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 Доступ платный или 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.

Полный текст

Доступ закрыт

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. Vol. 7, N 41. ID abi7460. doi: 10.1126/sciadv.abi7460
  2. Geng Y., Peterson R.T. The zebrafish subcortical social brain as a model for studying social behavior disorders // Dis Model Mech. 2019. Vol. 12, N 8. ID 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. Vol. 111, N 8. P. 1301–1315.E5. doi: 10.1016/j.neuron.2023.01.015
  4. Cene C.W., Beckie T.M., 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. Vol. 11, N 16. ID 26493. doi: 10.1161/JAHA.122.026493
  5. Clay J.M., Fontana B.D., Proserpio C., et al. Drinking during social isolation: Investigating associations between stress, inhibitory control, boredom, drinking motives, and alcohol use // Addict Res Theory. 2022. Vol. 31, N 1. P. 16–28. doi: 10.1080/16066359.2022.2099543
  6. Faustino A.I., Monteiro-Tacao A., Oliveira R.F. Mechanisms of social buffering of fear in zebrafish // Sci Rep. 2017. Vol. 7, N 1. ID 44329. doi: 10.1038/srep44329
  7. Suriyampola P.S., Shukla R., Shelton D.S., et al. Zebrafish social behavior in the wild // Zebrafish. 2016. Vol. 13, N 1. P. 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. Vol. 235, N 2. P. 153–167. doi: 10.1016/j.jtbi.2004.12.025
  9. Cappel J.M., Forster D., Slangewal K., et al. Visual recognition of social signals by a tectothalamic neural circuit // Nature. 2022. Vol. 608. P. 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. Vol. 191, N 1. P. 77–87. doi: 10.1016/j.bbr.2008.03.013
  11. Norton W.H.J., 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. Vol. 31, N 39. P. 13796–13807. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2892-11.2011
  12. Paull G.C., Filby A.L., Giddins H.G., et al. Dominance hierarchies in zebrafish (Danio rerio) and their relationship with reproductive success // Zebrafish. 2010. Vol. 7, N 1. P. 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. Vol. 16, N 7. ID dmm049995. doi: 10.1242/dmm.049995
  14. Галстян Д.С., Колесникова Т.О., Косицин Ю.М., и др. Моделирование социального поведения с использованием зебраданио (Danio rerio) в тестах социального взаимодействия и предпочтения // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2022. Т. 20, № 2. С. 135–147. EDN: BYQBGL doi: 10.17816/RCF202135-147
  15. Ribeiro D., Nunes R.A., Gligsberg M., et al. Oxytocin receptor signaling modulates novelty recognition but not social preference in zebrafish // J Neuroendocrinol. 2020. Vol. 32, N 4. ID 12834. doi: 10.1111/jne.12834
  16. Lukas M., Toth I., Veenema A.H., Neumann I.D. 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. Vol. 38, N 6. P. 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. Vol. 12, N 1. ID 4322. doi: 10.1038/s41598-022-07990-y
  18. Akinrinade I., Kareklas K., Teles M.C., et al. Evolutionarily conserved role of oxytocin in social fear contagion in zebrafish // Science. 2023. Vol. 379, N 6638. P. 1232–1237. doi: 10.1126/science.abq5158
  19. Lesscher H.M.B., Spoelder M., Rotte M.D., et al. Early social isolation augments alcohol consumption in rats // Behav Pharmacol. 2015. Vol. 26, N 7–2. P. 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. Vol. 60, N 1. P. 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. Vol. 10, N 1. ID 21402. doi: 10.1038/s41598-020-78573-y
  22. Anneser L., Alcantara I.C., Gemmer A., et al. The neuropeptide Pth2 dynamically senses others via mechanosensation // Nature. 2020. Vol. 588, N 7836. P. 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. Vol. 5, N 9. ID e55863. doi: 10.7554/eLife.55863
  24. Alef R., Blaser E.R. Social group during housing and testing modulates the effect of ethanol on zebrafish (Danio rerio) behavior // Behav Process. 2023. Vol. 209, N 1. ID 104877. doi: 10.1016/j.beproc.2023.104877
  25. de Matos Mansur B., dos Santos B.R., de Mattos Dias C.A.G., et al. Effects of the number of subjects on the dark/light preference of Zebrafish (Danio rerio) // Zebrafish. 2014. Vol. 11, N 6. ID 977. doi: 10.1089/zeb.2014.0977
  26. Suriyampola P.S., Iruri-Tucker A.A., Padilla-Veléz L., et al. Small increases in group size improve small shoals’ response to water flow in zebrafish // J Zool. 2022. Vol. 16, N 4. P. 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. Vol. 30, N 1. P. 45–48. doi: 10.1097/FBP.0000000000000415
  28. Canzian J., Franscescon F., Müller T.E., et al. Stress increases susceptibility to pentylenetetrazole-induced seizures in adult zebrafish // Epilepsy Behav. 2021. Vol. 114, N A. ID 107557. doi: 10.1016/j.yebeh.2020.107557
  29. Robinson G.E., Fernald R.D., Clayton D.F. Genes and social behavior // Science. 2008. Vol. 322, N 5903. P. 896–900. doi: 10.1126/science.1159277
  30. Lee C.J., Paull G.C., Tyler C.R., et al. Effects of environmental enrichment on survivorship, growth, sex ratio and behaviour in laboratory maintained zebrafish Danio rerio // J Fish Biol. 2019. Vol. 94, N 1. P. 86–95. doi: 10.1111/jfb.13865
  31. Гольц В.А., Лебедев А.А., Блаженко А.А., и др. Анксиолитическое действие аналогов кисспептина у Danio rerio // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2023. Т. 21, № 2. С. 159–169. EDN: GUKYQD doi: 10.17816/RCF321976
  32. Гольц В.А., Лебедев А.А., Блаженко А.А., и др. Сравнение анксиолитического действия кисспептинов млекопитающих и костистых рыб у Danio rerio // Психофармакология и биологическая наркология. 2023. Т. 14, № 2. С. 85–96. EDN: DQCZZE doi: 10.17816/phbn501442
  33. 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. EDN: ZESWNB doi: 10.17816/RCF202201-210
  34. Fone K.C.F., Porkess M.V. Behavioural and neurochemical effects of post-weaning social isolation in rodents-relevance to developmental neuropsychiatric disorders // Neurosci Biobehav Rev. 2008. Vol. 32, N 6. P. 1087–1102. doi: 10.1016/j.neubiorev.2008.03.003
  35. Levine J.B., Leeder A.D., 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. Vol. 151, N 2. P. 589–603. doi: 10.1016/j.neuroscience.2007.10.014
  36. Lomanowska A.M., Boivin M., Hertzman C., Fleming A.S. Parenting begets parenting: A neurobiological perspective on early adversity and the transmission of parenting styles across generations // Neuroscience. 2017. Vol. 342. P. 120–139. doi: 10.1016/j.neuroscience.2015.09.029
  37. Lapiz M.D.S., Mateo Y., Parker T., Marsden C. Effects of noradrenaline depletion in the brain on response on novelty in isolation-reared rats // Psychopharmacology (Berl). 2000. Vol. 152, N 3. P. 312–320. doi: 10.1007/s002130000534
  38. Lukkes J.L., Mokin M.V., Scholl J.L., Forster G.L. Adult rats exposed to early-life social isolation exhibit increased anxiety and conditioned fear behavior, and altered hormonal stress responses // Horm Behav. 2009. Vol. 55, N 1. P. 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. Vol. 65, N 3. P. 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. Vol. 797. P. 106–114. doi: 10.1016/j.ejphar.2017.01.024
  41. Aponte A., Petrunich-Rutherford M.L. Acute net stress of young adult zebrafish (Danio rerio) is not sufficient to increase anxiety-like behavior and whole-body cortisol // PeerJ. 2019. Vol. 7. ID e7469. doi: 10.7717/peerj.7469
  42. Бочарова О.А., Бочаров Е.В., Кучеряну В.Г., Карпова Р.В. Дофаминергическая система: стресс, депрессия, рак (часть 1) // Российский биотерапевтический журнал. 2019. Т. 18, № 3. С. 6–14. EDN: IFPWWT doi: 10.17650/1726-9784-2019-18-3-6-14
  43. Сафонов В.К., Абабков В.А., Веревочкин С.В., и др. Биологические и психологические детерминанты реагирования на ситуации социального стресса // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Психология. 2013. Т. 6, № 3. С. 82–89. EDN: RCAMBR
  44. Boucher P., Plusquellec P. Acute stress assessment from excess cortisol secretion: fundamentals and perspectives // Front Endocrinol. 2019. Vol. 10. ID 749. doi: 10.3389/fendo.2019.00749
  45. Ramsay J.M., Feist G.W., Varga Z.M., et al. Whole-body cortisol response of zebrafish to acute net handling stress // Aquaculture. 2009. Vol. 297, N 1–4. P. 157–162. doi: 10.1016/j.aquaculture.2009.08.035
  46. Бычков Е.Р., Карпова И.В., Цикунов С.Г., и др. Действие острого психического стресса на обмен моноаминов в мезокортикальной и нигростриатной системах головного мозга крыс // Педиатр. 2021. Т. 12, № 6. С. 35–42. EDN: VFATQN doi: 10.17816/PED12635-42
  47. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Бычков Е.Р., и др. Концентрация кортизола в мышечной ткани модельного организма Danio rerio после стрессового воздействия и введения анатгонистов грелина. В кн.: Материалы V Российской конференции по медицинской химии с международным участием: «Medchem-Russia 2021». Волгоград. 2021. doi: 10.19163/MedChemRussia2021-2021-349
  48. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Лебедев А.А., и др. Содержание грелина в разных отделах головного мозга у Danio rerio после стрессорного воздействия // Психофармакология и биологическая наркология. 2022. Т. 13, № 3. С. 37–42. EDN: BFOJYK doi: 10.17816/phbn267375
  49. Блаженко А.А., Хохлов П.П., Лебедев А.А., и др. Исследование систем грелина головного мозга у Danio rerio. В кн.: Материалы II Международной конференции, посвященной 100-летию И.А. Држевецкой / под ред. Л.И. Губаревой, П.Д. Шабанова. Ставрополь, 2022. С. 82–85. doi: 10.38006/9612-62-6.2022.82.85
  50. Блаженко А.А., Рейхардт Б.А., Хохлов П.П., и др. Изменение протеинкиназной активности в головном мозге Danio rerio после стрессорного воздействия // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2022. Т. 20, № 2. С. 211–217. EDN: MBVYZC doi: 10.17816/RCF202211-217

© Эко-Вектор, 2024

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