3 курс / Фармакология / НАУЧНО_МЕТОДИЧЕСКОЕ_ОБОСНОВАНИЕ_БИОСКРИНИНГОВЫХ_ПЛАТФОРМ_ДЛЯ_ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

51

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

3.1. Модели зебраданио для изучения фенотипов, связанных с аддикцией

Злоупотребление и зависимость являются серьезными проблемами здравоохранения (Aceijas et al., 2006, Banken, 2004, Brady et al., 2008).

Существуют различные животные модели для изучения патогенетических аспектов аддикции (Brady, 1991, Crabbe et al., 1994, Friedman and Eisenstein, 2004, Jentsch, 2008). В 6-минутном ТНА,

хронический 1-недельный прием этанола оказывал анксиолитический эффект с высокими значениями переходов и суммарного времени нахождения в верхней части аквариума (рис. 1) (Egan et al., 2009) (тогда как острое воздействие у личинок вызывало гиперлокомоцию, а при более низких дозах, наоборот, гиполокомоторный эффект (Lockwood et al., 2004). Хроническое воздействие никотина на личинок рыб зебраданио снижает способность плавать и ухудшает их реакцию вздрагивания

(Parker and Connaughton, 2007). У взрослых зебраданио однократное введение никотина оказывало анксиолитический эффект с высокими показателями латентного периода выхода, суммарного времени нахождения и числом заплывов в верхнюю часть аквариума по сравнению с контрольной группой (Levin et al., 2007b) (рис. 1), сходный с его действием на людей и грызунов (Jackson et al., 2009).

https://t.me/medicina_free

52

Рисунок 1. Поведенческие эффекты хронического этанола и острого никотина в 6-минутном ТНА (Stewart et al., 2011c). Верхний ряд -

хронический этанол (0,3%, n = 24 в группе), нижний ряд - острое введение никотина (10 мг/л, n = 15 в группе). **р<0,01, ***р<0,001 против контроля в группе), U-критерий Манна-Уитни.

Тестирование галлюциногенов на зебраданио показало, что ЛСД в ТНА оказал анксиолитическое влияние с более высоким временем в верхней части аквариума и низкой латенцией выхода наверх (рис. 2).

Однократное введение 3,4-метилендиоксиметамфетамина (МДМА)

приводило к менее выраженным поведенческим эффектам (рис. 2), хотя и продемонстрировало аналогичное с ЛСД уменьшение замирания (данные не представлены), что соотносится с известными клиническими эффектами МДМА и ЛСД, в том числе на подкрепление и эйфорическое поведение (Melichar et al., 2001, Passie et al., 2008).

https://t.me/medicina_free

53

Рисунок 2. Поведенческие эффекты ряда нейротропных препаратов в 6-

минутном ТНА (Stewart et al., 2011c). Верхний ряд - острое введение диэтиламида лизергиновой кислоты (ЛСД, 250 мкг/л), нижний ряд -

острое введение 3,4-метилендиоксимет-амфетамина (МДМА, 5 мг/л).

***p<0,001 (n = 10 в группе) против контроля, U-критерий Манна-Уитни.

Многие растительные соединения также обладают выраженными психоактивными свойствами. Например, кратом (Mitragyna speciosa),

который часто используется в качестве успокаивающего и тонизирующего средства, содержит митрагинин - частичный опиоидный агонист, оказывающий на млекопитающих морфино-подобное действие

(Babu et al., 2008). Однократное введение экстракта кратома вызывает незначительное мягкое седативное действие на рыб в ТНА (рис. 3), но не оказывает анксиолитического действия.

https://t.me/medicina_free

54

Рисунок 3. Острые поведенческих эффекты экстракта кратома в 6-

минутном ТНА (Stewart et al., 2011c). P>0.05, U-критерий Манна-Уитни против контроля (n = 10 в группе).

Важной группой психотропных агентов являются бензодиазепины

(Straub et al., 2010), которые имеют анксиолитическое действие как у грызунов (Mathiasen et al., 2008), так и у зебраданио (Sackerman et al., 2010), а также вызывают зависимость. На примере хлордиазепоксида

(CDP) исследовалось хроническое действие (4 недели) на зебраданио с последующей отменой препарата (за 7 дней до теста). Группа отмены показала повышенную латенцию выхода наверх ТНА, меньше переходов наверх и более короткую продолжительность пребывания в данной зоне.

При отмене увеличивались продолжительность замирания по сравнению другими группами (рис. 4) и уровень кортизола (Stewart et al., 2011c),

соответствуя ожидаемым более высокому стрессу и тревоги (Cachat et al., 2010) при синдроме отмены в клинике.

https://t.me/medicina_free

55

Рисунок 4. Эффекты 100 мг/л хронического (4 недели) хлордиазепоксида

(CDP) на поведение в 6-минутном ТНА и уровень кортизола (Stewart et al., 2011c). У одной из групп препарат был прекращен на 7 дней (отмена). **р<0,01, ***р<0,001 (n = 15 в группе), апостериорный тест Тьюки для однофакторного диспер-сионного анализа.

3.2. Тестирование препаратов, влияющих на эпилепсию, у

зебраданио

Эпилепсия представляет собой сложное неврологическое заболевание, которое имеет множество генетических и других причин.

Патогенез эпилепсии основан на нарушении возбуждающей и тормозной активности нейронов. При генерализованной эпилепсии широко вовлечены эпилептогенные сети, включающее таламокортикальные структуры. При фокальной эпилепсии задействованы обычно лимбические или неокортикальные пути в одном полушарии. Припадки возникают в основном из-за аномальной активности корковых нейронов,

https://t.me/medicina_free

56

хотя глиальные клетки и аксоны в белом веществе могут также участвовать в этом процессе. Вклад генетических факторов в патогенез эпилепсии также значителен. Часто эпилепсия сопровождается мутациями в генах, кодирующих ионные каналы; однако были обнаружены мутации и в других генах, например, генах нейрональных рецепторов, факторов транскрипции и ферментов (Калуев и др., 2022a).

Различные животные модели активно используются для изучения механизмов эпилепсии и ее терапии (Winter et al., 2008). Поведенческие и физиологические реакции, подобные эпилептическим припадкам,

возможно вызывать у зебраданио различными экспериментальными манипуляциями (Галстян и др., 2022a). Более того,

электроэнцефалографические (ЭЭГ) ответы, характерные для эпилепсии,

могут быть зарегистрированы как у мальков, так и у взрослых зебраданио,

также как и стандартные признаки эпилепсии - гиперактивность, тремор,

судороги, а также винтовое и круговое плавание (Галстян и др., 2022а).

Повышенная экспрессия в мозге ранних протоонкогенов, таких как c-fos,

является еще одним маркером нейрональной активации и обычно выражена во время припадков у грызунов и у зебраданио (Stewart et al., 2014b).

Для моделирования эпилепсии на зебраданио также используют каиновую кислоту (Alfaro et al., 2011), а антагонисты глутаматных рецепторов уменьшают вызываемые ею судороги, что подчеркивает важность зебраданио для изучения вклада глутаматергической нейротрансмиссии в патогенез эпилепсии. Просудорожные эффекты классического ГАМК-литического агента пентилентетразолия (коразола,

PTZ) сходным образом подавляется у человека, грызунов и зебраданио широким спектром антиэпилептических препаратов (Cunliffe, 2016).

Коразоловые судороги также являются эффективным способом

https://t.me/medicina_free

57

скрининга новых антиэпилептических препаратов (Baxendale et al., 2012, Cunliffe, 2016), сопровождаясь молекулярными биомаркерами эпилепсии

(увеличением экспрессии гена с-fos) в мозге зебраданио, которые тоже подавляются антиэпилептиками (Baxendale et al., 2012). В целом, у

зебраданио и грызунов имеются сходные реакции на действие многих традиционных антиэпилептических препаратов (табл. 1).

В работе взрослых зебраданио тестировали в стандартных аквариумах ТНА. На рис. 5 представлены острые эффекты двух классических судорожных препаратов: 1,5 г/л коразола и 5 мг/л

стрихнина. Показано, что острое погружение в раствор коразола или стрихнина на 20 мин вызывает сильные судорожные эффекты у взрослых зебраданио, выражающиеся в характерном штопорном и круговом плавании, обшей гиперактивности и спазмах. Судорожное действие препарата также достоверно и предсказуемо повышает экспрессию гена c-fos в мозге взрослых рыб, что служит биомаркером нейрональной активности (рис. 5), характерной при эпилепсии.

https://t.me/medicina_free

58

Рисунок 5. Поведенческие и нейрогеномные (с-fos) эффекты, вызванные у взрослых зебраданио при остром действии судорожных препаратов пентилентетразолия (PTZ, вверху) и стрихнина (внизу) (Stewart et al., 2012b). *P<0,05, **P<0,01, ***P<0,001 против контроля (Контр, n = 12-15

в группе), U-критерий Манна-Уитни.

https://t.me/medicina_free

59

Таблица 1. Чувствительность зебраданио к ряду антиэпилептических

препаратов (Stewart et al., 2012b).

нейрофенотипирование социального поведения зебраданио.

Стандартный ТПК, где определяется среднее расстояние между всеми группами рыб, обычно основывается на ручном анализе легко поддающихся количественному определению конечных точек,

собранных с фотографий или статических изображений, снятых на видео

(Приложение 2). В исследовании разработан новый метод оценки поведения рыб в ТНА, используя модуль социального взаимодействия

(SIM; Noldus IT, 2011) программного обеспечения (ПО) EthoVision XT8.5,

https://t.me/medicina_free

60

апробированный и внедренный в практику в сотрудничестве с

компанией-производителем (Green et al., 2012).

Среднее расстояние между рыбами в косяке, см

Число рыб в косяке

Рисунок 6. Поведенческие ответы косяков разного размера (2–8 особей)

зебраданио в ТНА при ручной и автоматической регистрации (Green et al., 2012). *p<0,05, **p<0,001 по сравнению с когортой из 2 рыб,

апостериорный тест Тьюки для однофакторного дисперсионного анализа

(общее число животных 171).

Поведение зебраданио в косяке записывалось на видео в течение 6

мин и анализировалось вручную с использованием 24 снимков экрана,

сделанных каждые 15 с в течение всего периода наблюдения. Ручная обработка проводилась при помощи программного обеспечения

ImageTool, автоматическая - с помощью ПО EthoVision XT8.5 (Cachat et al., 2011) с добавлением SIM. Так, общее расстояние между рыбами не отличается между группами из 3-8 рыб при ручном или автоматическом учете. Косяк из 2 рыб показал меньшее расстояние между рыбами по сравнению с другими группами как по ручным, так и по автоматическим данным (рис. 6).

https://t.me/medicina_free