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).
Рисунок 2. Экспрессия mRNA гиалуронан-синтазы-2 (А) и гиалуронидазы-2 (В) в мозговом веществе почки у гидратированных (1) крыс линии WAG и после введения аналога вазопрессина dDAVP (2).
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 линииBrattleboro 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 WAGс 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.
Рисунок 4. Вес тела, потребление пищи, уровни лептина и инсулина в крови у мышей с генетически запрограммированным ожирением (желтые, Ау/а) и у контрольных мышей (черные, а/а) до и после 5 недель повторяющегося эмоционального стресса (30 мин. рестрикции, 3 раза в неделю). *р < 0,05 – сравнение генотипов, линия – р < 0,05 – сравнение контроля со стрессом внутри генотипа.
Рисунок 5. Уровни мРНК КРФР2 в гипоталамусе (КРФР2/β-актин) у мышей с генетически запрограммированным ожирением (жёлтые Ау/а) и у контрольных мышей (черные а/а) через 0, 1, 3 ч после окончания острого эмоционального стресса (1 час рестрикция). *р < 0,05 – сравнение генотипов.
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.
Морфофункциональные особенности почек крыс Браттлборо в различных экспериментальных условиях Бабина А.В. Лавриненко В.А. Шестопалова Л.В., Иванова Л.Н. Вестник НГУ Серия: Биология, клиническая медицина, 2010, вып. 1,т. 8, с. 40-45.
Pregnancy and lactation have anti-obesity and anti-diabetic effects in A(y)/a mice Makarova EN, Yakovleva TV, Shevchenko AY, Bazhan NM ACTA PHYSIOL SCAND, 2010, №2., V. 198. P. 169-177
Reduced Walker 256 carcinosarcoma growth in vasopressin-deficient Brattleboro rats Khegay II, Popova NA, Ivanova LN TUMOR BIOL, 2010, V. 31. N. 6. P. 569-573.
Restoration of expression of MHC class I molecule in Walker 256 tumor in growth dynamics in Brattleboro rats Afanasyeva MA, Zakharova LA, Khegai II, Sharova NP, Popova NA, Ivanova LN, Melnikova VI DOKL PHYS CHEM, 2010, V. 430 Is. 1 P. 11-13.
Short Oligonucleotide Tandem Ligation Assay for genotyping of Single-Nucleotide Polymorphisms in Y Chromosome Skobeltsyna L.M., Pyshnyi D.V., Ivanova Е.М., Stepanov V.A., Puzyrev V.P., Dymshits G.M., Kharkov V.N., Zarytova V.F. MOL BIOTECHNOL, 2010, V. 45, pp 1-8
Восстановление экспрессии молекулы ГКГ класса 1 в опухоли WALKER 256 в динамике роста у крыс Brattleboro. Афанасьева М.А., Захарова Л.А., Хегай И.И., Шарова Н.А., Попова Н.А., Иванова Л.Н., Мельникова В.И. Doklady Akademii Nauk, 2010, №2, т. 430, с.261-263.
2009
Regulation of Water Permeability of Collecting Ducts in Mouse Kidney during Postnatal Development Khodus G.R., Solenov E.I., Ivanova L.N. RUSS J DEV BIOL+, 2009, Vol. 39, pp. 171-175
The Role of Protein Kinase C in the Establishment of the Mechanism of Vasopressin Antidiuretic Action in the Rat Kidney during Mammalian Postnatal Development Katkova L.E., Solenov E.I., Ivanova L.N. RUSS J DEV BIOL+, 2009, Vol. 40(6), pp. 442-448
Быстрый негеномный эффект альдостерона на кинетику внутриклеточной концентрации натрия и объем клеток кортикального сегмента почки крысы Логвиненко Н.С., Соленов Е.И., Иванова Л.Н. , 2009, Т.95. № 8 С. 865-872
Влияние вазопрессина и его аналогов на экспрессию гена гиалуронансинтазы 2-го типа в почке крыс Вистар и вазопрессин-дефицитных крыс Браттлборо Кабилова Н.О., Иванова Л.Н. , 2009, №7, т.95, с.694-705.
Влияние мутации "yellow" в локусе агути на гормональный профиль во время беременности и лактации у мышей Бажан НМ, Макарова ЕН. , 2009, Т. 95. № 11: 1254-1257
2008
Влияние альдостерона на кинетику изменения внутриклеточного натрия в кортикальном отделе собирательной трубки нефрона крысы Логвиненко Н.С., Соленов Е.И., Иванова Л.Н. B EXP BIOL MED+, 2008, № 8, Т.146, стр.157-160.
Влияние альдостерона на регуляцию объема главных клеток эпителия собирательных трубок почки крысы в постнатальном онтогенезе Н.С. Логвиненко, Е.И. Соленов, академик Л.Н. Иванова Doklady Akademii Nauk, 2008, № 5, Т.423, стр. 700-703.
Гормональная зависимость роста карциносаркомы Walker 256 у крыс Хегай И.И. Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова, 2008, Т. 94. № 11. С. 1335-1339.
Динамика опухолевого роста у крыс линий Brattleboro и WAG при введении различных доз карциносаркомы Walker 256 Хегай И.И., Попова Н.А., Ганилова Л.С., Шнайдер Е.П., Иванова Л.Н. B EXP BIOL MED+, 2008, Т. 145. № 1. С. 88-90
Cell Volume and Sodium Content in Rat Kidney Collecting Duct Principal Cells During Hypotonic Shock E. I. Solenov Journal of Biophysics, 2008, Volume 2008, Article ID 420963
2007
Морфологические характеристики состояния ткани печени и белого жира в процессе развития меланокортинового ожирения у самок мышей линии C57Bl/6J, мутантных по гену Agouti yellow Багинская НВ, Макарова ЕН, Бажан НМ. , 2007, № 3.Т. 93. С. 318-328.
Effect of an Increase in Brain Serotonin on the Osmoregulatory Response to a Hypo- or Hyperosmotic Load in Wistar and Vasopressin-Deficient Brattleboro Rats Ivanova L.N., Melidi N.N., Kochkaeva L.N. NEUROENDOCRINOLOGY, 2007, №85,v.4, p.242-248.
Альдостерон: современные представления о молекулярном механизме действия Н.С. Логвиненко (1) , 2007, 93 (7): 746-761, 2007
Влияние dDAVP, агониста V2 рецепторов вазопрессина, на экспрессию генов гиалуронидазы 1 и 2 типов в почке крыс Вистар и Браттлборо Иванова Л.Н., Кабилова Н.О., Бондарь А.А. , 2007, №5, т.93, с.494-504.
Возрастные особенности регуляции альдостероном экспрессии и функциональной активности эпителиального натриевого канала в почке крысы Логвиненко Н.С., Cоленов Е.И., Кабилова Н.О., Каткова Л.Е., Иванова Л.Н. , 2007, №4, т.93, с. 420-428.
Динамика потребления пищи и содержание гормонов в крови мышей во время беременности и лактации ЕН Макарова, АЮ Шевченко, ТВ Яковлева, НМ Бажан Российский физиологический журнал имени И.М. Сеченова, 2007, 10, 93, 1196-1205
2006
Effect of vasopressin gene expression on the growth of Walker 256 carcinosarcoma in rats Khegai II, Popova NA, Ivanova LN RUSS J GENET+, 2006, 7, 42, 993-995
Renal and endocrine changes in rats with inherited stress-induced arterial hypertension (ISIAH) Amstislavsky S., Welker P., Fruhauf J.H., Maslova L., Ivanova L., Jensen B., Markel A.L., Bachmann S. HISTOCHEM CELL BIOL, 2006, V.125, № 6, P.651-659
Беременность и лактация препятствуют развитию синдрома меланокортинового ожирения у мышей с мутацией Agouti yellow Макарова Е.Н., Шевченко А.Ю., Яковлева Т.В., Бажан Н.М. Doklady Akademii Nauk, 2006, № 3. Т.407,С. 426-429
Быстрый негеномный эффект альдостерона на внутриклеточную концентрацию натрия в дистальном сегменте нефрона крысы Логвиненко Н.С., Соленов Е.И., Иванова Л.Н. Doklady Akademii Nauk, 2006, 406(2):252-255
Влияние экспрессии гена вазопрессина на рост карциносаркомы Walker 256 у крыс Хегай И.И., Попова Н.А., Иванова Л.Н. RUSS J GENET+, 2006, № 7, т. 42, с. 993-995
Возрастные особенности быстрой негеномной регуляции внутриклеточной концентрации натрия в дистальном сегменте нефрона крысы Н.С. Логвиненко, Е.И. Соленов, Л.Н. Иванова. , 2006, 92, №1, т.92, с. 49-56
Гидруретическая реакция на водную нагрузку у крыс Вистар и вазопрессин-дефицитных крыс Браттлборо при повышении уровня серотонина в мозге Иванова Л.Н., Кочкаева Л.Н., Мелиди Н.Н. B EXP BIOL MED+, 2006, № 2, т. 141, с.137-140
Динамичность винкулина мозгового вещества почки крысы при изменении осморегулирующей функции Хегай ИИ , 2006, 4, 92, 506-510