Аннотация
Линия крыс с наследственной стереотипией в виде маятникообразных движений (МД) может рассматриваться как новая модель аудиогенной эпилепсии. Цель данной работы: исследование содержания моноаминов (МА) мозга на ранних стадиях постнатального онтогенеза у крыс линии МД, а также оценка выраженности МД, аудиогенной эпилепсии и агрессивности у взрослых крыс МД разных поколений селекции. К эффектам селекции у взрослых крыс с МД в 52 – 54 поколениях отбора отнесены увеличение амплитуды МД, повышение частоты и интенсивности клонико-тонических судорог, увеличение длительности постиктальной каталепсии и усиление агрессивности. Показан более высокий уровень серотонина (5НТ) в стволе мозга у крысят МД по сравнению с крысятами Вистар в возрасте 14 дней. В коре у 14-дневных крысят МД обнаружено повышенное содержание метаболита серотонина – 5-гидроксииндолуксусной кислоты (5ГИУК). В этот же период в коре было обнаружено повышенное содержание метаболитов дофамина ДОФУК и гомованилиновой кислоты (ГВК) у крысят МД. При этом содержание ГВК в коре на 10 день у крысят МД ниже, чем у крысят Вистар. Установлено более высокое содержание дофамина (ДА) и его метаболита диоксифенилуксусной кислоты (ДОФУК) в стволе мозга у двухнедельных крысят МД по сравнению с крысятами Вистар. В стволе мозга в этом возрасте обмен дофамина у крысят МД снижен по сравнению с крысятами Вистар. Полученные данные указывают на изменение уровней МА и их метаболитов в центральной моноаминергической системе в раннем постнатальном онтогенезе у крысят линии МД, что может вносить вклад в формирование поведенческих и физиологических отклонений у взрослых животных линии МД. Увеличение амплитуды МД и усиление аудиогенных припадков, наблюдаемое в ходе селекции, подтверждает связь кататонической и неврологической симптоматики в данной модели – на крысах с маятникообразным гиперкинезом.
Литература
Колпаков ВГ (1990) Кататония у животных. Новосибирск: Наука. [Kolpakov VG (1990) Catatonia in animals. Novosibirsk. Nauka. (In Russ)].
Барыкина НН, Чугуй ВФ, Прокудина ОИ, Плюснина ИЗ, Колпаков ВГ (2007) Подтверждение положительной генетической взаимосвязи маятникообразных движений с аудиогенной эпилепсией, каталепсией и «нервностью». Генетика 43(7): 987–993. [Barykina NN, Chugui VF, Prokudina OI, Pliusnina IZ, Kolpakov VG (2007) Confirmation of a positive genetic relationship between pendulum movements, audiogenic epilepsy, catalepsy, and "nervousness" in rats. Genetika 43(7): 987–993. (In Russ)].
Беляев ДК, Бородин ПМ (1982) Влияние стресса на наследственную изменчивость и его роль в эволюции. Эволюц генетика 35–59. [Belyaev DK, Borodin PM (1982) The influence of stress on hereditary variability and its role in evolution. Evolutionary Genetics 35–59. (In Russ)].
Алехина ТА, Прокудина ОИ, Рязанова МА, Уколова ТН, Барыкина НН, Колпаков ВГ (2007) Проявление типологических свойств поведения у линий крыс, селектированных на усиление и отсутствие маятникообразных движений. Связь с моноаминами мозга. Журн высш нерв деят 57(3): 336–343. [Alekhina TA, Prokudina OI, Riazanova MA, Ukolova TN, Barykina NN, Kolpakov VG (2007) Typological characteristics of behavior in strains of rats bred for enhancement and absence of pendulum movements. Association with brain monoamines. Zh Vyssh Nerv Deiat 57(3): 336–343. (In Russ)].
Alekhina TA, Gilinsky MA, Kolpakov VG (1994) Catecholamines level in the brain of rats with a genetic predisposition to catatonia. Biogenic Amines 10(5):443–449.
Алексеев ВВ, Кошелев ВБ, Ковалев ГИ, Полетаева ИИ (2003) Влияние неонатальных воздействий на болевую и аудиогенную чувствительность и на содержание моноаминов в мозгу взрослых крыс Онтогенез 34(6): 484–471 [Alekseev VV, Koshelev VB, Kovalev GI, Poletaeva II (2003) Effects of neonatal influences and audiogenic sensitivity and brain content of monoamines in adult rats Ontogenez 34(6): 484–471.
Igonina TN, Alekhina TA, Palchikova NA, Prokudina OI (2016) Prodromal signs of catatonia are associated with hereditary dysfunction of body systems in rat pups. J Experim Integr Med 6(3): 99–108. https://doi.org/10.5455/jeim.270816.or.157
Fedirchuk B, Day Y (2004) Monoamines increase the excitability of spinal neurons in the neonatal rat by hyperpolarizing the threshold for action potential production. J Physiol 557(2): 355–361.
Cazalets JR, Border M, Clarac F (1995) Localization and organization of the central pattern generator for hind limb locomotion in newborn rat. J Neurosci 15(7): 4943–4951.
Alekhina TA, Plekanchuk VS, Osadchuk LV (2021) Prodromal characteristics of epilepsy in rats with pendulum-like movements. J evol biochem physiol 53(3): 240–249. https://doi.org/10.1134/S0022093021030042
Plyusnina IZ, Oskina IN, Tibeikina MA, Popova NK (2009) Cross-fostering effects on weight, exploratory activity, acoustic startle reflex and corticosterone stress response in Norway gray rats selected for elimination and for enhancement of aggressiveness towards human. Behav Genet 39(2): 202–212. https://doi.org/10.1007/s10519-008-9248-6
Clarac F, Brocard F, Vinay L (2004) The maturation of locomotor networks. Prog brain res 143: 57–66. https://doi.org/10.1016/S0079-6123(03)43006-9
Schark C (2008) The development of locomotor kinematics in neonatal rats: an agent-based modeling analysis in group and individual contexts. J theor boil 254: 826–842. https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2008.07.024
Федотова ИБ, Сурина НМ, Маликова ЛА, Раевский КС, Полетаева ИИ (2008) Исследование изменений мышечного тонуса (каталепсии), наступающих у крыс после аудиогенного судорожного припадка. Журн высш нерв деят 58(5): 620–627. [Fedotova IB, Surina NM, Malikova LA, Raevskii KS, Poletaeva II (2008) Study of changes in muscle tone (catalepsy) occurring in rats after an audiogenic seizure. Zh Vyssh Nerv Deiat 58(5): 620–627. (In Russ)].
Alekhina TA, Kozhemyakina RV (2019) Modeling of Focal Seizures with Automatisms in Rats with Pendulum Movements Bull Exp Biol Med 168(2): 300–303. https://doi.org/10.1007/s10517-019-04695-7
Adachi N, Ito M (2022) Epilepsy in patients with schizophrenia: Pathophysiology and basic treatments. Epilepsy Behav 27: 108520. https://doi.org/10.1016/j.yebeh.2021.108520
Cascella NG, Schretlen DJ, Sawa A (2009) Schizophrenia and epilepsy: is there a shared susceptibility? Neurosci Res 63(4): 227–235. https://doi.org/10.1016/j.neures.2009.01.002
Kam H, Jeong H (2020) Pharmacogenomic Biomarkers and Their Applications in Psychiatry. Genes (Basel) 11(12): 1445. https://doi.org/10.3390/genes11121445
Moffat JJ, Ka M, Jung EM, Rim WY (2015) Genes and brain malformations associated with abnormal neuron positioning. Molecular brain 8: 1–12. https://doi.org/10.1186/s13041-015-0164-4
van der Veen S, Tse GTW, Ferretti A, Garone G, Post B, Specchio N, Fung VSC, Trivisano M, Scheffer IE (2023) Movement Disorders in Patients with Genetic Developmental and Epileptic Encephalopathies. Neurology 101: e1884–e1892. https://doi.org/10.1212/WNL.0000000000207808
Барыкина НН, Чугуй ВФ, Алехина ТА, Рязанова МА, Уколова ТН, Сахаров ДГ, Колпаков ВГ (2009) Обучение крыс, предрасположенным к кататоническим состояниям, в водном тесте Морриса. Журн высш нерв деят 59(6): 728–735. [Barykina NN, Chugui VF, Alekhina TA, Ryazanova MA, Ukolova TN, Sasharov DG, Kolpakov VG (2009) Training of rats predisposed to catatonic states in a water Morris test. Zh Vyssh Nerv Deiat 59(6): 728–735. (In Russ)].
Plekanchuk VS, Prokudina OI, Ryazanova MA (2022) Social behavior and spatial orientation in rat strains with genetic predisposition to catatonia (GC) and stereotypes (PM). Vavilov J Genet Breed 26: 281–289. https://doi.org/10.18699/VJGB-22-35
Levitin H, Hague DW, Ballantyne KC, Selmic LE (2019) Behavioral Changes in Dogs With Idiopathic Epilepsy Compared to Other Medical Populations. Front Vet Sci 6:. https://doi.org/10.3389/fvets.2019.00396
Watson F, Packer RMA, Rusbridge C, Volk HA (2020) Behavioural changes in dogs with idiopathic epilepsy. Veterinary Record 186: 93. https://doi.org/10.1136/vr.105222
Winter J, Packer RMA, Volk HA (2018) Preliminary assessment of cognitive impairments in canine idiopathic epilepsy. Veterinary Recordy 182: 633. https://doi.org/10.1136/vr.104603
Hobbs SL, Law TH, Volk HA, Younis C, Casey RA, Packer RMA (2020) Impact of canine epilepsy on judgement and attention biases. Sci Rep 10: 17719. https://doi.org/10.1038/s41598-020-74777-4
Brodie MJ, Besag F, Ettinger AB, Mula M, Gobbi G, Comai S, Aldenkamp AP, Steinhoff BJ (2016) Epilepsy, Antiepileptic Drugs, and Aggression: An Evidence-Based Review. Pharmacol Rev 68(3): 563–602. https://doi.org/10.1124/pr.115.012021
Seo JG, Kim JM, Park SP (2015) Perceived stigma is a clinical factor for interictal aggression in people with epilepsy. Seizure 26: 26–31. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2015.01.011
Louw D, Sutherland GR, Glavin GB, Girvin J (1989) A Study of Monoamine Metabolism in Human Epilepsy. Canadian Journal of Neurological Sciences. Journal Canadien des Sciences Neurologiques 16(4): 394–397. https://doi.org/10.1017/S0317167100029449
Svob Strac D, Pivac N, Smolders IJ, Fogel WA, De Deurwaerdere P, Di Giovanni G (2016) Monoaminergic mechanisms in epilepsy may offer innovative therapeutic opportunity for monoaminergic multi-target drugs. Frontiers in neuroscience 10:492. https://doi.org/10.3389/fnins.2016.00492
Juliá-Palacios N, Molina-Anguita C, Bondarenko MS, Cortès-Saladelafont E, Aparicio J, Cuadras D, Horvath G, Fons C, Artuch R, García-Cazorla À (2022) Monoamine neurotransmitters in early epileptic encephalopathies: New insights into pathophysiology and therapy. https://doi.org/10.1111/dmcn.15140
Lu X, Sharkey L, Bartfai T (2007) The brain galanin receptors: targets for novel antidepressant drugs CNS Neurol Disord Drug Targets 6(3): 183–192. https://doi.org/10.2174/187152707780619335
Kobayashi Y, Segi-Nishida E (2019) Search for factors contributing to the electroconvulsive treatment model using adrenocortocotrophic hormone-treated mice Pharmacol Biochem Behav 186: 172767. https://doi.org/10.1016/j.pbb.2019.172767
Shaywitz BA, Yager RD, Gordon JW (1978) Ontogeny of brain catecholamine turnover and susceptibility to audiogenic seizures in DBA/2J mice. Dev Psychobiol 11(3): 243–250. https://doi.org/10.1002/dev.420110308
Schoenecker B, Heller KE (2001) The involvement of dopamine (DA) and serotonin (5-HT) in stress-induced stereotypies in bank voles (Clethrionomys glareolus). Appl Anim Behav Sci 27. 73(4):311–319. https://doi.org/10.1016/s0168-1591(01)00143-5
Попова НК (2017) Доместикация и мозг: сорок лет спустя. Вавиловский журнал генетики и селекции 21(4): 414–420. [Popova NK (2017) The domestication and the brain: forty years after. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding 21(4): 414–420. (In Russ)]. https://doi.org/10.18699/VJ17.259
Brady S, Siegel G, Wayne R, Albers (2012) Basic Neurochemistry Principles of Molecular, Cellular, and Medical Neurobiology. Eighth Edition. Oxford.
Колпаков ВГ, Алехина ТА, Барыкина НН, Чугуй ВФ, Попова НК (2000) Некоторые физиологические проявления действия гена, контролирующего предрасположенность к маятникообразным движениям у грызунов. Росс Физиол журн 86(1):33–40. [Kolpakov VG, Alekhina TA, Barykina NN, Chugui VF, Popova NK (2000) Some physiological manifestations of the action of the gene that controls the predisposition to pendulum-like movements in rodents. Ross Physiol J 86(1):33–40. (In Russ)].
Litvinova SA, Voronina TA, Kudrin VS, Narkevich VB, Surina NM, Poletaeva II, Fedotova IB (2023) The Role of Brain Monoamines in the Formation of Audiogenic Myoclonic Seizures in Krushinsky–Molodkina Rats. Neurochem J 17:84–90. https://doi.org/10.1134/S1819712423010130
Сергиенко НГ, Логинова ГА (1983) Изучение роли медиаторов в формировании судорожной готовности, содержание биогенных аминов в головном мозге крыс с различной предрасположенностью к аудиогенным судорогам Вопросы мед химии 29(6): 21–24.
Yan QS, Jobe PC, Daily JW (1993) Thalamic deficiency in norepinephrine release detected via intracerebral microdialysis: a synaptic determinant of seizure predisposition in the genetically epilepsy-prone rat Epilepsy Res 14(3): 229–236.
Szot P, Reigel CE, White SS, Veith RC (1996) Alteration in mRNA expression of systems that regulate neurotransmitter synaptic content in seizure-naïve genetically epilepsy-prone rat (GEPR): transporter proteins and rate-limiting synthesizing enzymes for norepinephrine, dopamine and serotonin Brain Res Mol Brain Res 43(1-2): 233–245. https://doi.org/10.1016/s0169-328x(96)00184-2