Исследование роли рецепторов к следовым аминам в сенсомоторном контроле и восстановлении после спинальной травмы на модели нокаутных мышей

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 24-15-20036

НазваниеИсследование роли рецепторов к следовым аминам в сенсомоторном контроле и восстановлении после спинальной травмы на модели нокаутных мышей

Руководитель Калинина Дарья Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования "Научно-технологический Университет "СИРИУС" , Краснодарский край

Конкурс №91 - Конкурс 2024 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (региональный конкурс)

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

Ключевые слова следовые амины, нокаут, TAAR, мыши, сенсомоторные функции, локомоция, травма спинного мозга

Код ГРНТИ34.39.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Классические биогенные моноамины, такие как норадреналин, серотонин, гистамин и дофамин в ЦНС являются модуляторами основных медиаторов, регулирующих возбудимость нейрональных сетей, которые контролируют сенсомоторные функции. Следовые амины (СА) структурно и метаболически схожи с классическими моноаминами и синтезируются из тех же предшественников, однако функции их рецепторов, названных «рецепторы, ассоциированные со следовыми аминами» (TAARs – trace amine-associated receptors) остаются мало изученными. На данный момент появляется все больше сведений о том, что TAARs могут опосредованно влиять на сенсомоторные функции. Так, например, для наиболее исследованного рецептора 1 типа (TAAR1), мРНК которого была обнаружена в продолговатом мозге, мозжечке, гиппокампе, базальных ганглиях и спинном мозге, показано, что введение основного лиганда индуцирует ритмическую локомоторную активность задней конечности у спинального животного. Для рецепторов 5 типа (TAAR5) показана локализация в схожих структурах: в гиппокампе и базальных ганглиях, а также в спинном мозге новорожденных крыс. В недавней работе мы показали, что у мышей с нокаутом гена, кодирующего TAAR5, наблюдается изменение моторных функций и способности к поддержанию динамического баланса. Однако подобные подробные исследования роли других TAAR, в частности TAAR1 или TAAR2, в контроле сенсомоторных функций и моторной координации еще не проводились. Также есть свидетельства того, что TAAR2 и TAAR5 могут участвовать в нейрогенезе у взрослых особей, а TAAR1 могут быть вовлечены в процессы восстановления нервной ткани после травм. В этом проекте будет проведено многостороннее исследование сенсомоторных функций у мышей с нокаутом генов, кодирующих различные типы TAAR, и мышей дикого типа (WT) а также оценена роль TAAR в восстановлении после травмы спинного мозга (ТСМ).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Проведены поведенческие тесты на мышах дикого типа и с нокаутом гена TAAR1 до и после латеральной левосторонней гемисекции спинного мозга. У интактных мышей не выявлено различий в координации и локомоторной активности. Однако после травмы спинного TAAR1 может оказывать временное положительное влияние на восстановление моторно-координационной функции у мышей. Стандартные поведенческие тесты (Открытое поле, Приподнятый крестообразный лабиринт и Тест вынужденного плавания) показали, что TAAR1 не влияет на исследовательскую активность и тревожность в норме, что согласуется с литературными данными. После травмы уровень тревожности у TAAR1-KO был выше, чем у нокаутных мышей до травмы. По-видимому, TAAR1 может играть модулирующую роль в развитии тревожного поведения, связанного специфически с повреждением спинного мозга, а не с общим стрессом, связанным с хирургическим вмешательством. Проведены предварительные исследования адаптивных нейровоспалительных изменений как в спинном, так и головном мозге после травматического повреждения спинного мозга у мышей дикого типа и мышей TAAR1-KO. В качестве маркеров был выбран белок GFAP, позволяющий идентифицировать астроцитарные клетки, участвующие в формировании глиального рубца и белок S100β - маркер активации астроцитов и их провоспалительного типа. При измерении морфометрических показателей GFAP+ и S100b+ клеток была выявлена модулирующая роль TAAR1 в провоспалительной реакции астроцитов. На основании полученных данных можно сделать вывод, что TAAR1, по-видимому оказывает умеренное компенсаторное действие в ранний период после повреждения спинного мозга при восстановлении двигательной функции и играет более значимую роль в нейропластических изменениях и процессах нейровоспаления.

Публикации

1. Буглинина А.Д., Романюк Е.А., Милов С.И., Чесноков А.А., Калинина Д.С., Мусиенко П.Е. Следовые амины и их рецепторы (TAARs) в развитии нейровоспаления и восстановлении при травматических повреждениях спинного и головного мозга Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова , Buglinina, A.D., Romanyuk, E.A., Milov, S.I. et al. Role of Trace Amines and Their Receptors in Neuroinflammation Development and Posttraumatic Spinal Cord and Brain Repair. J Evol Biochem Phys 61, 31–49 (2025). (год публикации - 2025)
10.1134/S002209302501003X

2. Калинина Д. С., Чесноков А. А., Романюк Е. А., Буглинина А. Д., Хузин Д. В., Милов С. И., Коновалова С. П., Шкорбатова П. Ю., Павлова Н. В., Бельская А. Д., Гайнетдинов Р. Р., Мусиенко П. Е. TAAR1 Modulates Neuronal and Glial Density in the Neocortex Following Spinal Cord Injury Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology , Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology 61(5):1418–32. (год публикации - 2025)
10.1134/S0022093025050072

3. Калинина Д.С., Хузин Д.В., Чесноков А.А., Романюк Е.А., Буглинина А.Д., Коновалова С.П., Мусиенко П.Е. Trace amine associated receptor 1 effect on brain cortex inflammation after spinal cord injury BIO-SEE and ERA Chair Program Annual Meeting Abstract book, The International Conference “Solving Nature’s Mysteries Using Advanced Bioimaging Approaches”, proceedings 2024, p. 60 (год публикации - 2024)

4. Чесноков А.А., Калинина Д.С., Коновалова С.П., Романюк Е.А., Буглинина А.Д., Милов С.И., Мусиенко П.Е., Гайнетдинов Р.Р. The role of trace amine-associated receptor 1 (TAAR1) in neuroplastic and sensorimotor changes after spinal cord injury Neuroscience Applied, Chesnokov A, Kalinina D, Konovalova S, Romanyuk E, Buglinina A, Milov S, Musienko P, Gainetdinov R (2024) The role of trace amine-associated receptor 1 in neuroplastic and sensorimotor changes after spinal cord injury. Neuroscience Applied, vol. 3, p. 105355. (год публикации - 2025)
10.1016/j.nsa.2024.105355

5. Романюк Е.А., Калинина Д.С., Буглинина А.Д., Павлова Н.В., Шкорбатова П.Ю., Мусиенко П.Е. Исследование влияния TAAR1 на нейровоспалительные процессы в гиппокампе после травмы спинного мозга LiFT II Школа молодых ученых «Медицинские нейротехнологии», LiFT II Школа молодых ученых «Медицинские нейротехнологии» [Электронный ресурс]: тезисы участников конференции. — Санкт-Петербург: Сциентиа, 2025. C.147 (год публикации - 2025)

6. Буглинина А.Д., Калинина Д.С., Милов С.И., Шкорбатова П.Ю., Павлова Н.В., Мусиенко П.Е. Исследование роли рецепторов следовых аминов 5-го типа (TAAR5) в восстановления сенсомоторных функций после спинальной травмы Motor control 2025, Motor control 2025: Сборник тезисов X Российской, с международным участием, конференции по управлению движением / под общ. ред. Т.В. Балтиной, Е.С. Томиловской. Казань: Изд-во "Бриг", 2025. С. 62. (год публикации - 2025)

7. Буглинина А.Д., Калинина Д.С., Романюк Е.А., Павлова Н.В., Шкорбатова П.Ю., Мусиенко П.Е. Влияние рецепторов следовых аминов 5-го типа (TAAR5) на восстановление сенсомоторных и когнитивных функций после спинальной травмы LiFT II Школа молодых ученых «Медицинские нейротехнологии», LiFT II Школа молодых ученых «Медицинские нейротехнологии» [Электронный ресурс]: тезисы участников конференции. — Санкт-Петербург: Сциентиа, 2025. C. 16 (год публикации - 2025)

8. Милов С.И., Калинина Д.С., Чесноков А.А., Романюк Е.А., Шкорбатова П.Ю., Павлова Н.В., Мусиенко П.Е. Роль рецептора TAAR1 в восстановлении подвижности задних конечностей после травмы спинного мозга Motor control 2025, Motor control 2025: Сборник тезисов X Российской, с международным участием, конференции по управлению движением / под общ. ред. Т.В. Балтиной, Е.С. Томиловской. Казань: Изд-во "Бриг", 2025. С. 132 (год публикации - 2025)

9. Калинина Д.С., Чесноков А.А., Милов С.И., Хузин Д.В., Шкорбатова П.Ю., Павлова Н.В., Мусиенко П.Е. Влияние taar1 на восстановление после травмы спинного мозга на нокаутной модели мышей Motor control 2025, Motor control 2025: Сборник тезисов X Российской, с международным участием, конференции по управлению движением / под общ. ред. Т.В. Балтиной, Е.С. Томиловской. Казань: Изд-во "Бриг", 2025. С. 111. (год публикации - 2025)

10. Калинина Д.С., Романюк Е.А., Буглинина А.Д., Чесноков А.А., Павлова Н.В., Шкорбатова П.Ю., Мусиенко П.Е. Роль рецепторов следовых аминов (TAAR1 и TAAR5) в модуляции неврологических последствий травмы спинного мозга Сириус.Техногенетика 2025, Сириус. Техногенетика: Сборник тезисов Форума генетических технологий, 2025. С. 107. (год публикации - 2025)

11. Чесноков А.А., Милов С.И., Романюк Е.А., Калинина Д.С., Буглинина А.Д. Роль TAAR5 в адаптивных изменениях нейрональных и глиальных структур спинного мозга после травматического повреждения Сириус.Техногенетика 2025, Сириус. Техногенетика: Сборник тезисов Форума генетических технологий, 2025. С. 92. (год публикации - 2025)

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Данное исследование посвящено изучению роли рецепторов следовых аминов TAAR1 и TAAR5 в патологических процессах, вызванных травмой спинного мозга (ТСМ). Проведен анализ отдаленных структурных изменений в головном мозге и функционального восстановления. Показано, что эти рецепторы оказывают разнонаправленное влияние на последствия ТСМ и могут выступать регуляторами нейровоспаления и нейропластичности. У мышей с нокаутом гена TAAR1 (TAAR1-KO) после ТСМ выявлен выраженный негативный нейроннально-астроцитарный ответ в соматосенсорной коре, не сопровождавшийся, однако, значимыми нарушениями моторной координации. Он характеризовался триадой изменений: значительным усилением астроглиоза (увеличением плотности GFAP⁺-астроцитов), меньшей плотностью микроглиальных клеток (Iba-1⁺) и потерей пирамидных нейронов. Эти данные указывают на возможную нейропротективную роль TAAR1 и перспективность его агонистов для коррекции нейровоспаления. В противоположность этому, нокаут гена TAAR5 продемонстрировал положительное влияние на функциональное восстановление. Мыши TAAR5-KO достоверно быстрее восстанавливали сенсомоторные функции, такие как захват опорной рейки, удержание собственного веса ипсилатеральной задней конечностью и объем активных движений в суставах. Предварительные морфологические данные свидетельствуют об изменении глиального ответа, что может указывать на более умеренную нейровоспалительную реакцию. Таким образом, результаты работы демонстрируют, что TAAR1 и TAAR5 являются разнонаправленными модуляторами последствий спинальной травмы. TAAR1 по-видимому выполняет защитную функцию, ограничивая патологические перестройки коры, в то время как отсутствие активации TAAR5 ассоциировано с улучшением функциональных исходов и, возможно, с более благоприятным течением нейровоспаления.

Публикации