WWW.ДЕНЬСИЛЫ.РФ

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Медицина

 

Pages:   || 2 | 3 | 4 |

Ассоциация между наследственной предрасположенностью к каталепсии у мышей и другими формами защитного поведения

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

КОНДАУРОВА

ЕЛЕНА МИХАЙЛОВНА

ассоциация между наследственной предрасположенностью к каталепсии у мышей и другими формами защитного поведения

03.00.15 ГЕНЕТИКА

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Новосибирск

2007

Работа выполнена в лаборатории нейрогеномики поведения, Институт цитологии и генетики СО РАН, г. Новосибирск

Научный руководитель: доктор медицинских наук,

Попова Нина Константиновна,

Институт цитологии и генетики

СО РАН,

г. Новосибирск

Официальные оппоненты: доктор биологических наук,

Бородин Павел Михайлович,

Институт цитологии и генетики

СО РАН,

г. Новосибирск

доктор биологических наук,

Дубровина Нина Ивановна,

ГУ НИИ физиологии СО РАМН,

г. Новосибирск

Ведущее учреждение: Московский Государственный Университет

им. М.В. Ломоносова, г. Москва

Защита диссертации состоится «__» ________ 2007г. на утреннем заседании диссертационного совета по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук (Д 003.011.01) в Институте цитологии и генетики СО РАН в конференц-зале института по адресу: 630090, г. Новосибирск, проспект Лаврентьева, 10, тел. (383)-333-12-78, e-mail: dissov@bionet.nsc.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института цитологии и генетики СО РАН.

Автореферат разослан «__» __________2007г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

доктор биологических наук А.Д. Груздев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Выявление молекулярных и физиологических механизмов трансдукции, закодированной в ДНК информации в сложный поведенческий признак, является главной задачей нейрогеномики поведения, в которой соприкасаются важнейшие проблемы других фундаментальных биологических наук - физиологии, этологии, молекулярной биологии, генетики и эволюционного учения.

Одним из основных подходов к анализу наследования поведения является селекция животных на определенный вид поведения из аутбредной популяции (Трут, 1978; Корочкин, Михайлов, 2000). Этот метод широко используется для изучения молекулярных и физиологических механизмов регуляции поведения. Проблеме селекционной роли поведения посвящены исследования механизмов эволюционно-генетических преобразований домашних животных (Беляев, 1972). Дарвин, оказавший подлинно революционизирующее влияние на биологию, отметил в «Происхождении видов» важное эволюционное значение соотносительной (коррелятивной) изменчивости возникающей при селекции по поведению. В последарвиновский период большим количеством экспериментально-генетических исследований было показано, что отбор по какому-либо одному признаку приводит к появлению других, порою совершенно неожиданных, коррелятивных признаков и функций, причем особенно многочисленных и разнообразных при селекции по поведению (Беляев, 1962).

Возникающие при селекции по поведению коррелятивные признаки в дальнейшем нередко становятся основным объектом изучения и могут представлять интерес в области моделирования различных психопатологий (Overstreet, 1993). В тоже время механизмы возникновения коррелятивных признаков остаются до сих пор не ясными и представляют большой интерес для нейрогенетических исследований.

К настоящему моменту в рамках программ «геном человека», «геном мыши» и «геном крысы» секвенировали и провели сравнительный анализ геномов мыши, крысы и человека. Была показана высокая степень их гомологии между собой. Это дает большую возможность использовать сравнительные молекулярно-генетические подходы для изучения генетической структуры поведения животных и человека, а также повышает ценность различных лабораторных линий грызунов в качестве моделей человеческих заболеваний (Waterston et al., 2002; Gibbs et al., 2004), которые становятся ключевым экспериментальным инструментом для биомедицинских исследований (Paigen, 1995; Rossant, McKerlie, 2001; Waterston et al., 2002).

Поведение животного обусловлено определенной нейрохимической регуляцией, и селекция животных по конкретному типу поведения по существу является отбором на определенный тип нейрохимизма мозга, на определенную функциональную активность систем мозга и метаболизм медиаторов, участвующих в регуляции данного поведения (Попова и др., 1980).

Так, селекция крыс на предрасположенность к пассивно-оборонительному типу реагирования (предрасположенная к каталепсии линия крыс ГК – Генетические Каталептики) привела к появлению ряда черт поведения и физиологических признаков, сходных с наблюдаемыми при депрессивных расстройствах (Барыкина и др., 1983; Колпаков и др., 2004). У этих животных наблюдаются изменения в серотониновой системе мозга (Popova, Kulikov, 1995; Kolpakov et al., 1996, 2001), обнаружено уменьшение содержания нейромедиатора серотонина и его метаболита 5-гидроксииндоуксусной кислоты (5-ГИУК) во фронтальной коре, найдены изменения и на уровне рецепторного аппарата. Так, показано, что у крыс ГК снижена плотность 5-НТ1А серотониновых рецепторов в некоторых отделах мозга (Попова и др., 1996). То, что серотониновые рецепторы вовлечены в механизмы каталепсии, подтверждают также данные о способности агонистов 5-НТ1А рецепторов 8-ОН-DPAT и флезиноксана предотвращать экспрессию реакции замирания у крыс ГК (Kulikov et al., 1994).



Перспективной моделью нейрогенетических исследований регуляции каталепсии и ее взаимосвязи с другими защитными формами поведения являются селекционированные мыши на предрасположенность к каталепсии. Наличие высокой гомологии геномов крысы и мыши позволяет предположить, что у животных в регуляции реакции замирания и возникновении коррелятивных признаков будут лежать схожие механизмы.

Целью данной работы было изучение генетической структуры каталепсии у мышей, селекционированных на предрасположенность к реакции замирания, влияния селекции на проявление коррелятивных признаков и исследование возможных генетических и физиологических механизмов, лежащих в основе их проявления. Для выполнения цели исследования были поставлены следующие задачи:

  1. Изучить влияние селекции мышей на высокую предрасположенность к каталепсии на изменения параметров этого признака.
  2. Исследовать особенности генотипов селекционированных животных, составить карту распределения фрагментов хромосом родительских линий AKR и CBA на 19 аутосомах селекционированных мышей при помощи набора полиморфных микросателлитных маркеров и выявить хромосомную локализацию минорных генов, участвующих в регуляции предрасположенности к каталепсии.
  3. Исследовать влияние селекции на другие защитные формы поведения: агрессию, депрессивноподобное поведение, реакцию страха на внезапный акустический сигнал и тревожность.
  4. Сравнить функциональную активность 5-НТ1А рецептора нейромедиатора серотонина у селекционируемых мышей и родительских линий.

Научная новизна.

  • Впервые показано, что селекция мышей на каталепсию привела к проявлению коррелятивных поведенческих признаков: депрессивноподобному поведению, снижению агрессии и повышению рефлекторной реакции вздрагивания на акустический сигнал.
  • Селекция на каталепсию зафиксировала у селекционируемых мышей локус ДНК, полученный от каталептической линии СВА и тесно связанного с геном 5-HT1A рецептора. Впервые экспериментально показано вовлечение 5-НТ1А рецептора в селекцию на поведение.
  • Линия селекционируемых мышей была прокартирована с помощью 50 полиморфных микросателлитных маркеров, и составлена карта их наследования от родительских линий СВА и AKR.

Научно-практическая ценность.

Обнаружено, что селекция мышей на предрасположенность к каталепсии приводит к проявлению ряда коррелятивных признаков, таких как снижение агрессивного поведения, повышение акустической реакции вздрагивания и депрессивноподобное поведение. Изучение коррелятивных признаков способствует более глубокому пониманию генетических и физиологических механизмов, лежащих в основе регуляции каталепсии, и связи между ней, агрессией, реакцией страха и депрессивноподобным поведением. Результаты, полученные при исследовании поведения селекционируемых мышей, свидетельствуют о соответствии животных одному из основных критериев, предъявляемых к моделям депрессии – сходство проявлений (face validity). Показано, что селекция мышей на предрасположенность к каталепсии приводит к закреплению микросателлитного маркера D13Mit76, полученного от каталептической родительской линии СВА и сцепленного с геном 5-НТ1А рецептора нейромедиатора серотонина. В то же время селекционируемые мыши наследуют повышенную функциональную активность этого рецептора, что привлекает внимание к более детальному изучению функции 5-НТ1А рецепторов и их роли в регуляции каталепсии и проявлении коррелятивных признаков. Полученные мыши со стабильно высокой долей каталептиков были прокартированы с помощью 50 полиморфных микросателлитных маркеров и составлена карта генома мышей, что может быть использовано для выявления локусов, контролирующих «депрессивные» черты, реакцию страха и агрессивность у мышей.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Селекция на высокую предрасположенность к каталепсии привела появлению депрессивноподобного поведения, снижения агрессивного поведения, повышению амплитуды акустического рефлекса вздрагивания. Повышенную амплитуду рефлекса вздрагивания и депрессивноподобное поведение можно рассматривать как закономерный коррелятивный ответ при селекции на каталепсию у грызунов, поскольку у крыс ГК, селекционированных на этот же признак, также наблюдается повышенная амплитуда рефлекса вздрагивания и депрессивноподобное поведение (Popova et al., 2000; Колпаков и др., 2004). Возможно, что в основе регуляции каталепсии, депрессивноподобного поведения и амплитуды рефлекса вздрагивания лежат сходные механизмы.
  2. Селекция на каталепсию закрепила у селекционируемых мышей аллель микросателлитного маркера D13Mit76, полученного от родительской линии СВА и тесно сцепленного с геном 5-HT1A рецепторов, и высокую функциональную активность этого рецептора, что хорошо согласуется с проявлением коррелятивных признаков, так как известно, что 5-НТ1А рецептор вовлечен в регуляцию агрессивного поведения, акустического рефлекса вздрагивания и депрессивноподобного поведения у грызунов (Nanry, Tilson, 1989; Overstreet, 1993; Olivier et al., 1995). Это дает основание считать ген, кодирующий 5-HT1A рецептор, наиболее вероятным молекулярным звеном между каталепсией, агрессией, депрессивноподобным поведением и рефлексом вздрагивания.
  3. Составлена карта распределения фрагментов хромосом родительских линий СВА и AKR в геноме селекционируемых мышей. Карта генома мышей может явиться основой для выявления локусов, контролирующих депрессивноподобные черты, реакцию страха и агрессивность у мышей.

Апробация работы.





Результаты данной работы были представлены и обсуждены на Отчетных Сессиях Института цитологии и генетики СО РАН в 2006, 2007 годах, ХLII международной научной студенческой конференции “Студент и научно-технический прогресс” (Новосибирск, 2004), съезде “Генетика в XXI веке: современное состояние и перспективы развития” (Москва, 2004), VII Всероссийской медико-биологической конференции молодых исследователей “Человек и его здоровье” (Санкт-Петербург, 2004), V Сибирском физиологическом съезде (Томск, 2005), Международной летней школе по нейрогенетике поведения (Москва, 2005), Международной конференции «Генетика в России и мире» (Москва, 2006), Международной конференции по биологической психиатрии «Стресс и Поведение» (Санкт-Петербург, 2007).

Публикации.

Материал диссертации представлен в 11 публикациях, в том числе в 4 статьях в реферируемых журналах.

Структура и объем работы.

Работа изложена на 105 страницах, содержит 11 рисунков, 7 таблиц и включает все необходимые разделы: введение, обзор литературных данных, материалы и методы, результаты и их обсуждение, выводы и список использованной литературы (235 ссылок).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ.

Животные. В работе использовались высоко инбредные и контрастные по предрасположенности к каталепсии линии мышей СВА/Lac (каталептическая линия) и AKR/J (некаталептическая линия), поддерживающиеся более 50 поколений в виварии ИЦиГ СО РАН, а также их гибриды.

Селекционный эксперимент включал отбор и скрещивание бэккроссов-каталептиков из разных семей для предотвращения инбридинга, отбор и скрещивание каталептических мышей первого поколения селекции S1 из разных семей. Аналогично получали мышей S3 и S4. При получении последующих поколений селекции был введен братско-сестринский инбридинг: производился отбор и скрещивание мышей-каталептиков из одной семьи. Начиная с S9, селекция была прекращена, а инбридинг продолжался. В настоящее время получено поколение S19.

Каталепсия вызывалась зажимом в течение 5 сек кожи шеи, затем животное помещали на две параллельные, разновысокие перекладинки, расположенные под углом 450. Тест считался положительным, если период, в течение которого мышь сохраняла приданное ей неестественное положение, был не менее 20 сек. Время теста ограничивали 120 сек. Каждый из последовательных 10 тестов проводился с интервалом в 1-2 минуты. Животное, дающее 3 положительных теста из 10, рассматривалось как каталептик (Куликов и др., 1989).

Тест открытого поля проводили при помощи открытой камеры (80х80х25см), сделанной из прозрачного пластика. Каждое животное помещалось около стенки открытого поля на одинаковом расстоянии между углами и тестировалось в течение 5 мин.

Тест приподнятого крестообразного лабиринта (ПКЛ) проводили в аппарате, состоящем из двух открытых и двух закрытых рукавов по 35х7см каждый, расположенных крестообразно. Мышь помещали в центр лабиринта головой в сторону закрытого рукава. Регистрировали поведение в течение 5 мин.

Тест свет/темнота проводили в металлическом, окрашенном в белый цвет аппарате (45х27х27cм), разделенном на два отсека - светлый и темный. Отсеки были разделены непрозрачной перегородкой с отверстием 7х7см. Мышь помещалась в светлый отсек ящика головой к отверстию. В течение 5 мин измеряли время, проведенное в светлом отсеке и число переходов между отсеками.

Рефлекторную реакцию вздрагивания исследовали в приборе SR-Pilot (San-Diego Instruments Inc.), состоящем из пластиковой камеры (15x19x25см), пол которой располагался на пьезодатчиках, включавшихся в момент подачи стандартного звукового сигнала. После 3 мин адаптации мыши в камере каждые 15 сек подавали звуковой сигнал, чередуя одиночные стандартные сигналы с парой «предупреждающий сигнал + стандартный сигнал».

В тесте принудительного плавания животное опускали в прозрачную пластиковую коробку (30х30х30см), на на заполненную водой с температурой 250C. После 40 сек адаптации мыши в течение 3 мин регистрировали суммарное время иммобильности (сек) и двигательную активность животного.

В тесте «tail suspension» мышь подвешивали за кончик хвоста (1.5см) при помощи полоски липкой ленты на перекладину на высоте 30 см (Borsini, Meli, 1988). Затем в течение 5 мин регистрировали общее время неподвижности (сек).

Тестирование межсамцовой агрессии (intermale aggression) проводили при помощи модели спонтанной агрессии (Куликов и др., 1980). Половозрелый беспородный самец белой окраски (интрудер) одного возраста и веса с тестируемым самцом помещался в домашнюю клетку последнего. Тест был ограничен 10 минутами. Тестируемый самец, который не атаковал интрудера в течение указанного времени, квалифицировался как неагрессивный. Самец, начавший атаковать интрудера в течение 10 минут тестирования, считался агрессивным. Пенетрантность признака в каждой линии оценивали по проценту мышей в линии, проявляющих агрессию (Popova, Kulikov, 1986; Kulikov, Popova, 1996).

Поведение в тестах открытого поля, ПКЛ, «tail suspension», свет/темнота, принудительного плавания и межсамцовую агрессию регистрировали видеокамерой и сохраняли в виде видеофайлов на компакт дисках. Видеозаписи поведения анализировали с помощью разработанной в лаборатории нейрогеномики поведения (ИЦиГ СО РАН, г. Новосибирск) программы «Ethostudio» (Куликов и др., 2005).



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 


Похожие работы:







 
2013 www.деньсилы.рф - «МЕДИЦИНА-ЛЕЧЕНИЕ-ОЗДОРОВЛЕНИЕ»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.