КАРТОЧКА ПРОЕКТА,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-15-00025

НазваниеВлияние сверхэкспрессии гена серотониновых 5-HT7 рецепторов в мозге на регуляцию нормального и депрессивноподобного поведения и пластичность серотониновой системы мозга

РуководительНауменко Владимир Сергеевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук", Новосибирская обл

Года выполнения при поддержке РНФ2019 - 2021

КонкурсКонкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины, 05-106 - Нейробиология

Ключевые словаСеротониновая система мозга, 5-НТ7 рецептор, экспериментально обусловленная сверхэкспрессия, экспрессия гена, уровень белка, адено-ассоциированные генетические конструкты, поведение, депрессия, метаболизм серотонина в мозге

Код ГРНТИ34.15.43


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Серотонин (5-НТ) - важнейший нейротрансмиттер, обуславливающий широкий спектр функциональных эффектов в центральной нервной системе посредством активации гетерогенно экспрессирующихся рецепторов. Среди многочисленных 5-НТ рецепторов (14 типов и подтипов) особое внимание привлекает 5-НТ7 рецептор. 5-НТ7 рецептор был открыт позднее большинства 5-НТ рецепторов и до недавнего времени оставался одним из наименее изученных. Однако в последнее десятилетие интерес к 5-НТ7 рецептору резко возрос. Это связано с двумя обстоятельствами: (1) выявленной и нашедшей клиническое применение антидепрессантной активностью антагонистов 5-НТ7 рецепторов; (2) его участием в ауторегуляции функциональной активности 5-НТ системы мозга. Последнее важное свойство связано с взаимодействием 5-НТ7 рецепторов с основным ауторегулятором 5-НТ системы - 5-НТ1А рецепторами. Получены убедительные доказательства того, что 5-НТ рецепторы могут образовывать белок-белковые комплексы, взаимодействуя друг с другом. Было обнаружено, что 5-HT7 рецепторы формируют гетеродимеры с 5-HT1А рецепторами. Функционально, гетеродимеризация ингибирует связывание 5-HT1A рецепторов с Gi-белком, ослабляя обусловленную 5-HT1A рецепторами активацию калиевых каналов и способствует интернализации 5-HT1A рецепторов, не оказывая влияния на опосредуемую 5-HT7 рецепторами передачу сигнала. Выявление нового механизма регуляции функциональной активности ключевого рецептора, регулирующего работу 5-НТ системы мозга, открывает новые возможности, в том числе и для разработки новых эффективных антидепрессантов. Однако феномен гетеродимеризации 5-НТ7/5-НТ1А рецепторов был продемонстрирован, главным образом, in vitro. В настоящее время до конца не ясно, будет ли 5-НТ7 рецептор оказывать подобное влияние в живом организме. Также детально не исследовано влияние гетеродимеризации 5-НТ7/5-НТ1А рецепторов на внутриклеточные сигнальные каскады данных рецепторов. Фундаментальный научный смысл данного проекта заключается в исследовании функциональной роли 5-НТ7 рецепторов в механизмах пластичности 5-НТ системы и в регуляции, как нормального поведения, так и в патогенезе депрессии. В перспективе это подразумевает использование 5-НТ7 рецепторов и их взаимодействия с другими рецепторами (в особенности с 5-НТ1А рецепторами) в качестве потенциальной терапевтической мишени для коррекции поведения. В последние годы, благодаря значительному прогрессу молекулярно-биологических технологий, стала доступна возможность локальной избирательной активации или ингибирования экспрессии генов in vivo в отдельных структурах мозга путём введения в эти структуры соответствующих адено-ассоциированных генетических конструктов. Использование современного молекулярно-генетического метода, позволяющего изменить экспрессию конкретного гена в отдельной структуре мозга in vivo, открывает новые возможности в исследовании центральных механизмов генетического контроля поведения. Также появилась возможность визуализировать белок-белковые взаимодействия рецепторов не только на культуре клеток in vitro при помощи биофизического метода FRET (Förster Resonance Energy Transfer), но in vivo при помощи in situ Proximity Ligation Assay. Кроме того, метод FRET нашел применение в исследовании рецептор-зависимых внутриклуточных сигнальных каскадов. Целью проекта является изучение влияния экспериментально повышенной (введением в ядра шва адено-ассоциированного вирусного конструкта) экспрессии гена 5-HT7 рецепторов в ядрах шва среднего мозга (midbrain raphe nuclei) на регуляцию нормального и депрессивноподобного поведения, а также на функциональное состояние 5-НТ системы мозга. Применение этого подхода в сочетании с имеющимися в лаборатории животными моделями депрессии позволит выявить роль локального изменения экспрессии 5-НТ7 рецепторов в ядрах шва среднего мозга в регуляции различных видов поведения. В лаборатории уже создана плазмида AAV_SynH1-2_HTR7-EGFP, обеспечивающая сверхэкспресию 5-НТ7 рецепторов. На основе этой плазмиды будут собраны адено-ассоциированные вирусные частицы, которые обеспечат ее доставку в нейроны in vivo. Выбор ядер шва среднего мозга в качестве исследуемой структуры мозга связан с тем, что в них локализовано основное скопление клеточных тел 5-НТ нейронов и, следовательно, пресинаптических ауторецепторов, являющихся основными регуляторами функциональной активности 5-НТ системы мозга. В сотрудничестве с Институтом Клеточной Нейрофизиологии (Германия) при помощи in situ Proximity Ligation Assay (PLA) будет изучено взаимодействие 5-НТ7/5-НТ1А рецепторов на зафиксированных срезах мозга мышей. Этот метод позволяет обнаруживать гетеродимеры для эндогенно экспрессируемого рецептора непосредственно на нейронах. Также на культуре нейрональных клеток при помощи метода lux-FRET и селективных антагонистов или агонистов 5-НТ1А и 5-НТ7 рецепторов будет оценен вклад каждого рецептора в активацию внутриклеточных сигнальных каскадов. Метод lux-FRET позволит изучить влияние гетеродимеризации 5-НТ7 и 5-НТ1А рецепторов непосредственно на уровень цАМФ. Следует подчеркнуть, что как 5-НТ7, так и 5-НТ1А рецептор действуют на аденилатциклазу, однако 5-НТ7 рецептор активирует ее, тогда как 5-НТ1А рецептор ингибирует. Для 5-НТ7 рецетпора будет исследован и другой сигнальный путь, связанный с активацией малых ГТФаз семейства Rho. Настоящий проект будет выполняться с использованием современных методик регуляции экспрессии генов in vivo при помощи вводимого в ядра шва среднего мозга адено-ассоциированных генетических конструктов в сочетании с уникальными животными моделями. Будет изучено влияние сверхэкспрессии гена 5-НТ7 рецепторов в мозге на функциональное состояние 5-НТ системы мозга и на поведение, как на стандартной линии мышей C57Bl6, так и на моделях депрессивноподобного поведения, обусловленного генетическими факторами (созданная в лаборатории линия ASC, Antidepressant Sensitive Catalepsy) или воздействиями внешней среды (сокращенный световой день, хроническое потребление алкоголя). Будет показано, формируют ли 5-НТ7 рецепторы гетеродимеры с 5-НТ1А рецепторами in vivo и оценено значение этого процесса для предрасположенности к депрессии. Актуальность проблемы определяется огромной ролью 5-НТ рецепторов в регуляции нормального и патологического поведения. Известно, что нарушения в работе 5-НТ7 рецепторов приводят к возникновению самых разнообразных психопатологий – депрессии, шизофрении, самоубийствам. Для 5-НТ7 рецепторов показано не только вовлечение в механизмы, лежащие в основе депрессии, но и способность взаимодействовать с 5-НТ1А рецептором, регулируя функциональную активность 5-НТ системы мозга. С 5-НТ7 рецепторами связывают и чувствительность к современным антидепрессантам. Полученные в результате выполнения проекта данные расширят представление о 5-НТ7 рецепторах как о потенциальном важном регуляторе 5-НТ системы мозга и их роли в регуляции поведения и в механизмах депрессии. Ожидаемые результаты улучшат понимание механизмов функционирования 5-НТ системы мозга и могут стать основой для создания оригинальных препаратов для профилактики и лечения депрессивных расстройств, и, возможно, других 5-НТ-зависимых поведенческих отклонений. Оснований сомневаться в достижимости результатов нет, поскольку в лаборатории налажены и используются методы определения в структурах мозга уровней мРНК и белков ключевых генов 5-НТ системы мозга и, в том числе, 5-НТ7 рецептора. В лаборатории поставлен метод искусственной регуляции экспрессии генов в структурах мозга животных in vivo при помощи адено-ассоциированных генетических конструктов. Имеется генетическая модель депрессивноподобного поведения и набор современных методов изучения поведения. Участники проекта – молодые, но уже с хорошим опытом экспериментальной работы научные сотрудники. Сотрудничество с Институтом Клеточной Нейрофизиологии (Германия) позволит, при помощи новейших молекулярно-биологических (PLA) и биофизических (lux-FRET) методов, исследовать механизмы влияния сверх-экспрессии 5-НТ7 рецепторов на пластичность 5-НТ системы мозга и поведение.

Ожидаемые результаты
Ожидаемые результаты покажут: 1) роль 5-НТ7 рецепторов среднего мозга в регуляции поведения и функционального состояния 5-HT системы в норме и на моделях депрессивноподобного поведения, обусловленного генетически (мыши линии ASC) или вызванного воздействиями внешней среды (сокращенный световой день, хроническое потребление алкоголя); 2) влияние сверхэкспрессии гена 5-НТ7 рецепторов в ядрах шва среднего мозга на функциональное состояние 5-НТ системы и на поведение, отраженное в экспрессии ключевых элементов 5-НТ системы и интенсивности метаболизма 5-НТ в структурах мозга; 3) возможность корректирующего воздействия сверхэкспрессии гена 5-НТ7 рецепторов в среднем мозге на генетически обусловленное и на вызванное средовыми воздействиями внешней среды депрессивноподобное поведение; 4) формируют ли 5-НТ7 рецепторы гетеродимеры с 5-НТ1А рецепторами in vivo; 5) как меняется вклад 5-НТ7 и 5-НТ1А рецептора в активацию внутриклеточных сигнальных каскадов при образовании 5-НТ7/5-НТ1А гетеродимеров; Полученные данные расширят представление о 5-НТ7 рецепторах как о потенциально важном регуляторе 5-НТ системы мозга. Результаты раскроют роль 5-НТ7 рецепторов, как при повреждающих воздействиях внешней среды, так и при реализации генетической информации в поведенческий признак. Это расширит понимание механизмов регуляции 5-НТ системы мозга и может стать основой для создания оригинальных препаратов для профилактики и лечения депрессивных расстройств, а, возможно, и других 5-НТ-зависимых поведенческих отклонений.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Серотонин (5-НТ) - важнейший нейротрансмиттер, обуславливающий широкий спектр функциональных эффектов в центральной нервной системе посредством активации гетерогенно экспрессирующихся рецепторов (Barnes, Sharp, 1999). Среди многочисленных 5-НТ рецепторов (14 типов и подтипов) особое внимание привлекает 5-НТ7 рецептор. Он был открыт позднее большинства 5-НТ рецепторов и до недавнего времени оставался одним из наименее изученных. Однако в последнее десятилетие интерес к 5-НТ7 рецептору резко возрос. Это связано с двумя обстоятельствами: (1) выявленной и нашедшей клиническое применение антидепрессантной активностью антагонистов 5-НТ7 рецепторов; (2) его участием в ауторегуляции функциональной активности 5-НТ системы мозга (Naumenko et al., 2014). Последнее важное свойство связано с взаимодействием 5-НТ7 рецепторов с основным ауторегулятором 5-НТ системы - 5-НТ1А рецепторами. Получены убедительные доказательства того, что 5-НТ рецепторы могут образовывать белок-белковые комплексы, взаимодействуя друг с другом. Было обнаружено, что 5-HT7 рецепторы формируют гетеродимеры с 5-HT1А рецепторами. Функционально, гетеродимеризация ингибирует связывание 5-HT1A рецепторов с Gi-белком, ослабляя обусловленную 5-HT1A рецепторами активацию калиевых каналов, и способствует интернализации 5-HT1A рецепторов, не оказывая влияния на опосредуемую 5-HT7 рецепторами передачу сигнала (Renner et al., 2012). Было предположено, что гетеродимеризация 5-НТ7 и 5-НТ1А рецепторов в области ядер шва среднего мозга, где, главным образом, локализованы пресинаптические 5-НТ1А ауторецепторы, регулирующие секрецию серотонина в синаптическую щель, может существенно влиять на функциональную активность серотониновой системы мозга и на поведение (Naumenko et al., 2014). В связи с вышесказанным целью первого этапа выполнения проекта было выявление эффектов сверхэкспрессии 5-НТ7 рецептора в области ядер шва среднего мозга (raphe nuclei) мышей линии C57Bl/6 на поведение и функциональное состояние серотониновой системы мозга. На основе имеющейся в лаборатории плазмидной ДНК pAAV SynH1-2_HTR7-EGFP, кодирующей серотониновый 5-НТ7 рецептор, а также зеленый флуоресцентный белок, были собраны адено-ассоциированные вирусные частицы. Адено-ассоциированные вирусные частицы, несущие плазмиду pAAV SynH1-2_HTR7-EGFP и соответствующий контроль (адено-ассоциированные вирусные частицы, несущие плазмиду pAAV-Syn(0.5)-EGFP-H1-2 без 5-НТ7 рецептора (AAV-Scr) или чистый буфер) вводили в область ядер шва среднего мозга самцам мышей линии С57BL/6. Через 5 недель после введения конструктов было обнаружено достоверное увеличение подвижности мышей из группы AVV-HTR7 по сравнению с группой, получившей буфер и группой AAV-Scr, в тесте «принудительное плавание». В тесте «подвешивание за хвост», «открытое поле» и «новый объект» мыши экспериментальной группы не отличались от контрольных. Эффективность экспрессии плазмиды pAAV SynH1-2_HTR7-EGFP в среднем мозге мышей была подтверждена при помощи флуоресцентной микроскопии и вестерн-блот анализа с антителами на зеленый флуоресцентный белок. У мышей, которым был введен вирусный конструкт «AAV-Syn(0.5)-HTR7-EGFP-H1-2», было выявлено увеличение уровня мРНК гена 5-HT7 серотонинового рецептора в среднем мозге по сравнению с контрольными животными. Повышение уровня мРНК гена 5-HT7 рецептора наблюдалось также во фронтальной коре. Кроме того, во фронтальной коре мышей экспериментальной группы снизился уровень мРНК 5-HT1A рецептора по сравнению с контрольными мышами. У мышей из группы AAV-HTR7 наблюдалась тенденция к повышению уровня белка 5-HT7 рецептора в среднем мозге. Уровень белка 5-HT1A рецептора не различался между группами. Также, сверхэкспрессия 5-НТ7 рецептора в среднем мозге привела к существенному повышению экспрессии гена, кодирующего транспортер серотонина (5-htt), осуществляющий обратный захват нейротрансмиттера из синаптической щели. Однако повышение экспрессии 5-НТ7 рецепторов в среднем мозге не оказала существенного влияния на экспрессию генов, кодирующих 5-НТ2А рецептор, ключевой фермент деградации серотонина – моноаминоксидазу А, и ключевой фермент биосинтеза серотонина в мозге – триптофангидроксилазу-2. Влияния сверхэкспрессии 5-НТ7 рецептора на уровень серотонина и его основного метаболита 5-ГИУК в коре, гиппокампе и среднем мозге не обнаружено. Таким образом, в данной работе было показано, что многократное искусственное усиление экспрессии 5-НТ7 рецептора в среднем мозге, с помощью рекомбинантного адено-ассоциированного вируса «AAV-Syn(0.5)-HTR7-EGFP-H1-2», приводит к снижению выраженности депрессивно-подобного поведения в тесте «принудительное плавание». Кроме того, введение конструкта, усиливающего экспрессию 5-НТ7 рецептора, приводит к повышению уровня мРНК 5-НТ7 рецептора и снижению уровня мРНК 5-НТ1А рецепторов префронтальной коре. Также сверэкспрессия 5-НТ7 рецептора приводит к существенному повышению экспрессии гена, кодирующего транспортер серотонина. В Институте Клеточной Нейрофизиологии при помощи lux-FRET было изучено влияние гетеродимеризации 5-НТ7 и 5-НТ1А рецепторов на опосредованные 5-НТ7 рецептором внутриклеточные сигнальные каскады. Было обнаружено, что гетеродимеризация 5-НТ1А и 5-НТ7 рецепторов не оказывает существенного влияния на опосредованные 5-HT7 рецепторами внутриклеточные процессы, в то время как опосредованный 5-НТ1А рецепторами внутриклеточный ответ значительно снижается (Prasad et al., 2019). Помимо запланированной работы была исследована роль посттрансляционного пальмитилирования 5-НТ1А рецептора в механизмах депрессии. Пальмитилирование – это присоединение жирной кислоты пальмитата к аминокислотным остаткам в области С-конца белковой цепи рецептора, осуществляемое специфическими ферментами – пальмитилтрансферазами. Было показано, что пальмитилирования 5-НТ1А рецептора необходимо для правильной локализации рецептора на мембране и для его нормального функционирования. Хронический стресс, приводящий к развитию депрессивно-подобного поведения у крыс, вызывает снижение пальмитилирования 5-НТ1А рецепторов. Нокдаун пальмитилтрансферазы DHHC21 во фронтальной коре мышей приводит к развитию у них депрессивно-подобного поведения. Кроме того, показано, что во фронтальной коре людей, страдавших депрессией и покончивших жизнь самоубийством, также наблюдается снижение пальмитилирования 5-НТ1А рецепторов (Gorinski et al., 2019).

 

Публикации

1. - Комплексы рецепторов «гормона счастья» регулируют протекание реакций в клетках Gazeta.ru, - (год публикации - ).

2. - Смешанные комплексы из рецепторов к серотонину тормозят внутриклеточные реакции Indicator.ru, - (год публикации - ).

3. Горинский Н., Бията М., Прасад С., Вирт А., Абдель Галиль Д., Цойг А., Базовкина Д., Кондаурова Е., Куликова Е., Ильчибаева Т., ......, Стрекалова Т. ., Сигрист С., Банг С., Хобусс Л., Фидлер Ю., Тум Т., Науменко В.С., Пандей Г., Понимаскин Е. Attenuated palmitoylation of serotonin receptor 5- HT1A affects receptor function and contributes to depression-like behaviors Nature Communications, 10(1):3924 (год публикации - 2019).

4. Еремин Д., Ильчибаева Т., Хоцкин Н., Науменко В., Цыбко А. Effect of cerebral dopamine neurotrophic factor (CDNF) on the behavior and expression of the key genes of the brain serotonin system in C57Bl6/J mice IBRO Reports, IBRO Reports, supl. 6. S58 (год публикации - 2019).

5. Прасад С., Понимаскин Е., Цойг А. Serotonin receptor oligomerization regulates cAMP-based signaling Journal of Cell Science (, 132(16). pii: jcs230334. (год публикации - 2019).


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Серотонин (5-НТ) - важнейший нейротрансмиттер, обуславливающий широкий спектр функциональных эффектов в центральной нервной системе посредством активации гетерогенно экспрессирующихся рецепторов (Barnes, Sharp, 1999). Среди многочисленных 5-НТ рецепторов (14 типов и подтипов) особое внимание привлекает 5-НТ7 рецептор. Он был открыт позднее большинства 5-НТ рецепторов и до недавнего времени оставался одним из наименее изученных. Однако в последнее десятилетие интерес к 5-НТ7 рецептору резко возрос. Это связано с двумя обстоятельствами: (1) выявленной и нашедшей клиническое применение антидепрессантной активностью антагонистов 5-НТ7 рецепторов; (2) его участием в ауторегуляции функциональной активности 5-НТ системы мозга (Naumenko et al., 2014). Последнее важное свойство связано с взаимодействием 5-НТ7 рецепторов с основным ауторегулятором 5-НТ системы - 5-НТ1А рецепторами. Получены убедительные доказательства того, что 5-НТ рецепторы могут образовывать белок-белковые комплексы, взаимодействуя друг с другом. Было обнаружено, что 5-HT7 рецепторы формируют гетеродимеры с 5-HT1А рецепторами. Функционально, гетеродимеризация ингибирует связывание 5-HT1A рецепторов с Gi-белком, ослабляя обусловленную 5-HT1A рецепторами активацию калиевых каналов, и способствует интернализации 5-HT1A рецепторов, не оказывая влияния на опосредуемую 5-HT7 рецепторами передачу сигнала (Renner et al., 2012). Было предположено, что гетеродимеризация 5-НТ7 и 5-НТ1А рецепторов в области ядер шва среднего мозга, где, главным образом, локализованы пресинаптические 5-НТ1А ауторецепторы, регулирующие секрецию серотонина в синаптическую щель, может существенно влиять на функциональную активность серотониновой системы мозга и на поведение (Naumenko et al., 2014). Целью второго этапа выполнения проекта было выявление эффектов хронической алкоголизации на депрессивно-подобное поведение и функциональное состояние серотониновой системы мозга. Также было запланировано исследование влияния сверхэкспрессии 5-НТ7 рецептора в области ядер шва среднего мозга (raphe nuclei) мышей линии C57Bl/6J в модели хронической алкоголизации и мышей линии ASC – генетической модели «депрессии» на поведение и серотониновую систему мозга. Мы исследовали влияние хронического (6 недель) потребления 10% алкоголя на основные элементы 5-HT системы мозга мышей линии C57Bl/6: уровни 5-HT, 5-ГИУК, экспрессию триптофангидроксилазы-2 (Tph-2), 5-HT транспортера (5-HTT), 5-HT1A, 5-HT2A и 5-HT7 рецепторов. Прием алкоголя снижал уровень белка и увеличивал активность Tph-2, ключевого фермента биосинтеза серотонина в головном мозге, увеличивал уровень основного метаболита серотонина 5-ГИУК и соотношение 5-ГИУК / 5-НТ, а также уровень мРНК 5-HT7 рецептора в области ядер шва. В коре головного мозга уровень белка рецептора 5-HT2A был снижен, а увеличилось соотношение 5-ГИУК / 5-HT. Таким образом, выявлены вызванные алкоголем изменения в 5-HT системе в области ядер шва, где локализовано большинство клеточных тел 5-HT нейронов, а также в коре головного мозга. Адено-ассоциированные вирусные частицы, несущие плазмиду AAV SynH1-2_HTR7-EGFP и соответствующий контроль (адено-ассоциированные вирусные частицы, несущие плазмиду AAV-Syn(0.5)-EGFP-H1-2 без 5-НТ7 рецептора (AAV-Scr) или чистый буфер) вводили в область ядер шва среднего мозга самцам мышей линии С57BL/6 в модели хронической алкоголизации или самцам мышей линии ASC с генетической предрасположенностью к депрессивно-подобному поведению. Было обнаружено, что сверхэкспрессия 5-НТ7 рецепторов в среднем мозге приводит к снижению вызванной хроническим употреблением алкоголя агрессии. Через шесть недель после введения в средний мозг мышей генетического конструкта “AAV_5-HT7-EGFP” уровень мРНК 5-НТ7 рецептора ожидаемо повысился в группе «5-НТ7_Этанол». Во фронтальной коре и гиппокампе достоверных изменений обнаружено не было. При этом уровень экспрессии белка 5-НТ7 рецепторов достоверно не изменился (F3,20<1, это связано с низкой специфичностью антител, доступных сегодня на рынке, было опробовано несколько вариантов разных производителей), хотя наблюдается экспрессия eGFP весом 79 кДа, что соответствует комплексу eGFP+5-НТ7 и свидетельствует о наличии сверхэкспрессии 5-НТ7 рецепторов на мембране нейронов. Для 5-НТ1А рецепторов было обнаружено достоверное повышение в группе «Буфер_Этанол» по сравнению с остальными группами, такой же эффект был обнаружен и для 5-НТ транспортера. Однако в целом, сверхэкспрессия 5-НТ7 рецепторов в среднем мозге мышей, подвергавшихся хроническому потреблению алкоголя, не оказала значительного влияния как на вызванные этанолом изменения паттернов экспрессии ключевых элементов серотониновой системы мозга, так и на уровни 5-НТ и его метаболита 5-ГИУК в исследованных структурах мозга. Через 5 недель после введения генетического конструкта в средний мозг мышам линии ASC с генетической предрасположенностью к депрессивно-подобному поведению был обнаружен антидепрессивный эффект, отражающийся в достоверном увеличении подвижности мышей в тесте Порсолта из опытной группы AAV_HTR7 по сравнению с контрольными группами. При этом было обнаружено, что сверхэкспрессия гена 5-НТ7 рецептора в среднем мозге не повлияла на двигательную активность в тесте открытого поля. В среднем мозге мышей, которым был введен вирусный конструкт «AAV_Syn_HTR7-EGFP», было найдено достоверное повышение уровня мРНК гена 5-НТ7 рецептора. Кроме того, было выявлено снижение мРНК гена Htr7 в гиппокампе. При этом сверхэкспрессия 5-НТ7 не оказала значительного влияния на экспрессию ключевых генов серотониновой системы мозга. Однако сверхэкспрессия гена 5-НТ7 серотонинового рецептора привела к повышению уровня 5-ГИУК в префронтальной коре и в гиппокампе исследуемых животных. Сверхэкспрессия гена 5-НТ7 серотонинового рецептора достоверно повысила индекс метаболизма серотонина у опытной группы в коре, гиппокампе и среднем мозге. Полученные данные по увеличению индекса метаболизма серотонина в коре, гиппокампе и среднем мозге у животных опытной группы подтверждают влияние сверхэкспрессии гена 5-НТ7 рецептора в среднем мозге на серотониновую систему и согласуются с данными по снижению депрессивно-подобного поведения в тесте «принудительное плавание» у мышей ASC, получивших векторный конструкт с целевым геном. Сверхэкспрессия гена 5-НТ7 серотонинового рецептора также не оказала значительного влияния на уровни белков ключевых элементов серотониновой системы мозга. В результате показан эффект сверхэкспрессии гена Htr7 на депрессивно-подобное поведение на модели генетической депрессии – мышах линии ASC, что в очередной раз подтверждает гипотезу о роли гетеродимеризации 5-НТ1А и 5-НТ7 рецепторов в механизмах депрессии. При депрессии увеличивается количество гомодимеров 5-НТ1А / 5-НТ1А, высвобождение серотонина в синаптическую щель снижается, а искусственно увеличенное количество 5–HT7 рецепторов повышает количество 5-HT7/5-HT1A гетеродимеров, приводя к даунрегуляции пресинаптических 5-НТ1А рецепторы и, как следствие, снижение их ингибирующего влияния на секрецию серотонина. В Институте Клеточной Нейрофизиологии при помощи lux-FRET было изучено влияние гетеродимеризации 5-НТ7 и 5-НТ1А рецепторов на опосредованные 5-НТ7 рецептором внутриклеточные сигнальные каскады. Было обнаружено, что гетеродимеризация 5-НТ1А и 5-НТ7 рецепторов не оказывает существенного влияния на опосредованные 5-HT7 рецепторами внутриклеточные процессы.

 

Публикации

1. Базовкина Д., Ильчибаева Т.. Антонов Е., Першина А., Попова Н., Науменко В. Effects of long-term ethanol consumption: study the possible interaction between brain-derived neurotrophic factor and serotonin brain systems European Neuropsychopharmacology, V.40, Suppl. 1, Nov. 2020, P.S2. (год публикации - 2020).

2. Барабошкина И., Базовкина Д., Ильчибаева Т.. Антонов Е., Куликова Е.. Науменко В. Effect of the 5-HT7 receptor gene overexpression on behaviour and serotonin brain system in mice with predisposition to depressive-like behavior European Neuropsychopharmacology, V. 40, Suppl. 1, Nov. 2020, P. S181-S182. (год публикации - 2020).

3. Ильчибаева Т.В., Цыбко А.С., Кондаурова Е.М., Ковецкая А.И., Кожемякина Р.В., Науменко В.С. Паттерны экспрессии серотониновых рецепторов 1А и 7 подтипа в мозге крыс с генетически детерминированным защитно-оборонительным агрессивным поведением или его отсутствием Нейрохимия, 37(2):140–147. (год публикации - 2020).

4. Кондаурова Е.М., Ильчибаева Т.В., Базовкина Д.В., Попова Н.К., Науменко В.С. Влияние стресса на экспрессию нейротрофического фактора мозга (BDNF) и его предшественника proBDNF у мышей, различающихся чувствительностью серотониновых 5-НТ1А рецепторов, Нейрохимия, 37(3):201–207 (год публикации - 2020).

5. Попова Н.К., Ильчибаева Т.В., Антонов Е.В., Першина А.В., Базовкина Д.В., Науменко В.С. On the interaction between BDNF and serotonin systems: The effects of long-term ethanol consumption in mice Alcohol, 87:1-15. (год публикации - 2020).

6. Попова Н.К., Куликов А.В., Науменко В.С. Spaceflight and brain plasticity: Spaceflight effects on regional expression of neurotransmitter systems and neurotrophic factors encoding genes Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 119:396–405 (год публикации - 2020).