Динамика изменения экспрессии генов Sert, Htr4a и Bdnf в крови крыс при хроническом стрессе
Институты и факультеты
Главная \ Наука \ Научные издания КФУ \ Ученые записки Казанского университета \ Ученые записки Казанского университета. Серия Естественные науки \ Архив

Динамика изменения экспрессии генов Sert, Htr4a и Bdnf в крови крыс при хроническом стрессе

Е.В. Валеева1,2, И.И. Семина1, А.Г. Галеева2,3, О.А. Кравцова2

1Казанский государственный медицинский университет, г. Казань, 420015, Россия

2Казанский (Приволжский) федеральный университет, г. Казань, 420008, Россия

3Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности, г. Казань, 420075, Россия

 

ОРИГИНАЛЬНАЯ СТАТЬЯ

Полный текст PDF

DOI: 10.26907/2542-064X.2022.2.196-211

Для цитирования: Валеева Е.В., Семина И.И., Галеева А.Г., Кравцова О.А. Динамика изменения экспрессии генов Sert, Htr4a и Bdnf в крови крыс при хроническом стрессе // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Естеств. науки. – 2022. – Т. 164, кн. 2. – С. 196–211. – doi: 10.26907/2542-064X.2022.2.196-211.

For citation: Valeeva E.V., Semina I.I., Galeeva A.G., Kravtsova O.A. The dynamics of Sert, Htr4a, and Bdnf genes expression in the blood of rats under chronic stress exposure. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Estestvennye Nauki, 2022, vol. 164, no. 2, pp. 196–211. doi: 10.26907/2542-064X.2022.2.196-211. (In Russian)

Аннотация

В работе проведена оценка изменения уровня экспрессии генов Sert, Htr4a и Bdnf в крови крыс линии Вистар, которые подвергались влиянию разного типа хронического стресса (плавание с грузом, иммобилизация и комбинированное воздействие данных стрессоров) в течение 270 дней. Показано, что на 180-й день эксперимента воздействие изучаемых типов хронического стресса приводило к повышению уровня экспрессии гена Sert как у самок, так и у самцов. Однако на 270-й день в группе самок, подвергаемых иммобилизации, экспрессия гена Sert повышалась, а в группе самцов – снижалась. Уровень экспрессии гена Htr4a снижался у самцов на 270-е сутки в ответ на все типы стрессоров в отличие от самок. Уровень экспрессии гена Bdnf снижался на 270-е сутки под действием комбинированных стрессоров у самцов и у самок, подвергаемых иммобилизации. Таким образом, уровень экспрессии некоторых генов, отвечающих за периферическую серотониновую передачу, при воздействии хронического стресса зависит от половой принадлежности, длительности воздействия и типа стрессовых факторов.

Ключевые слова: хронический стресс, серотонин, экспрессия генов, Sert, Htr4a, Bdnf

Благодарности. Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 19-34-90171).

Литература

  1. Everly J., George S., Jeffrey M. A Clinical Guide to the Treatment of the Human Stress Response. – Springer, 2019. – 636 p. – doi: 10.1007/978-1-4939-9098-6.
  2. van Praag H.M. Can stress cause depression? // World J. Biol. Psychiatry – 2005. – V. 6, No 2. – P. 5–22. – doi: 10.1080/15622970510030018.
  3. Beiter R., Nash R., McCrady M., Rhoades D., Linscomb M., Clarahan M., Sammut S. The prevalence and correlates of depression, anxiety, and stress in a sample of college students // J. Affective Disord. – 2015. – V. 173. – P. 90–96. – doi: 10.1016/j.jad.2014.10.054.
  4. McLoughlin E., Fletcher D., Slavich G.M., Arnold R., Moore L.J. Cumulative lifetime stress exposure, depression, anxiety, and well-being in elite athletes: A mixed-method study // Psychol. Sport Exercise. – 2021. – V. 52. – Art. 101823, P. 1–21. – doi: 10.1016/j.psychsport.2020.101823.
  5. Carrasco G.A., Van de Kar L.D. Neuroendocrine pharmacology of stress // Eur. J. Pharmacol. – 2003. – V. 463, No 1–3. – P. 235–272. – doi: 10.1016/s0014-2999(03)01285-8.
  6. Kanova M., Kohout P. Serotonin – its synthesis and roles in the healthy and the critically ill // Int. J. Mol. Sci. – 2021. – V. 22, No 9. – Art. 4837, P. 1–12. – doi: 10.3390/ijms22094837.
  7. Mauler M., Bode C., Duerschmied D. Platelet serotonin modulates immune functions // Hämostaseologie. – 2016. – V. 36, No 1. – P. 11–16. – doi: 10.5482/HAMO-14-11-0073.
  8. Schoenichen C., Bode C., Duerschmied D. Role of platelet serotonin in innate immune cell recruitment // Front. Biosci.-Landmark. – 2019. – V. 24, No 3. – P. 514–526. – doi: 10.2741/4732.
  9. Mercado C.P., Kilic F. Molecular mechanisms of SERT in platelets: Regulation of plasma serotonin levels // Mol. Interventions. – 2010. – V. 10, No 4. – P. 231–241. – doi: 10.1124/mi.10.4.6.
  10. Holinstat M. Normal platelet function // Cancer Metastasis Rev. – 2017. – V. 36, No 2. – P. 195–198. – doi: 10.1007/s10555-017-9677-x.
  11. Azadmarzabadi E., Haghighatfard A., Mohammadi A. Low resilience to stress is associated with candidate gene expression alterations in the dopaminergic signalling pathway // Psychogeriatrics. – 2018. – V. 18, No 3. – P. 190–201. – doi: 10.1111/psyg.12312.
  12. Medina-Martel M., Urbina M., Fazzino F., Lima L. Serotonin transporter in lymphocytes of rats exposed to physical restraint stress // Neuroimmunomodulation. – 2013. – V. 20, No 6. – P. 361–367. – doi: 10.1159/000353797.
  13. Herr N., Bode C., Duerschmied D. The effects of serotonin in immune cells // Front. Cardiovasc. Med. – 2017. – V. 4. – Art. 48, P. 1–11. – doi: 10.3389/fcvm.2017.00048.
  14. Meneses A. 5-HT systems: Emergent targets for memory formation and memory alterations // Rev. Neurosci. – 2013. – V. 24, No 6. – P. 629–664. – doi: 10.1515/revneuro-2013-0026.
  15. Bai M., Zhu X.Z., Zhang Y., Zhang S., Zhang L., Xue L., Zhong M., Zhang X. Anhedonia was associated with the dysregulation of hippocampal HTR4 and microRNA Let-7a in rats // Physiol. Behav. – 2014. – V. 129. – P. 135–141. – doi: 10.1016/j.physbeh.2014.02.035.
  16. Huang E.J., Reichardt L.F. Neurotrophins: roles in neuronal development and function // Annu. Rev. Neurosci. – 2001. – V. 24. – P. 677–736. – doi: 10.1146/annurev.neuro.24.1.677.
  17. Boukhatem I., Fleury S., Welman M., Le Blanc J., Thys C., Freson K., Best M.G., Würdin­ger T., Allen B.G., Lordkipanidzé M. The brain-derived neurotrophic factor prompts platelet aggregation and secretion // Blood Adv. – 2021. – V. 5, No 18. – P. 3568–3580. – doi: 10.1182/bloodadvances.2020004098.
  18. Lommatzsch M., Zingler D., Schuhbaeck K., Schloetcke K., Zingler C., Schuff-Werner P., Virchow J.C. The impact of age, weight and gender on BDNF levels in human          platelets and plasma // Neurobiol. Aging. – 2005. – V. 26, No 1. – P. 115–123. – doi: 10.1016/j.neurobiolaging.2004.03.002.
  19. Bath K.G., Schilit A., Lee F.S. Stress effects on BDNF expression: Effects of age,        sex, and form of stress // Neuroscience. – 2013. – V. 239. – P. 149–156. – doi: 10.1016/j.neuroscience.2013.01.074.
  20. Mojtabavi H., Saghazadeh A., van den Heuvel L., Bucker J., Rezaei N. Peripheral blood levels of brain-derived neurotrophic factor in patients with post-traumatic stress disorder (PTSD): A systematic review and meta-analysis // PLoS One. – 2020. – V. 15, No 11. – Art. e0241928, P. 1–15. – doi: 10.1371/journal.pone.0241928.
  21. Beaton J.R., Feleki V. Effect of diet and water temperature on exhaustion time of swimming rats // Can. J. Physiol. Pharmacol. – 1967. – V. 45, No 2. – P. 360–363. – doi: 10.1139/y67-042.
  22. Bhatia N., Jaggi A.S., Singh N., Anand P., Dhawan R. Adaptogenic potential of curcumin in experimental chronic stress and chronic unpredictable stress-induced memory deficits and alterations in functional homeostasis // J. Nat. Med. – 2011. – V. 65, No 3–4. – P. 532–543. – doi: 10.1007/s11418-011-0535-9.
  23. Livak K.J., Schmittgen T.D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2−ΔΔCT method // Methods. – 2001. – V. 25, No 4. – P. 402–408. – doi: 10.1006/meth.2001.1262.
  24. Dhabhar F.S. Effects of stress on immune function: The good, the bad, and the beautiful // Immunol. Res. – 2014. – V. 58, No 3. – P. 193–210. – doi: 10.1007/s12026-014-8517-0.
  25. Agorastos A., Pervanidou P., Chrousos G.P., Kolaitis G. Early life stress and trauma: Developmental neuroendocrine aspects of prolonged stress system dysregulation // Hormones (Athens). – 2018. – V. 17, No 4. – P. 507–520. – doi: 10.1007/s42000-018-0065-x.
  26. Валеева Е.В., Семина И.И., Галеева А.Г., Мухаметшина А.Д., Мухаметшина Р.Д., Кравцова О.А. Влияние хронического стресса на относительный уровень экспрессии генов дофаминовых рецепторов // Казан. мед. журн. – 2022. – T. 103, № 3. – С. 418–426. – doi: 10.17816/KMJ2022-418.
  27. Faraj B.A., Olkowski Z.L., Jackson R.T. Expression of a high-affinity serotonin transporter in human lymphocytes // Int. J. Immunopharmacol. – 1994. – V. 16, No 7. – P. 561–567. – doi: 10.1016/0192-0561(94)90107-4.
  28. Tafet G.E., Toister-Achituv M., Shinitzky M. Enhancement of serotonin uptakeby cortisol: A possible link between stress and depression // Cognit., Affective, Behav. Neurosci. – 2001. – V. 1, No 1. – P. 96–104. – doi: 10.3758/cabn.1.1.96.
  29. Couch Y., Anthony D.C., Dolgov O., Revischin A., Festoff B., Santos A.I., Steinbusch H.W., Strekalova T. Microglial activation, increased TNF and SERT expression in the prefrontal cortex define stress-altered behaviour in mice susceptible to anhedonia // Brain, Behav., Immun. – 2013. – V. 29. – P. 136–146. – doi: 10.1016/j.bbi.2012.12.017.
  30. Takaki A., Huang Q.H., Somogyvári-Vigh A., Arimura A. Immobilization stress may increase plasma interleukin-6 via central and peripheral catecholamines // Neuroimmunomodulation. – 1994. – V. 1, No 6. – P. 335–342. – doi: 10.1159/000097185.
  31. Powell N.D., Bailey M.T., Mays J.W., Stiner-Jones L.M., Hanke M.L., Padgett D.A., Sheridan J.F. Repeated social defeat activates dendritic cells and enhances Toll-like     receptor dependent cytokine secretion // Brain, Behav., Immun. – 2009. – V. 23, No 2. – P. 225–231. – doi: 10.1016/j.bbi.2008.09.010.
  32. Nishizawa S., Benkelfat C., Young S.N., Leyton M., Mzengeza S., de Montigny C., Blier P., Diksic M. Differences between males and females in rates of serotonin synthesis in human brain // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. – 1997. – V. 94, No 10. – P. 5308–5313. – doi: 10.1073/pnas.94.10.5308.
  33. Mitsushima D., Yamada K., Takase K., Funabashi T., Kimura F. Sex differences in the basolateral amygdala: The extracellular levels of serotonin and dopamine, and their responses to restraint stress in rats // Eur. J. Neurosci. – 2006. – V. 24, No 11. – P. 3245–3254. – doi: 10.1111/j.1460-9568.2006.05214.x.
  34. Wei J., Yuen E.Y., Liu W., Li X., Zhong P., Karatsoreos I.N., McEwen B.S., Yan Z. Estrogen protects against the detrimental effects of repeated stress on glutamatergic transmission and cognition // Mol. Psychiatry. – 2014. – V. 19, No 5. – P. 588–598. – doi: 10.1038/mp.2013.83.
  35. Pooley A.E., Benjamin R.C., Sreedhar S., Eagle A.L., Robison A.J., Mazei-Robison M.S., Breedlove S.M., Jordan C.L. Sex differences in the traumatic stress response: PTSD symptoms in women recapitulated in female rats // Biol. Sex Differ. – 2018. – V. 9, No 1. – Art. 31, P. 1–11. – doi: 10.1186/s13293-018-0191-9.
  36. Compan V., Zhou M., Grailhe R., Gazzara R.A., Martin R., Gingrich J., Dumuis A., Brunner D., Bockaert J., Hen R. Attenuated response to stress and novelty and hypersensitivity to seizures in 5-HT4 receptor knock-out mice // J. Neurosci. – 2004. – V. 24, No 2. – P. 412–419. – doi: 10.1523/jneurosci.2806-03.2004.
  37. Segu L., Lecomte M.J., Wolff M., Santamaria J., Hen R., Dumuis A., Berrard S., Bockaert J., Buhot M.C., Compan V. Hyperfunction of muscarinic receptor maintains long-term memory in 5-HT4 receptor knock-out mice // PLoS One. – 2010. – V. 5, No 3. – Art. e9529, P. 1–8. – doi: 10.1371/journal.pone.0009529.
  38. Murphy S.E., De Cates A.N., Gillespie A.L., Godlewska B.R., Scaife J.C., Wright L.C., Cowen P.J., Harmer C.J. Translating the promise of 5HT4 receptor agonists for the treatment of depression // Psychol. Med. – 2021. – V. 51, No 7. – P. 1111–1120. – doi: 10.1017/S0033291720000604.
  39. Yang G.B., Qiu C.L., Zhao H., Liu Q., Shao Y. Expression of mRNA for multiple        serotonin (5-HT) receptor types/subtypes by the peripheral blood mononuclear cells of rhesus macaques // J. Neuroimmunol. – 2006. – V. 178, No 1–2. – P. 24–29. – doi: 10.1016/j.jneuroim.2006.05.016.
  40. Cadegiani F.A., Kater C.E. Basal hormones and biochemical markers as predictors of overtraining syndrome in male athletes: The EROS-BASAL study // J. Athletic Train. – 2019. – V. 54, No 8. – P. 906–914. – doi: 10.4085/1062-6050-148-18.
  41. Perfalk E., da Cunha-Bang S., Holst K.K., Keller S., Svarer C., Knudsen G.M., Fro­kjaer V.G. Testosterone levels in healthy men correlate negatively with serotonin 4       receptor binding // Psychoneuroendocrinology. – 2017. – V. 81. – P. 22–28. – doi: 10.1016/j.psyneuen.2017.03.018.
  42. Karege F., Schwald M., Cisse M. Postnatal developmental profile of brain-derived neurotrophic factor in rat brain and platelets // Neurosci. Lett. – 2002. – V. 328, No 3. – P. 261–264. – doi: 10.1016/s0304-3940(02)00529-3.
  43. Elhwuegi A.S. Central monoamines and their role in major depression // Prog. Neuro-Psychopharmacol. Biol. Psychiatry. – 2004. – V. 28, No 3. – P. 435–451. – doi: 10.1016/j.pnpbp.2003.11.018.
  44. Peng S., Li W., Lv L., Zhang Z., Zhan X. BDNF as a biomarker in diagnosis and evaluation of treatment for schizophrenia and depression // Discovery Med. – 2018. – V. 26, No 143. – P. 127–136.
  45. Nieto R.R., Carrasco A., Corral S., Castillo R., Gaspar P.A., Bustamante M.L., Silva H. BDNF as a biomarker of cognition in schizophrenia/psychosis: An updated review // Front. Psychiatry. – 2021. – V. 12. – Art. 662407, P. 1–9. – doi: 10.3389/fpsyt.2021.662407.
  46. Sweeten B.L.W., Sutton A.M., Wellman L.L., Sanford L.D. Predicting stress resilience and vulnerability: Brain-derived neurotrophic factor and rapid eye movement sleep as potential biomarkers of individual stress responses // Sleep. – 2020. – V. 43, No 1. – Art. zsz199, P. 1–12. – doi: 10.1093/sleep/zsz199.
  47. Nakagawa Y., To M., Saruta J., Yamamoto Y., Yamamoto T., Shimizu T., Kamata Y., Matsuo M., Tsukinoki K. Effect of social isolation stress on saliva BDNF in rat // J. Oral. Sci. – 2019. – V. 61, No 4. – P. 516–520. – doi: 10.2334/josnusd.18-0409.
  48. Nooshinfar E., Akbarzadeh-Baghban A., Meisami E. Effects of increasing durations of immobilization stress on plasma corticosterone level, learning and memory and hippocampal BDNF gene expression in rats // Neurosci. Lett. – 2011. – V. 500, No 1. – P.63–66. – doi: 10.1016/j.neulet.2011.05.243.

Поступила в редакцию

28.02.2022

 

Валеева Елена Валерьевна, младший научный сотрудник Центральной научно-исследовательской лаборатории; ассистент кафедры биохимии, биотехнологии и фармакологии

Казанский государственный медицинский университет

ул. Бутлерова, д. 49, г. Казань,420012, Россия

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: vevaleeva@ya.ru

 

Семина Ирина Ивановна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая Центральной научно-исследовательской лаборатории

Казанский государственный медицинский университет

ул. Бутлерова, д. 49, г. Казань,420012, Россия

E-mail: seminai@mail.ru

 

Галеева Антонина Глебовна, кандидат ветеринарных наук, старший преподаватель кафедры микробиологии; старший научный сотрудник лаборатории вирусных антропозоонозов

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности

ул. Научный городок, д. 2, г. Казань, 420075, Россия

E-mail: antonina-95@yandex.ru

 

Кравцова Ольга Александровна, кандидат биологических наук, доцент кафедры биохимии, биотехнологии и фармакологии

Казанский (Приволжский) федеральный университет

ул. Кремлевская, д. 18, г. Казань, 420008, Россия

E-mail: okravz@yandex.ru

 

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


Версия для печати Версия для печати
Ключевые слова: Валеева, Ученые записки
Вход в личный кабинет
Ваш логин
Ваш пароль
Забыли пароль? Регистрация