Международная команда учёных с участием специалистов МГУ имени М.В. Ломоносова с помощью ультразвука вызвала у мышей эмоциональный стресс и изучила его физиологические последствия.
Учёные определяют эмоциональный стресс как разновидность психологического стресса, возникающего под действием эмоциогенных факторов. Он может проявляться в виде тревоги и депрессии, а также приводить к развитию психических заболеваний. Ранее считалось, что эмоциональный стресс — исключительно человеческая черта, смоделировать его на животных не удавалось. По этой же причине физиологические последствия этого вида стресса были изучены крайне скудно.
«Данное исследование расширяет представления о моделировании депрессивных расстройств на грызунах неинвазивными подходами, основанными на натуралистических стимулах. Мы рассматривали ультразвуковой стресс грызунов как модель информационного стресса людей, проживающих в крупных городах и находящихся в состоянии хронической информационной неопределенности. Поскольку среди жителей современных больших городов все чаще регистрируются психоэмоциональные заболевания, то дальнейшее изучение данного протокола позволит оценить роль эмоционального стресса в аффективных расстройствах,— комментирует ведущий автор исследования, аспирант биологического факультета МГУ Дмитрий Павлов. — Это критически важно для разработки таргетированной терапии широкого спектра психоэмоциональных заболеваний, ассоциированных с влиянием информационно-обогащенной среды на жителей современных мегаполисов».
Международная команда биологов под руководством учёных МГУ смогла смоделировать эмоциональный стресс у мышей. Для этого животных из опытной группы подвергали воздействию ультразвука разной частоты. Животные из контрольной группы жили в идентичных условиях, только без ультразвукового воздействия. После трёх недель эксперимента учёные проводили поведенческие тесты и выявляли биохимические изменения в их организме.
Поведенческие тесты показали, что ультразвук вызывает у мышей эмоциональный стресс. Мыши из опытной группы были более тревожными и агрессивными, демонстрировали признаки депрессии. Как отмечают учёные, у животных под воздействием ультразвука изменилась экспрессия генов, связанных с выработкой серотонина. Этот вещество отвечает также и за суточные циклы сна и бодрствования. При нарушении метаболизма серотонина возникают нарушения сна, развивается депрессия.
После серии поведенческих тестов исследователи стали искать в мозге биохимические маркеры депрессии и стрессового воздействия. Учёные обнаружили, что в гиппокампе стрессированных мышей было меньше клеток, содержащих ответственные за нейрогенез белки Ki67 и Даблкортин (DCX). Плотность клеток с содержанием ионизированного кальций-связывающего фактора 1 (Iba-1) была наоборот повышена, что обычно бывает при травмах или болезнях мозга. Уровень экспрессии ряда генов, отвечающих за синтез белков, защищающих нейроны и способствующих образованию новых нервных клеток, был снижен. В частности, изменения коснулись генов нейротрофического фактора мозга (BDNF), его рецептора TrkB, а также противоапоптотической протеин-киназы B, фосфоролированной по серину 473.
Помимо изменения уровня экспрессии генов у мышей из опытной группы в тканях мозга и в плазме было повышено содержание прововоспалительных сигнальных молекул: интерлейкина-1β (IL-1β) и интерлейкина-6. Активность гликогенсинтазакиназы 3 тоже была повышена. С этим ферментом связывают развитие болезни Альцгеймера, сахарного диабета II типа и биполярного расстройства. В совокупности все перечисленные молекулярные признаки свидетельствуют о запуске воспалительных процессов и о снижении скорости образования новых нейронов и нервных связей.
Схожие молекулярные изменения возникают в мозге при депрессивном расстройстве. Таким образом, с помощью ультразвука нейробиологи впервые воссоздали модель эмоционального стресса на животных. Эту модель можно будет в дальнейшем применять для поисков и тестирования новых лекарственных препаратов и более глубокого изучения механизмов эмоционального стресса.
Ультразвук играет важную функцию в коммуникации многих животных. Так, у грызунов ультразвуке частотой 20-25 кГц соответствует сигналам опасности, частота 25-45 кГц свойственна нейтральным сигналам. Звуки с частотой выше 50 кГц отмечены в коммуникации между самкой и детёнышами, а некоторые паттерны в этом диапазоне частот считают смехом у крыс и мышей. Для создания стрессовых условий учёные использовали внезапно чередующийся ультразвук с частотами 20-25 кГц и 25-40 кГц, которые звучат как «ультразвуковой белый шум».
В исследовании также принимали участие сотрудники Маастрихтского университета (Нидерланды), Университет Льеж (Бельгия), ФГБНУ «НИИ общей патологии и патофизиологии», Первого МГМУ имени И.М. Сеченова, Санкт-Петербургского государственного университета, Китайского университета Гонконга, Федерального медицинского исследовательского центра психиатрии и наркологии имени В.П. Сербского, Вюрцбургского университета (Германия) и Оксфордского университета (Великобритания).
Результаты работы опубликованы в журнале Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry.
Текст: МГУ