1.     Основное направление исследований, развиваемых в лаборатории

Молекулярно-генетические механизмы гормональной регуляции функциональных систем в онтогенезе млекопитающих.

Главные разделы работ:

• Исследование молекулярно-генетических механизмов гормональной регуляции транспорта воды и натрия в почке млекопитающих.
• Исследование влияния экспрессии гена вазопрессина на канцерогенез.
• Исследование молекулярно-генетических механизмов регуляции потребления пищи и углеводно-жирового обмена у мышей

2.     Задачи, решаемые в настоящее время в рамках базового бюджетного проекта

В настоящее время лаборатория работает в рамках бюджетного проекта VI.53.2.3. «Исследование генетико-физиологических и молекулярных механизмов нейроэндокринной регуляции висцеральных функций и поведения, обеспечивающих гомеостаз» № гос. регистрации 01201280323. 

В рамках этого проекта сотрудниками нашей лаборатории решаются следующие задачи:

Исследование влияния  альдостерона на кинетику объема главных клеток собирательных трубок почки в процессе адаптивной реакции на гипоосмотический шок. 

Исследование динамики опухолевого роста в зависимости от клеточного и белкового состава микроокружения, который формирует специфический сигнальный фон.

Исследование влияния острого стресса на активность гормональных систем и транскрипционную активность генов нейропептидов и рецепторов гипоталамуса, контролирующих пищевое поведение, у мышей с генетически-детерминированной блокадой меланокортиновых рецепторов.

3.     При наличии прикладных результатов (что желательно) должен быть введен еще один раздел «Прикладные разработки».

Прикладных разработок нет.

4.     Иллюстрированное описание лучших результатов, полученных подразделением за последние 5 лет

Существенную роль в сохранении осмотического баланса клетки играют процессы транспорта натрия, регулируемые альдостероном. Методом флюоресцентной микроскопии проведено исследование механизмов регуляции альдостероном (10нМ) объема главных клеток кортикальных сегментов собирательных трубок (CCD) в условиях гипотонического шока (Рис. 1).  Получены данные об участии натриевого канала в реализации быстрых негеномных эффектов альдостерона на амплитуду и скорость изменения клеточного объема главных клеток CCD нефрона крысы.

Рисунок 1. Влияние альдостерона на типичный профиль относительной флюоресценции при изменении клеточного объема CCD почки взрослой крысы в условиях гипоосмотического шока.F/F₀– относительная флюоресценция;  А – контроль; Б –альдостерон (10нМ).

Получены новые данные о вовлечении генов, кодирующих ключевые ферменты метаболизма гиалуронана межклеточного матрикса в почке, в долгосрочный антидиуретический эффект вазопрессина.  Методом RT-PCR в реальном времени установлено, что агонист V2 рецепторов вазопрессина dDAVP снижает содержание мРНК гена гиалуронан-синтазы (Рис.2 А) и стимулирует нарастание мРНК гиалуронидазы-2 (Рис.2 Б). 

Изменение активности соответствующих ферментов приводит к деградации НА и увеличению проницаемости интерстиция для воды в мозговой зоне почки, где реализуется действие вазопрессина на концентрирующую функцию почки.

Вазопрессин в организме высших животных обладает множественными эффектами, в том числе существенным влиянием на показатели иммунитета.  В лаборатории впервые обнаружено, что на фоне дефицита вазопрессина у крыс линии Brattleboro наблюдается регрессия солидных опухолей, формирующихся после инокуляции клеток карциносаркомы Walker 256 (рис. 3А). Исследование суспензионной гепатомы Зайделя у крыс с различным уровнем экспрессии гена вазопрессина выявило аналогичную динамику. Установлено, что у крыс линии WAG с нормальным геном вазопрессина трансплантация опухолевых клеток инициирует рост асцитной опухоли с ускорением общего набора веса тела. У крыс линии Brattleboro с дефектным геном вазопрессина клетки гепатомы Зайделя не прививаются, и асцит не формируется (рис. 3Б).  Таким образом, отсутствие эндогенного вазопрессина кардинально изменяет динамику роста перевиваемых опухолей у крыс независимо от клеточной специфики опухоли. Для выявления механизмов канцерогенного эффекта вазопрессина необходимы дальнейшие исследования.  

Рисунок 3. Динамика развития солидной опухоли у крыс после инокуляции клеток Walker 256 (А) и динамика веса тела у крыс после трансплантации клеток гепатомы Зайделя (Б).  Данные представлены в нормированных единицах, рассчитанных относительно исходного веса тела.  * р < 0,01; ** р < 0,001 – сравнение генотипов.

Мыши линии C57Bl/6J с мутацией yellow в локусе Агути (Ау/а-мыши) являются моделью генетического ожирения, поскольку данная мутация снижает активность меланокортиновых (МК) рецепторов гипоталамуса, повышает аппетит, вызывает ожирение и диабет 2-го типа,  Установлено, что у Ау/а мышей повышена реакция на антидиабетическое и анорексигенное действие эмоционального стресса.  Слабый хронический эмоциональный стресс не влияет на углеводно-жировой обмен у мышей с нормальной активностью МК системы, но оказывает антидиабетическое действие у Ау/а мышей: снижает вес тела, потребление пищи, уровни в крови инсулина и глюкозы (Рис. 4).  Снижение аппетита у стрессированных Ау/а мышей могло быть обусловлено повышенной экспрессией гена рецептора кортикотропин-рилизинг фактора 2 типа (КРФР2) в гипоталамусе (Рис. 5).  Известно, что КРФР2 опосредуют анорексигенное влияние КРФ-подобных пептидов, уровень который повышается при стрессе.

5.     Задачи, планируемые на перспективу

• Исследование молекулярных механизмов гормональной регуляции функции водных каналов и эпителиального натриевого канала в главных клетках эпителия собирательных трубок почки млекопитающих.  Результаты фундаментальных исследований в данных областях необходимы для профилактики и повышения эффективности терапии нарушений водно-солевого обмена при болезнях почки и сердечно-сосудистой системы.
• Исследование функциональной организации гормональной рецепции в тканях-мишенях вазопрессина.  В экспериментах с минипомпами экзогенного вазопрессина было установлено, что феномен регрессии опухолей у крыс Brattleboro с дефектным геном вазопрессина имеет системный характер. В этой связи, основной задачей на ближайшую перспективу является поиск ключевых эффекторных белков в тканях, рецептирующих вазопрессин, и последующий анализ их динамики на различных стадиях реорганизации структуры опухолей.  Использование данной генетической модели представляется перспективным для выявления эндогенных факторов, тормозящих канцерогенез.
• Исследование роли эпигенетических факторов (материнский эффект) в развитии ожирения и диабета 2 типа.  Изучение молекулярно-физиологических механизмов программирующего действия материнского лептина на показатели обмена энергии потомков.  Описание путей действия материнского лептина на развитие потомков необходимо для выявления новых стратегий пренатальной коррекции метаболических заболеваний, таких как ожирение и диабет 2 типа.

Бывшие сотрудники

Совместители