Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Согласно Всемирной Организации Здравоохранения, число людей, страдающих от депрессивных расстройств во всем мире, приближается к 350 млн. человек. Одним из ключевых факторов возникновения депрессии во взрослом возрасте является ранний постнатальный стресс, вызванный недостаточной материнской заботой о ребенке, начиная от пренебрежения, слабой отзывчивости и заканчивая полным отказом заботиться о ребенке. Исследования, проведенные на детях, выросших в приютах, показали, что длительное полное отсутствие материнской заботы (фактически хронический постнатальный стресс) имеет катастрофические последствия для формирования психики ребенка (Chem & Baram 2016 review). Всё вышеперечисленное диктует необходимость глубокого понимания механизмов патогенности стресса в нейрогенезе. Поэтому последствия стресса, пережитого на ранних этапах развития, активно изучаются на животных моделях. Накоплен большой объем данных, указывающий на вызванные стрессом изменения экспрессии генов и поведенческие нарушения во взрослом возрасте. Однако, "связь" между молекулярной биологией нейронов и комплексным поведением "проходит" через синаптические контакты, связывающие эти нейроны в сложные нейрональные сети. В свою очередь, координированная активность в нейронных ансамблях, достигаемая балансом синаптического возбуждения и торможения и является основой сложного поведения. К сожалению, аспект влияния стресса на синаптические взаимодействия нейронов остаётся мало изученным. Поэтому в данном проекте мы планировали исследовать эффекты раннего постнатального стресса на свойства возбуждающих и тормозных синапсов, долговременную синаптическую пластичность и комплексную ритмическую активность гиппокампальной сети. В первый год реализации проекта нами были полученные следующие результаты: 1. Отработаны протоколы раннего постнатального стресса и острого стресса на новорожденных и взрослых животных, соответственно. В качестве протокола раннего постнатального стресса использовалась ежедневная изоляция от матери на три часа с третьего по десятый постнатальный день. В качестве протокола острого стресса использовалось одноразовое помещение животного на приподнятую платформу на тридцать минут перед началом эксперимента (порезки срезов). 2. Получен достаточный объём данных позволяющий заключить что: а) ранний постнатальный стресс вызывает полное подавление способности к долговременной потенциации в возбуждающих синапсах локализованных на апикальных дендритах пирамидных нейронов поля СА1 молодых мышей (ПНД 14-17). Угнетение ДВП не имело гендерной специфичности и наблюдалось как в гиппокампальных срезах стрессированных самцов, так и самок. б) ранний постнатальный стресс не оказывал значительного влияния на амплитуду ДВП в синапсах расположенных на базальных дендритах пирамидных нейронов поля СА1 молодых мышей (ПНД 14-17). в) ранний постнатальный стресс не оказывал значительного влияния на кратковременную пластичность в как в апикальных, так и базальных возбуждающих синапсах СА1 пирамидных нейронов. 3. Показано, что вызванные ранним постнатальным стрессом изменения ДВП в синапсах на апикальных дендритах СА1 пирамидных нейронов имеют долгосрочный характер и частично сохраняются во взрослом возрасте. У стрессированных самцов уровень ДВП снижен относительно контрольных мышей; у стрессированных самок потенцияция длится не более 30 минут после индукции. 4. Показано, что острый стресс вызывает каннабиноид-зависимое подавление торможения обеспечиваемого холецистокинин-положительными интернейронами гиппокампа, в результате чего повышается частота генерации островолновых осцилляций. Наиболее вероятным объяснением влияния стресса на генерацию островолновых осцилляций является снижение тормозного контроля парвальбумин-положительных корзинчатых интернейронов со стороны холецистокинин-положительных интернейронов. 5. Исследовано влияние окислительного стресса вызванного управляемым синтезом пероксида водорода на амплитуду и стабильность долговременной потенциации в возбуждающих синапсах локализованных на апикальных дендритах пирамидных нейронов поля СА1 взрослых мышей (ПНД>42). Для этого использовался хемогенетический подход, основанный на трансдукции возбуждающих нейронов вирусами кодирующими ген оксидазы D-аминокислот дикого типа или ген мутантной неактивной оксидазы D-аминокислот. Контролируемый синтез пероксида водорода достигался либо внеклеточной аппликацией, либо внутриклеточной загрузкой субстрата фермента D-норвалина. Показано, что внутриклеточный синтез пероксида водорода снижает начальный уровень потенциации, более того, амплитуды ДВП в потенцированных синапсах клеток, синтезирующих пероксид водорода, снижались почти до исходного уровня в течение 30 минут. Все изменения долговременной пластичности наблюдались лишь в нейронах трансдуцированных вирусом кодирующим ген оксидазы D-аминокислот дикого типа, и полностью отсутствовали в клетках экспрессирующих инактивированный фермент.

Аннотация результатов, полученных в 2023 году
Второй этап проекта был посвящен исследованию влияния раннего постнатального стресса на кратковременную и долговременную синаптическую пластичность в гиппокампе, так же изучению воздействий раннего и острого стресса на тормозную синаптическую передачу в гиппокампальной формации и влияния раннего постнатального стресса на ритмогенез. В рамках решения поставленных задач мы показали: 1) Влияние раннего постнатального стресса на ДВП а) Ранний постнатальный стресс полностью подавляет индукцию ДВП в синапсах на базальных и апикальных дендритах молодых (ПНД 14-17) самок мышей. Значительное снижение уровня потенциации наблюдается также в апикальных входах молодых самцов, переживших ранний стресс, при этом эффект раннего стресса на базальные входы был менее выражен. б) Показано, что во взрослых (ПНД 42+) стрессированных мышах обоих полов ДВП в базальных синапсах восстанавливается до контрольных значений. При этом уровни ДВП остаются значительно редуцированными в синапсах на апикальных дендритах в мышах, перенесших ранний постнатальный стресс. в) Снижение способности к потенциации апикальных входов в животных, перенесших ранний постнатальный стресс, было подтверждено in vivo. 2) Влияние острого стресса разной интенсивности и раннего постнатального стресса на тормозную синаптическую передачу в синапсах сформированных CB1R-экспрессирующими интернейронами (CB1-INs) гиппокампальной формации. а) Сильный острый стресс, приводящий к выработке условного рефлекса замирания, запускает двухфазную экспрессию гена раннего ответа Npas4. Вторая волна экспрессии Npas4 вызывает структурные перестройки в аксональной арборизации гиппокампальных CB1-INs, приводящие к увеличению плотности CB1R-экспрессирующих пресинаптических терминалей на телах СА1 пирамидных нейронов. И как следствие данных стресс-индуцированных перестроек, увеличивается вклад CB1-INs в пересоматическое торможение в гиппокампе. б) Проведено исследование интеграции CB1-INs в локальную нейрональную сеть V слоя энторинальной коры. Выявлена ключевая роль CB1-INs V слоя энторинальной коры в обеспечении гиппокамп-управляемого упреждающего торможения возбуждающих нейронов V слоя энторинальной коры. Показано, что острый стресс, вызывающий увеличение уровня тканевых эндоканнабиноидов, подавляет CB1-INs-опосредованое упреждающее торможение глубоких слоев энторинальной коры. в) Оценено влияние раннего постнатального стресса на параметры выброса нейромедиатора в синапсах сформированных гиппокампальными CB1-INs на телах СА1 пирамидных нейронов. Выявлено, что ранний постнатальный стресс значительно снижает характерный для данных синапсов асинхронный выброс ГАМК. Также в срезах животных перенесших ранний постнатальный стресс наблюдались статистически значимые увеличение амплитуд вызванных постсинаптических ответов в синапах между CB1-INs и СА1 пирамидными нейронами и снижение уровня тонической активации CB1R. Данные изменения CB1-INs-опосредованного торможения наблюдались в мышах обоих полов. 3) Освоена методика in vivo регистрации ритмической активности в свободно двигающихся мышах. Было получено одновременной отведение из септума и вентрального гиппокампа с четко различимыми осцилляциями в диапазоне тета-волн (~4-10 Гц), медленных гамма-волн (~25-50 Гц) и быстрых гамма-волн (~55-100 Гц) в условиях разной поведенческой нагрузки. Всего к настоящему моменту собран массив данных от: 5 контрольных самцов, 5 контрольных самок, 5 самцов и 5 самок, переживших ранний постнатальный стресс. Полученные данные находятся в обработке. Планируется проведение сравнительного анализа ритмогенеза между группой контрольных животных и животных, перенесших ранний постнатальный стресс с учетом гендерной принадлежности. Помимо in vivo экспериментов, в рамках задач 2023 года по изучению влияния стресса на ритмогенез в гиппокампальной формации было проведено комплексное исследование по изучению влияния острого стресса на проведение островолновых осцилляций из гиппокампа в энторинальную кору (см. пункт 2[б]).