Генотоксический эффект действия иммобилизации и феромонального стрессора в соматических и половых клетках самцов мышей Mus musculus L.

Обложка

Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Введение. Различные стрессоры нарушают целостность генома клеток животных, однако механизмы такого действия остаются недостаточно исследованными.

Материалы и методы. На самцах мышей линий CBA и CD-1 изучали влияние стрессоров, дезинтегрирующее геном в клетках костного мозга и семенников. В качестве действующих факторов использовали иммобилизацию и стресс-феромон 2,5-диметилпиразин.

Результаты. С помощью теста ДНК-комет было показано, что как иммобилизация, так и феромональный стрессор увеличивают частоту поврежденных клеток. Эффект выявлен как в клетках костного мозга, так и, впервые, в клетках семенников. Достоверных различий в действии стрессоров не выявлено.

Заключение. Рассматриваются возможные механизмы выявленных эффектов и роль стрессоров в микроэволюционных преобразованиях.

Об авторах

Вероника Дмитриевна Щербинина

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: sherbinina.veronika2014@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4813-736X

бакалавр, магистрант

Россия, Санкт-Петербург

Марина Викторовна Петрова

Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН

Email: mizopsilofit@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-4385-7509

канд. биол. наук

Россия, Москва

Тимофей Сергеевич Глинин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: t.glinin@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-0550-741X
SPIN-код: 2549-2759

канд. биол. наук

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Владиславович Даев

Санкт-Петербургский государственный университет; Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: mouse_gene@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2036-6790

д-р биол. наук

Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Selye H. The physiology and pathology of exposure to stress. Montreal: Acta Med. Publ., 1950. 203 p.
  2. Chitty D. Population processes in the vole and their relevance to general theory // Can J Zool. 1960. Vol. 38. No. 1. P. 99–113. doi: 10.1139/z60-011
  3. Hoffmann A.A., Hercus M.J. Environmental stress as an evolutionary force // BioScience. 2000. Vol. 50. No. 3. P. 217. doi: 10.1641/0006-3568(2000)050[0217:ESAAEF]2.3.CO;2
  4. Daev E.V. Genetic aspects of stress neuroendocrinology. In: Neuroendocrinology research developments. Penkava N.S., Haight L.R., editors. NY: Nova Science Publishers, 2010. P. 119–133.
  5. Zhou P., Lian H.Y., Cui W., et al. Maternal-restraint stress increases oocyte aneuploidy by impairing metaphase I spindle assembly and reducing spindle assembly checkpoint proteins in mice // Biol Reprod. 2012. Vol. 86. No. 3. P. 83. doi: 10.1095/biolreprod.111.095281
  6. Selye H. A syndrome produced by diverse nocuous agents. 1936 // J Neuropsychiatry Clin Neurosci. 1998. Vol. 10. No. 2. P. 230–231. doi: 10.1176/jnp.10.2.230a
  7. Owusu-Ansah E., Perrimon N. Stress signaling between organs in metazoan // Annu Rev Cell Dev Biol. 2015. Vol. 31. P. 497–522. doi: 10.1146/annurev-cellbio-100814-125523
  8. Даев Е.В. О стрессе, хемокоммуникации у мышей и физиологической гипотезе мутационного процесса // Генетика. 2007. Т. 43, № 10. С. 1082–1092. doi: 10.1134/s102279540710002x
  9. Dayas C.V., Buller K.M., Crane J.W., et al. Stressor categorization: acute physical and psychological stressors elicit distinctive recruitment patterns in the amygdala and in medullary noradrenergic cell groups // Eur J Neurosci. 2001. Vol. 14. No. 7. P. 1143–1152. doi: 10.1046/j.0953-816x.2001.01733.x
  10. Bowers S.L., Bilbo S.D., Dhabhar F.S., Nelson R.J. Stressor-specific alterations in corticosterone and immune responses in mice // Brain Behav Immun. 2008. Vol. 22. No. 1. P. 105–113. doi: 10.1016/j.bbi.2007.07.012
  11. Novotny M., Jemiolo B., Harvey S., et al. Adrenal-mediated endogenous metabolites inhibit puberty in female mice // Science. 1986. Vol. 231. No. 4739. P. 722–725. doi: 10.1126/science.3945805
  12. Koyama S. Primer effects by conspecific odors in house mice: a new perspective in the study of primer effects on reproductive activities // Horm Behav. 2004. Vol. 46. No. 3. P. 303–310. doi: 10.1016/j.yhbeh.2004.03.002
  13. Даев Е.В., Воробьев К.В., Шустова Т.И., и др. Генотипоспецифические изменения некоторых функциональных показателей иммунокомпетентных клеток у самцов лабораторных мышей в условиях феромонального стресса // Генетика. 2000. Т. 36, № 8. С. 1055–1060.
  14. Глинин Т.С. Пути стабилизации и дестабилизации генома клеток костного мозга мыши при действии ольфакторных хемосигналов: дис. … канд. биол. наук. СПб., 2018. 175 с.
  15. Дюжикова Н.А., Даев Е.В. Геном и стресс-реакция у животных и человека // Экологическая генетика. 2018. Т. 16, № 1. С. 4–26. doi: 10.17816/ecogen1614-26
  16. Dobrzyńska M.M. The effects in mice of combined treatments to X-rays and antineoplastic drugs in the Comet assay // Toxicology. 2005. Vol. 207. No. 2. P. 331–338. doi: 10.1016/j.tox.2004.10.002
  17. Higashimoto M., Isoyama N., Ishibashi S., et al. Preventive effects of metallothionein against DNA and lipid metabolic damages in dyslipidemic mice under repeated mild stress // J Med Invest. 2013. Vol. 60. No. 3–4. P. 240–248. doi: 10.2152/jmi.60.240
  18. Дурнев А.Д., Жанатаев А.К., Анисина Е.А., и др. Применение метода щелочного гель-электрофореза изолированных клеток для оценки генотоксических свойств природных и синтетических соединений: методические рекомендации: М.: 2006. 27 с.
  19. Fischman H.K., Pero R.W., Kelly D.D. Psychogenic stress induces chromosomal and DNA damage // Int J Neurosci. 1996. Vol. 84. No. 1–4. P. 219–227. doi: 10.3109/00207459608987267.
  20. El-Refaiy A.I., El-Desouki N.I., Abdel-Azeem H., Elbaely M.M. Cytogenetical study on the Effect of Immobilization Stress on Albino Rat and the Ameliorative Role of Diazepam // Current Science International. 2017. Vol. 6. No. 4. P. 900–907.
  21. Malvandi A.M., Haddad F., Moghimi A. Acute restraint stress increases the frequency of vinblastine-induced micronuclei in mouse bone marrow cells // Stress. 2010. Vol. 13. No. 3. P. 276–280. doi: 10.3109/10253890903296710
  22. Hara M.R., Kovacs J.J., Whalen E.J., et al. A stress response pathway regulates DNA damage through β2-adrenoreceptors and β-arrestin-1 // Nature. 2011. Vol. 477. No. 7364. P. 349–353. doi: 10.1038/nature10368
  23. Mikhailov V.M., Vezhenkova I.V. Double-strand breaks of DNA of C57BL and mdx mouse cardiomyocytes after dynamic stress // Cell Tiss Biol. 2007. Vol. 1. P. 328–333. doi: 10.1134/S1990519X07040049
  24. Aguilera A., García-Muse T. Causes of genome instability // Annu Rev Genet. 2013. Vol. 47. P. 1–32. doi: 10.1146/annurev-genet-111212-133232
  25. Даев Е.В., Дукельская А.В. Индукция аномалий спермиевых головок у половозрелых самцов мышей линии СВА феромоном самок мышей-2,5-диметилпиразином // Генетика. 2003. Т. 39, № 7. С. 969–974. doi: 10.1023/A:1024709321888
  26. Даев Е.В., Дукельская А.В. Феромональная индукция мейотических нарушений в сперматоцитах I как механизм угнетения репродуктивной функции самцов у домовой мыши // Цитология. 2005. Т. 47, № 6. С. 505–509.
  27. Даев Е.В., Петрова М.В., Онопа Л.С., и др. Повреждение ДНК в клетках костного мозга самцов мышей in vivo после феромонального воздействия методом ДНК-комет // Генетика. 2017. Т. 53, № 10. C. 1105–1112. doi: 10.1134/s1022795417100027
  28. Jemiolo B., Novotny M. Inhibition of sexual maturation in juvenile female and male mice by a chemosignal of female origin // Physiol Behav. 1994. Vol. 55. No. 3. P. 519–522. doi: 10.1016/0031-9384(94)90110-4
  29. Бородин П.М., Беляев Д.К. Влияние стресса на частоту кроссинговера во 2-й хромосоме домовой мыши // Доклады АН СССР. 1980. Т. 253, № 3. С. 727–729.
  30. Бородин П.М., Беляев Д.К. Влияние эмоционального стресса на частоту рекомбинаций в 1-й хромосоме домовой мыши // Доклады АН СССР. 1986. Т. 286, № 3. С. 726–728.
  31. Лобашев М.Е. Физиологическая (паранекротическая) гипотеза мутационного процесса // Вестник Ленинградского университета. 1947. № 8. С. 10–29
  32. Маркель А.Л. Поведение, стресс и эволюция // Философия науки. 2013. Т. 56, № 1. С. 140–152.
  33. Hodes G.E., Pfau M.L., Leboeuf M., et al. Individual differences in the peripheral immune system promote resilience versus susceptibility to social stress // PNAS USA. 2014. Vol. 111. No. 45. P. 16136–16141. doi: 10.1073/pnas.1415191111
  34. Jiang W., Li Y., Wei W., et al. Spleen contributes to restraint stress induced hepatocellular carcinoma progression // Int Immunopharmacol. 2020. Vol. 83. 106420. doi: 10.1016/j.intimp.2020.106420
  35. Acevedo-Whitehouse K., Duffus A.L. Effects of environmental change on wildlife health // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2009. Vol. 364. No. 1534. P. 3429–3438. doi: 10.1098/rstb.2009.0128
  36. Brown R.E. Mammalian Social Odors: A Critical Review // Adv Study Behav. 1979. Vol. 10. P. 104–143. doi: 10.1016/S0065-3454(08)60094-7
  37. Brennan P.A., Kendrick K.M. Mammalian social odours: attraction and individual recognition // Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2006. Vol. 361. No. 1476. P. 2061–2078. doi: 10.1098/rstb.2006.1931

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Средние значения поврежденности ДНК в клетках семенников самцов мышей линии CD-1, нестрессированных или подвергнутых двум вариантам стрессорных воздействий. Точками обозначены медианные значения % ДНК в хвостах для каждого животного. Пунктирная линия отражает медианное значение для трех животных, после действия митомицина С. ДМП — 2,5-диметилпиразин

Скачать (69KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Экспоненциальные кривые распределений клеток семенников по степени поврежденности их ДНК (Y0 e(–KX); 95% CI) для животных контрольной группы (H2O) (1) и группы позитивного контроля, инъецированных митомицином C (2). Отмечены параметры Y0 и F0,5. Данные первого эксперимента

Скачать (85KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Распределение частоты встречаемости клеток семенников с разным содержанием ДНК в хвостах комет (Y0e(–KX); 95% CI) после двухчасового действия иммобилизациии (а) или 2,5-диметилпиразина (b) на самцов мышей линии СD-1. 1 — контроль; 2 — иммобилизация; 3 — 2,5-диметилпиразин

Скачать (131KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Среднее значение поврежденности ДНК в клетках костного мозга самцов мышей линии СВА, нестрессированных или подвергнутых двум вариантам стрессорных воздействий. Точками отмечены медианные значения содержания % ДНК в хвостах комет для каждого животного

Скачать (85KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Распределение частоты встречаемости клеток костного мозга с разным содержанием ДНК в хвостах комет (Y0e(–KX); 95% CI) после двухчасового действия иммобилизациии (а) или 2,5-диметилпиразина (b) на самцов мышей линии СВА. 1 — контроль; 2 — иммобилизация; 3 — 2,5-диметилпиразин

Скачать (137KB)
Метаданные

© ООО "Эко-Вектор", 2021


 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах