Влияние длительной социальной изоляции на поведение и пластичность мозга у мышей с нокаутом гена фактора некроза опухоли
- Авторы: Базовкина Д.В.1, Устинова У.С.1, Адонина С.Н.1, Комлева П.Д.1, Арефьева А.Б.1, Москалюк В.С.1, Куликова Е.А.1
-
Учреждения:
- Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 450-453
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://journals.rcsi.science/2313-1829/article/view/256240
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623226
- ID: 256240
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Длительная социальная изоляция может приводить к нарушениям функциональной активности серотониновой (5-НТ) нейромедиаторной системы и нейротрофического обеспечения мозга, активации нейровоспалительных процессов, вызывая различные расстройства поведения [1]. С другой стороны, провоспалительный цитокин фактор некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF) способен модулировать синтез серотонина и экспрессию нейротрофинов в мозге [2], а нокаут гена Tnf влияет на выраженность депрессивноподобного поведения и когнитивных функций у грызунов [3].
Цель работы. Изучить эффект длительной социальной изоляции на поведение, 5-НТ систему мозга, экспрессию нейротрофического фактора мозга BDNF, фактора роста нервов NGF у мышей с нокаутом гена фактора некроза опухоли. Эксперименты проводили на самцах линии с нокаутом гена Tnf (TNF KO) и родительской линии C57BL/6 (дикий тип). Мыши каждой линии были разделены на две группы: контроль (содержание в группах) и опыт (содержание в изолированных клетках в течение шести недель). Поведение оценивали в тестах «открытое поле», «трёхкамерный тест» и «принудительное плавание». Экспрессию генов оценивали в структурах мозга мышей методом ОТ-ПЦР реального времени. Содержание белков определяли анализом вестерн-блот. Уровни серотонина и его метаболита 5-ГИУК измеряли с помощью ВЭЖХ. Результаты обрабатывали двухфакторным дисперсионным анализом с последующим множественным сравнением по Фишеру.
Двигательная активность животных не различалась между группами. У мышей линии TNF KO социальная изоляция привела к снижению исследовательской активности и повышению тревожности в тесте «открытое поле» (p <0,05). Мыши дикого типа, подвергавшиеся изоляции, демонстрировали снижение предпочтения социального объекта в «трёхкамерном тесте» (р <0,01). Изоляция не оказала влияния на депрессивноподобное замирание в тесте «принудительное плавание» и когнитивные функции в тесте «новый объект» у животных обеих линий. Социальная изоляция привела к падению экспрессии гена триптофангидроксилазы-2 (фермента синтеза 5-НТ) в среднем мозге у мышей дикого типа (p <0,05) и к повышению экспрессии гена рецептора 5-HT1A в этой структуре у животных с нокаутом (p <0,05). Только нокаутные мыши демонстрировали снижение содержания 5-НТ в гиппокампе вследствие действия изоляции (p <0,05), уровни нейромедиатора и его метаболита 5-ГИУК во фронтальной коре и среднем мозге не различались между группами мышей обеих линий. Только у мышей линии TNF KO, подвергавшихся изоляции, было обнаружено увеличение уровня мРНК гена фактора роста нервов NGF во фронтальной коре (p <0,01), а также рост содержания белка proBDNF (предшественника фактора BDNF) в гиппокампе и фронтальной коре (p <0,05). Полученные результаты демонстрируют, что нокаут гена Tnf изменяет эффекты длительной социальной изоляции у мышей на поведение, 5-НТ систему и экспрессию нейротрофических факторов в мозге.
Ключевые слова
Полный текст
Длительная социальная изоляция может приводить к нарушениям функциональной активности серотониновой (5-НТ) нейромедиаторной системы и нейротрофического обеспечения мозга, активации нейровоспалительных процессов, вызывая различные расстройства поведения [1]. С другой стороны, провоспалительный цитокин фактор некроза опухоли (tumor necrosis factor, TNF) способен модулировать синтез серотонина и экспрессию нейротрофинов в мозге [2], а нокаут гена Tnf влияет на выраженность депрессивноподобного поведения и когнитивных функций у грызунов [3].
Цель работы. Изучить эффект длительной социальной изоляции на поведение, 5-НТ систему мозга, экспрессию нейротрофического фактора мозга BDNF, фактора роста нервов NGF у мышей с нокаутом гена фактора некроза опухоли. Эксперименты проводили на самцах линии с нокаутом гена Tnf (TNF KO) и родительской линии C57BL/6 (дикий тип). Мыши каждой линии были разделены на две группы: контроль (содержание в группах) и опыт (содержание в изолированных клетках в течение шести недель). Поведение оценивали в тестах «открытое поле», «трёхкамерный тест» и «принудительное плавание». Экспрессию генов оценивали в структурах мозга мышей методом ОТ-ПЦР реального времени. Содержание белков определяли анализом вестерн-блот. Уровни серотонина и его метаболита 5-ГИУК измеряли с помощью ВЭЖХ. Результаты обрабатывали двухфакторным дисперсионным анализом с последующим множественным сравнением по Фишеру.
Двигательная активность животных не различалась между группами. У мышей линии TNF KO социальная изоляция привела к снижению исследовательской активности и повышению тревожности в тесте «открытое поле» (p <0,05). Мыши дикого типа, подвергавшиеся изоляции, демонстрировали снижение предпочтения социального объекта в «трёхкамерном тесте» (р <0,01). Изоляция не оказала влияния на депрессивноподобное замирание в тесте «принудительное плавание» и когнитивные функции в тесте «новый объект» у животных обеих линий. Социальная изоляция привела к падению экспрессии гена триптофангидроксилазы-2 (фермента синтеза 5-НТ) в среднем мозге у мышей дикого типа (p <0,05) и к повышению экспрессии гена рецептора 5-HT1A в этой структуре у животных с нокаутом (p <0,05). Только нокаутные мыши демонстрировали снижение содержания 5-НТ в гиппокампе вследствие действия изоляции (p <0,05), уровни нейромедиатора и его метаболита 5-ГИУК во фронтальной коре и среднем мозге не различались между группами мышей обеих линий. Только у мышей линии TNF KO, подвергавшихся изоляции, было обнаружено увеличение уровня мРНК гена фактора роста нервов NGF во фронтальной коре (p <0,01), а также рост содержания белка proBDNF (предшественника фактора BDNF) в гиппокампе и фронтальной коре (p <0,05). Полученные результаты демонстрируют, что нокаут гена Tnf изменяет эффекты длительной социальной изоляции у мышей на поведение, 5-НТ систему и экспрессию нейротрофических факторов в мозге.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Источник финансирования. Работа была поддержана грантом РНФ № 21-15-00051.
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Об авторах
Д. В. Базовкина
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Автор, ответственный за переписку.
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
У. С. Устинова
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
С. Н. Адонина
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
П. Д. Комлева
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
А. Б. Арефьева
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
В. С. Москалюк
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
Е. А. Куликова
Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук
Email: daryabazovkina@gmail.com
Россия, Новосибирск
Список литературы
- Leraci A., Mallei A., Popoli M. Social Isolation Stress Induces Anxious-Depressive-Like Behavior and Alterations of Neuroplasticity-Related Genes in Adult Male Mice // Neural Plasticity. 2016. P. 6212983. doi: 10.1155/2016/6212983
- Zhu C.B., Blakely R.D., Hewlett W.A. The proinflammatory cytokines interleukin-1beta and tumor necrosis factor-alpha activate serotonin transporters // Neuropsychopharmacology. 2006. Vol. 31, N 10. P. 2121–2131. doi: 10.1038/sj.npp.1301029
- Camara M.L., Corrigan F., Jaehne E.J., et al. TNF-α and its receptors modulate complex behaviours and neurotrophins in transgenic mice // Psychoneuroendocrinology. 2013. Vol. 38, N 12. P. 3102–3114. doi: 10.1016/j.psyneuen.2013.09.010
Дополнительные файлы
