Трансляционная нейробиология зебраданио (Danio rerio)
- Авторы: Калуев А.В.1,2,3,4,5,6,7, Котова M.M.6, Галстян Д.С.1,2,3, Колесникова T.O.6
-
Учреждения:
- Санкт-Петербургский государственный университет
- Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Российский научный центр радиологии и хирургической технологии им. акад. А.М. Гранова Министерства здравоохранения Российской Федерации
- Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины
- Московский физико-технический институт
- Научно-технологический университет «Сириус»
- Уральский федеральный университет
- Выпуск: Том 18, № 4 (2023)
- Страницы: 480-482
- Раздел: Материалы конференции
- URL: https://ogarev-online.ru/2313-1829/article/view/256248
- DOI: https://doi.org/10.17816/gc623457
- ID: 256248
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Зебраданио (zebrafish, Danio rerio) — небольшая пресноводная костная рыба, которая сегодня всё более активно применяется в биомедицинских исследованиях, в том числе в нейробиологии и биологической психиатрии. По числу использованных в год животных на сегодня зебраданио является вторым (после мышей) модельным объектом в биомедицине. Значимость данной модели также обусловлена простотой её использования в эксперименте, низкой стоимостью, консервативностью физиологии рыб, достаточно высокой генетической гомологией с людьми (70%), быстрым развитием, а также потенциалом высокопроизводительного биоскрининга препаратов и генетических мутаций.
На основании 15-летнего опыта экспериментальной работы лаборатории в докладе сформулированы принципы применения зебраданио в исследованиях ряда патологий мозга (острого и хронического стресса, тревоги, депрессии и др.) и изучении их молекулярных механизмов. Рассмотрены существующие поведенческие модели для изучения патогенеза центральной нервной системы (ЦНС), а также приведены новые собственные данные о важной роли зебраданио в нейробиологических исследованиях памяти. Также продемонстрирована успешность мультидисциплинарной интеграции моделей на зебраданио с новейшими методами биологических исследований молекулярной биологии, биоинформатики, омиксных технологий и методов химической биологии. Например, при хроническом стрессе поведенческие аффективные синдромы взрослых зебраданио сопровождаются изменением нейрохимии (метаболизма серотонина и дофамина в теленцефалоне), а также изменениями мозговой экспрессии генов рецепторов нейротрансмиттеров, ряда глиальных биомаркерных генов, а также цитоскелетных генов и генов, кодирующих про- и противовоспалительные цитокины.
Особо рассмотрены нейроиммунные и эпигенетические процессы при патогенезе ЦНС на моделях зебраданио, а также изменения в экспрессии апоптотических генов в мозге рыб. В докладе также приведены собственные данные по применению систем искусственного интеллекта (ИИ) для изучения поведения зебраданио, в том числе при действии широкого спектра нейротропных препаратов, включая анксиолитики, антидепрессанты, психостимулянты и галлюциногены, рассмотрена трансляционная релевантность таких данных.
Зебраданио является стратегическим и перспективным модельным организмом для исследований в области трансляционной нейробиологии, а также для создания новых моделей патогенеза ЦНС и поиска новых лекарственных средств для лечения широкого спектра заболеваний мозга человека. Следует особо подчеркнуть важность исследований патогенеза заболеваний ЦНС на зебраданио, эволюционная консервативность и простота лабораторного применения которых успешно выявляют новые биомаркеры, механизмы сложных гетерогенных заболеваний мозга, а также потенциальные мишени для их коррекции. При этом особенности биологии и нейрофизиологии зебраданио позволяют решать дополнительные экспериментальные задачи, тем самым дополняя сведения, полученные в более традиционных экспериментальных (животных) моделях на грызунах.
Ключевые слова
Полный текст
Зебраданио (zebrafish, Danio rerio) — небольшая пресноводная костная рыба, которая сегодня всё более активно применяется в биомедицинских исследованиях, в том числе в нейробиологии и биологической психиатрии. По числу использованных в год животных на сегодня зебраданио является вторым (после мышей) модельным объектом в биомедицине. Значимость данной модели также обусловлена простотой её использования в эксперименте, низкой стоимостью, консервативностью физиологии рыб, достаточно высокой генетической гомологией с людьми (70%), быстрым развитием, а также потенциалом высокопроизводительного биоскрининга препаратов и генетических мутаций.
На основании 15-летнего опыта экспериментальной работы лаборатории в докладе сформулированы принципы применения зебраданио в исследованиях ряда патологий мозга (острого и хронического стресса, тревоги, депрессии и др.) и изучении их молекулярных механизмов. Рассмотрены существующие поведенческие модели для изучения патогенеза центральной нервной системы (ЦНС), а также приведены новые собственные данные о важной роли зебраданио в нейробиологических исследованиях памяти. Также продемонстрирована успешность мультидисциплинарной интеграции моделей на зебраданио с новейшими методами биологических исследований молекулярной биологии, биоинформатики, омиксных технологий и методов химической биологии. Например, при хроническом стрессе поведенческие аффективные синдромы взрослых зебраданио сопровождаются изменением нейрохимии (метаболизма серотонина и дофамина в теленцефалоне), а также изменениями мозговой экспрессии генов рецепторов нейротрансмиттеров, ряда глиальных биомаркерных генов, а также цитоскелетных генов и генов, кодирующих про- и противовоспалительные цитокины.
Особо рассмотрены нейроиммунные и эпигенетические процессы при патогенезе ЦНС на моделях зебраданио, а также изменения в экспрессии апоптотических генов в мозге рыб. В докладе также приведены собственные данные по применению систем искусственного интеллекта (ИИ) для изучения поведения зебраданио, в том числе при действии широкого спектра нейротропных препаратов, включая анксиолитики, антидепрессанты, психостимулянты и галлюциногены, рассмотрена трансляционная релевантность таких данных.
Зебраданио является стратегическим и перспективным модельным организмом для исследований в области трансляционной нейробиологии, а также для создания новых моделей патогенеза ЦНС и поиска новых лекарственных средств для лечения широкого спектра заболеваний мозга человека. Следует особо подчеркнуть важность исследований патогенеза заболеваний ЦНС на зебраданио, эволюционная консервативность и простота лабораторного применения которых успешно выявляют новые биомаркеры, механизмы сложных гетерогенных заболеваний мозга, а также потенциальные мишени для их коррекции. При этом особенности биологии и нейрофизиологии зебраданио позволяют решать дополнительные экспериментальные задачи, тем самым дополняя сведения, полученные в более традиционных экспериментальных (животных) моделях на грызунах.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Вклад авторов. Все авторы подтверждают соответствие своего авторства международным критериям ICMJE (все авторы внесли существенный вклад в разработку концепции, проведение исследования и подготовку статьи, прочли и одобрили финальную версию перед публикацией).
Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.
Об авторах
А. В. Калуев
Санкт-Петербургский государственный университет; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Российский научный центр радиологии и хирургической технологии им. акад. А.М. Гранова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Научно-исследовательский институт нейронаук и медицины; Московский физико-технический институт; Научно-технологический университет «Сириус»; Уральский федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Новосибирск; Долгопрудный; Краснодарский край; Екатеринбург
M. M. Котова
Научно-технологический университет «Сириус»
Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Краснодарский край
Д. С. Галстян
Санкт-Петербургский государственный университет; Национальный медицинский исследовательский центр им. В.А. Алмазова Министерства здравоохранения Российской Федерации; Российский научный центр радиологии и хирургической технологии им. акад. А.М. Гранова Министерства здравоохранения Российской Федерации
Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Санкт-Петербург; Санкт-Петербург; Санкт-Петербург
T. O. Колесникова
Научно-технологический университет «Сириус»
Email: avkalueff@gmail.com
Россия, Краснодарский край
Список литературы
Дополнительные файлы
