Стрессорная дестабилизация генома в клетках префронтальной коры, гиппокампа и костного мозга крыс с контрастной возбудимостью нервной системы

Обложка


Цитировать

Полный текст

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

Аннотация

Изучали изменение стабильности генома в клетках двух районов головного мозга (префронтальная кора и гиппокамп), а также в костном мозге у крыс с наследственно обусловленным высоким и низким порогом возбудимости нервной системы (линии ВП и НП соответственно) после длительного эмоционально-болевого стрессорного воздействия. Для исследования реактивности генома клеток головного мозга использовали фосфорилированный гистон γ-H2AX (γ-H2AX phospho Ser139). Оценивали уровень митотических нарушений в клетках костного мозга. Между животными контрольных групп не выявлено межлинейных различий по изучаемым показателям. Стрессорное воздействие повышает иммунореактивность к γ-H2AX phospho Ser139 клеток префронтальной коры и уровень хромосомных аберраций в клетках костного мозга у животных обеих линий. В клетках зубчатой извилины гиппокампа выявлено специфическое повышение иммунореактивности к γ-H2AX phospho Ser139 у крыс низковозбудимой линии ВП. Обсуждается связь реакции клеток этой зоны гиппокампа на стрессорное воздействие с наследственно обусловленным уровнем возбудимости нервной системы животных.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Марина Борисовна Павлова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: pavlova@infran.ru
SPIN-код: 6457-5630

младший научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Александр Иванович Вайдо

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: vaidoai@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-6209-9902
SPIN-код: 1323-5153

д-р биол. наук, главный научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Диана Азрет-Алиевна Хлебаева

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Email: dibair@yandex.ru

младший научный сотрудник, лаборатория генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Евгений Владиславович Даев

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: mouse_gene@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2036-6790

д-р биол. наук, профессор кафедры генетики и биотехнологии. Санкт-Петербургский государственный университет

Россия, Санкт-Петербург

Наталья Алековна Дюжикова

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт физиологии им. И.П. Павлова» Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: dyuzhikova@infran.ru
ORCID iD: 0000-0002-7550-118X
Scopus Author ID: 6603486439
ResearcherId: J-7202-2018

д-р биол. наук, заведующий лабораторией генетики высшей нервной деятельности

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Вайдо А.И., Ширяева Н.В., Павлова М.Б., и др. Селектированные линии крыс с высоким и низким порогом возбудимости: модель для изучения дезадаптивных состояний, зависимых от уровня возбудимости нервной системы // Лабораторные животные для научных исследований. – 2018. – № 3. – С. 12–23. [Vaido AI, Shiryaeva NV, Pavlova MB, et al. Selected rat strains HT, LT as a model for the study of dysadaptation states dependent on the level of excitability of the nervous system. Laboratornye zhivotnye dlya nauchnykh issledovanii. 2018;(3):12-23. (In Russ.)]. https://doi.org/10.29296/2618723X-2018-03-02.
  2. Вайдо А.И., Дюжикова Н.А., Ширяева Н.В., и др. Системный контроль молекулярно-клеточных и эпигенетических механизмов долгосрочных последствий стресса // Генетика. – 2009. – Т. 45. – № 3. – С. 342–348. (In Russ.). [Vaido AI, Dyuzhikova NA, Shiryaeva NV, et al. Systemic control of molecular, cell, and epigenetic mechanisms of long-term consequences of stress. Russian Journal of Genetics. 2009;45(3): 298-303. (In Engl.)]. https://doi.org/10.1134/s1022795409030065.
  3. Дюжикова Н.А., Скоморохова Е.Б., Вайдо А.И. Эпигенетические механизмы формирования постстрессорных состояний // Успехи физиологических наук. – 2015. – Т. 46. – № 1. – С. 47–75. [Dyuzhikova NA, Skomorokhova EB, Vaido AI. Epigenetic mechanisms in post-stress states. Uspekhi fiziologicheskikh nauk. 2015;46(1):47-75. (In Russ.)]
  4. Insel TR. Disruptive insights in psychiatry: transforming a clinical discipline. J Clin Invest. 2009;119(4):700-705. https://doi.org/10.1172/JCI38832.
  5. Шалагинова И.Г., Шеремет В.В., Хлебаева Д.А., и др. Влияние длительного эмоционально-болевого стрессорного воздействия на лейкоцитарный состав крови у крыс с различным уровнем возбудимости нервной системы // Медицинский академический журнал. – 2019. – Т. 19. – № 4. – С. 67–74. [Shalaginova IG, Sheremet VV, Khlebaeva DA, et al. Effect of long-term emotional-painful stress on the leukocyte composition of blood in rats with different levels of excitability of the nervous system. Medical academic journal. 2019;19(4):67-74. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/MAJ19079.
  6. Быковская Н.В., Дюжикова Н.А., Вайдо А.И., и др. Частота хромосомных аберраций, индуцированных стрессорным воздействием и циклофосфаном в клетках костного мозга крыс, селектированных по порогу возбудимости нервной системы // Генетика. – 1994. – Т. 30. – № 9. – С. 1224–1228. [Bykovskaya NV, Dyuzhikova NA, Vaido AI, et al. Frequency of chromosomal aberrations induced by stress and cyclophosphamide in bone marrow cells of rats selected on the excitability threshold of the nervous system. Russian Journal of Genetics. 1994;30(9):1224-1228. (In Russ.)]
  7. Hare BD, Thornton TM, Rincon M, et al. Two weeks of variable stress increases Gamma-H2AX levels in the mouse bed nucleus of the stria terminalis. Neuroscience. 2018;373:137-144. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2018.01.024.
  8. Kuo LJ, Yang LX. γ-H2AX-A novel biomarker for DNA double-strand breaks. In Vivo. 2008;22(3):305-309.
  9. Макаров В.Б., Сафронов В.В. Цитогенетические методы анализа хромосом. – М.: Наука, 1978. – 85 с. [Makarov VB, Saphronov VV. Tsitogeneticheskie metody analiza khromosom. Moscow: Nauka; 1978. 85 р. (In Russ.)]
  10. Даев Е.В., Казарова В.Э., Выборова А.М., Дукельская А.В. Влияние «феромоноподобных» пиразинсодержащих соединений на стабильность генетического аппарата в клетках костного мозга самцов домовой мыши Mus. musculus L. // Журнал эволюционной биохимии и физиологии. – 2009. – Т. 45. – № 5. – С. 486–491. [Daev EV, Kazarova VE, Vyborova AM, Dukel’skaya AV. Effects of “Pheromone-Like” pyrazine-containing compounds on stability of genetic apparatus in bone marrow cells of the male house mouse Mus musculus L. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology. 2009;45(5):486-491. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/s0022093009050053.
  11. Paxinos G, Watson C. The rat brain in stereotaxic coordinates. 6th edition. Elsevier, Academic Press; 2007. 456 р.
  12. Даев Е.В. Генетические последствия ольфакторных стрессов у мышей: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. – СПб., 2006. – 34 с. [Daev EV. Geneticheskie posledstviya ol’faktornykh stressov u myshei. [dissertation abstract] Saint Petersburg; 2006. 34 р. (In Russ.)]
  13. Дюжикова Н.А., Даев Е.В. Геном и стресс-реакция у животных и человека // Экологическая генетика. – 2018. – Т. 16. – № 1. – С. 4–26. [Dyuzhikova NA, Daev EV. Genome and stress-reaction in animals and humans. Ecological genetics. 2018;16(1):4-26. (In Russ.)]. https://doi.org/10.17816/ecogen1614-26.
  14. Liu G, Stevens JB, Horne SD, et al. Genome chaos: survival strategy during crisis. Cell Cycle. 2014;13(4):528-537. https://doi.org/10.4161/cc.27378.
  15. Suberbielle E, Sanchez PE, Kravitz AV, et al. Physiologic brain activity causes DNA double-strand breaks in neurons, with exacerbation by amyloid-β. Nat Neurosci. 2013;16(5):613-621. https://doi.org/10.1038/nn.3356.
  16. Паткин Е.Л., Вайдо А.И., Кустова М.Е., и др. Однонитевые разрывы ДНК в отдельных клетках мозга различных линий крыс в норме и при стрессорном воздействии // Цитология. – 2001. – Т. 43. – № 3. – С. 269–272. [Patkin EL, Vaido AI, Kustova ME, et al. Single-strand DNA breaks in brain cells of different rat strains under normal condition and during exposure to stress. Tsitologiia. 2001;43(3):269-273. (In Russ.)].
  17. Дмитриева Н.И., Гоццо С. Структурные особенности головного мозга крыс, селектированных по порогу возбудимости // Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. – 1985. – Т. 88. – № 2. – С. 5–10. [Dmitriyeva NI, Gozzo S. Strukturnye osobennosti golovnogo mozga krys, selektirovannykh po porogu vozbudimosti. Arkhiv anatomii, gistologii i ehmbriologii. 1985;88(2):5-10. (In Russ.)]
  18. Дюжикова Н.А., Быковская Н.В., Вайдо А.И., и др. Частота хромосомных нарушений, индуцированных однократным стрессорным воздействием у крыс, селектированных по возбудимости нервной системы // Генетика. – 1996. – Т. 32. – № 6. – С. 742–743. (In Russ.). [Dyuzhikova NA, Bykovskaya NV, Vaido AI, et al. Rate of chromosomal aberrations induced by short-term stress in rats selected by excitability of the nervous system. Russian Journal of Genetics. 1996;32(6):851-853. (In Engl.)]
  19. Chaudhuri A. Pathophysiology of Stress: A Review. Int J Res Rev. 2019;6(5):199-213.
  20. Lambert MW. The functional importance of lamins, actin, myosin, spectrin and the LINC complex in DNA repair. Exp Biol Med (Maywood). 2019;244(15):1382-1406. https://doi.org/10.1177/1535370219876651.
  21. Даев Е.В. О стрессе, хемокоммуникации у мышей и физиологической гипотезе мутационного процесса // Генетика. – 2007. – Т. 43. – № 10. – С. 1299–1310. (In Russ.). [Daev EV. Stress, chemocommunication, and the physiological hypothesis of mutation. Russian Journal of Genetics. 2007;43(10): 1082-1092. (In Engl.)]. https://doi.org/10.1134/S102279540710002X.
  22. Fragkos M, Naim V. Rescue from replication stress during mitosis. Cell Cycle. 2017;16(7): 613-633. https://doi.org/10.1080/15384101.2017.1288322.
  23. Wilhelm T, Said M, Naim V. DNA replication stress and chromosomal instability: dangerous liaisons. Genes. 2020;11(6):642. https://doi.org/10.3390/genes11060642.
  24. 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. – С. 1170–1178. (In Russ.). [Daev EV, Petrova MV, Onopa LS, et al. DNA damage in bone marrow cells of mouse males in vivo after exposure to the pheromone: comet assay. Russian Journal of Genetics. 2017;53(10):1105-1112. (In Engl.)]. https://doi.org/10.1134/S1022795417100027.
  25. Mateuca R, Lombaert N, Aka PV, et al. Chromosomal changes: induction, detection methods and applicability in human biomonitoring. Biochimie. 2006;88(11):1515-1531. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2006.07.004.
  26. Zhao H, Tanaka T, Halicka HD. Cytometric assessment of DNA damage by exogenous and endogenous oxidants reports aging-related processes. Cytometry A. 2007;71(11):905-914. https://doi.org/10.1002/cyto.a.20469.
  27. Halicka HD, Zhao H, Li J, et al. Attenuation of constitutive DNA damage signaling by 1,25-dihydroxyvitamin D3. Aging (Albany NY). 2012;4(4):270-278. https://doi.org/10.18632/aging.100450.
  28. Torres-Berrío A, Hernandez G, Nestler EJ, Flores C. The Netrin-1/DCC guidance cue pathway as a molecular target in depression: Translational evidence. Biol Psychiatry. 2020;88(8):611-624. https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2020.04.025.
  29. Hoffmann AA, Hercus MJ. Environmental stress as an evolutionary force. BioScience. 2000;50(3):217-226. https://doi.org/10.1641/0006-3568(2000)050[0217: esaaef]2.3.co;2.
  30. Zachepilo TG, Kalendar R, Schulman AH, Vaido A. Emotionally painful stress causes changes in L1 insertion pattern in the hippocampus in rats with different nervous system excitability. [Conference Paper] 27th ECNP Congress. European Neuropsychopharmacology. 2014;24(Suppl 2):163. https://doi.org/10.1016/s0924-977x(14)70247-0.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Иммунореактивность к γ-H2AX phospho Ser139 клеток медиальной префронтальной коры крыс линий ВП и НП через 2 ч после длительного эмоционально-болевого стрессорного (ДЭБС) воздействия. На графиках показаны среднее, медиана, максимальные и минимальные значения, межквартильные интервалы; * — отличие от соответствующего контроля достоверно (U-критерий Манна – Уитни, р < 0,05)

Скачать (24KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Иммунореактивность к γ-H2AX phospho Ser139 клеток зубчатой извилины гиппокампа крыс линий ВП и НП через 2 ч после длительного эмоционально-болевого стрессорного (ДЭБС) воздействия. На графиках показаны среднее, медиана, максимальные и минимальные значения, межквартильные интервалы; * — отличие от соответствующего контроля достоверно (U-критерий Манна – Уитни, р < 0,05)

Скачать (24KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Частота хромосомных аберраций в клетках костного мозга крыс линий ВП и НП через 24 ч после длительного эмоционально-болевого стрессорного (ДЭБС) воздействия. На графиках показаны среднее, медиана, максимальные и минимальные значения, межквартильные интервалы; * — отличие от соответствующего контроля достоверно (точный критерий Фишера, р < 0,0001)

Скачать (22KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Частота клеток с различными типами хромосомных нарушений в клетках костного мозга крыс линий ВП и НП через 24 ч после длительного эмоционально-болевого стрессорного воздействия. На графиках показаны среднее, медиана, максимальные и минимальные значения, межквартильные интервалы; линиями обозначены достоверно различающиеся величины. Достоверность различий между вариантами оценивали с помощью точного критерия Фишера или критерия χ2 с поправкой на непрерывность Йейтса

Скачать (108KB)
Метаданные

© ООО "Эко-вектор", 2021

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 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 - 65617 от 04.05.2016.


Данный сайт использует cookie-файлы

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

О куки-файлах