CC BY
10Заломаева Е.С. 1'2'3, Журавлев А.В. 2, Савватеева-Попова Е.В.2, Никитина Е.А. 12
1 — Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена, Санкт-Петербург
2 — Институт физиологии им. И. П. Павлова РАН, Санкт-Петербург
3 — Санкт-Петербургский институт биорегуляции и геронтологии СЗО РАМН e-mail: Zalomaeva.E@yandex.ru
СПОСОБНОСТЬ К ФОРМИРОВАНИЮ КРАТКОСРОЧНОЙ И СРЕДНЕСРОЧНОЙ ПАМЯТИ У ЛИНИЙ йРОБОРИНА МЕ_А1\1О3АБТЕР, ПОЛИМОРФНЫХ ПО ГЕНУ 1_1МК1, ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ТЕПЛОВОГО ШОКА
Одной из актуальных проблем современной нейробиологии в настоящее время является понимание этиологии и прогрессирова-ния различных нейродегенеративных заболеваний (НДЗ). К данным заболеваниям относятся болезнь Альцгеймера, Паркинсона, Хантингтона и другие. НДЗ являются результатом сложного взаимодействия неблагоприятных внешних факторов (например, стрессорные воздействия), а также индивидуальных особенностей генома, предрасполагающих к развитию болезни. В связи с этим исследование влияние стрессорных воздействий на развитие нейродегенерации представляет существенный интерес. Один из значимых стрессовых факторов — тепловой шок (ТШ), являющийся также удобным и адекватным фактором для моделирования стрессовой ситуации. Важнейшую роль в обеспечении пластичности нервной системы играет реорганизация актинового цитоскелета. Ключевым ферментом данного процесса является LIMK1 (Ковалева, 2019). Это многофункциональный белок, который регулирует организацию актино-вого цитоскелета путём сложных биохимических реакций. Одним из свойств, присущих НДЗ, является образование кофилин-актино-вых комплексов в нейронах, что нарушает везикулярный транспорт. Анализ нуклеотидной последовательности гена limkl D. melanogaster выявляет 71 % гомологии с геном limkl H. sapiens. В связи с этим D.
melanogaster является наиболее удобным модельным объектом для осуществления данного исследования (Reiter et al., 2001).
Цель работы: провести анализ формирования кратко- и среднесрочной памяти у линий Berlin и Oregon-R Drosophila melanogaster, характеризующихся полиморфизмом по гену limk1, при применении теплового шока.
Материалы и методы исследования. В работе использовали линии Berlin и Oregon-R Drosophila melanogaster, полиморфные по гену limk1, для которых ранее показано нарушение способности к обучению (Никитина и др., 2014). Исследование проводили на взрослых 5-суточных самцах. Тепловое воздействие проводили за 1 час до эксперимента в водном термостате при температуре +37 °C в течение 30 мин. Способность к обучению и формированию памяти оценивали методом условно-рефлекторного подавления ухаживания (УРПУ) самца за оплодотворенной самкой. Обучение и тестирование проводили в специальных камерах из оргстекла. Для выработки УРПУ5-суточного самца, не имеющего опыта полового поведения, помещали в камеру вместе с оплодотворенной самкой дикого типа CS и оставляли на 30 минут. Поведение ухаживания анализировали у наивных самцов иу самцов спустя 0, 15, 30, 60 минут и через 1 сутки после обучения.Поведение самца регистрировали с помощью специальной программы в течение 300 секунд, фиксируя время начала отдельных элементов ухаживания (ориентация и преследование, вибрация, попытка копуляции), а также время исполнения элементов, не связанных с ухаживанием (активность (побежка), прининг, покой) .Для расшифровки и анализа данных использовали специально разработанные компьютерные программы (автор — Н. Г. Камышев). Для количественной оценки результатов обучения вычисляли индекс обучения (ИО). Статистический анализ проводили с использованием двустороннего теста рандомизации. Критический уровень достоверности нулевой гипотезы принимали равным вероятности не менее 95 % (p<0,05).
Результаты исследования. У мух линии Berlin с ТШ и без него ИО на всех временных интервалах были на высоком уровне и достоверно отличались от 0, но не отличались друг от друга (p<0.05). На рисунке 1 можно увидеть тенденцию к снижению ИО на точках от 0 минут до 1 суток: ИО через 0 минут достоверно больше ИО через 1 суток после обучения в 4 раза с ТШ и без него (p<0,05). У мух линии Oregon-R с ТШ и без него ИО на всех интервалах были на низком уровне и достоверно не отличались от 0 и друг от друга.
Достоверных различий между ИО мух одной линии на аналогичных точках с ТШ и без ТШ не было выявлено. Однако исследование выявило различия ИО у мух разных линий на аналогичных точках. Так, например, ИО мух линии Berlin были достоверно выше ИО мух линии Oregon-R через 0 и 30 минут в 3 и 4,5 раза, соответственно, без ТШ, и через 0, 30, 60 минут и через 1 сутки в 5, 6, 5 и 7 раз, соответственно, с ТШ (p<0,05).
Рис. 1. Индекс обучения у мух линии Berlin при воздействии ТШ и без него.
Рис. 2. Индекс обучения у мух линии Oregon-R при воздействии ТШ и без него.
Примечание:
* — ИО достоверно отличается от 0 (нулевая линия), р<0,05;
0 — ИО достоверно отличается от 0 мин. своей линии, р<0,05;
■ — ИО достоверно отличается от ИО мух линии Oregon-R, р<0,05;
• — ИО достоверно отличается от ИО мух линии Berlin, р<0,05.
Выводы. Таким образом, мухи линии Berlin способны к формированию кратко- и среднесрочной памяти и её сохранению до 1 суток, в то время, как мухи линии Oregon-R не способны к формированию памяти вовсе. Также было выявлено, что ТШ не оказывает
прямого влияния на формирование памяти у мух исследуемых линий, однако при воздействии ТШ между линиями были выявлены различия в формировании памяти. Это может свидетельствовать о возможном влиянии ТШ на динамику изменения ИО и активность процессов забывания и требует дальнейшего изучения.
Список литературы:
1. Ковалева Т. С., Максимова Н. С., Жуков И. Ю., Першин В. И., Мухина И. В., Гайнуллин М. Р. Кофилин: молекулярно-клеточные функции и роль в функционировании нервной системы//Ней-рохимия — 2019. -Т. 36. № 1. — С. 14—23.
2. Никитина Е. А., Каминская А. Н., Молотков Д. А., Попов А. В., Савватеева-Попова Е. В. Влияние теплового шока на обучение, формирование памяти и содержание LIMK1 в мозге самцов Drosophila melanogaster с измененной структурой гена limkl//Журнал эволюционной биохимии и физиологии. — 2014. — Т. 50. № 2. — С. 137—147.
3. Reiter L. T., Potocki L., Chien S., Gribskov M., Bier E. A systematic analysis of human disease-assotiated gene sequences in Drosophila melanogaster//Genome Res. — 2001. — V. 11. № 6. — P. 1114—1125
Захарова М.В., Коваленко А.А., Шварц А.П., Демина А.В., Зубарева О.Е., Зайцев А.В.
Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова РАН,
Санкт- Петербург, Россия
e-mail: zaharova-masha@yandex.ru
ИЗМЕНЕНИЕ ЭКСПРЕССИИ ГЕНА ITPR2 В РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЯХ ЭПИЛЕПСИИ
Исследования последних лет указывают на роль кальциевых каналов в патогенезе эпилепсии. Описано значительное повыше-
