КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
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 проекта 23-25-00325
НазваниеИсследование системы теломер у крыс с вальпроатным фетальным синдромом как потенциальных маркеров для подхода к коррекции поведении при аутизме
Руководитель Валеева Елена Валерьевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации , Республика Татарстан (Татарстан)
Конкурс №78 - Конкурс 2022 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-101 - Экспериментальная медицина
Ключевые слова фетальный вальпроатный синдром, аутизм, поведенческие модели на крысах, теломеры, экспрессия генов.
Код ГРНТИ76.31.00, 34.15.65
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Расстройства аутистического спектра (РАС) - это патология психического развития, характеризующаяся ранними нарушениями социальной коммуникации и социального взаимодействия. РАС включает в себя весьма разнородный набор расстройств, что представляет серьезную проблему для диагностики и лечения. Детский аутизм - наиболее тяжелая разновидность РАС, обычно диагностируется в возрасте от 2 до 9 лет с большей распространенностью среди лиц мужского пола.
Необходимость проведения исследований с учетом половых различий обусловлена наличием противоречивых сведений о половом диморфизме как у людей с РАС, так и на моделях на животных. Считается, что аутизм гораздо чаще диагностируется у мальчиков, чем у девочек, и в то же время, сообщается, что аутизм у девочек проходит гораздо тяжелее, с более значительными социально-коммуникативными трудностями.
Кроме того, в последнее время на основе генетических исследований интенсивно продолжается поиск новых биомаркеров аутизма и новых мишеней для воздействия лекарственных средств и в качестве специфического и чувствительного биомаркера при диагностике аутизма рассматриваются теломеры, основная функция которых - защищать хромосомы от деградации и слияния, обеспечивая геномную целостность. Длина теломер поддерживается активностью фермента теломеразы и нарушение регуляции теломеразы может быть фактором риска РАС. В настоящее время имеется множество исследований, подтверждающих наличие у детей с аутистическими расстройствами укороченных теломер, дисфункция которых может приводить к усилению симптомов патологического поведения. Объектами для исследования длины теломер у людей являются теломеры лейкоцитов, но неизвестно, насколько скорость укорочения теломер в лейкоцитах коррелирует со скоростью их укорочения в ЦНС, кроме того, имеются противоречивые данные о половых различиях в длине теломер, нет данных о влиянии на эти показатели лекарственных препаратов, применяемых в клинике для коррекции поведенческих нарушений.
В результате реализации проекта данные, полученные на лабораторных животных, с одной стороны, существенно дополнят сведения о половых различиях в функциях мозга на экспериментальных моделях на грызунах, а с другой - будут иметь важное значение для понимания молекулярных механизмов, лежащих в основе нарушения поведения при РАС у людей и дадут направления для разработки персонифицированных подходов к диагностике и коррекции поведенческих нарушений с учетом гендерных различий в клинике.
Полученные фундаментальные данные будут способствовать пониманию некоторых сторон патогенеза аутизма у детей с демонстрацией поведенческих и речевых нарушений, в частности, разных подходов к диагностике, лечению и социальной адаптации детей с учетом гендерных различий.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Валеева Е.В., Сабиров И.С., Сафиуллина Л.Р., Никитин Д.О., Семина И.И., Рис Т., Фесенко Д.О., Ахметов И.И. The Role of the CNTNAP2 Gene in the Development of Autism Spectrum Disorder Autism Research (год публикации - 2024)
2.
Семина И.И., Никитин Д.О., Валеева Е.В.
Изучение возможности коррекции науршений поведения в вальпроатной модели аутизма у крыс 2-хлорэтокси-пар-N-диметиламинофенилфосфорилацетогидразидом (КАПАХ)
Экспериментальная и клиническая фармакология, T. 86 (11s). – 2023. – С. 133-134. (год публикации - 2023)
10.30906/ekf-2023-86s-133a
3. Никитин Д.О., Валеева Е.В., Никифорова Л.С., Семина И.И. Влияние амитриптилина, рисперидона и нооклерина на поведение самок и самцов крыс в вальпроатной модели аутизма Казанский медицинский журнал (год публикации - 2024)
4. Валеева Е.В., Никитин Д.О., Кравцова О.А. Активность теломеразы лейкоцитов крыс при хроническом стрессе Сборник тезисов LXXXIV научно-практической конференции с международным участием, 116 с. (год публикации - 2023)
5. Валеева Е.В., Галеева А.Г., Семина И.И., Никитин Д.О., Кравцова О.А. Динамика длины теломер в клетках крови у крыс, подвергавшиеся хроническому стрессу Сборник тезисов 26-ой Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием «БИОЛОГИЯ – НАУКА XXI ВЕКА», 211 с. (год публикации - 2023)
Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Аутизм является сложным расстройством, характеризующимся нарушениями социальной коммуникации, ограниченными интересами и стереотипным поведением. Несмотря на значительные достижения в изучении механизмов аутизма, многие аспекты его патофизиологии остаются неизученными, что затрудняет разработку эффективных терапевтических подходов. Одним из инструментов для изучения аутизма являются животные модели, такие как вальпроатная модель, которая воспроизводит ключевые поведенческие и молекулярные характеристики расстройства.
Изучение половых различий в проявлениях аутизма и ответе на терапию представляется особенно важным, поскольку клинические данные указывают на различия в частоте, проявлениях и ответах на лечение у мужчин и женщин с аутизмом. В данном исследовании акцент сделан на оценке эффективности различных препаратов, таких как амитриптилин, нооклерин и рисперидон, для коррекции поведенческих и молекулярных нарушений у крыс в вальпроатной модели аутизма. Одной из задач второго этапа являлась – изучение поведения у крыс в вальпроевой модели аутизма (ВМА), которым вводили в течение 30 дней такие лекарственные средства, как амитриптилин в дозе 4 мг/кг, рисперидон в дозе 1 мг/кг и нооклерин 20 мг/кг.
Во втором этапе проекта также проводилась верификация вальпроатной модели аутизма в тесте «Приподнятый крестообразный лабиринт», где крысы в ВМА показали высокую тревожность (Valeeva E.V. et al., 2024). Далее, после 30-дневного введения исследуемых препаратов оценивали их влияние на тревожность, стереотипное и асоциальное поведение, поведение в условиях острого стресса. Введение амитриптилина и нооклерина самцам снижало тревожность до уровня здоровых животных (контроля): время в открытых рукавах (ОР) увеличилось в 3,7 и 3,9 раза, соответственно. Рисперидон у самцов не уменьшал тревожность (время в ОР в 3,9 раза меньше). У самок амитриптилин был неэффективен, а нооклерин нормализовал показатели тревожности. Рисперидон у самок также не снижал тревожность. Количество заходов в ОР у самцов и самок с моделью аутизма уменьшилось в 1,9 и 4,2 раза, соответственно. Амитриптилин и нооклерин нормализовали этот показатель, увеличив его в 5,3 и 7 раз у самцов, а у самок в 2,5 раза. Рисперидон снижал число заходов в ОР у самцов в 9,5 и у самок в 8,5 раз. Тест «Экстраполяционное избавление» (ЭИ) показал, что у самцов продолжительность прыжков в ВМА не отличалась от контроля, в то время как у самок увеличилась в 3,3 раза. Препараты снижали продолжительность прыжков у самок. Количество прыжков у самок в ВМА увеличилось в 2,3 раза, амитриптилин, рисперидон и нооклерин снижали этот показатель в 4,5, 3,7 и 2,3 раза соответственно. Стереотипное поведение (тест «Закапывание шариков») у крыс в ВМА выражалось уменьшением количества нетронутых шариков: в 4,8 раза меньше у самцов и в 4,2 раза меньше у самок. Препараты снижали интенсивность стереотипного поведения, увеличивая количество нетронутых шариков [Никитин Д.О. с соавт., 2024 – в печати]. «Трëхкамерный социальный тест» выявил у крыс в ВМА асоциальное поведение: время в отсеке с социальным объектом снижалось в 2,3 раза. Препараты нормализовали этот показатель. В 3-й сессии время с незнакомым животным у крыс в ВМА с рисперидоном уменьшилось в 4 раза по сравнению с контролем. Амитриптилин не влиял на этот показатель. Нарушения в поведении крыс в ВМА выражались снижением интереса к социальному объекту во 2-й сессии и предпочтением знакомого животного в 3-й сессии. Препараты корректировали социальное поведение. Тест «Водный лабиринт Морриса» не выявил различий в поиске платформы. Однако крысы в ВМА без лечения проводили в зоне платформы в 2,5 раза меньше времени. Рисперидон и амитриптилин увеличивали этот показатель в 2,7 и 3,4 раза, соответственно [неопубликованные данные].
Второй задачей проекта служила оценить длину теломер у «леченных» крыс в ВМА и экспрессию генов, кодирующих субъединицы теломеразного и шелтеринового комплекса. Теломеры все чаще признаются биомаркерами за их потенциальную роль в этиологии РАС из-за их участия в клеточном старении и в теломеразной функции. Хотя у людей с РАС наблюдались более короткие теломеры, исследования, связывающие динамику теломер в клетках крови и областях мозга, остаются ограниченными. Используя модель патологического состояния на грызунах, это исследование дополнительно было направлено на оценку влияния амитриптилина, рисперидона и нооклерина на длину теломер и экспрессию генов субъединиц теломеразы-шелтеринового комплекса (Dkc1, Gar1, Pot1a, Pot1b, Tep1, Terc, Terf2ip, Tert, Tinf2, Tnks, Tpp1, Trf1 и Trf2) в клетках крови, префронтальной коре и гиппокампе у потомства крыс линии Вистар, которые пренатально подвергались воздействию вальпроевой кислоты. Лечение рисперидоном самцов в ВМА привело к удлинению теломер и повышению уровня экспрессии Tnks в клетках крови и генов Trf1, Trf2 в префронтальной коре. Лечение нооклерином также показало благоприятное воздействие на длину теломер клеток крови у самцов, наряду с повышением экспрессии Trf1 [Valeeva E.V., 2025 - in press]. Эти результаты свидетельствуют о том, что нооклерин и рисперидон влияют на длину теломер и экспрессию генов, связанных с теломеразным-шелтериновым комплексом, в зависимости от пола, что дает представление о нейробиологических механизмах, лежащих в основе РАС.
Дополнительно было проанализировано у крыс в ВМА корреляция длины теломер разных тканей с данными поведения. Длинные теломеры в клетках крови у самцов были связаны с уменьшением тревожности, в то время как была обнаружена положительная корреляция между экспрессией Tpp1 и стереотипным поведением как у самцов, так и у самок крыс в ВМА [Valeeva E.V., 2025 - in press].
Таким образом, препараты амитриптилин, нооклерин и рисперидон показали различную эффективность в зависимости от пола и структуры мозга, корректируя поведенческие и молекулярные показатели у крыс в вальпроатной модели аутизма.
Публикации
1. Валеева Е.В., Никифорова Л.С., Никитин Д.О., Семина И.И. Влияние лекарственных препаратов на длину теломер гиппокампа и префронтальной коры крыс в модели аутизма Биология - наука XXI века : Сборник тезисов 27-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием, Пущино, 22–25 апреля 2024 года. – Пущино: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук", 2024. – С. 262. – EDN LJKGJE., Биология - наука XXI века : Сборник тезисов 27-й Пущинской школы-конференции молодых ученых с международным участием, Пущино, 22–25 апреля 2024 года. – Пущино: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки "Федеральный исследовательский центр "Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук", 2024. – С. 262. – EDN LJKGJE. (год публикации - 2024)
2. Валеева Е. В. , Никифорова Л. С., Никитин Д. О. , Семина И. И. Исследование теломер-теломеразной системы у крыс в модели аутизма Биосистемы: организация, поведение, управление : Тезисы докладов 77-й Международной школы-конференции молодых ученых, Нижний Новгород, 15–19 апреля 2024 года. – Нижний Новгород: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского", 2024. – С. 57. – EDN SYZDRJ., Биосистемы: организация, поведение, управление : Тезисы докладов 77-й Международной школы-конференции молодых ученых, Нижний Новгород, 15–19 апреля 2024 года. – Нижний Новгород: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского", 2024. – С. 57. – EDN SYZDRJ. (год публикации - 2024)
3. Е. В. Валеева, Л. С. Никифорова, Д. О. Никитин Эффект амитриптилина, рисперидона и нооклерина на длину теломер клеток крови у крыс в вальпроевой модели аутизма Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины-2024 : сборник тезисов LXXXV научно-практической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 01–28 апреля 2024 года. – Санкт-Петербург: Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова, 2024. – С. 128-129. – EDN SWIWNO., Актуальные вопросы экспериментальной и клинической медицины-2024 : сборник тезисов LXXXV научно-практической конференции с международным участием, Санкт-Петербург, 01–28 апреля 2024 года. – Санкт-Петербург: Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. академика И.П. Павлова, 2024. – С. 128-129. – EDN SWIWNO. (год публикации - 2024)