Группа ученых под руководством Алана Калуева, ведущего научного сотрудника МФТИ, изучала хронический стресс у зебраданио — рыбок данио-рерио (zebrafish). В рамках исследования было определено, что для данного типа заболеваний мозга зебрафиш являются ценным модельным организмом наравне с грызунами. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Рыбки зебраданио в лаборатории. Фото Натальи Арефьевой, пресс-служба МФТИ
Трансляционная модель
Зебраданио известна в английской литературе как зебрафиш, вид пресноводных лучеперых рыб. Получила свое название из-за полосатой окраски. Благодаря определенным свойствам организма зебраданио стала эффективной трансляционной моделью в генетике, молекулярной биологии, эмбриологии, фармакологии и не так давно — в нейробиологии. Впервые зебраданио как лабораторным объектом заинтересовался в 60-х годах прошлого столетия американский биолог Джордж Стрейзингер.
Эти рыбы имеют ряд преимуществ перед другими позвоночными. Эмбрионы развиваются быстро и проходят стадии от яйца до личинки всего за три дня, они крупные, выносливые, крепкие, прозрачные и развиваются вне организма матери, что сильно облегчает манипуляции с ними и наблюдения за развитием. Кроме того, принцип работы многих систем органов, в частности сердечно-сосудистой системы, сходство сигнальных путей, а также идентичность геномов в 87%, позволяют экстраполировать результаты исследований на рыбах на человеческий организм. А значит, могут быть получены достоверные результаты при исследовании определенных препаратов, например, на их токсичность.
Сегодня зебраданио активно применяются в нейробиологии, поскольку как у мальков, так и у взрослых рыб достаточно сложное поведение. В исследовании, проведенном научной группой под руководством Алана Калуева в сотрудничестве с СПбГУ и НМИЦ им. В. А. Алмазова, использовали рыб зебраданио для моделирования длительного хронического стресса и определения молекулярных изменений, происходящих в организме на его фоне. Данное исследование продемонстрировало, что зебраданио может быть адекватной трансляционной моделью для изучения сложных нейробиологических состояний, а полученные в исследовании данные возможно применять в медицине при разработке тактики лечения пациентов с хроническим стрессом.
Пятинедельный стресс и лечение
В настоящее время все больше научных работ говорит о том, что психические заболевания являются факторами риска появления более сильных и порой неизлечимых болезней. Поэтому ученым интересно понять природу их развития.
В данной работе нейробиологи изучили модель пятинедельного хронического непредсказуемого стресса. Группу рыб неожиданным образом тревожили и наблюдали сложные поведенческие реакции. В итоге у объекта исследования были диагностированы стрессовое состояние и дефицит метаболизма серотонина.
«Нельзя просто взять и принять как непреложную истину, что если на рыбках препарат дал положительный результат, то и организм человека будет реагировать так же. Необходимо произвести большое количество опытов и использовать ряд тест-систем, которые смогут доказать, что зебраданио являются трансляционным организмом, позволяющим в данной ситуации проецировать полученные исследования на человеческий организм, — рассказывает руководитель исследования Аллан Калуев, ведущий научный сотрудник лаборатории клеточной и молекулярной биологии и нейробиологии МФТИ и профессор СПбГУ. — В данной работе показано, что зебраданио возможно ввести в состояние длительного хронического непредсказуемого стресса, который подтверждается всеми известными методами доказательной и молекулярной биологии, а значит, рыбы этого вида ему подвержены, а их поведение схоже с симптомами у высших видов».
Далее ученые в течение 11 дней вводили в организм рыб антидепрессант флуоксетин и отслеживали нейрохимические и поведенческие изменения. Применяемое лекарство уменьшило выраженность симптомов болезни, а результат также был подтвержден с помощью транскриптомного, поведенческого и биохимического анализов.
В работе принимали участие исследователи из Московского физико-технического института (МФТИ), Санкт-Петербургского государственного университета (СПбГУ), ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр имени В. А. Алмазова» Министерства здравоохранения РФ, Токийского университета, Российского научного центра радиологии и хирургических технологий им. академика Гранова, Юго-западного университета (Китай), Института цитологии РАН, Института трансляционной биомедицины СПбГУ, университета Passo Fundo (Бразилия), Научно-исследовательского института физиологии и фундаментальной медицины, Новосибирского государственного университета, Маастри́хтского университета (Нидерланды), Первого Московского государственного медицинского университета имени И. М. Сеченова, Вюрцбургского университета (Германия) и Уральского федерального университета.
Работа поддержана грантом Российского научного фонда и грантом Российского фонда фундаментальных исследований.
Информация и фото предоставлены пресс-службой МФТИ
