Влияние хронического стресса на относительный уровень экспрессии генов дофаминовых рецепторов

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. При воздействии хронического стресса нарушается регуляция центральной дофаминергической системы, однако остаётся малоизученной динамика изменения экспрессии дофаминовых рецепторов на периферии.

Цель. Оценка влияния разных моделей хронического стресса в условиях иммобилизации и интенсивной физической нагрузки на изменение относительного уровня экспрессии генов дофаминовых рецепторов в клетках периферической крови крыс.

Материал и методы исследования. В течение 270 дней на 88 крысах линии Вистар исследовали влияние разных моделей хронического стресса на изменение относительного уровня экспрессии генов Drd1–5 в четырёх группах: первая группа — контроль; вторую группу подвергали интенсивной физической нагрузке в тесте «Вынужденное плавание с грузом» (7-минутное плавание с грузом 8% массы тела 2 раза в неделю); третья группа в течение 14 дней испытывала каждодневную 90-минутную иммобилизацию; четвёртую группу подвергали комбинированному воздействию физической нагрузки и иммобилизации. Относительный уровень экспрессии генов рецепторов дофамина определяли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени через 90, 180 и 270 дней эксперимента в клетках периферической крови хвостовой вены. Расчёт относительного уровня экспрессии генов проводили на основе метода Ливака (2–ΔΔCt), для оценки значимости различий применяли двухвыборочный t-критерий для независимых выборок.

Результаты. При анализе относительного уровня экспрессии генов, кодирующих дофаминовые рецепторы D1-типа, только у самцов из групп иммобилизационного стресса и контроля показано снижение уровня экспрессии гена Drd1 через 90 дней эксперимента [RQ 0,35 (р=0,003) и 0,21 (р=0,002) соответственно], тогда как у самцов из других групп и самок активность данного гена значимо не изменялась на протяжении всего хода эксперимента. Относительный уровень экспрессии гена Drd5 менялся только у самок. У самок, подвергавшихся интенсивной физической нагрузке, уровень экспрессии этого гена повышался практически в 4 раза (RQ 3,82, p=0,005) через 90 дней после начала эксперимента, а у самок контрольной группы транскрипционная активность гена снижалась в 4 раза через 180 дней эксперимента (RQ 0,25, p=0,015). При оценке изменения активности генов, кодирующих рецепторы D2-типа, для генов Drd3 и Drd4 выявлено значимое увеличение относительного уровня экспрессии во всех экспериментальных группах, причём как у самцов, так и у самок на 180-е сутки воздействия стрессовых факторов. При этом в контрольной группе активация обоих генов происходила уже через 90 дней только у особей женского пола и сохранялась ещё до 90-х суток, после чего возвращалась к исходному уровню. В клетках крови крыс экспрессия гена Drd2 не выявлена.

Вывод. Относительный уровень экспрессии генов D1- и D2-подобных рецепторов в клетках периферической крови крыс зависит от типа хронического стресса и имеет выраженный половой диморфизм.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Елена Валерьевна Валеева

Казанский (Приволжский) федеральный университет; Казанский государственный медицинский университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vevaleeva@ya.ru
ORCID iD: 0000-0001-7080-3878
SPIN-код: 4670-8980
Scopus Author ID: 57195580617
ResearcherId: W-8036-2019

мл. науч. сотр., центральная научно-исследовательская лаборатория; асс., каф. биохимии, биотехнологии и фармакологии, ИФМиБ

Россия, г. Казань, Россия; г. Казань, Россия

Ирина Ивановна Семина

Казанский государственный медицинский университет

Email: seminai@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3515-0845

докт. мед. наук, проф., каф. фармакологии, зав. лаб., центральная научно-исследовательская лаборатория

Россия, г. Казань, Россия

Антонина Глебовна Галеева

Казанский (Приволжский) федеральный университет; Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности — Всероссийский научно-исследовательский ветеринарный институт

Email: antonina-95@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2650-6459

канд. вет. наук, мл. науч. сотр., научно-исследовательская лаборатория «Маркёры патогенеза», ИФМиБ

Россия, г. Казань, Россия; г. Казань, Россия

Альбина Дилюсовна Мухаметшина

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: albinam1709@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5296-1861

бакалавр, каф. биохимии, биотехнологии и фармакологии, ИФМиБ

Россия, г. Казань, Россия

Регина Дилюсовна Мухаметшина

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: 1709mrd@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5797-993X

бакалавр, каф. биохимии, биотехнологии и фармакологии, ИФМиБ

Россия, г. Казань, Россия

Ольга Александровна Кравцова

Казанский (Приволжский) федеральный университет

Email: okravz@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-4227-008X

канд. биол. наук, доц., каф. биохимии, биотехнологии и фармакологии, ИФМиБ

Россия, г. Казань, Россия

Список литературы

  1. Дюжикова Н.А., Даев Е.В. Геном и стресс-реакция у животных и человека. Экологическая генетика. 2018;16(1):4–26. doi: 10.17816/ecogen1614-26.
  2. Everly JrGS, Rosenfeld R. The nature and treatment of the stress response: A practical guide for clinicians. Springer Science & Business Media; 2012. 232 p.
  3. Кузнецов С.Л., Капитонова М.Ю., Дегтярь Ю.В., Загребин В.Л. Стресс и нейроэндокринная система: современные морфофункциональные аспекты. Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. 2008;(2):10–15.
  4. Juster RP, McEwen BS, Lupien SJ. Allostatic load biomarkers of chronic stress and impact on health and cognition. Neurosci Biobehav Rev. 2010;35(1):2–16. doi: 10.1016/j.neubiorev.2009.10.002.
  5. Wang X, Xu J, Wang Q, Ding D, Wu L, Li Y, Wu C, Meng H. Chronic stress induced depressive-like beha­viors in a classical murine model of Parkinson's disease. Behav Brain Res. 2020;399:112816. doi: 10.1016/j.bbr.2020.112816.
  6. Chauvet-Gelinier JC, Bonin B. Stress, anxiety and depression in heart disease patients: A major challenge for cardiac rehabilitation. Ann Phys Rehabil Med. 2017;60(1):6–12. doi: 10.1016/j.rehab.2016.09.002.
  7. Baik JH. Stress and the dopaminergic reward system. Exp Mol Med. 2020;52(12):1879–1890. doi: 10.1038/s12276-020-00532-4.
  8. Missale C, Nash SR, Robinson SW, Jaber M, Caron MG. Dopamine receptors: from structure to function. Physiol Rev. 1998;78(1):189–225. doi: 10.1152/physrev.1998.78.1.189.
  9. Jaber M, Robinson SW, Missale C, Caron MG. Dopamine receptors and brain function. Neuropharmaco­logy. 1996;35(11):1503–1519. doi: 10.1016/S0028-3908(96)00100-1.
  10. Azadmarzabadi E, Haghighatfard A, Mohammadi A. Low resilience to stress is associated with candidate gene expression alterations in the dopaminergic signalling pathway. Psychogeriatrics. 2018;18(3):190–201. doi: 10.1111/psyg.12312.
  11. Bloomfield MAP, McCutcheon RA, Kempton M, Freeman TP, Howes O. The effects of psychosocial stress on dopaminergic function and the acute stress response. Elife. 2019;8:e46797. doi: 10.7554/elife.46797.
  12. Holly EN, Miczek KA. Ventral tegmental area dopamine revisited: effects of acute and repeated stress. Psychopharmacology. 2016;233(2):163–186. doi: 10.1007/s00213-015-4151-3.
  13. Beaton JR, Feleki V. Effect of diet and water temperature on exhaustion time of swimming rats. Can J Physiol Pharmacol. 1967;45(2):360–363. doi: 10.1139/y67-042.
  14. Каркищенко Н.Н., Каркищенко В.Н., Шустов Е.Б., Берзин И.А., Капанадзе Г.Д., Фокин Ю.В., Семёнов Х.Х., Станкова Н.В., Болотова В.Ц. Биомедицинское (доклиническое) изучение лекарственных средств, влияющих на физическую работоспособность. Методические рекомендации. М.: Научный центр биомедицинских технологий Федерального медико-биологического агентства; 2017. 133 с.
  15. Bhatia N, Jaggi AS, Singh N, Anand P, Dhawan R. Adaptogenic potential of curcumin in experimental chro­nic stress and chronic unpredictable stress-induced me­mory deficits and alterations in functional homeostasis. J Nat Med. 2011;65(3–4):532–543. doi: 10.1007/s11418-011-0535-9.
  16. Livak KJ, Schmittgen TD. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method. Methods. 2001;25(4):402–408. doi: 10.1006/meth.2001.1262.
  17. McCarthy MM, Arnold AP. Reframing sexual differentiation of the brain. Nat Neurosci. 2011;14(6):677–683. doi: 10.1038/nn.2834.
  18. Voltarelli FA, Gobatto CA, de Mello MAR. Minimum blood lactate and muscle protein of rats during swi­mming ­exercise. Biol Sport. 2008;25(1):23–34.
  19. Ammar A, Trabelsi K, Boukhris O, Glenn JM, Bott N, Masmoudi L, Hakim A, Chtourou H, Driss T, Hoekelmann A, El Abed K. Effects of aerobic-, anaerobic- and combined-based exercises on plasma oxidative stress biomarkers in healthy untrained young adults. Int J Environ Res Public Health. 2020;17(7):2601. doi: 10.3390/ijerph17072601.
  20. Fernandez JL. Analysis of the cold-water restraint procedure in gastric ulceration and body temperature. Physiol Behav. 2004;82:827–833. doi: 10.1016/j.physbeh.2004.06.016.
  21. Валеева Е.В., Валеева И.Х., Семина И.И., Никитин Д.О., Мухамеджанова А.Г., Мухаметшина А.Д., Кравцова О.А. Влияние хронического стресса на биохимические показатели у крыс разного возраста. Вестник биотехнологии и физико-химической биологии им. Ю.А. Овчинникова. 2020;16(3):18–24.
  22. Zhang Y, Zhu X, Bai M, Zhang L, Xue L, Yi J. Maternal deprivation enhances behavioral vulnerability to stress associated with miR-504 expression in nucleus accumbens of rats. PLoS One. 2013;8(7):e69934. doi: 10.1371/journal.pone.0069934.
  23. Calipari ES, Juarez B, Morel C, Walker DM, Cahill ME, Ribeiro E, Roman-Ortiz C, Ramakrishnan C, Deisseroth K, Han MH, Nestler EJ. Dopaminergic dyna­mics underlying sex-specific cocaine reward. Nat Commun. 2017;8:13877. doi: 10.1038/ncomms13877.
  24. Andersen SL, Rutstein M, Benzo JM, Hostetter JC, Teicher MH. Sex differences in dopamine receptor overproduction and elimination. Neuroreport. 1997;8(6):1495–1497. doi: 10.1097/00001756-199704140-00034.
  25. Orendain-Jaime EN, Ortega-Ibarra JM, López-Pérez SJ. Evidence of sexual dimorphism in D1 and D2 dopaminergic receptors expression in frontal cortex and stria­tum of young rats. Neurochem Int. 2016;100:62–66. doi: 10.1016/j.neuint.2016.09.001.
  26. Kovalenko IL, Smagin DA, Galyamina AG, Orlov YL, Kudryavtseva NN. Changes in the expression of dopaminergic genes in brain structures of male mice exposed to chro­nic social defeat stress: an RNA-Seq study. Mol Biol (Mosk). 2016;50(1):161–163. doi: 10.1134/S0026893316010088.
  27. Kirillova GP, Hrutkay RJ, Shurin MR, Shurin GV, Tourkova IL, Vanyukov MM. Dopamine receptors in human lymphocytes: radioligand binding and quantitative RT-PCR assays. J Neurosci Methods. 2008;174(2):272–280. doi: 10.1016/j.jneumeth.2008.07.018.
  28. Li Y, Kuzhikandathil EV. Molecular characterization of individual D3 dopamine receptor-expressing cells isolated from multiple brain regions of a novel mouse model. Brain Struct Funct. 2012;217(4):809–833. doi: 10.1007/s00429-012-0383-8.
  29. Xiang L, Szebeni K, Szebeni A, Klimek V, Stockmeier CA, Karolewicz B, Kalbfleisch J, Ordway GA. Dopamine receptor gene expression in human amygdaloid nuclei: elevated D4 receptor mRNA in major depression. Brain Res. 2008;1207:214–224. doi: 10.1016/j.brainres.2008.02.009.
  30. Valenti O, Cifelli P, Gill KM, Grace AA. Antipsychotic drugs rapidly induce dopamine neuron depolarization block in a developmental rat model of schizophrenia. J Neurosci. 2011;31(34):12330–12338. doi: 10.1523/jneurosci.2808-11.2011.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изменение относительного уровня экспрессии гена дофаминового рецептора 1-го типа (Drd1) в крови у самок и самцов крыс в контрольной группе и группах, подвергавшихся физической нагрузке (ФН), иммобилизационному стрессу (ИС) и комбинированному воздействию стрессовых факторов на 90, 180 и 270 сут от начала наблюдения. Уровень р отмечен звёздочкой: *p ≤0,005

Скачать (34KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Изменение относительного уровня экспрессии гена дофаминового рецептора 5-го типа (Drd5) в крови у самок и самцов крыс в контрольной группе и группах, подвергавшихся физической нагрузке (ФН), иммобилизационному стрессу (ИС) и комбинированному воздействию стрессовых факторов на 90, 180 и 270 сут от начала наблюдения. Уровень р отмечен звёздочками: *p ≤0,05, **p ≤0,005

Скачать (28KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Изменение относительного уровня экспрессии гена дофаминового рецептора 3-го типа (Drd3) в крови у самок и самцов крыс в контрольной группе и группах, подвергавшихся физической нагрузке (ФН), иммобилизационному стрессу (ИС) и комбинированному воздействию стрессовых факторов на 90, 180 и 270 сут от начала наблюдения. Уровень р отмечен звёздочками: *p ≤0,05, **p ≤0,005, ***p ≤0,001

Скачать (14KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Изменение относительного уровня экспрессии гена дофаминового рецептора 4-го типа (Drd4) в крови у самок и самцов крыс в контрольной группе и группах, подвергавшихся физической нагрузке (ФН), иммобилизационному стрессу (ИС) и комбинированному воздействию стрессовых факторов на 90, 180 и 270 сут от начала наблюдения. Уровень р отмечен звёздочками: *p ≤0,05, **p ≤0,001, ***p ≤0,0001

Скачать (26KB)
Метаданные

© 2022 Эко-Вектор


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 75008 от 01.02.2019.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах