают. Сравнивая имеющиеся модели дефицита AVP, можно заключить, что одновременная утрата эффектов, опосредуемых V1a и V2 рецепторами, а именно артериальная гипотензия и потеря воды, способна быть причиной летальности. Как у крыс Браттлборо, так и нокаутных по avp мышей возможно сохранение локального синтеза AVP в сердце, и этот гормон может поступать в общую циркуляцию. Таким образом, у этих животных сужение сосудов может компенсировать гиповолемию.

Генетика функций гормонов гипоталамуса. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

234-242 193
Аннотация

Аргинин-вазопрессин (АВП) у млекопитающих является главным гормоном, регулирующим реабсорбцию воды в почке путем повышения осмотической проницаемости эпителия собирательных трубок. Основным звеном внутриклеточных реакций, индуцированных АВП, является транслокация везикул, содержащих водные каналы (аквапорины-2), в плазматическую мембрану главных клеток эпителия собирательных трубок. В интерстиции внутреннего мозгового вещества почки сосредоточено значительное количество отрицательно заряженного глюкозаминогликана, гиалуронана, который может влиять на диффузию воды между структурами концентрирующего механизма в зависимости от состояния его полимерности. Вопрос о роли гиалуронана в регуляции транспорта воды в почке млекопитающих остается дискуссионным. С использованием ОТ-ПЦР реального времени проверялась гипотеза о вовлечении генов, кодирующих ключевые ферменты метаболизма гиалуронана, в долговременный эффект вазопрессина на концентрирующую функцию почек. Экспрессия генов гиалуронан-синтазы 2 (Has2), гиалуронидазы-1 и гиалуронидазы-2 (Hyal1 и Hyal2), исследована в почке гидратированных крыс линии WAG (Wistar Albino Glaxo) и у крыс, которым в течение двух дней внутрибрюшинно вводился селективный агонист V2- рецепторов вазопрессина dDAVP (200 мкг/кг веса тела, дважды в день внутрибрюшинно). Содержание мРНК Has2 было наиболее высоким в мозговом веществе, сосочке почки гидратированных крыс. dDAVP индуцировал значительное снижение содержания мРНК Has2 в этой зоне, в корковом веществе изменения были менее выражены. В противоположность Has2, введение dDAVP сопровождалось значительным повышением содержания мРНК Hyal1 и Hyal2 в сосочке почки, при этом наблюдались выраженное повышение активности гиалуронидазы в почечной ткани и нарастание осмолярности отделяющейся мочи. Предполагается, что вазопрессин ингибирует синтез гиалуронана и одновременно стимулирует его деградацию в интерстициальной ткани сосочка почки, повышая проницаемость матрикса и облегчая ток воды между элементами противоточной концентрирующей системы путем регуляции экспрессии генов ключевых ферментов метаболизма гиалуронана.

243-246 137
Аннотация

Исследована динамика роста перевиваемой линейнонеспецифической карциносаркомы Walker 256 у крыс, моделирующих наследственные системные патологические процессы. У крыс линии Brattleboro развивается гипоталамический несахарный диабет на фоне абсолютного отсутствия вазопрессина в крови. Вследствие гормонального дисбаланса нарушается регуляция водно-электролитного обмена. Крысы линии ISIAH (НИСАГ) являются носителями генетически обусловленной стресс- индуцируемой артериальной гипертензии. Сосудистая ригидность сопровождается дополнительными плейотропными эффектами. Эксперименты выполнены на инбредных крысах линий Brattleboro и ISIAH и их гибридах (ISIAH × Brattleboro) F1 × Brattleboro. В качестве генетических маркеров расщепления потомков использовали мутантный ген вазопрессина di (diabetes insipidus) и гены окраски шерсти, альбино (С) и капюшон (h), локализованные в трех различных группах сцепления. Альтернативные пары признаков составили: для локуса вазопрессина – суточное потребление воды более 45 либо менее 20 % от веса тела; для локуса альбино – сплошной белый либо иной цвет шерсти; для локуса капюшон – наличие либо отсутствие неравномерности окраса шерсти. Установлены два принципиально различающихся варианта динамики роста привитой опухоли. У исходно гомозиготных по гену di крыс родительской линии Brattleboro и гомозигот didi, выщепившихся в анализирующем скрещивании (ISIAH × Brattleboro) F1 × Brattleboro, опухоль после некоторого начального роста переходила в стадию регрессии и постепенно уменьшалась вплоть до полного своего исчезновения. У выщепившихся гибридных гетерозигот di+ и крыс родительской линии ISIAH с генотипом нормы (++) по локусу вазопрессина опухоль росла непрерывно и завершалась только летальным исходом животных. Обнаружено, что регрессия опухоли проявляет конкордантность исключительно с генотипом didi, и расщепление по данному признаку не зависит от генотипа локусов альбино и капюшон. Альтернативный регрессии опухоли ее непрерывный рост наблюдается у всех крыс, имеющих хотя бы один нормально экспрессирующийся ген вазопрессина.

Постгеномные подходы физиологической генетики. ОБЗОР

247-254 247
Аннотация

В обзоре проанализированы отдельные проблемы планирования экспериментов с использованием методов RNA-Seq и Ribo-Seq, а также консолидированы ранее опубликованные рекомендации консорциума ENCODE (2011) и других авторов по вопросам планирования экспериментов при изучении транскриптомов как у млекопитающих, так и у других животных и растений. Существует предел увеличения глубины секвенирования для идентификации практически всех активно транскрибируемых в образце генов, который зависит от размера транскриптома у объекта исследования. Увеличение глубины прочтения транскриптома выше рекомендуемой не даст значительного повышения статистической мощности исследования. У млекопитающих для идентификации активно транскрибируемых генов оптимальная глубина секвенирования составляет ~2 × 109 п. н. на биологический образец. Для остальных видов глубина секвенирования на образец определяется с учетом данного значения, но должна быть пересчитана относительно протяженности транскриптома и удельного количества РНК на клетку в сравнении с транскриптомом млекопитающих. Выявление дифференциально экспрессируемых генов и стыков сайтов сплайсинга в мРНК можно улучшить, повышая число анализируемых биологических образцов в экспериментальных группах. Минимально допустимое число биологических повторов в группе должно быть равно двум. В то же время оптимальное число биологических повторов при соблюдении вышеозначенной глубины секвенирования составляет 5–8 образцов (как и при количественной оценке экспрессии отдельных генов методом qRT-PCR). При выполнении определения последовательности транскриптов рекомендуется использовать технологии секвенирования, точность определения буквы последовательности для которых ≥ 0,999. Учитывая удельную себестоимость секвенирования, для метода RNA-Seq целесообразно использовать технологии, дающие риды длиной ≥ 75 п. н. Удельные затраты на секвенирование в контрольных группах можно снизить за счет увеличения числа опытных экспериментальных групп путем компоновки нескольких сходных экспериментов или логического усложнения исходного эксперимента. Данные рекомендации могут быть использованы для планирования экспериментов по изучению транксриптомов в функциональной геномике.

Постгеномные подходы физиологической генетики. ОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

255-261 214
Аннотация

Управление активностью клетки светом определенной длины волны с помощью светочувствительных ионных каналов, опсинов, (оптогенетика) все более широко используется для исследования работы и функции нейронов. Внедрение в клеточную мембрану опсинов с последующим приобретением клеткой чувствительности к свету достигается с помощью вирусных векторов, созданных чаще всего на основе лентивирусов или аденоаcсоциированных вирусов (AAV) и несущих нуклеотидные последовательности, кодирующие белки фотоканалов. Введение в трансген-экспрессирующую кассету специфического для интересующего типа клеток промотора позволяет целенаправленно продуцировать опсин только в клетках-мишенях. Целью данной работы явились краткое описание оптогенетического подхода, а также анализ возможности его использования при введении вирусных векторов в мозг неонатальных животных для исследования функции нейронов in vivo в последующие периоды онтогенеза. В данной работе трехдневным крысятам под холодовым наркозом вводили в головной мозг оптовектор (pAAV-CAMKIIa-ChR2h134-YFP), кодирующий фотоканал, активирующий нейрон, и маркерный желтый флюоресцентный белок под контролем CAMKIIa промотора, специфичного для глутаматергических нейронов. Пик экспрессии внесенного гена, как правило, приходится на 3–5-ю неделю после введения вектора, что наблюдалось и в нашем случае. Фотостимуляция нейронов гиппокампа 20-дневных животных, которым на третий день жизни вводили оптовектор, повышала разрядную активность этих нейронов, а также увеличивала в них экспрессию белка с-Fos, являющегося общепризнанным маркером нейрональной активации. В результате проведения такого исследования в более поздние сроки, через 60 дней после неонатального введения гена оптоканала, не было обнаружено ни его заметной экспрессии, ни фотоактивации нейронов- мишеней гиппокампа. Таким образом, неонатальное введение вирусного вектора, несущего ген оптоканала, эффективно при исследовании функции нейронов мозга в ювенильном возрасте крыс и требует дополнительной проверки экспрессии гена в последующие периоды онтогенеза.

262-268 191
Аннотация

Эпигенетические модификации гистонов интенсивно изучаются в связи с механизмами долговременной памяти. Ранее мы показали, что метилирование гистона Н3 по активаторным (Н3K4mе3) и ингибиторным (Н3K9mе2) сайтам играет важную роль в выработке оборонительного рефлекса пищевой аверзии у наземного моллюска Helix lucorum. Было предположено, что данные эпигенетические модификации находятся под контролем как активаторных, так и тормозных путей, вовлеченных в формирование долговременной памяти. Ключевым активаторным медиатором ЦНС моллюсков в формировании оборонительных рефлексов является медиатор серотонин, а тормозным – нейропептид FMRFамид. Инкубация ЦНС с этими веществами моделирует сенситизацию и привыкание соответственно. Оба этих процесса вовлечены в формирование долговременной памяти. С учетом противоположной роли серотонина и FMRFамида в пластичности оборонительных рефлексов нами были проведены сравнительные исследования по влиянию данных нейротрансмиттеров на метилирование гистона Н3 в функционально различных ганглиях ЦНС Helix. Показано, что серотонин и FMRFамид оказывают реципрокный эффект на метилирование гистона Н3 в подглоточном комплексе ганглиев ЦНС Helix, специализирующемся на оборонительном поведении. Так, инкубация ЦНС Helix c серотонином индуцирует метилирование гистона Н3 по активаторным (Н3K4me3) и ингибиторным (Н3K9me2) сайтам, тогда как инкубация с FMRFамидом снижает метилирование по обоим сайтам. Иную картину метилирования гистона Н3 мы наблюдали в церебральных ганглиях, участвующих в обработке сигналов пищевых стимулов. Инкубация ЦНС с серотонином не влияла на метилирование гистона Н3 по активаторному сайту и снижала метилирование по ингибиторному, а FMRFамид на метилирование гистона Н3 влияния не оказывал. Полученные данные свидетельствуют о том, что активаторные и ингибиторные пути, опосредуемые серотонином и FMRFамидом, способны взаимодействовать на эпигенетическом уровне через влияние на метилирование гистона Н3. Эти эпигенетические изменения могут лежать в основе конвергенции активаторных и тормозных путей, участвующих в формировании долговременной памяти, и влиять на экспрессию генов, необходимых для пластических перестроек.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)