СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ В ВОДНОМ ЛАБИРИНТЕ МОРРИСА КРЫС ЛИНИИ WISTAR, ДЛИТЕЛЬНО ПОТРЕБЛЯЮЩИХ ЭТАНОЛ, И КРЫС-ГЕТЕРОЗИГОТ ПО НОКАУТУ ГЕНА ДОФАМИНОВОГО ТРАНСПОРТЕРА DAT
PDF

Ключевые слова

крысы гетерозиготы по нокауту гена транспортера дофамина
лабиринт Морриса
хроническое потребление этанола

Как цитировать

Филатова, Е. В., Громова, Г. Е., Дорофейкова, М. В., Антонова, И. В., & Егоров, А. Ю. (2022). СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ В ВОДНОМ ЛАБИРИНТЕ МОРРИСА КРЫС ЛИНИИ WISTAR, ДЛИТЕЛЬНО ПОТРЕБЛЯЮЩИХ ЭТАНОЛ, И КРЫС-ГЕТЕРОЗИГОТ ПО НОКАУТУ ГЕНА ДОФАМИНОВОГО ТРАНСПОРТЕРА DAT. Российский физиологический журнал им. И. М. Сеченова, 108(10), 1365–1378. https://doi.org/10.31857/S0869813922100065

Аннотация

Нарушения в работе дофаминергической (ДА) системы лежат в основе большого числа патологий. Перспективной моделью для исследований является модель умеренного повышения активности ДА системы: крысы DAT-HET, гетерозиготные по нокауту гену дофаминового транспортёра. Они отличаются большей подвижностью и когнитивными нарушениями, которые позволяют рассматривать их как возможную модель таких патологий, как синдром дефицита внимания и гиперактивности. Известно, что хроническое потребление этанола приводит к истощению дофамина, в частности, в стриатуме. Мы предположили, что хронически потребляющие этанол крысы, могут служить моделью умеренной гиподофаминергии, в противовес крысам гетерозиготам по нокауту гена дофаминового транспортёра. Целью работы было исследование влияния такой модуляции ДА системы на обучение и выполнение задачи пространственной навигации в водном лабиринте Морриса. Обнаружено снижение уровня дофамина по сравнению с гетерозиготами только у крыс с более высоким уровнем предпочтения этанола. Крысы DAT-HET в условиях лабиринта Морриса значимо больше, чем крысы других групп проявляли непродуктивную стратегию тигмотаксиса, что приводило к более позднему обучению. Возможно, наблюдаемые нарушения в обучении пространственной задачи связано с их повышенной реакцией на стресс, проявляемой, в частности, высоким уровнем дефекации в бассейне. Крысы с хроническим воздействием этанола демонстрируют более поздний, по сравнению с контролем, целенаправленный поиск платформы, что выражается в меньшем времени, проведенном в целевом секторе в начале обучения каждой новой задаче.  Исследование позволяет сделать вывод, что разнонаправленная умеренная модуляция активности ДА системы, вызванная различными факторами, не приводит к фатальным нарушениям выполнения задач пространственной навигации в водном лабиринте Морриса, однако снижает когнитивную гибкость, выражаемую в более длительном периоде использования непродуктивных стратегий.

https://doi.org/10.31857/S0869813922100065
PDF

Литература

Retailleau A, Boraud T (2014) The Michelin red guide of the brain: role of dopamine in goal-oriented navigation. Front Syst Neurosci 8:32. https://doi.org/10.3389/fnsys.2014.00032

Efimova EV, Gainetdinov RR, Budygin EA, Sotnikova TD (2016) Dopamine transporter mutant animals: a translational perspective. J Neurogenet 30(1):5–15. https://doi.org/10.3109/01677063.2016.1144751

Leo D, Sukhanov I, Zoratto F, Illiano P, Caffino L, Sanna F, Messa G, Emanuele M, Esposito A, Dorofeikova M, Budygin EA, Mus L, Efimova EV, Niello M, Espinoza S, Sotnikova TD, Hoener MC, Laviola G, Fumagalli F, Adriani W, Gainetdinov RR (2018) Pronounced Hyperactivity, Cognitive Dysfunctions, and BDNF Dysregulation in Dopamine Transporter Knock-out Rats. J Neurosci 38(8):1959–1972. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1931-17.2018

Gainetdinov AR, Fesenko ZS, Khismatullina ZR (2020) Behavioural Changes in Heterozygous Rats by Gene Knockout of the Dopamine Transporter (DAT). J Biomed 16 (1):82–88. https://doi.org/10.33647/2074-5982-16-1-82-88

Penner MR, Mizumori SJ (2012) Neural systems analysis of decision making during goal-directed navigation. Prog Neurobiol 96(1):96–135. https://doi.org/10.1016/j.pneurobio.2011.08.010. Epub 2011 Sep 21. PMID: 21964237

Braun AA, Graham DL, Schaefer TL, Vorhees CV, Williams MT (2012) Dorsal striatal dopamine depletion impairs both allocentric and egocentric navigation in rats. Neurobiol Learn Mem 97(4):402–408. https://doi.org/10.1016/j.nlm.2012.03.004

Lavoie AM, Mizumori SJ (1994) Spatial, movement- and reward-sensitive discharge by medial ventral striatum neurons of rats. Brain Res 638: 157–168. https://doi.org/10.1016/0006-8993(94)90645-9

Grinevich VP, Krupitsky EM, Gainetdinov RR, Budygin EA (2021) Linking Ethanol-Addictive Behaviors With Brain Catecholamines: Release Pattern Matters. Front Behav Neurosci 15:795030. https://doi.org/10.3389/fnbeh.2021.795030. PMID: 34975429; PMCID: PMC8716449

Mcbride WJ, Murphy JM, Lumeng L, Li TK (1990) Serotonin, Dopamine and Gaba Involvement in Alcohol Drinking of Selectively Bred Rats. Alcohol 7:199–205.

Howard EC, Schier CJ, Wetzel JS, Duvauchelle CL, Gonzales RA (2008) The shell of the nucleus accumbens has a higher dopamine response compared with the core after non-contingent intravenous ethanol administration. Neuroscience 154(3):1042–1053. https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2008.04.014

Budygin EA, Mathews TA, Lapa GB, Jones SR (2005) Local effects of acute ethanol on dopamine neurotransmission in the ventral striatum in C57BL/6 mice. Eur J Pharmacol 523(1-3):40–45. https://doi.org/10.1016/j.ejphar.2005.09.006. Epub 2005 Oct 14. PMID: 16226738

Mathews TA, John CE, Lapa GB, Budygin EA, Jones SR (2006) No role of the dopamine transporter in acute ethanol effects on striatal dopamine dynamics. Synapse 60(4):288–294. https://doi.org/10.1002/syn.20301. PMID: 16786536

Carroll MR, Rodd ZA, Murphy JM, Simon JR (2006) Chronic ethanol consumption increases dopamine uptake in the nucleus accumbens of high alcohol drinking rats. Alcohol 40(2):103–109. https://doi.org/10.1016/j.alcohol.2006.10.003

Rothblat DS, Rubin E, Schneider JS (2001) Effects of chronic alcohol ingestion on the mesostriatal dopamine system in the rat. Neurosci Lett 300: 63–66. https://doi.org/10.1007/s00213-007-0812-1

Simms JA, Steensland P, Medina B, Abernathy KE, Chandler LJ, Wise R, Bartlett SE (2008) Intermittent access to 20% ethanol induces high ethanol consumption in Long-Evans and Wistar rats. Alcoholism Clin Exp Res 32 (10): 1816–1823. doi:10.1111/j.1530-0277.2008.00753.x

Morris RGM (1981) Spatial localization does not require the presence of local cues. Learn and Motivat 12(2): 239–260. https://doi.org/10.1016/0023-9690(81)90020-5

Walker QD, Ray R, Kuhn CM (2006) Sex differences in neurochemical effects of dopaminergic drugs in rat striatum. Neuropsychopharmacology 31(6):1193–1202. https://doi.org/10.1038/sj.npp.1300915

Haile CN, Kosten TA (2001) Differential effects of D1- and D2-like compounds on cocaine self-administration in Lewis and Fischer 344 inbred rats. J Pharmacol Exp Ther 299(2):509–518.

Dluzen DE, Ji J, McDermott JL (2010) Age-related changes in nigrostriatal dopaminergic function in heterozygous mutant dopamine transporter knock-out mice. Neurosci Lett 476(2):66–69. https://doi.org/10.1016/j.neulet.2010.04.004

Bahi A, Dreyer JL (2019) No effect of sex on ethanol intake and preference after dopamine transporter (DAT) knockdown in adult mice. Psychopharmacology (Berl) 236(4):1349–1365. https://doi.org/10.1007/s00213-018-5144-9

Bahi A (2020) Dopamine transporter gene expression within the nucleus accumbens plays important role in the acquisition and reinstatement of ethanol-seeking behavior in mice. Behav Brain Res 381:112475. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2020.112475

Strother WN, Lumeng L, Li TK, McBride WJ (2005) Dopamine and serotonin content in select brain regions of weanling and adult alcohol drinking rat lines. Pharmacol Biochem Behav 80(2):229–237. https://doi.org/10.1016/j.pbb.2004.11.003

Kashem MA, Ahmed S, Sarker R, Ahmed EU, Hargreaves GA, McGregor IS (2012) Long-term daily access to alcohol alters dopamine-related synthesis and signaling proteins in the rat striatum. Neurochem Int 61(8):1280–1288. https://doi.org/10.1016/j.neuint.2012.08.013

Annett LE, McGregor A, Robbins TW (1989) The effects of ibotenic acid lesions of the nucleus accumbens on spatial learning and extinction in the rat. Behav Brain Res 31(3):231–242. https://doi.org/10.1016/0166-4328(89)90005-3

Illiano P, Bigford GE, Gainetdinov RR, Pardo M (2020) Rats Lacking Dopamine Transporter Display Increased Vulnerability and Aberrant Autonomic Response to Acute Stress. Biomolecules 10(6):842. https://doi.org/10.3390/biom10060842

Adinolfi A, Zelli S, Leo D, Carbone C, Mus L, Illiano P, Alleva E, Gainetdinov RR, Adriani W (2019) Behavioral characterization of DAT-KO rats and evidence of asocial-like phenotypes in DAT-HET rats: The potential involvement of norepinephrine system. Behav Brain Res 359:516–527. https://doi.org/10.1016/j.bbr.2018.11.028

Santín LJ, Rubio S, Begega A, Arias JL (2000) Effects of chronic alcohol consumption on spatial reference and working memory tasks. Alcohol 20(2):149–159. https://doi.org/10.1016/s0741-8329(99)00070-1

Matthews DB, Scaletty S, Trapp S, Kastner A, Schneider AM, Schreiber A, Rossmann G (2022) Chronic Intermittent Ethanol Administration during Adolescence Produces Sex Dependent Impairments in Behavioral Flexibility and Survivability. Brain Sci 12(5):606. https://doi.org/10.3390/brainsci12050606