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 22-74-10009
НазваниеМолекулярные механизмы побочного действия антидепрессантов на репродуктивное здоровье женщин
РуководительНикишин Денис Александрович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регионФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Московский государственный университет имени M.В.Ломоносова», г Москва
| Срок выполнения при поддержке РНФ | 07.2022 - 06.2025 |
КонкурсКонкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни, 04-106 - Биология развития
Ключевые словаАнтидепрессанты, флуоксетин, серотонин, SERT, яичник, фертильность, овариальный фолликул, гранулеза, кумулюс, пролиферация, эстроген, ооцитарные факторы роста, Wnt, созревание, экспрессия генов
Код ГРНТИ34.21.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Депрессия – наиболее распространенное психическое расстройство в мире, в том числе в России. Женщины в два раза более подвержены депрессивным состояниям, причем риск депрессии возрастает в детородном возрасте, а беременность является уязвимым периодом, во время которого велика вероятность обострения существующей депрессии и развития новой болезни. В связи с распространенностью проблемы, важнейшей задачей является оценка безопасности применения антидепрессантов, в том числе их эффектов на репродуктивную функцию.
В ходе длительного процесса оогенеза происходит не только формирование и созревание яйцеклетки, но накапливается «материальная база» для первых этапов эмбрионального развития. Важнейшей особенностью функционирования женской репродуктивной системы является то, что запас будущих яйцеклеток закладывается еще в эмбриональном периоде. С возрастом женщины, начиная с плодного периода, количество ооцитов в яичнике постоянно снижается и не способно возобновляться. Из этого следует, что все воздействия, произведенные на уже сформированный овариальный пул, необратимы и могут проявиться через много лет в репродуктивном возрасте. В свете вышесказанного, важной научной проблемой является тщательный анализ возможных последствий использования антидепрессантов как во время беременности, когда закладывается овариальный пул развивающейся девочки, так и в детском и подростковом возрасте, когда употребление антидепрессантов, зачастую, происходит неконтролируемо.
Среди спектра средств, применяемых для лечения депрессии, селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС) являются препаратами первой линии терапии, причем в последние годы количество случаев их применения неуклонно возрастает. Транспортер серотонина SERT, который является главной мишенью СИОЗС, экспрессируется и функционально активен в яичнике. Показано, что прием антидепрессантов негативно сказывается на функциональной активности клеток гранулезы, которые не только являются ключевым компонентом, направляющим процесс созревания яйцеклетки, но и осуществляют эндокринную функцию, синтезируя эстроген. Среди последствий этого побочного эффекта склонность к ожирению и сахарному диабету. Однако конкретные механизмы влияния СИОЗС на клетки гранулезы остаются недостаточно изученными. Для восполнения этого пробела планируется выявить молекулярные механизмы, посредством которых антидепрессанты влияют на функционирование компонентов овариальных фолликулов в процессе их развития. Для решения этой задачи в рамках заявленного проекта будут проведены исследования корреляции активности SERT в ооците с маркерами функционального состояния и потенциала развития овариальных фолликулов, функциональных различий овариальных фолликулов с различной активностью SERT в ооцитах, механизмов опосредованного ооцитом SERT-зависимого влияния флуоксетина на экспансию кумулюса, отсроченного влияния активности SERT на созревание ооцита, SERT-независимых побочных эффектов флуоксетина, а также экспрессии мишеней антидепрессантов различных групп в яичнике.
В результате выполнения поставленной задачи будут впервые получены новые данные о механизмах побочного действия антидепрессантов (прежде всего, СИОЗС) на женскую репродуктивную функцию, будет оценена степень негативного эффекта приема антидепрессантов на репродуктивное здоровье женщин и сделаны выводы о возможных последствиях их приема для последующего эмбрионального развития. Кроме того, будут получены конкретные результаты о влиянии серотонина на ход оогенеза в культуре in vitro, который будет иметь прикладное значение.
Ожидаемые результаты
В рамках заявленного проекта будет проведено комплексное исследование механизмов побочных эффектов антидепрессантов на морфо-функциональное состояние овариальных фолликулов, в том числе на созревание ооцитов и последующее эмбриональное развитие. Будет установлено влияние содержание серотонина, накопившегося в ооцитах в ходе оогенеза, не морфо-функциональные показатель качества половых клеток и их потенциала к развитию. Отдельно будут исследованы долгосрочные последствия приема антидепрессантов беременными самками на развитие потомства, в том числе на количественные показатели репродуктивного потенциала. Будет выявлена роль механизма мембранного захвата серотонина, основной мишени СИОЗС, в регуляции процессов фолликулогенеза. Кроме того, будет проверена гипотеза о Sert-независимом механизме побочных эффектов флуоксетина, связанным с прямым ингибированием канонического Wnt-сигнального пути, что имеет важное значение для оценки значения серотонинергической регуляции процессов развития. Немаловажной частью работы станет поиск мишеней других антидепрессантов разных групп, экспрессирующихся и функционально активных в яичнике млекопитающих для дальнейшего анализа механизмов их возможных побочных эффектов.
В результате выполнения поставленной задачи будет не только оценена степень негативного эффекта приема антидепрессантов на репродуктивную функцию, но также будут сделаны выводы о возможных последствиях их приема для последующего эмбрионального развития. Кроме того, будут получены конкретные результаты о влиянии серотонина на ход оогенеза в культуре in vitro, который может иметь прикладное значение.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Аннотация результатов, полученных в 2022 году
В ходе первого года выполнения проекта проведено исследование корреляции активности SERT в ооците с маркерами функционального состояния и потенциала развития овариальных фолликулов. Cоокрашивание овариальной ткани антителами против серотонина и маркеров пролиферации, апоптоза и аутофагии показало, что различия активности захвата серотонина в ооцитах не коррелируют с показателями пролиферации и апоптоза в фолликуле, но находятся во взаимосвязи с морфо-функциональными показателями, отражающими стадию зрелости фолликула. Выявлено, что по мере созревания ооцита происходит рост активности SERT в ооцитах. Анализ методом Вестерн блоттинга показал, что в зрелых MII-ооцитах наблюдается более высокий уровень экспрессии активной гликозилированной формы транспортера серотонина SERT, нежели в незрелых GV-ооцитах. Таким образом, полученные в рамках данной задачи данные позволяют сделать вывод о том, что активность системы транспорта серотонина в ооците является показателем его зрелости.
Проведено исследование влияния флуоксетина на функциональное состояние овариальной ткани в модели in vivo, которая предполагает высокую дозировку, но недолгосрочное воздействие, что позволяет исключить длительно развивающиеся побочные эффекты, связанные с влиянием на метаболизм. В эксперименте наблюдается существенное снижение экспрессии нескольких генов, которые являются показателями активности фолликулогенеза в яичнике - ароматазы Cyp19a1, рецептора ФСГ, рецептора ЛГ, и ооцитарных факторов роста Gdf9 и Bmp15, играющих существенную роль в поддержании фолликулогенеза. Выявлено, что в опыте экспрессия мРНК гена мишени флуоксетина Sert тоже снижается, что говорит о наличии в яичнике положительной обратной связи между захватом серотонина и экспрессией мембранного транспортера.
Выполнено исследование экспрессии мишеней различных групп антидепрессантов в яичнике. Выявлено, что в ходе оогенеза и на ранних стадиях развития наблюдается высокая экспрессия ферментов первых этапов синтеза серотонина и дофамина Th и Tph2, а также моноаминоксидазы обоих типов и катехол-О-метилтрансфераза. Выявлено,что в оогенезе и раннем доимплантационном развитии два транспортера - мембранный транспортер серотонина Sert и везикулярный транспортер моноаминов Vmat2 - и несколько моноаминергических рецепторов обладают выраженной экспрессией: рецепторы серотонина Htr1d, Htr5a, Htr5b, Htr7, рецептор дофамина Drd3, адренорецепторы Adra2b, Adra2c и Adrb3, а также ядерный рецептор мелатонина Rora.
Проведено исследование пространственного распределения серотонина, везикулярного транспортера моноаминов Vmat2 и рецепторов серотонина Htr1d и Htr2a в GV-ооцитах и эмбрионах на разных стадиях доимплантационного развития мыши. Выявлено, что как сам серотонин, так и его везикулярный транспортер Vmat2 локализуются в большей степени в кортикальном слое ооцитов и ранних эмбрионов, выявляясь в виде мелких гранул одинакового размера. Это может свидетельствовать об активности серотонина как посредника межклеточной сигнализации на поздних стадиях оогенеза и в процессе межбластомерного взаимодействия на ранних стадиях развития. Паттерн распределения Htr1d- и Htr2a-иммунопозитивных частиц резко различается: Htr1d выявляется в примембранном слое ооцитов, тогда как Htr2a окрашивается по всей цитоплазме в составе очень крупных гранул. Эти данные могут свидетельствовать в пользу того, что рецепторы выполняют различные функции: рецептор Htr1d может быть связан с межклеточной коммуникацией на ранних стадиях развития, а Htr2a – с метаболическими процессами во внутриклеточных структурах.
В отчетный период проведен анализ содержания серотонина в незрелых GV-ооцитах из яичников и зрелых постовуляторных MII-ооцитов из яйцеводов, выделенных из контрольных мышей и из самок, подвергавшихся воздействию флуоксетина в течение 7 дней. Выявлено, что содержание серотонина в MII-ооцитах контрольных самок в среднем в 4 раза выше, чем в GV-ооцитах, тогда как у опытных самок уровень содержания серотонина в GV- и MII-ооцитах не различается, и соответствует уровню контрольных GV-ооцитов. Полученные результаты подтверждают предположение о том, что активный захват серотонина происходит после овуляции зрелыми ооцитами, и практически не реализован в составе созревающих фолликулов.
Проведен анализ зависимости содержания накопленного в ооцитах серотонина от концентрации его в среде. Выявлено, что ооциты достоверно увеличивают внутриклеточное содержание серотонина при его концентрации в окружающей среде от 25 нМ, и при удалении серотонина из среды его содержание в ооцитах постепенно снижается, достигая базового уровня через 24-36 ч. Таким образом подобраны оптимальные условия протоколов, в результате которых будут получены ооциты с повышенным и пониженным содержанием серотонина, которые в дальнейшем будут исследованы на предмет изменений морфологических и функциональных характеристик, в каждом подходе, по сравнению с контрольными гаметами.
Изучена динамика изменения содержания серотонина в культуральной среде Выявлено, что концентрация серотонина снижается медленно, не более, чем на 20% через 24 часа инкубации. Изучено влияние серотонина на функциональное состояние клеток гранулезы в первичной культуре. Выявлено, что три гена достоверно изменяют уровень экспрессии мРНК в ответ на серотонин: маркеры клеток кумулюса Has2 и Ptrgs2, и регулятор клеточного цикла циклин D (Ccnd1). Исследована активность систем мембранного транспорта и деградации серотонина в первичной культуре клеток гранулезы. Выявлено, что в клетках гранулезы происходит захват серотонина мембранным транспортером SERT и последующая активная деградация серотонина моноаминоксидазами.
Публикации
1. Алёшина Н.М., Русанова В.Р., Мальченко Л.А., Храмова Ю.В., Никишина Ю.О., Кондукторова В.В., Евстифеева А.Ю., Никишин Д.А. Анализ экспрессии генов-маркеров яичника выявил антагонистические эффекты серотонина и андростендиона на функциональный статус клеток гранулезы мыши в первичной культуре Онтогенез / Russian Journal of Developmental Biology, - (год публикации - 2023)
2. Алешина Н.М., Ткаченко М.Д., Мальченко Л.А., Шмуклер Ю.Б., Никишин Д.А. Uptake and Metabolization of Serotonin by Granulosa Cells Form a Functional Barrier in the Mouse Ovary International Journal of Molecular Sciences, V. 23, № 23, P. 14828 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.3390/ijms232314828