Влияние кисспептина костистых рыб KISS1 и аналогов кисспептина млекопитающих на коммуникативное поведение Danio rerio, вызванное социальной изоляцией

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Для моделирования социальной изоляции часто используют животные модели на грызунах. В настоящее время Danio rerio является альтернативным модельным объектом для изучения нормальных социальных взаимодействий и их дефицита. Рыбы Danio rerio создают группы, формируют социальные иерархии и демонстрируют сложные социальные взаимодействия, как и грызуны. Обнаружено, что экспрессия ряда генов мозга рыб, выращенных в изоляции, отличается от особей, выращенных в группе.

Цель — изучение действия препаратов кисспептина на социальное поведение Danio rerio, подвергшихся условиям социальной изоляции.

Материалы и методы. Рыб помещали в индивидуальные мерные стаканы емкостью 200 мл на 48 ч. После окончания периода социальной изоляции проводили тестирование препаратов кисспептина костистых рыб, а также аналогов кисспептина млекопитающих. Животное помещали в индивидуальный аквариум емкостью 1 л и размерами 10 × 10 × 10 см на 15 мин, затем в аквариум со стеклянной перегородкой, за которой находилась группа сородичей. Рыба могла приближаться к перегородке или отплывать от нее. Для оценки поведения использовали два паттерна: латентное время и количество подплываний к перегородке аквариума.

Результаты. При сравнении контрольной группы с рыбами, содержавшимися в условиях социальной изоляции, наблюдали достоверные различия. Число подплываний к перегородке аквариума после изоляции было больше в 1,3 раза в сравнении с контрольной группой (p < 0,05). На фоне введения кисспептина костистых рыб Kiss1 и Kiss2 достоверных изменений числа подплываний к перегородке аквариума не наблюдалось. В то же время после введений KS6 и KS10 наблюдалось увеличение числа подплываний к перегородке аквариума соответственно в 1,6 (p < 0,01) и 1,8 раза (p < 0,001). После введения препарата сравнения окситоцина наблюдали увеличение числа подлываний к перегородке аквариума в 1,6 раза (p < 0,01) по сравнению с изолянтами без введения препарата. Латентное время подплывания к перегородке увеличивалось в 2,4 раза у изолянтов без введения препаратов по сравнению с контрольной группой (p < 0,001). На фоне введения окситоцина латентное время снижалось в 2,3 раза (p < 0,001); Kiss1 — в 2 раза (p < 0,001); после введения KS10 — уменьшалось в 5 раз (p < 0,001), KS6 — в 3,4 раза (p < 0,001) по сравнению с изолянтами без введения препаратов

Заключение. Таким образом, социальная изоляция у рыб Danio rerio снижает коммуникативное поведение. Аналоги кисспептина млекопитающих, кисспептин костистых рыб Kiss1 и окситоцин нормализуют коммуникативное поведение рыб после периода социальной изоляции до уровня контрольной группы.

Об авторах

Владанка Александровна Гольц

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: digitalisobscura@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Андрей Андреевич Лебедев

Институт экспериментальной медицины

Email: aalebedev-iem@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0003-0297-0425
SPIN-код: 4998-5204

д-р биол. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Олегович Ереско

Институт экспериментальной медицины; Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: eresko.sergei@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0269-6078
SPIN-код: 4096-2798
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Марат Игоревич Айрапетов

Институт экспериментальной медицины; Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова

Email: interleukin1b@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-8318-9069
SPIN-код: 5982-4075

канд. мед. наук, доцент

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Сарнг Саналович Пюрвеев

Институт экспериментальной медицины

Email: dr.purveev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4467-2269
SPIN-код: 5915-9767
Россия, Санкт-Петербург

Евгений Рудольфович Бычков

Институт экспериментальной медицины

Email: bychkov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8911-6805
SPIN-код: 9408-0799

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Алекбер Азизович Байрамов

Институт экспериментальной медицины

Email: alekber@mail.ru

д-р мед. наук

Россия, Санкт-Петербург

Виктор Андреевич Лебедев

Институт экспериментальной медицины

Email: vitya-lebedev-57@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-1525-8106
SPIN-код: 1878-8392

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Петр Дмитриевич Шабанов

Институт экспериментальной медицины

Email: pdshabanov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-1464-1127
SPIN-код: 8974-7477

д-р мед. наук, профессор

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Roy H, Ariel C, Sydney C, et al. Collective behavior emerges from genetically controlled simple behavioral motifs in zebrafish. Sci Adv. 2021;7(41):abi7460. doi: 10.1126/sciadv.abi7460
  2. Geng Y, Peterson RT. The zebrafish subcortical social brain as a model for studying social behavior disorders. Dis Model Mech. 2019;12(8):dmm.039446. doi: 10.1242/dmm.039446
  3. Cheng Y-T, Woo J, Luna-Figueroa E, et al. Social deprivation induces astrocytic TRPA1-GABA suppression of hippocampal circuits. Neuron. 2023;111(8):1301–1315.E5. doi: 10.1016/j.neuron.2023.01.015
  4. Cene CW, Beckie TM, Sims M, et al. Effects of objective and perceived social isolation on cardiovascular and brain health: A scientific statement from the American heart association. J Am Heart Assoc. 2022;11(16):26493. doi: 10.1161/JAHA.122.026493
  5. Clay JM, Fontana BD, Proserpio C, et al. Drinking during social isolation: Investigating associations between stress, inhibitory control, boredom, drinking motives, and alcohol use. Addict Res Theory. 2022;31(1):16–28. doi: 10.1080/16066359.2022.2099543
  6. Faustino AI, Monteiro-Tacao A, Oliveira RF. Mechanisms of social buffering of fear in zebrafish. Sci Rep. 2017;7(1):44329. doi: 10.1038/srep44329
  7. Suriyampola PS, Shukla R, Shelton DS, et al. Zebrafish social behavior in the wild. Zebrafish. 2016;13(1):1–8. doi: 10.1089/zeb.2015.1159
  8. Zheng M, Kashimori Y, Hoshino O, et al. Behavior pattern (innate action) of individuals in fish schools generating efficient collective evasion from predation. J Theor Bio. 2005;235(2):153–167. doi: 10.1016/j.jtbi.2004.12.025
  9. Cappel JM, Forster D, Slangewal K, et al. Visual recognition of social signals by a tectothalamic neural circuit. Nature. 2022;608: 146–152. doi: 10.1038/s41586-022-04925-5
  10. Saverino C, Gerlai R. The social zebrafish: Behavioral responses to conspecific, heterospecific, and computer animated fish. Behav Brain Res. 2008;191(1):77–87. doi: 10.1016/j.bbr.2008.03.013
  11. Norton WHJ, Stumpenhorst K, Faus-Kessler T, et al. Modulation of Fgfr1a signaling in zebrafish reveals a genetic basis for the aggression-boldness syndrome. J Neurosci. 2011;31(39):13796–13807. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2892-11.2011
  12. Paull GC, Filby AL, Giddins HG, et al. Dominance hierarchies in zebrafish (Danio rerio) and their relationship with reproductive success. Zebrafish. 2010;7(1):109–117. doi: 10.1089/zeb.2009.0618
  13. Zhang T, Alonzo I, Stubben C, et al. A zebrafish model of combined saposin deficiency identifies acid sphingomyelinase as a potential therapeutic target. Dis Model Mech. 2023;16(7):dmm049995. doi: 10.1242/dmm.049995
  14. Galstyan DS, Kolesnikova TO, Kositsyn YuM, et al. Studying social behavior in zebrafish (Danio rerioo) in the tests of social interaction, social preference, behavior in the shoaling and aggression tasks. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2022;20(2): 135–147. EDN: BYQBGL doi: 10.17816/RCF202135-147
  15. Ribeiro D, Nunes RA, Gligsberg M, et al. Oxytocin receptor signaling modulates novelty recognition but not social preference in zebrafish. J Neuroendocrinol. 2020;32(4):12834. doi: 10.1111/jne.12834
  16. Lukas M, Toth I, Veenema AH, Neumann ID. Oxytocin mediates rodent social memory within the lateral septum and the medial amygdala depending on the relevance of the social stimulus: male juvenile versus female adult conspecifics. Psychoneuroendocrinology. 2013;38(6):916–926. doi: 10.1016/j.psyneuen.2012.09.018
  17. Gemmer A, Mirkes K, Anneser L, et al. Oxytocin receptors influence the development and maintenance of social behavior in zebrafish (Danio rerio). Sci Rep. 2022;12(1):4322. doi: 10.1038/s41598-022-07990-y
  18. Akinrinade I, Kareklas K, Teles MC, et al. Evolutionarily conserved role of oxytocin in social fear contagion in zebrafish. Science. 2023;379(6638):1232–1237. doi: 10.1126/science.abq5158
  19. Lesscher HMB, Spoelder M, Rotte MD, et al. Early social isolation augments alcohol consumption in rats. Behav Pharmacol. 2015;26(7–2):673–680. doi: 10.1097/FBP.0000000000000165
  20. Shams S, Amlani S, Buske C, et al. Developmental social isolation affects adult behavior, social interaction, and dopamine metabolite levels in zebrafish. Dev Psychobiol. 2018;60(1):43–56. doi: 10.1002/dev.21581
  21. Du W, Chen X, Shi M, et al. Ethanol affects behavior and HPA axis activity during development in zebrafish larvae. Sci Rep. 2020;10(1):21402. doi: 10.1038/s41598-020-78573-y
  22. Anneser L, Alcantara IC, Gemmer A, et al. The neuropeptide Pth2 dynamically senses others via mechanosensation. Nature. 2020;588(7836):653–657. doi: 10.1038/s41586-020-2988-z
  23. Tunbak H, Vazquez-Prada M, Michael Ryan T, et al. Whole-brain mapping of socially isolated zebrafish reveals that lonely fish are not loners. eLife. 2020;5(9):e55863. doi: 10.7554/eLife.55863
  24. Alef R, Blaser ER. Social group during housing and testing modulates the effect of ethanol on zebrafish (Danio rerio) behavior. Behav Process. 2023;209(1):104877. doi: 10.1016/j.beproc.2023.104877
  25. de Matos Mansur B, dos Santos BR, de Mattos Dias CAG, et al. Effects of the number of subjects on the dark/light preference of Zebrafish (Danio rerio). Zebrafish. 2014;11(6):977. doi: 10.1089/zeb.2014.0977
  26. Suriyampola PS, Iruri-Tucker AA, Padilla-Veléz L, et al. Small increases in group size improve small shoals’ response to water flow in zebrafish. J Zool. 2022;16(4):271–281. doi: 10.1111/jzo.12952
  27. Neri D, Ruberto T, Mwaffo V, et al. Social environment modulates anxiogenic effects of caffeine in zebrafish. Behav Pharmacol. 2019;30(1):45–48. doi: 10.1097/FBP.0000000000000415
  28. Canzian J, Franscescon F, Müller TE, et al. Stress increases susceptibility to pentylenetetrazole-induced seizures in adult zebrafish. Epilepsy Behav. 2021;114(A):107557. doi: 10.1016/j.yebeh.2020.107557
  29. Robinson GE, Fernald RD, Clayton DF. Genes and social behavior. Science. 2008;322(5903):896–900. doi: 10.1126/science.1159277
  30. Lee CJ, Paull GC, Tyler CR, et al. Effects of environmental enrichment on survivorship, growth, sex ratio and behaviour in laboratory maintained zebrafish Danio rerio. J Fish Biol. 2019;94(1):86–95. doi: 10.1111/jfb.13865
  31. Goltz VA, Lebedev AA, Blazhenko AA, et al. Study of the effects of kisspeptin analogs on the behavior of Danio rerio. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2023;21(2):159–169. EDN: GUKYQD doi: 10.17816/RCF321976
  32. Goltz VA, Lebedev AA, Blazhenko AA, et al. Comparison of anxiolytic effects of mammalian and bony fish kisspeptins in Danio rerio. Psychopharmacology and Biological Narcology. 2023;14(2):85–96. EDN: DQCZZE doi: 10.17816/phbn501442
  33. Lebedev AA, Blazhenko AA, Goltz VA, et al. Effects of kisspeptin analogues on the behavior of Danio rerio. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2022;20(2):201–210. EDN: ZESWNB doi: 10.17816/RCF202201-210
  34. Fone KCF, Porkess MV. Behavioural and neurochemical effects of post-weaning social isolation in rodents-relevance to developmental neuropsychiatric disorders. Neurosci Biobehav Rev. 2008;32(6):1087–1102. doi: 10.1016/j.neubiorev.2008.03.003
  35. Levine JB, Leeder AD, Parekkadan B, et al. Isolation rearing impairs wound healing and is associated with increased locomotion and decreased immediate early gene expression in the medial prefrontal cortex of juvenile rats. Neuroscience. 2008;151(2):589–603. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.10.014
  36. Lomanowska AM, Boivin M, Hertzman C, Fleming AS. Parenting begets parenting: A neurobiological perspective on early adversity and the transmission of parenting styles across generations. Neuroscience. 2017;342:120–139. doi: 10.1016/j.neuroscience.2015.09.029
  37. Lapiz MDS, Mateo Y, Parker T, Marsden C. Effects of noradrenaline depletion in the brain on response on novelty in isolation-reared rats. Psychopharmacology (Berl). 2000;152(3):312–320. doi: 10.1007/s002130000534
  38. Lukkes JL, Mokin MV, Scholl JL, Forster GL. Adult rats exposed to early-life social isolation exhibit increased anxiety and conditioned fear behavior, and altered hormonal stress responses. Horm Behav. 2009;55(1):248–256. doi: 10.1016/j.yhbeh.2008.10.014
  39. Yasuda H, Harauma A, Kato M, et al. Artificially reared mice exhibit anxiety-like behavior in adulthood. Exp Anim. 2016;65(3): 267–274. doi: 10.1538/expanim.15-0115.
  40. Amiri S, Haj-Mirzaian A, Amini-Khoei H, et al. Protective effects of gabapentin against the seizure susceptibility and comorbid behavioral abnormalities in the early socially isolated mice. Eur J Pharmacol. 2017;797:106–114. doi: 10.1016/j.ejphar.2017.01.024
  41. Aponte A, Petrunich-Rutherford ML. Acute net stress of young adult zebrafish (Danio rerio) is not sufficient to increase anxiety-like behavior and whole-body cortisol. PeerJ. 2019;7:e7469. doi: 10.7717/peerj.7469
  42. Bocharova OA, Bocharov EV, Kucheryanu VG, Karpova RV. Dopaminergic system: stress, depression, cancer (part 1). Russian Journal of Biotherapy. 2019;18(3):6–14. EDN: IFPWWT doi: 10.17650/1726-9784-2019-18-3-6-14
  43. Safonov VK, Ababkov VA, Verevochkin SV, et al. Biological and psychological determinants in response to situations of social stress. Bulletin of the South Ural State University. Series “Psychology”. 2013;6(3):82–89. EDN: RCAMBR
  44. Boucher P, Plusquellec P. Acute stress assessment from excess cortisol secretion: fundamentals and perspectives. Front Endocrinol. 2019;10:749. doi: 10.3389/fendo.2019.00749
  45. Ramsay JM, Feist GW, Varga ZM, et al. Whole-body cortisol response of zebrafish to acute net handling stress. Aquaculture. 2009;297(1–4):157–162. doi: 10.1016/j.aquaculture.2009.08.035
  46. Bychkov ER, Karpova IV, Tsikunov SG, et al. The effect of acute mental stress on the exchange of monoamines in the mesocortical and nigrostriatal systems of the rat brain. Pediatrician (St. Petersburg). 2021;12(6):35–42. EDN: VFATQN doi: 10.17816/PED12635-42
  47. Blazhenko AA, Khokhlov PP, Bychkov ER, et al. Cortisol concentration in muscle tissue of the model organism Danio rerio after stress exposure and administration of ghrelin anatgonists. In: Proceedings of the V Russian conferences in medicinal chemistry with international participation: “Medchem-Russia 2021”. Volgograd. 2021. doi: 10.19163/MedChemRussia2021-2021-349 (In Russ.)
  48. Blazhenko AA, Khokhlov PP, Lebedev AA, et al. Ghrelin levels in different brain regions in Danio rerio exposured to stress. Psychopharmacology and Biological Narcology. 2022;13(3):37–42. EDN: BFOJYK doi: 10.17816/phbn267375
  49. Blazhenko AA, Khokhlov PP, Lebedev AA, et al. Investigation of brain ghrelin systems in Danio rerio. In: Gubareva LI, Shabanov PD, editors. Proceedings of the II International dedicated to the 100th anniversary of I.A. Drzhevetskaya. Stavropol, 2022. P. 82–85. doi: 10.38006/9612-62-6.2022.82.85 (In Russ.)
  50. Blazhenko AA, Reikhardt BA, Khokhlov PP, et al. The changes of protein kinases activities in the brain structures after ghrelin antagonists administration in previously stressed Danio rerio. Reviews on Clinical Pharmacology and Drug Therapy. 2022;20(2):211–217. EDN: MBVYZC doi: 10.17816/RCF202211-217

© Эко-Вектор, 2024

Ссылка на описание лицензии: https://eco-vector.com/for_authors.php#07
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».