Анксиолитическое действие аналогов кисспептина у Danio rerio

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Нейропептид кисспептин в настоящее время наиболее широко известен как регулятор полового поведения млекопитающих.

Цель — изучение фармакологических эффектов аналогов кисспептина Kiss1 млекопитающих «Сloud Clone» (США): KS4, KS5, KS6, KS7, KS8, KS9 и Kiss10 на поведение рыб Danio rerio. Пептиды отличались строением конечных четырех аминокислот.

Материалы и методы. Кисспептины растворяли в воде для аквариумов и применяли в двух дозах: 0,01 и 0,1 мг/л. В качестве препарата сравнения использовали субстанцию феназепама. Феназепам растворяли в воде и применяли в трех дозах: 0,1, 0,5 и 1 мг/л. В работе проведено сравнение кисспептинов с анксиолитиками на примере феназепама в тесте новизны. Для этого рыбу помещали сначала в мерный стакан с растворенным фармакологическим веществом (или Н2О), а затем в просмотровый аквариум на 6 мин, где автоматически регистрировали траекторию движения, длину пути, число перемещений в верхнюю часть аквариума, время пребывания в нижней части аквариума, число и время паттерна «фризинг». Время пребывания рыбы в нижней части аквариума после введения феназепама снижалось, особенно при использовании в дозе 0,5 и 1 мг/л.

Результаты. Аналоги кисспептина снижали показатели, характеризующие тревожное состояние рыб. На фоне действия аналогов кисспетина Kiss1 средняя длина пройденного пути рыбы, в отличие от эффектов феназепама, значительно различалась. В сравнении с контролем у KS4 в дозе 0,1 мг/л отмечали снижение числа фризинга, времени фризинга и длины траектории в 1,4 раза и возрастание числа переходов в верхнюю часть аквариума в 1,5 раза. При дозе 0,01 мг/л уменьшались число и время фризинга, длина траектории в 1,5–3 раза. У KS5 в дозе 0,1 мг/л уменьшались число и время фризинга, длина траектории и число переходов в верхнюю часть аквариума в 1,2–1,6 раза. В дозе 0,01 мг/л уменьшались число и время фризинга и длина траектории в 2,8–3 раза. У KS6: доза 0,1 мг/л — уменьшение числа и времени фризинга и длины траектории в 2–2,5 раза. Увеличивалось число переходов в верхнюю часть аквариума в 2,5 раза; доза 0,01 мг/мл — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,7–2,5 раза. У KS7: доза 0,1 мг/л — уменьшение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,3–2 раза. Увеличивалось число перемещений в верхнюю часть аквариума в 1,6 раза; доза 0,01 мг/л — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,6 раза. У KS8: доза 0,1 мг/л — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,6 раза; доза 0,01 мг/л — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,8–2,3 раза. У KS9: доза 0,1 мг/л — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,2–2 раза; доза 0,01 мг/л — снижение числа и времени фризинга и длины траектории в 1,6 раза. У Kiss10 в дозе 0,1 мг/л наблюдали снижение числа и времени фризинга, длины траектории в 1,4–1,6 раза. Увеличивалось число переходов в верхнюю часть аквариума в 2,7 раза. В дозе 0,01 мг/л снижались число и время фризинга, длина траектории в 1,3–1,7 раза. Наблюдали увеличение числа траектории в 1,3 раза. Аналоги кисспептина не уступали эффектам феназепама. Среди аналогов кисспептина млекопитающих наиболее значимые показатели наблюдали у KS6 в дозе 0,1 мг/л.

Заключение. Сделан вывод, что аналоги кисспептина Kiss1 млекопитающих и Kiss10 снижают тревожно-фобические реакции на новизну у Danio rerio. В то же время эффекты исследуемых аналогов кисспептина ниже, чем у феназепама. Кисспептин участвует не только в модуляции серотонинзависимого поведения у Danio rerio, но и ГАМК-ергической системы, как транквилизаторы бензодиазепинового ряда. Результаты исследований подтверждают гипотезу, что кисспептин может участвовать в регуляции тревожно-фобических состояний, по-видимому, для поддержания эмоциональных аспектов репродуктивного поведения, таких как половая мотивация и возбуждение.

Полный текст

АКТУАЛЬНОСТЬ

Кисспептин (ранее известный как метастин) — это белок, который кодируется геном KISS1, расположенным в локусе 1q32. Данный нейропептид представляет собой последовательность из 145 аминокислот, от которого под воздействием протеолитических ферментов отщепляется кисспептин 54 (Кп-54). Протеолитическое расщепление этого пептида из 54 аминокислот приводит к образованию более коротких биологически активных продуктов, обозначаемых кисспептином-14 (Кп-14), кисспептином-13 (Кп-13) и кисспептином-10 (Кп-10) [1]. Кисспептины млекопитающих относятся к классу амидных пептидов RF семейства, поскольку они имеют характерный консервативный карбоксильный конец Arg-Phe-NH2 [2]. Кисспептин ассоциирован с белком G, что обеспечивает активацию всеми биологическими продуктами гена Kiss1. Рецептор Gpr54 в 2001 г. был обозначен рецептором кисспептина-1 (KISS1R) [3]. KISS1R состоит из 398 аминокислот и относится к семейству родопсиновых рецепторов, сопряженных с G-протеинами 7 трансмембранными доменами. Установлено, что взаимодействие кисспептина с рецептором приводит к внутриклеточной активации фосфолипазы С и вторичных мессенджеров, приводящих к высвобождению кальция и протеинкиназы С, реализующих функции пептида [4, 5]. Впервые был обнаружен в мозге крыс как орфанный рецептор, имевший 40 % сходства с галаниновыми рецепторами [6].

Кисспептин экспрессируется в нескольких областях центральной нервной системы крыс, включая ядра гипоталамуса (например, дугообразное ядро, передне-вентральное паравентрикулярное ядро — AVPV, ядра таламуса, миндалину, гиппокамп, латеральную перегородку, ядро ложа терминальной полоски, полосатое тело, прилежащее ядро — NAc, периакведуктальное серое и locus coeruleus) [7, 8]. Аналогично Kiss1r был локализован у крыс в гипоталамусе (например, паравентрикулярном, дугообразном и супраоптическом ядре), таламусе, гиппокампе, миндалине, перегородке, полосатом теле, ядрах рафов и коре головного мозга [6, 9]. Помимо видов млекопитающих система кисспептина также обнаружена у позвоночных, не относящихся к млекопитающим. Действительно, в 2004 г. ортолог рецептора кисспептина (Kiss2r) был впервые выделен у вида костистых (нильская тилапия), что дало первоначальные доказательства наличия кисспептиновой системы у рыб [10]. В отличие от грызунов и людей у многих видов рыб было идентифицировано более одной формы кисспептина и парологов рецепторов кисспептина. Например, рыбки данио обладают двумя генами кисспептина (Kiss1 и Kiss2) и двумя соответствующими генами родственных рецепторов (Kiss1r и Kiss2r) [11]. В то время как и Kiss1, и Kiss1r совместно экспрессируются в вентральной хабенуле, нейроны, экспрессирующие Kiss2, находятся в преоптической области гипоталамуса и участвуют в секреции гонадотропина [12, 13]. Однако стоит отметить, что несколько исследований мутаций генов у рыбок данио и медаки показывают, что репродуктивная роль кисспептина может быть необязательной [14–17].

В исследовании, в котором рыбкам данио внутричерепно вводили кисспептин, отмечалось увеличение числа переходов в верхнюю часть аквариума в тесте новизны, что указывало на наличие исследовательского поведения и ослабление тревоги [18]. Данные состояния связывают со значительной экспрессией mRNA в вентральной хабенуле, являющейся эволюционно консервативной в мозге позвоночных и принимающей участие в эмоциональных ответах, которые связаны по большей части с реакциями страха и тревоги [11]. Отмечалось, что у самцов мышей введение кисспептина способствовало социальному поведению, а стимуляция нейронов кисспептина в медиальное задне-дорзальное ядро миндалины также увеличивало время нахождения в открытых рукавах теста «приподнятый крестообразный лабиринт» [19]. Это дает основание полагать, что кисспептин обладает анксиолитическим действием. Однако эти данные весьма противоречивы. В недавнем исследовании изучалось, влияет ли интрацеребровентрикулярное введение фрагмента Кп-8 на тревожные реакции у грызунов. В ходе исследования отмечали снижение времени в открытых рукавах лабиринта после интрацеребровентрикулярного введения у самцов крыс. Наблюдали также увеличение уровня кортикостерона, что дает основание полагать об анксиогенных эффектах кисспептина [20]. Напротив, в ходе дальнейших исследований не было обнаружено связи модулирующего действия и тревоги у грызунов. Внутрибрюшинное введение кисспептина не влияло на уровень адренокортикотропного гормона и кортикостерона после 30-минутного стресса, осуществляемого посредством иммобилизации в пластиковой пробирке [21]. Аналогичным образом, было замечено, что интрацеребровентрикулярное введение кисспептина самцам крыс не влияло на поведение, связанное со стрессом [22]. Сообщается, что интрацеребровентрикулярное введение Кп-13 оказывает анксиогенный эффект на самцов крыс. Кп-13 не только индуцировал значительное повышение уровня кортикостерона в плазме, но и уменьшал количество заходов и время нахождения в открытых рукавах приподнятого крестообразного лабиринта [23]. С целью выяснить, с какими рецепторами происходит взаимодействие кисспептина, было проведено исследование на пассивное избегание обучения у мышей, в ходе которого выявилось, что Кп-13 способствует обучению за счет взаимодействия с адренергическими, серотонинергическими, холинергическими, ГАМКергическими рецепторами [24]. С помощью флуоресцентной иммунохимии в миндалине грызунов были обнаружены нейроны кисспептина, находящиеся в тесном расположении с вазопрессинэргическими и дофаминэргическими нейронами. Нейроны миндалины у самцов мышей представляют собой смешанную популяцию, в которой 71 % приходится на ГАМКергические рецепторы (Vgat) и 29 % на глутаматергические (Vglut2) [25–27].

Известно, что γ-аминомасляная кислота (ГАМК) — широко распространенный нейромедиатор в нервной системе позвоночных животных. Его основной предшественник, L-глутаминовая кислота, подвергается декарбоксилированию в α-С-сайте, катализируемой у млекопитающих глутаматдекарбоксилазой (GAD) 67 или 65. Субклеточная локализация данных изоформ различна, при этом обнаружено, что GAD67 почти повсеместно присутствует в нейронах, продуцирующих ГАМК, а GAD65 специфически расположен на концах аксонов, где он связывается с митохондриями и синаптическими пузырьками. У высших позвоночных система нейронов, продуцирующих ГАМК, локализована в дорсомедиальном, паравентрикулярном, перефорникальном ядрах гипоталамуса, а также амигдале, принимающей участие в корригировании постстрессорных состояний. ГАМКергические нейроны идентифицированы у рыб данио. Этот вид рыб имеет три изоформы GAD, из которых две, gad1a и gad1b, напоминают GAD67 млекопитающих, а третья, gad2, гомологична GAD65. Эти ферменты были локализованы в мозжечке взрослой рыбы и в переднем мозге во время эмбрионального развития. Экспериментально доказано, что ГАМКА-рецепторы также расположены в сетчатке рыб данио, в то время как ГАМКB — только в мозжечке и обонятельных луковицах. Известно также, что кисспептин индуцирует антидепрессантоподобное действие у грызунов через адренергическую и серотонинергическую системы [28]. В соответствии с этим нейроны кисспептина в хабенуле модулируют серотонинергическую систему, подавляя реакцию страха у рыб данио [18, 29]. Можно выдвинуть предположение о вовлечении кисспептина в функции данных нейромедиаторных систем. Поскольку ген kiss1 у костистых рыб является консервативным ортологом гена Kiss1 млекопитающих и участвует в регуляции тревоги и страха, нами было сделано предположение о возможном анксиолитическом действии аналогов кисспептина Kiss1 млекопитающих у Danio rerio. Ранее мы подтвердили гипотезу о том, что аналоги кисспептина действительно снижают тревожно-фобические реакции у этих рыб в ответ на стресс новизны. Однако в сравнении с антидепрессантами серотонинового типа действия они проявляли более слабый эффект [30]. В настоящем исследовании для изучения тревоги и страха мы использовали тест новизны, описанный в наших предыдущих исследованиях [31, 32].

Цель — изучение действия аналогов кисспептина млекопитающих и Kiss10 на тревожно-фобические состояния в тесте новизны у Danio rerio.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Выбор животных

В работе использованы 105 половозрелых рыб Danio rerio (zebrafish) в возрасте 6–8 мес. (молодые половозрелые животные, жизненный цикл до 5 лет) фирмы «Аква Питер», выращенные в ФГБНУ «ИЭМ», — Danio rerio, дикий тип (wild type). Для тестирования использовали интактных животных после 2-недельного периода адаптации к помещению и аквариумам водоизмещением 40 л по 20–30 животных в каждом. Температуру воды 25–27 °C поддерживали постоянно. Животных содержали в стандартных условиях светового режима (8:00–20:00) при температуре помещения 22 ± 2 °C, кормили дважды в день стандартным кормом Tetramin tropical flakes.

Тест стресса новизны

Для экспериментов оценки новизны применяли стандартный просмотровый аквариум, который используется для изучения тревожно-фобических реакций у Danio rerio [33, 34]. Он имел водоизмещение 1,5 л, трапециевидную форму, высоту 15 см и ширину 7 см. Длина аквариума в основании составляла 22 см, в верхней части — 28 см. Такая конструкция позволяет минимизировать латеральные движения рыбки и свободно наблюдать за вертикальными и горизонтальными движениями. Поскольку данный поведенческий тест основывается главным образом на инстинкте поиска защиты от незнакомой обстановки погружением на дно [35, 36], аквариум был разделен чертой на две равные части — верхнюю и нижнюю. Рыбку помещали сначала в мерный стакан водоизмещением 200 мл с растворенным фармакологическим веществом (или водой) на 5 мин, затем в предстартовый аквариум с водой (10 × 10 × 10 см) на 5 мин и далее в просмотровый аквариум на 6 мин, где регистрировали двигательную активность за опыт (длина трека рыбки), число переходов в верхнюю и нижнюю половины аквариума и время нахождения в них. Автоматически регистрировали число и время паттернов «фризинг» (обездвиживание, или «примерзание») за опыт, которые обычно наблюдаются при стрессе новизны и отражают уровень тревожности животного [37]. Поведение регистрировали автоматически с помощью системы NoldusEthoVision XT7, которая позволяет просмотреть видеотреки рыбки. Система дает возможность как снимать показания в цифровом выражении, так и визуально контролировать видеотрек. Весь период наблюдения непрерывно регистрировался, при помощи программы шла запись траектории движения.

Фармакологические вещества

Для фармакологического анализа использовали аналоги кисспептина Kiss1 млекопитающих Сloud Clone (США): KS4, KS5, KS6, KS7, KS8, KS9, а также Kiss 10 (Tyr-Asn-Trp-Asn-Ser-Phe-Gly-Leu-Arg-Phe-NH2). Пептиды отличались строением конечных четырех аминокислот. Кисспептины растворяли в воде для аквариумов и применяли в двух дозах: 0,01 мг/л и 0,1 мг/л. В качестве препарата сравнения использовали субстанцию феназепама ОАО «Новосибхимфарм» (Россия). Феназепам растворяли в воде для аквариумов и применяли в трех дозах: 0,1; 0,5; 1 мг/л.

Статистические методы анализа

Оценку статистической достоверности различий проводили при помощи пакета программ GraphPad Prism 8.4. с использованием однофакторного дисперсионного анализа. Для сравнения контрольной и экспериментальных групп использовали однофакторный дисперсионный анализ ANOVA. Полученные результаты по анализу биологического материала определяли по t-критерию Стьюдента. Из непараметрических критериев использовали критерий Ньюмена – Кейлса для сравнения групп. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05. Для представления полученных данных использовали такие показатели описательной статистики, как среднеарифметическое значение и ошибка среднего.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В процессе проведения экспериментов были установлены типичные поведенческие реакции на новизну (то есть на помещение животного в просмотровый аквариум). Как правило, рыба находилась в это время в нижней части просмотрового аквариума и совершала небольшие перемещения вдоль него. Средняя длина пути рыбы составляла 1205 ± 91,8 см (табл. 1). При этом часто наблюдали фризинг (примерзание, время полной неподвижности). Число и время паттерна «фризинг» автоматически регистрировались и составляли за опыт соответственно 68,2 ± 5,7 и 36,5 ± 4,5 с. Среднее время пребывания рыбы в нижней части аквариума составляло 351,0 ± 36,4 с. Число перемещений рыбы в верхнюю часть просмотрового аквариума за опыт — 1,2 ± 0,8. На фоне введения феназепама были выявлены типичные для анксиолитика поведенческие реакции на новизну. Как правило, рыбы не только находились в это время в нижней части просмотрового аквариума, но и часто заплывали в верхнюю его часть. На фоне феназепама их средняя длина пути существенно не изменялась в диапазоне использованных доз по сравнению с контрольной группой животных. При этом, так же как и в контроле, наблюдался фризинг. Число и время паттерна «фризинг» достоверно снижались по сравнению с контрольной группой животных (р < 0,05) и проявляли дозозависимый эффект. Среднее время пребывания рыбы в нижней части аквариума также достоверно снижалось по сравнению с контрольной группой животных (р < 0,05) и составляло при введении дозы 0,1; 0,5 и 1 мг/л соответственно 297,0 ± 37,6; 207,6 ± 52,2 и 142,8 ± 44,1 с, проявляя дозозависимый эффект. Наиболее статистически значимыми являлись дозировки 1 и 0,5 мг/л соответственно (табл. 1).

 

Таблица 1. Действие феназепама в разных концентрациях на поведенческие ответы Danio rerio в тесте стресса новизны, M ± m

Группа, концентрация вещества, мг/л

Число фризинга

Время фризинга, с

Длина траектории, см

Время нахождения в нижней части аквариума, с

Число переходов в верхнюю часть аквариума

Контроль

68,2 ± 5,7

36,5 ± 4,5

1205 ± 91,8

351 ± 36,4

1,2 ± 0,8

Феназепам 0,1

52,4 ± 8,1

34,6 ± 3,9

1315 ± 88,1

297 ± 37,6

3,1 ± 1,1

Феназепам 0,5

36,3 ± 7,5*

23,7 ± 6,2*

1256 ± 106,2

207,6 ± 52,2*

18,6 ± 4,3*

Феназепам 1,0

29,7 ± 5,2*

17,3 ± 4,6*

1422 ± 91,1

142,8 ± 44,1*

57 ± 9,2**

*р < 0,05; **р < 0,01 относительно группы рыб с чистой водой (контроль) в просмотровом аквариуме.

 

На фоне действия аналогов кисспетина Kiss1 мы получили следующие данные. В сравнении с контролем:

  • у KS4 в дозе 0,1 мг/л отмечали снижение числа фризинга в 1,4 раза, времени фризинга в 1,4 раза, длины траектории в 1,4 раза. Число переходов в верхнюю часть аквариума увеличивалось в 1,5 раза. В дозе 0,01 мг/л уменьшалось число фризинга в 1,5 раза, время фризинга в 1,5 раза, длина траектории в 3 раза;
  • у KS5 в дозе 0,1 мг/л уменьшались число фризинга в 1,6 раза, время фризинга в 1,6 раза, длина траектории в 1,17 раза. Увеличивалось число переходов в верхнюю часть аквариума в 1,5 раза. В дозе 0,01 мг/л уменьшались число фризинга в 3 раза, время фризинга в 2,8 раза, длина траектории в 2,8 раза;
  • у KS6 в дозе 0,1 мг/л уменьшались число фризинга в 2,7 раза, время фризинга в 2 раза, длина траектории в 2,5 раза. Увеличивалось число переходов в верхнюю часть аквариума в 2,5 раза. В дозе 0,01 мг/мл снижались число фризинга в 2,6 раза, время фризинга в 2,6 раза, длина траектории в 1,7 раза;
  • у KS7 в дозе 0,1 мг/л уменьшались число фризинга в 1,7 раза, время фризинга в 1,4 раза, длина траектории в 1,3 раза. Увеличивалось число перемещений в верхнюю часть аквариума в 1,6 раза. В дозе 0,01 мг/л снижались число фризинга в 1,7 раза, время фризинга в 1,4 раза, длина траектории в 1,6 раза;
  • у KS8 в дозе 0,1 мг/л снижались число фризинга в 1,6 раза, время фризинга в 1,7 раза, длина траектории в 1,6 раза. В дозе 0, 01 мг/ л снижались число фризинга в 2,3 раза, время фризинга в 2,2 раза, длина траектории в 1,8 раза;
  • у KS9 в дозе 0,1 мг/л снижались число фризинга в 2 раза, время фризинга в 2 раза, длина траектории в 1,2 раза. В дозе 0,01 мг/л снижались число фризинга в 1,5 раза, время фризинга в 1,5 раза, длина траектории в 1,6 раза;
  • у Kiss10 в дозе 0,1 мг/л наблюдали снижение числа фризинга в 1,6 раза, время фризинга в 1,5 раза, длины траектории в 1,4 раза. Наблюдалось увеличение переходов в верхнюю часть аквариума в 2,7 раза. В дозе 0,01 мг/л снижались число фризинга в 1,7 раза, время фризинга в 1,6 раза, длина траектории в 1,3 раза. Наблюдали увеличение числа траектории в 1,3 раза.

Резюмируя полученные показатели, мы пришли к выводу, что аналоги кисспептина по своему действию не уступают полученным эффектам после приема транквилизатора феназепама. Однако ожидаемые нами результаты продемонстрировал KS6 в дозе 0,1 мг/л (табл. 2).

 

Таблица 2. Действие аналогов кисспептина и кисспептина-10 на поведенческие ответы Danio rerio в тесте стресса новизны, M ± m

Группа, концентрация вещества, мг/л

Число фризингов

Время фризинга, с

Длина траектории, см

Время в нижней части аквариума, с

Число переходов в верхнюю часть аквариума

Контроль

81,38 ± 4,95

41,35 ± 2,31

1643,0 ± 289,8

213,9 ± 32,46

19,67 ± 3,756

KS4 0,1

55,17 ± 9,16*

28,67 ± 4,33*

1158,0 ± 217,8

314,8 ± 96,68

29,0 ± 3,856

KS4 0,01

53,0 ± 4,64**

27,58 ± 2,28**

482,8 ± 68,15**

201,7 ± 57,7

10,67 ± 2,765

KS5 0,1

48,33 ± 7,92**

24,33 ± 3,89**

1394,0 ± 691,5

209,2 ± 50,72

28,67 ± 6,859

KS5 0,01

27,83 ± 3,28#

14,33 ± 1,95#

572,0 ± 117,5**

133,9 ± 42,71

11,67 ± 3,273

KS6 0,1

29,67 ± 4,88#

18,92 ± 5,52**

663,6 ± 188,6*

183,1 ± 84,21

50,83 ± 6,695**

KS6 0,01

31,17 ± 4,16#

15,67 ± 2,14#

922,5 ± 249,4

186,5 ± 49,87

21,5 ± 3,695

KS7 0,1

47,33 ± 8,32**

29,08 ± 7,9

1205,0 ± 260,5

250,9 ± 79,55

31,83 ± 8,134

KS7 0,01

47,5 ± 10,32*

29, 33 ± 7,98

995,0 ± 258,5

149,2 ± 51,33

12,5 ± 3,294

KS8 0,1

48,17 ± 9,85*

24,0 ± 5,03*

997,9 ± 289,1

232,7 ± 45,37

21,83 ± 5,388

KS8 0,01

35,5 ± 10,09**

18,67 ± 4,76**

905,4 ± 236,9

188,0 ± 60,76

13,0 ± 2,191

KS9 0,1

41,0 ± 9,25**

20,58 ± 4,66**

1330,0 ± 401,6

116,2 ± 55,03

21,17 ± 6,565

KS9 0,01

53,83 ± 12,77

26,23 ± 6,73

1027,0 ± 237,3

147,8 ± 52,47

18,33 ± 4,271

Kiss10 0,1

50,33 ± 10,9*

28,42 ± 7,96

1163,0 ± 155,6

224,4 ± 38,58

54,83 ± 9,268**

Kiss10 0,01

48,67 ± 14,09

25,33 ± 7,65

1273,0 ± 276,5

180,7 ± 41,22

25,5 ± 3,879

*p < 0,05; **p < 0,005; #p < 0,0001 относительно контрольной группы.

 

ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

Ранее исследования на новизну помещения в аквариум у Danio rerio были описаны на примере антидепрессантов серотонинового типа действия. При этом мы определили, что в сравнении с контролем и аналогами кисспептина анксиолитические эффекты антидепрессантов имели наиболее высокие показатели. На сегодняшний день в клинической практике назначают препараты группы cелективных ингибиторов обратного захвата серотонина (СИОЗС). Согласно проведенному метаанализу в сравнении с плацебо наибольшее действие препараты группы СИОЗС оказали на пациентов с социальной тревожностью. На втором месте — пациенты с генерализованным тревожным расстройством, и затем — пациенты с паническим расстройством [38]. Однако длительный прием антидепрессантов приводит к селективному синдрому апатии. В ходе проведенного исследования была выявлена связь развития депрессии на фоне длительного употребления антидепрессантов в сравнении с плацебо [39]. В данном случае синдром СИОЗС связан с формированием протагонизма серотонина и дофамина в структурах ЦНС. Повышение уровня серотонина на фоне приема СИОЗС приводит к снижению активности дофамина в мезокортикальном и мезолимбическом путях, отвечающих за мотивацию и эмоциональные состояния соответственно. В связи с тем что эти системы ответственны за мотивационную активность, снижение их активности приводит к развитию данного синдрома [40]. Подбор препарата для лечения расстройств всегда сопровождался осложнениями, связанными с побочными эффектами. Помимо антидепрессантов группы СИОЗС мы рассмотрели действие препаратов группы бензодиазепина на примере феназепама. Однако наиболее частыми побочными эффектами становятся сонливость и заторможенность [41]. Несмотря на недостатки описанных групп препаратов, они продолжают широко использоваться на фармацевтическом рынке.

Наши исследования показали, что реакция на новизну помещения в новый аквариум у Danio rerio на фоне введения транквилизатора вызывает типичную картину поведенческих актов. При этом время нахождения рыбки в верхней части аквариума достоверно увеличивалось. Длина траектории движения рыбы после введения феназепама увеличивалась. Число и время паттерна «фризинг» достоверно уменьшались по сравнению с контролем, и наблюдался дозозависимый эффект. Время в нижней части аквариума на фоне феназепама существенно снижалось. Число перемещений рыбы в верхнюю часть просмотрового аквариума достоверно увеличивалось по сравнению с контрольной группой животных. Необходимо отметить, что анксиолитические эффекты аналогов кисспептина млекопитающих, определяемые по снижению времени в нижней половине аквариума и увеличению числа переходов в верхнюю часть аквариума, оказались не такими высокими по сравнению с поведенческими эффектами, которые наблюдались после введения феназепама. Наибольшая достоверность была у KS6. Наиболее эффективная доза для действия изученных аналогов кисспептина соответствовала 0,1 мг/л.

Страх — одна из примитивных эмоций, эволюционно сформированной от низших до высших организмов как ответ на угрожающие сигналы среды [42]. По всей видимости, общими будут и нейронные механизмы у разных классов животных. Уже известно, что ген kiss1 у костистых рыб является консервативным ортологом гена KISS1 / Kiss1 млекопитающих и участвует в регуляции тревоги и страха, опосредуя 5 HT-систему [18, 43], на основании чего Danio rerio были выбраны как первичный объект исследования. Однако тревожно-фобические реакции опосредуются не только серотонинэргической системой. В данном исследовании мы предположили, что помимо 5 НТ-системы в реакции страха участвует система ГАМК. Поскольку проводятся исследования касательно эффектов кисспептинов и уже известно, что у млекопитающих данный пептид взаимодействует с серотонинергическими, холинергическими, ГАМКергическими рецепторами [24], то мы предположили об аналогичных механизмах поведения в связи со стрессом у рыб данио. Наличие Kiss-R в уздечке рыб и млекопитающих [44] предполагает, что роль передачи сигналов кисспептина может быть эволюционно сохранена у позвоночных.

ВЫВОДЫ

  1. Аналоги кисспептина Kiss1 млекопитающих снижают тревожно-фобические реакции на новизну у Danio rerio. В то же время эффекты исследуемых аналогов кисспептина незначительно ниже, чем у феназепама.
  2. Судя по всему, кисспептин участвует не только в модуляции серотонинзависимого поведения у Danio rerio, но и ГАМКергической системы, подобно транквилизаторам бензодиазепинового ряда.
  3. Результаты исследований подтверждают гипотезу о том, что кисспептин может участвовать в регуляции тревожно-фобических состояний, по-видимому, для поддержания эмоциональных аспектов репродуктивного поведения, таких как половая мотивация и возбуждение.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. Все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией. Вклад каждого автора: В.А. Гольц, А.А. Блаженко, В.А. Лебедев, С.В. Казаков, А.А. Байрамов, П.П. Хохлов, Е.Р. Бычков, С.С. Пюрвеев — написание статьи, анализ данных; А.А. Лебедев, П.Д. Шабанов — разработка общей концепции.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России FGWG-2022-0004 на 2022–2025 гг. «Поиск молекулярных мишеней для фармакологического воздействия при аддиктивных и нейроэндокринных нарушениях и создание новых фармакологически активных веществ, действующих на рецепторы ЦНС».

ADDITIONAL INFORMATION

Authors’ contribution. Thereby, all authors made a substantial contribution to the conception of the study, acquisition, analysis, interpretation of data for the work, drafting and revising the article, final approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the study. Personal contribution of each author: V.A. Golts, A.A. Blazhenko, V.A. Lebedev, S.V. Kazakov, A.A. Bayramov, P.P. Khokhlov, E.R. Bychkov, S.S. Purveev — manuscript drafting, writing and pilot data analyses; А.А. Lebedev, P.D. Shabanov — general concept discussion.

Competing interests. The authors declare that they have no competing interests.

Funding source. The work was carried out within the framework of the state task of the Ministry of Education and Science of Russia FGWG-2022-0004 for 2022–2025 “Search of molecular targets for pharmacological action in addictive and neuroendocrine disorders and the creation of new pharmacologically active substances acting on CNS receptors”.

×

Об авторах

Владанка Александровна Гольц

Институт экспериментальной медицины

Автор, ответственный за переписку.
Email: digitalisobscura@mail.ru

аспирант отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

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, заведующий лабораторией общей фармакологии отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Александра Александровна Блаженко

Институт экспериментальной медицины

Email: alexandrablazhenko@gmail.com
SPIN-код: 8762-3604

мл. науч. сотр. отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

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, научн. сотр. отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Сергей Владимирович Казаков

Институт экспериментальной медицины

Email: svkazakov@mail.ru

аспирант отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Аликбер Азизович Байрамов

Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова

Email: alekber@mail.ru

д-р мед. наук, вед. науч. сотр

Россия, Санкт-Петербург

Платон Платонович Хохлов

Институт экспериментальной медицины

Email: platonkh@list.ru

канд. биол. наук, ст. научн. сотр. отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Рудольфович Бычков

Институт экспериментальной медицины

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

канд. мед. наук, заведующий лабораторией химии и фармакологии лекарственных средств отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Сарнг Саналович Пюрвеев

Институт экспериментальной медицины

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

научн. сотр. отдела нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

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, заведующий отделом нейрофармакологии им. С.В. Аничкова

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Kotani M., Detheux M., Vandenbogaerde A., et al. The metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes kisspeptins, the natural ligands of the orphan G Protein-coupled receptor GPR54 // J Biol Chem. 2001. Vol. 276, No. 34. P. 631–636. doi: 10.1074/jbc.M104847200
  2. Quillet R., Ayachi S., Bihel F., et al. RF-amide neuropeptides and their receptors in Mammals: Pharmacological properties, drug development and main physiological functions // Pharmacol Ther. 2016. Vol. 160. P. 84–132. doi: 10.1016/j.pharmthera.2016.02.005
  3. Ohtaki T., Shintani Y., Honda S.I., et al. Metastasis suppressor gene KiSS-1 encodes peptide ligand of a G-protein-coupled receptor // Nature. 2001. Vol. 411, No. 6837. P. 613–617. doi: 10.1038/35079135
  4. Pampillo M., Camuso N., Taylor J.E., et al. Regulation of GPR54 signaling by GRK2 and arrestin // Mol Endocrinol. 2009. Vol. 23, No. 12. P. 2060–2074. doi: 10.1210/me.2009-0013
  5. Szereszewski J.M., Pampillo M., Ahow M.R., et al. GPR54 regulates ERK1/2 activity and hypothalamic gene expression in a Galpha(q/11) and beta-arrestin-dependent manner // PLoS One. 2010. Vol. 5, No. 9. P. 129–164. doi: 10.1371/journal.pone.0012964
  6. Lee D.K., Nguyen T., O’Neill G.P., et al. Discovery of a receptor related to the galanin receptors // FEBS Lett. 1999. Vol. 446, No. 1. P. 103–107. doi: 10.1016/S0014-5793(99)00009-5
  7. Brailoiu G.C., Dun S.L., Ohsawa M., et al. KiSS-1 expression and metastin-like immunoreactivity in the rat brain // J Comp Neurol. 2005. Vol. 481, No. 3. P. 314–329. doi: 10.1002/cne.20350
  8. Overgaard A., Tena-Sempere M., Franceschini I., et al. Comparative analysis of kisspeptin-immunoreactivity reveals genuine differences in the hypothalamic Kiss1 systems between rats and mice // Peptides. 2013. Vol. 45. P. 85–90. doi: 10.1016/j.peptides.2013.04.013
  9. Higo S., Honda S., Iijima N., Ozawa H. Mapping of kisspeptin receptor mRNA in the whole rat brain and its co-localisation with oxytocin in the paraventricular nucleus // J Neuroendocrinol. 2016. Vol. 28, No. 4. P. 1–8. doi: 10.1111/jne.12356
  10. Parhar I.S., Ogawa S., Sakuma Y. Laser-captured single digoxigenin-labeled neurons of gonadotropin-releasing hormone types reveal a novel G protein-coupled receptor (Gpr54) during maturation in cichlid fish // Endocrinology. 2004. Vol. 145, No. 8. P. 3613–3618. doi: 10.1210/en.2004-0395
  11. Ogawa S., Parhar I.S. Functions of habenula in reproduction and socio reproductive behaviours // Front Neuroendocrinol. 2021. Vol. 64. ID 100964. doi: 10.1016/j.yfrne.2021.100964
  12. Kitahashi T., Ogawa S., Parhar I.S. Cloning and expression of Kiss2 in the zebrafish and medaka // Endocrinology. 2009. Vol. 150, No. 2. P. 821–831. doi: 10.1210/en.2008-0940
  13. Ogawa S., Parhar I.S. Biological significance of kisspeptin-Kiss 1 receptor signaling in the habenula of teleost species // Front Endocrinol. 2018. Vol. 9. ID 222. doi: 10.3389/fendo.2018.00222
  14. Tang H., Liu Y., Luo D., et al. The Kiss/Kissr systems are dispensable for zebrafish reproduction: Evidence from gene knockout studies // Endocrinology. 2015. Vol. 156, No. 2. P. 589–599. doi: 10.1210/en.2014-1204
  15. Liu Y., Tang H., Xie R., et al. Genetic evidence for multifactorial control of the reproductive axis in zebrafish // Endocrinology. 2017. Vol. 158, No. 3. P. 604–611. doi: 10.1210/en.2016-1540
  16. Nakajo M., Kanda S., Karigo T., et al. Evolutionally conserved function of kisspeptin neuronal system is nonreproductive regulation as revealed by nonmammalian study // Endocrinology. 2018. Vol. 159, No. 1. P. 163–183. doi: 10.1210/en.2017-00808
  17. Etzion T., Zmora N., Zohar Y., et al. Ectopic over expression of kiss1 may compensate for the loss of Kiss2 // Gen Comp Endocrinol. 2020. Vol. 295. ID113523. doi: 10.1016/j.ygcen.2020.113523
  18. Ogawa S., Nathan F.M., Parhar I.S. Habenular kisspeptin modulates fear in the zebrafish // PNAS. 2014. Vol. 111, No. 10. P. 3841–3846. doi: 10.1073/pnas.1314184111
  19. Adekunbi D.A., Li X.F., Lass G., et al. Kisspeptin neurones in the posterodorsal medial amygdala modulate sexual partner preference and anxiety in male mice // J Neuroendocrinol. 2018. Vol. 30, No. 3. ID e12572. doi: 10.1111/jne.12572.
  20. Katalin E., Ibos É.B., Zsolt B., et al. Kisspeptin-8 induces anxiety-like behavior and hypolocomotion by activating the HPA Axis and Increasing GABA release in the nucleus accumbens in rats // Biomedicines. 2021. Vol. 9, No. 2. ID112. doi: 10.3390/biomedicines9020112
  21. Rao Y.S., Mott N.N., Pak T.R. Effects of kisspeptin on parameters of the HPA axis // Endocrine. 2011. Vol. 39, No. 3. P. 220–228. doi: 10.1007/s12020-011-9439-4
  22. Thomson E.L., Patterson M., Murphy K.G., et al. Central and peripheral administration of Kisspeptin-10 stimulates the hypothalamic-pituitary-gonadal axis // J Neuroendocrinol. 2004. Vol. 16, No. 10. P. 850–858. doi: 10.1111/j.1365-2826.2004.01240.x
  23. Csabafi K., Jászberényi M., Bagosi Z., et al. Effects of kisspeptin-13 on the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, thermoregulation, anxiety and locomotor activity in rats // Behav Brain Res. 2013. Vol. 241. P. 56–61. doi: 10.1016/j.bbr.2012.11.039
  24. Telegdy G., Adamik A. The action of kisspeptin-13 on passive avoidance learning in mice. Involvement of transmitters // Behav Brain Res. 2013. Vol. 243. P. 300–305. doi: 10.1016/j.bbr.2013.01.016
  25. Insel T.R. The challenge of translation in social neuroscience: A review of oxytocin, vasopressin, and affiliative behavior // Neuron. 2010. Vol. 65, No. 6. P. 768–779. doi: 10.1016/j.neuron.2010.03.005
  26. Bromberg-Martin E.S., Matsumoto M., Hikosaka O. Dopamine in motivational control: rewarding, aversive, and alerting // Neuron. 2010. Vol. 68, No. 5. P. 815–834. doi: 10.1016/j.neuron.2010.11.022
  27. Johnson C.S., Hong W., Micevych P.E. Posterodorsal medial amygdala regulation of female social behavior: GABA versus glutamate projections // J Neurosci. 2021. Vol. 41, No. 42. P. 8790–8800. doi: 10.1523/JNEUROSCI.1103-21.2021
  28. Tanaka M., Csabafi K., Telegdy G. Neurotransmissions of antidepressant like effects of Kisspeptin-13 // Regul Pept. 2013. Vol. 180. P. 1–4. doi: 10.1016/j.regpep.2012.08.017
  29. Nathan F.M., Ogawa S., Parhar I.S. Kisspeptin1 modulates odorant-evoked fear response via two serotonin receptor subtypes (5-HT1A and 5-HT2) in zebrafish // J Neurochem. 2015. Vol. 133, No. 6. P. 870–878. doi: 10.1111/jnc.13105
  30. Лебедев А.А., Блаженко А.А., Гольц В.А., и др. Действие аналогов кисспептина на поведение Danio rerio // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2022. Т. 20, № 2. С. 201–210. doi: 10.17816/RCF202201-210
  31. Шабанов П.Д., Лебедев В.А., Лебедев А.А., Бычков Е.Р. Влияние стресса новизны на поведенческие ответы Danio rerio и оценка дозозависимых эффектов анксиолитиков бензодиазепинового ряда на примере феназепама // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2017. Т. 15, № 3. С. 57–63. doi: 10.17816/RCF15357-63
  32. Shabanov P.D., Blazhenko A.A., Devyashin A.S., et al. In search of new brain biomarkers of stress // Research Results in Pharmacology. 2021. Vol. 7, No. 1. P. 41–46. doi: 10.3897/rrpharmacology.7.63326
  33. Cachat J., Stewart A., Grossman L., et al. Measuring behavioral and endocrine responses to novelty stress in adult Danio rerio // Nature protocols. 2010. Vol. 5, No. 11. P. 1786–1789. doi: 10.1038/nprot.2010.140
  34. Девяшин А.С., Блаженко А.А., Лебедев В.А., и др. Оценка дозозависимых эффектов анксиолитиков бензодиазепинового ряда на примере диазепама у Danio rerio // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2020. Т. 18, № 1. С. 43–49. doi: 10.17816/RCF18143-49
  35. Ереско С.О., Айрапетов М.И., Матвеева Н.А., и др. Danio rerio как модельный объект в наркологических исследованиях // Наркология. 2020. Т. 19, № 4. С. 43–48. doi: 10.25557/1682-8313
  36. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Тиссен И.Ю., и др. Устранение стрессогенного повышения грелина в головном мозге Danio rerio бензодиазепиновыми транквилизаторами // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2020. Т. 18, № 4. С. 327–332. doi: 10.17816/RCF184327-332
  37. Лебедев В.А., Лебедев А.А., Бычков Е.Р., Шабанов П.Д. Возможность использования поведенческих ответов Danio rerio в оценке дозозависимых эффектов феназепама // Лабораторные животные для научных исследований. 2018. № 1. С. 1–21. doi: 10.29926/2618723X-2018-01-02
  38. Jakubovski E., Johnson J.A., Nasir M., et al. Systematic review and meta-analysis: Dose-response curve of SSRIs and SNRIs in anxiety disorders // Depress Anxiety. 2019. Vol. 36, No. 3. P. 198–212. doi: 10.1002/da.22854
  39. Padala P.R., Padala K.P., Majagi A., et al. Selective serotonin reuptake inhibitors-associated apathy syndrome // J Medicine. 2020. Vol. 99, No. 33. ID e21497. doi: 10.1097/MD.0000000000021497
  40. Шагиахметов Ф.Ш. Атипичные антипсихотики: больше сходств или различий? Теоретические предпосылки // Современная терапия в психиатрии и неврологии. 2014. № 1. С. 14–22.
  41. Kaplan H.I., Sadock B.J., Grebb J.A. Synopsis of psychiatry: behavioral sciences clinical psychiatry. 7th edition. Williams and Wilkins, 1994. 920 p.
  42. Le Doux J.E. Evolution of human emotion: A view through fear // Prog Brain Res. 2012. Vol. 195. P. 431–442. doi: 10.1016/B978-0-444-53860-4.00021-0
  43. McDevitt R.A., Hiroi R., Mackenzieet S.M., et al. Serotonin 1B autoreceptors originating in the caudal dorsal raphe nucleus reduce expression of fear and depression-like behavior // Biol Psychiatry. 2011. Vol. 69, No. 8. P. 780–787. doi: 10.1016/j.biopsych.2010.12.029
  44. Herbison A.E., de Tassigny X., Doran J., Colledge W.H. Distribution and postnatal development of Gpr54 gene expression in mouse brain and gonadotropin-releasing hormone neurons // Endocrinology. 2010. Vol. 151, No. 1. P. 312–321. doi: 10.1210/en.2009-0552

© Гольц В.А., Лебедев А.А., Блаженко А.А., Лебедев В.А., Казаков С.В., Байрамов А.А., Хохлов П.П., Бычков Е.Р., Пюрвеев С.С., Шабанов П.Д., 2023

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 65565 от 04.05.2016 г.