Влияние сверхэкспрессии 5-НТ1A-рецепторов во фронтальной коре на аутистически-подобное поведение и экспрессию 5-HT1A, 5-HT7-рецепторов и BDNF у мышей линии BTBR

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Расстройства аутистического спектра (РАС) являются наиболее распространенными нарушениями нервного развития, однако их механизмы все еще плохо изучены. Серотонин (5-HT) и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) известны как ключевые игроки в регуляции пластичности мозга и поведения. Среди множества 5-НТ-рецепторов наибольший интерес представляет 5-HT1A-рецептор, который является основным регулятором 5-HT-системы головного мозга. В данной работе исследовали влияние сверхэкспрессии 5-HT1A-рецептора во фронтальной коре, вызванной введением аденоассоциированного вируса AAV-Syn-HTR1A-eGFP мышам линии BTBR T+ Itpr3tf/J (BTBR), которые являются моделью аутизма, на аутистически-подобное поведение и на экспрессию транскрипционного фактора гена Htr1a – Freud-1 (кодируется геном Cc2d1a), его внутриклеточного посредника ERK1/2 (кодируется геном Mapk3), 5-HT₇-рецепторов, зрелого BDNF, proBDNF, TrkB и p75NTR рецепторов. Сверхэкспрессия 5-HT1A-рецептора не оказала влияния на время в центре и двигательную активность в тесте “открытое поле”, на социальное поведение в трехкамерном тесте, время неподвижности в тесте “подвешивание за хвост” и ассоциативное обучение в парадигме “оперантная стенка”, однако усилила выраженность стереотипного поведения в тесте “закапывание шариков”. Сверхэкспрессия 5-HT1A-рецептора во фронтальной коре не повлияла на уровни мРНК и белка 5-HT₇-рецепторов, зрелого BDNF, proBDNF, TrkB и p75NTR-рецепторов в коре и гиппокампе мышей BTBR. Однако сверхэкспрессия вызвала повышение уровня белка транскрипционного фактора Freud-1 в гиппокампе без изменения уровня мРНК Cc2d1a во фронтальной коре и гиппокампе. Не было обнаружено изменения соотношения pERK/ERK ни в одной из исследованных структур. Таким образом, результаты данной работы указывают на возможное нарушение взаимодействий: 5-НТ1А-рецепторов с нижестоящими внутриклеточными посредниками; 5-НТ-системы, BDNF и TrkB-рецепторов; 5-HT1А и 5-НТ7-рецепторов во фронтальной коре мышей линии BTBR.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Е. М. Кондаурова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Ю. Д. Григорьева

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

И. И. Белокопытова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Е. А. Куликова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

А. С. Цыбко

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Н. В. Хоцкин

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Т. В. Ильчибаева

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Н. К. Попова

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

В. С. Науменко

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения
РАН

Email: chudabest@gmail.com
Россия, Новосибирск

Список литературы

  1. Masi A., DeMayo M.M., Glozier N., Guastella A.J. // Neurosci Bull. 2017. V. 33. № 2. P. 183–193.
  2. Rylaarsdam L., Guemez-Gamboa A. // Front. Cell. Neurosci. 2019. V. 13. № P. 385.
  3. Christensen D.L., Baio J., Van Naarden Braun K., Bilder D., Charles J., Constantino J.N., Daniels J., Durkin M.S., Fitzgerald R.T., Kurzius-Spencer M., Lee L.C., Pettygrove S., Robinson C., Schulz E., Wells C., Wingate M.S., Zahorodny W., Yeargin-Allsopp M., Centers for Disease C., Prevention // MMWR Surveill. Summ. 2016. V. 65. № 3. P. 1–23.
  4. Amaral D.G., Anderson G.M., Bailey A., Bernier R., Bishop S., Blatt G., Canal-Bedia R., Charman T., Dawson G., de Vries P.J., Dicicco-Bloom E., Dissanayake C., Kamio Y., Kana R., Khan N.Z., Knoll A., Kooy F., Lainhart J., Levitt P., Loveland K., et al. // Autism Res. 2019. V. 12. № 5. P. 700–714.
  5. Yenkoyan K., Grigoryan A., Fereshetyan K., Yepremyan D. // Behav. Brain Res. 2017. V. 331. № P. 92–101.
  6. Popova N.K., Naumenko V.S. // Expert Opin Ther Targets. 2019. V. 23. № 3. P. 227–239.
  7. Harro J., Oreland L. // Eur. Neuropsychopharmacol. 1996. V. 6. № 3. P. 207–223.
  8. Duman R.S., Heninger G.R., Nestler E.J. // Arch Gen Psychiatry. 1997. V. 54. № 7. P. 597–606.
  9. Jans L.A., Riedel W.J., Markus C.R., Blokland A. // Mol. Psychiatry. 2007. V. 12. № 6. P. 522–543.
  10. Popova N.K., Naumenko V.S. // Rev. Neurosci. 2013. V. 24. № 2. P. 191–204.
  11. Donaldson Z.R., Piel D.A., Santos T.L., Richardson-Jones J., Leonardo E.D., Beck S.G., Champagne F.A., Hen R. // Neuropsychopharmacol. 2014. V. 39. № 2. P. 291–302.
  12. Larke R.H., Maninger N., Ragen B.J., Mendoza S.P., Bales K.L. // Horm Behav. 2016. V. 86. № P. 71–77.
  13. Lefevre A., Richard N., Mottolese R., Leboyer M., Sirigu A. // Autism Res. 2020. V. 13. № 11. P. 1843–1855.
  14. Mao Y., Xing Y., Li J., Dong D., Zhang S., Zhao Z., Xie J., Wang R., Li H. // Am. J. Transl. Res. 2021. V. 13. № 5. P. 4040–4054.
  15. Johnston A.L., File S.E. // Pharmacol. Biochem. Behav. 1986. V. 24. № 5. P. 1467–1470.
  16. Overstreet D.H., Commissaris R.C., De La Garza R., 2nd, File S.E., Knapp D.J., Seiden L.S. // Stress. 2003. V. 6. № 2. P. 101–110.
  17. Toth M. // Eur J Pharmacol. 2003. V. 463. № 1–3. P. 177–184.
  18. Bader L.R., Carboni J.D., Burleson C.A., Cooper M.A. // Pharmacol. Biochem. Behav. 2014. V. 122. № P. 182–190.
  19. Glikmann-Johnston Y., Saling M.M., Reutens D.C., Stout J.C. // Front. Pharmacol. 2015. V. 6. № P. 289.
  20. Stiedl O., Pappa E., Konradsson-Geuken A., Ogren S.O. // Front Pharmacol. 2015. V. 6. № P. 162.
  21. Shillingsburg M.A., Hansen B., Wright M. // Behav. Modif. 2019. V. 43. № 2. P. 288–306.
  22. Tsai C.H., Chen K.L., Li H.J., Chen K.H., Hsu C.W., Lu C.H., Hsieh K.Y., Huang C.Y. // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 20509.
  23. Bove M., Schiavone S., Tucci P., Sikora V., Dimonte S., Colia A.L., Morgese M.G., Trabace L. // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2022. V. 117. P. 110560.
  24. Rodnyy A.Y., Kondaurova E.M., Tsybko A.S., Popova N.K., Kudlay D.A., Naumenko V.S. // Rev. Neurosci. 2024. V. 35. № 1. P. 1–20.
  25. Lacivita E., Niso M., Mastromarino M., Garcia Silva A., Resch C., Zeug A., Loza M.I., Castro M., Ponimaskin E., Leopoldo M. // ACS Chem. Neurosci. 2021. V. 12. № 8. P. 1313–1327.
  26. Dunn J.T., Mroczek J., Patel H.R., Ragozzino M.E. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2020. V. 23. № 8. P. 533–542.
  27. Ogren S.O., Eriksson T.M., Elvander-Tottie E., D’Addario C., Ekstrom J.C., Svenningsson P., Meister B., Kehr J., Stiedl O. // Behav. Brain. Res. 2008. V. 195. № 1. P. 54–77.
  28. Oblak A., Gibbs T.T., Blatt G.J. // Autism Res. 2013. V. 6. № 6. P. 571–583.
  29. Lefevre A., Mottolese R., Redoute J., Costes N., Le Bars D., Geoffray M.M., Leboyer M., Sirigu A. // Cereb. Cortex. 2018. V. 28. № 12. P. 4169–4178.
  30. Todd R.D., Ciaranello R.D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1985. V. 82. № 2. P. 612–616.
  31. Khatri N., Simpson K.L., Lin R.C., Paul I.A. // Psychopharmacol. (Berl). 2014. V. 231. № 6. P. 1191–1200.
  32. Wang C.C., Lin H.C., Chan Y.H., Gean P.W., Yang Y.K., Chen P.S. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2013. V. 16. № 9. P. 2027–2039.
  33. Tao X., Newman-Tancredi A., Varney M.A., Razak K.A. // Neurosci. 2023. V. 509. № P. 113–124.
  34. Albert P.R., Lemonde S. // Neuroscientist. 2004. V. 10. № 6. P. 575–593.
  35. McGee S.R., Rajamanickam S., Adhikari S., Falayi O.C., Wilson T.A., Shayota B.J., Cooley Coleman J.A., Skinner C., Caylor R.C., Stevenson R.E., Quaio C., Wilke B.C., Bain J.M., Anyane-Yeboa K., Brown K., Greally J.M., Bijlsma E.K., Ruivenkamp C.A.L., Politi K., Arbogast L.A., et al. // Hum. Mol. Genet. 2023. V. 32. № 3. P. 386–401.
  36. Belokopytova, I.I., Kondaurova E.M., Kulikova E.A., Ilchibaeva T.V., Naumenko V.S., Popova N.K. // Biochemistry (Mosc). 2022. V. 87. № 10. P. 1206–1218.
  37. Renner U., Zeug A., Woehler A., Niebert M., Dityatev A., Dityateva G., Gorinski N., Guseva D., Abdel-Galil D., Frohlich M., Doring F., Wischmeyer E., Richter D.W., Neher E., Ponimaskin E.G. // J Cell. Sci. 2012. V. 125. № Pt 10. P. 2486–2499.
  38. Kulikov A.V., Gainetdinov R.R., Ponimaskin E., Kalueff A.V., Naumenko V.S., Popova N.K. // Expert Opin. Ther. Targets. 2018. V. 22. № 4. P. 319–330.
  39. Rodnyy A.Y., Kondaurova E.M., Bazovkina D.V., Kulikova E.A., Ilchibaeva T.V., Kovetskaya A.I., Baraboshkina I.A., Bazhenova E.Y., Popova N.K., Naumenko V.S. // J. Neurosci. Res. 2022. V. 100. № 7. P. 1506–1523.
  40. Naumenko V.S., Popova N.K., Lacivita E., Leopoldo M., Ponimaskin E.G. // CNS Neurosci. Ther. 2014. V. 20. № 7. P. 582–590.
  41. Kondaurova E.M., Belokopytova I.I., Kulikova E.A., Khotskin N.V., Ilchibaeva T.V., Tsybko A.S., Popova N.K., Naumenko V.S. // Behav. Brain Res. 2023. V. 438. № P. 114168.
  42. Brunoni A.R., Lopes M., Fregni F. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2008. V. 11. № 8. P. 1169–1180.
  43. Nibuya M., Morinobu S., Duman R.S. // J. Neurosci. 1995. V. 15. № 11. P. 7539–7547.
  44. Itoh T., Tokumura M., Abe K. // Eur. J. Pharmacol. 2004. V. 498. № 1–3. P. 135–142.
  45. Rogoz Z., Legutko B. // Pharmacol. Rep. 2005. V. 57. № 6. P. 840–844.
  46. Hellweg R., Ziegenhorn A., Heuser I., Deuschle M. // Pharmacopsychiatry. 2008. V. 41. № 2. P. 66–71.
  47. Lee H.Y., Kim Y.K. // Neuropsychobiol. 2008. V. 57. № 4. P. 194–199.
  48. Sen S., Duman R., Sanacora G. // Biol. Psychiatry. 2008. V. 64. № 6. P. 527–532.
  49. Tsai S.J. // Med. Hypotheses. 2005. V. 65. № 1. P. 79–82.
  50. Reim D., Schmeisser M.J. // Adv. Anat. Embryol. Cell. Biol. 2017. V. 224. № P. 121–134.
  51. Nishimura K., Nakamura K., Anitha A., Yamada K., Tsujii M., Iwayama Y., Hattori E., Toyota T., Takei N., Miyachi T., Iwata Y., Suzuki K., Matsuzaki H., Kawai M., Sekine Y., Tsuchiya K., Sugihara G., Suda S., Ouchi Y., Sugiyama T., et al. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2007. V. 356. № 1. P. 200–206.
  52. Stephenson D.T., O’Neill S.M., Narayan S., Tiwari A., Arnold E., Samaroo H.D., Du F., Ring R.H., Campbell B., Pletcher M., Vaidya V.A., Morton D. // Mol. Autism. 2011. V. 2. № 1. P. 7.
  53. Gould G.G., Hensler J.G., Burke T.F., Benno R.H., Onaivi E.S., Daws L.C. // J. Neurochem. 2011. V. 116. № 2. P. 291–303.
  54. Родный А.Я., Куликова Е.А., Кондаурова Е.М., Науменко В.С. // Нейрохимия. 2021. Т. 38. № 1. С. 43–51.
  55. Kondaurova E.M., Plyusnina A.V., Ilchibaeva T.V., Eremin D.V., Rodnyy A.Y., Grygoreva Y.D., Naumenko V.S. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 24.
  56. Grimm D., Kay M.A., Kleinschmidt J.A. // Mol. Ther. 2003. V. 7. № 6. P. 839–850.
  57. Slotnick B.M., Leonard C.M. // A stereotaxic atlas of the albino mouse forebrain, Rockville, Maryland: U.S. Dept. of Health, Education and Welfare, 1975.
  58. Khotskin N.V., Plyusnina A.V., Kulikova E.A., Bazhenova E.Y., Fursenko D.V., Sorokin I.E., Kolotygin I., Mormede P., Terenina E.E., Shevelev O.B., Kulikov A.V. // Behav. Brain Res. 2019. V. 359. № P. 446–456.
  59. Kulikov A.V., Tikhonova M.A., Kulikov V.A. // J Neurosci Methods. 2008. V. 170. № 2. P. 345–351.
  60. Kulikov A.V., Naumenko V.S., Voronova I.P., Tikhonova M.A., Popova N.K. // J. Neurosci. Methods. 2005. V. 141. № 1. P. 97–101.
  61. Naumenko V.S., Kulikov A.V. // Mol Biol (Mosk). 2006. V. 40. № 1. P. 37–44.
  62. Naumenko V.S., Osipova D.V., Kostina E.V., Kulikov A.V. // J. Neurosci. Methods. 2008. V. 170. № 2. P. 197–203.
  63. Llado-Pelfort L., Assie M.B., Newman-Tancredi A., Artigas F., Celada P. // Br. J. Pharmacol. 2010. V. 160. № 8. P. 1929–1940.
  64. Assie M.B., Bardin L., Auclair A.L., Carilla-Durand E., Depoortere R., Koek W., Kleven M.S., Colpaert F., Vacher B., Newman-Tancredi A. // Int. J. Neuropsychopharmacol. 2010. V. 13. № 10. P. 1285–1298.
  65. Albert P.R., Vahid-Ansari F., Luckhart C. // Front. Behav. Neurosci. 2014. V. 8. № P. 199.
  66. Goodfellow N.M., Benekareddy M., Vaidya V.A., Lambe E.K. // J. Neurosci. 2009. V. 29. № 32. P. 10094–10103.
  67. Ou X.M., Lemonde S., Jafar-Nejad H., Bown C.D., Goto A., Rogaeva A., Albert P.R. // J. Neurosci. 2003. V. 23. № 19. P. 7415–7425.
  68. Faridar A., Jones-Davis D., Rider E., Li J., Gobius I., Morcom L., Richards L.J., Sen S., Sherr E.H. // Mol. Autism. 2014. V. 5. № P. 57.
  69. Cheng N., Alshammari F., Hughes E., Khanbabaei M., Rho J.M. // PLoS One. 2017. V. 12. № 6. P. e0179409.
  70. Seese R.R., Maske A.R., Lynch G., Gall C.M. // Neuropsychopharmacol. 2014. V. 39. № 7. P. 1664–1673.
  71. Adayev T., El-Sherif Y., Barua M., Penington N.J., Banerjee P. // J. Neurochem. 1999. V. 72. № 4. P. 1489–1496.
  72. Higuchi Y., Tada T., Nakachi T., Arakawa H. // Neuropharmacol. 2023. V. 237. № P. 109634.
  73. Попова Н.К., Понимаскин Е.Г., Науменко В.С. // Росс. Физиол. Журн. им. И.М. Сеченова. 2015. Т. 101. № 11. С. 1270–1278.
  74. Kondaurova E.M., Bazovkina D.V., Naumenko V.S. // Mol. Biol. (Mosk). 2017. V. 51. № 1. P. 157–165.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. (а). Карты плазмид AAV-Syn-HTR1A-eGFP и AAV-Syn-eGFP. ITR, инвертированный концевой повтор; EGFP, ген зеленого флуоресцентного белка; Syn, промотор синапсина; WPRE, посттранскрипционный регуляторный элемент вируса гепатита сурков; hGH polyA, сигнал полиаденилирования гормона роста человека. (б) Микрофотография срезов мозга после инъекции AAV-Syn-HTR1A-eGFP. Ядра клеток окрашивали раствором бис-бензимида (краситель Hoechst 33258, 5 мкг/мл в PBS, Sigma-Aldrich, Берлингтон, Массачусетс, США). Шкала 100 мкм.

Скачать (2MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема эксперимента.

Скачать (300KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Экспрессия 5-НТ1А-рецепторов. Уровни мРНК гена Htr1a (а) и белка 5-НТ1А (б) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как число копий кДНК соответствующего гена на 100 копий кДНК Polr2a. Уровень белка был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH. *p < 0.05, ***р < 0.001.

Скачать (267KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Результаты поведенческого тестирования: а – количество закопанных шариков в тесте “закапывание шариков”; б – время обнюхивания в трехкамерном тесте; в – время неподвижности в тесте “подвешивание за хвост”; г – пройденный путь и д – время пребывания в центре в тесте “открытое поле”. *p < 0.05.

Скачать (396KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Динамика изменения поведения мышей линии BTBR в домашней клетке в течение четырех суток: двигательная активность (а), уровни потребления воды (б) и еды (в). ***р < 0.001, ** p < 0.005 по сравнению с первым днем.

Скачать (216KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Количество полученных пеллет (а) и количество тычков носом в тесте “оперантная стенка” (б).

Скачать (269KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Экспрессия 5-НТ7-рецепторов. Уровни мРНК гена Htr7 (а) и белка 5-НТ7 (б) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как число копий кДНК соответствующего гена на 100 копий кДНК Polr2a. Уровень белка был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH.

Скачать (327KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Уровни мРНК гена Bdnf (а) и белков BDNF (б) и его предшественника proBDNF (в) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как число копий кДНК соответствующего гена на 100 копий кДНК Polr2a. Уровень белков был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH.

Скачать (549KB)
Метаданные
10. Рис. 9. Экспрессия рецепторов BDNF. Уровни мРНК гена Ntrk2 (а) и белка TrkB (б), уровни мРНК гена Ngfr (в) и белка p75NTR (г) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как число копий кДНК соответствующего гена на 100 копий кДНК Polr2a. Уровень белков был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH.

Скачать (680KB)
Метаданные
11. Рис. 10. Экспрессия транскрипционного фактора Freud-1. Уровни мРНК гена Cc2d1a (а) и белка Freud-1 (б) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как число копий кДНК соответствующего гена на 100 копий кДНК Polr2a. Уровень белка был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH. *** p < 0.001.

Скачать (274KB)
Метаданные
12. Рис. 11. Экспрессия внутриклеточного посредника ERK1/2. Уровень мРНК гена Mapk3 (а) и соотношение белков ERK и pERK (б) во фронтальной коре и гиппокампе мышей линии BTBR. Экспрессия гена представлена как отношение уровней экспрессии Mapk3 к уровню экспрессии Polr2a. Уровень белка был оценен в относительных единицах хемилюминесценции и нормализован к относительным единицам хемилюминесценции GAPDH.

Скачать (414KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025