1.     Основное направление исследований

Выяснение роли нейрогенов в формировании психонейроэндокринного фенотипа путем анализа регуляции экспрессии мРНК и белков в мозге.

Задачи, решаемые в рамках основного направления на данном этапе:

1. Анализ исполнительно-регуляторных функций генов: участие их продуктов в процессах, определяющих текущее состояние индивида.
2. Исследование программирующих функций генов: участие их продуктов в критические сроки развития в определении последующих свойств индивида.

2.     Аннотация базового бюджетного проекта подразделения

Бюджетный проект VI.53.2.2. «Нейрогеномика психоповеденческих нарушений» (координатор проекта: член-корр. РАН, д.б.н., проф. Н.Н. Дыгало). В рамках проекта запланировано исследование функции генов, кодирующих ключевые регуляторы активности нейротрансмиттерных систем, процессов  нейропластичности и клеточной гибели в мозге, выяснение роли этих генов и их белковых продуктов в формировании поведенческого фенотипа, а также  психоповеденческих нарушений, обусловленных наследственной предрасположенностью, неблагоприятными условиями раннего развития и  стрессорными жизненными обстоятельствами в последующие периоды жизни. Лаборатория функциональной нейрогеномики отвечает за блок 2 бюджетного проекта: «Экспрессия белков апоптоза в мозге при формировании и проявлении психо-поведенческих нарушений».

3.     Прикладные разработки

В лаборатории разработан способ оценки про- и антиапоптозной активности препаратов.

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

Обнаружено, что глюкокортикоиды активируют пирамидные нейроны СА1 поля неонатального гиппокампа и индуцируют гибель клеток субикулума, иннервируемого этими нейронами (Рис.1).  

Глюкокортикоиды (гормоны стресса) являются одними из  важнейших факторов, влияющих в перинатальный период на развитие головного мозга млекопитающих, в том числе и путем модуляции протекания в нем физиологического апоптоза, необходимого для правильного формирования центральной нервной системы (ЦНС).  Применяемый в клинике глюкокортикоид дексаметазон стимулирует программируемую гибель клеток неонатального мозга, повышая экспрессию ключевой протеазы апоптоза – активной каспазы-3. Выявленный в нашей работе механизм индукции гормоном апоптоза связан с «эксайтотоксичностью» - гибелью клеток в результате избыточного действия глутамата. Установлено, что дексаметазон гиперактивирует продуцирующие этот нейротрансмиттер нейроны, что вызывает гибель клеток, иннервируемых этими нейронами. Это механизм способен вызвать нарушение формирования головного мозга при родовом стрессе и глюкокортикоидной терапии респираторного дистресс синдрома новорожденных и, тем самым, явиться причиной психопатологии «онтогенетического» генеза в последующие периоды жизни.

Рисунок 1. Увеличение числа иммунореактивных по активной каспазе-3 клеток в субикулуме 3-дневных крысят через 6 ч после введения дексаметазона и блокада этого эффекта антагонистом глутаматергических рецепторов мемантином.

 (А) Репрезентативные образцы иммунногистохимического мечения клеток по активной каспазе-3 в головном мозге интактных (INT) и получавших инъекции дексаметазона (DEX) в дозе 0.2 мг/кг животных. Выделенные прямоугольниками участки представлены ниже на большем увеличении. Позитивные по каспазе-3 клетки помечены стрелками. Масштабная линейка - 100 мкм.

(B) Область субикулума животного, получавшего DEX, увеличение x 20. Черными стрелками отмечены клетки, положительные по активной каспазе-3, красными стрелками отмечены остатки клеток. Масштабная линейка - 20 мкм.

(C) Большее увеличение выделенного квадратом участка рисунка (B). Увеличение x100. Масштабная линейка - 10 мкм.

(D) Количественная оценка числа иммунореактивных по активной каспазе-3 клеток в субикулуме интактных (INT), и получавших инъекции физиологического раствора (SAL) или дексаметазона (DEX) животных; *р <0,01 по сравнению с обеими контрольными группами

(Е) Предварительное введение мемантина отдельно (М в дозе 5мг/кг- М5 или 20 мг/кг -M20) или совместно с DEX (M5D, M20D) снижает число иммунореактивных по активной каспазе-3 клеток в субикулуме (*,**р <0,05 по сравнению с группами INT, SAL, M5, M20, M20D и **р <0,05 по сравнению с группой M5D).

Обнаружено, что повышение экспрессии антиапоптозного белка Bcl-xL в гиппокампе коррелирует с устойчивостью к развитию депрессии.

Животные, устойчивые к индуции стрессом депрессивно-подобного поведения, демонстрировали при стрессе более выраженное увеличение экспрессии Bcl-xL, чем чувствительные к стрессу (рис. 2; Shishkina et al., 2010). Поэтому разработка фармакологических способов повышения экспрессии этого гена при стрессе может стать новым направлением на пути создания антидепрессантов нового типа.

Рисунок 2. Повышенная экспрессия антиапоптозного белка Bcl-xl в гиппокампе придает устойчивость к развитию депрессии в условиях стресса.

А – микрофотография среза гиппокампа чувствительных к стрессу животных;

В – увеличенное изображение выделенного квадратом на микрофотографии А участка зубчатой извилины; 

С – микрофотография среза гиппокампа устойчивых к стрессу крыс;

D – увеличенное изображение выделенного квадрата микрофотографии C. Зернистое окрашивание – Bcl-xL-иммунопозитивные клетки в гиппокампе. 

5.     Задачи, планируемые на перспективу

• Выяснение роли глюкокортикоидов в формировании индуцируемого стрессом депрессивно-подобного состояния.
• Центральные молекулярно-биологические механизмы, формирования депресиивно-подобного состояния в условиях стресса.
• Поиск новых генов, определяющих формирование центральной нервной системы и физиологических функций млекопитающих в критические периоды онтогенеза.
• Разработка способов повышения устойчивости клеток головного мозга к индуцируемой глюкокортикоидами программируемой гибели (прикладное направление).

Бывшие сотрудники

Совместители

Публикации

2012	АНАЛИЗ МОЗАИЧНОГО ПРОЯВЛЕНИЯ nptII-ГЕНА У КОНТРАСТНЫХ ПО МОЗАИЦИЗМУ ЛИНИЙ ТРАНСГЕННЫХ РАСТЕНИЙ ТАБАКА Д.Б. Логинова, П.Н. Меньшанов, Е.В. Дейнеко RUSS J GENET+, 2012, Т.48, №11, с.1280-1286
2010	Нейробиологические основы депрессивных расстройств и действия антидепрессантов Шишкина Г.Т., Дыгало Н.Н. Журнал высшей нервной деятельности, 2010, 2, 60, 138-152
	Формирование эндокринных органов и систем в эволюции – "гуморальный код" Дыгало Н.Н. , 2010, т. 96, № 7, стр. 675- 685.
	Экспрессия гонадотропин-рилизинг гормона и темпы роста семенников неонатальных крыс Дыгало Н.Н., Калинина Т.С., Шеменкова Т.В., Шишкина Г.Т. Doklady Akademii Nauk, 2010, 1, 430, 134-136
	Effect of the mitochondria-targeted antioxidant SkQ10 on sexually motivated behavior in male rats Amstislavskaya T.G., Maslova L.N., Gladkikh D.V., Belousova I.I., Stefanova N.A., Kolosova N.G. PHARMACOL BIOCHEM BE, 2010, №2, vol. 96, 211-216
	Evidence that negative regulation of wakefulness in neonatal rats is an intrinsic function of the brain alpha2A-adrenergic receptors Dygalo N.N., Kalinina T.S., Shishkina G.T. Neuroscience Letters, 2010, 3,486, 224-227
	Genetic Control of the Corticosterone Level at Rest and Under Emotional Stress in ISIAH Rats with Inherited Stress-Induced Arterial Hypertension Olga E. Redina, Svetlana E. Smolenskaya, Larisa N. Maslova, Arcady L. Markel Clinical and Experimental Hypertension, 2010, 32(6): 364-71
	Resistance to the development of stress-induced behavioral despair in the forced swim test associated with elevated hippocampal Bcl-xl expression Shishkina G.T., Kalinina T.S., Berezova I.V., Bulygina V.V., Dygalo N.N. BEHAV BRAIN RES, 2010, 2, 213, 218-224
	Влияние сексуального опыта на половое мотивационное и копуляторное поведение самцов крыс Амстиславская Т.Г., Гладких Д.В., Белоусова И.И., Маслова Л.Н., Попова Н.К. , 2010, № 2, Т.96, C.154-162
	Возрастные аспекты сексуального поведения самцов крыс с различным темпом старения Амстиславская Т.Г., Гладких Д.В., Белоусова И.И., Маслова Л.Н., Колосова Н.Г. Журнал высшей нервной деятельности, 2010, №2, Т.56, C.217-225
2009	Characteristics of Motor Activity in ISIAH Rats in an Open Field Test Are Controlled by Genes on Chromosomes 2 and 16 O. E. Redina, S. E. Smolenskaya, L. N. Maslova, D. G. Sakharov, and A. L. Markel’ Neuroscience Behavioral Physiology, 2009, Vol. 39, No. 1, P. 57-64.
	Модель изучения функции гонадотропин-рилизинг гормона в онтогенезе путем подавления его экспрессии интерферирующей РНК Дыгало Н.Н., Калинина Т.С., Черноловская Е.Л., Зенкова М.А.,Шишкина Г.Т., Угрюмов М.В. Doklady Akademii Nauk, 2009, 6, 426, 828-830
	Снижение экспрессии альфа2А-адренорецепторов в мозге неонатальных крысят изменяет исследовательское поведение в период его формирования Шишкина Г.Т., Березова И.В., Дыгало Н.Н. BIOL BULL+(RUS), 2009, 4, 485-490
	The characteristics of motor activity in ISIAH rats in an open field test are controlled by genes on chromosomes 2 and 16 Redina O.E., Smolenskaya S.E., Maslova L.N., Sakharov D.G., Markel' A.L. Neuroscience Behavioral Physiology, 2009, №1, vol.39, 57-64
	Длительная социальная изоляция и социальная нестабильность в подростковом возрасте у крыс: непосредственные и отдаленные физиологические и поведенческие эффекты Маслова Л.Н., Булыгина В.В., Амстиславская Т.Г. Журнал высшей нервной деятельности, 2009, №5,Т.59, С.598–609
	Иммуногистохимический анализ экспрессии активной каспазы-3 в структурах неонатального головного мозга Д.А. Ланшаков, В.В. Булыгина, И.В. Романова, Н. Н. Дыгало B EXP BIOL MED+, 2009, №5, Т. 147, С. 635-638
2008	Эффекты клонидина и иохимбина на уровни мРНК Bax, Bcl-XL и каспазы-3 в головном мозге неонатальных крыс Ильиных Ф.А., Калинина Т.С., Дыгало Н.Н. NEUROCHEM J+, 2008, 4, 25, 299-303
	Эффекты лигандов альфа2-адренергических рецепторов на уровень мРНК белков апоптоза в формирующемся головном мозге крыс Ильиных Ф.А., Баннова А.В., Калинина Т.С., Дыгало Н.Н. BIOL BULL+(RUS), 2008, 1,104-109
	Neonatal programming of rat behavior by downregulation of alpha2A-adrenoreceptor gene expression in the rat brain Dygalo N.N., Kalinina T.S., Shishkina G.T. ANN NY ACAD SCI, 2008, 1148, 409-414
	Serotonergic changes produced by repeated exposure to forced swimming: correlation with behavior Shishkina G.T., Kalinina T.S., Dygalo N.N. ANN NY ACAD SCI, 2008, 1148, 148-153
2007	Концепция биологического стресса (к 100-летию со дня рождения Ганса Селье) Дыгало Н.Н. Успехи физиологических наук, 2007, 4, 38, 119-121
	Методология анализа молекулярно-генетических основ физиологии мозга - функциональная нейрогеномика Дыгало Н.Н. Успехи физиологических наук, 2007, 1, 38, 3-13
	Негативная регуляция альфа2А-адренорецепторами экспрессии каспазы-3 в коре неонатального мозга Меньшанов П.Н., Баннова А.В., Ильиных Ф.А., Дыгало Н.Н. B EXP BIOL MED+, 2007, № 3, Т 143, cc 244-246
	Нейроадаптивные изменения в мозге при действии блокаторов обратного захвата серотонина Шишкина Г.Т. , 2007, 11, 93, 1245-1251
	Особенности двигательной активности крыс НИСАГ в тесте открытого поля контролируются генами 2-ой и 16-ой хромосом Редина О.Е., Смоленская С.Э., Маслова Л.Н., Сахаров Д.Г., Маркель А.Д. Журнал высшей нервной деятельности, 2007, № 6, том 57, 892-701
	Психонейроэндокринные свойства взрослого организма предопределяются особенностями экспрессии генов в раннем онтогенезе Дыгало Н.Н. , 2007, 11, 93, 1229-1236
	Up-regulation of tryptophan hydroxylase-2 mRNA in the rat brain by chronic fluoxetine treatment correlates with its antidepressant effect Shishkina G.T., Kalinina T.S., Dygalo N.N. NEUROSCIENCE, 2007, 2, 150, 404-412
	Assessment of neonatal rat's activity by the automated registration of the animal entries in the squares of a testing arena Menshanov P.N., Dygalo N.N. J NEUROSCI METH, 2007, 2, 164, 299-303
	Вовлечение серотонина полосатого тела в эффекты флуоксетина на адренокортикальную функцию и поведение Шишкина Г.Т., Булыгина В.В., Юдина А.М., Толстикова Т.Г., Дыгало Н.Н. , 2007, т. 93, № 7, с. 769-776
2006	Effect of repeated treatment with fluoxetine on tryptophan hydroxylase-2 gene expression in the rat brainstem Dygalo N.N., Shishkina G.T., Kalinina T.S., Yudina A.M., Ovchinnikova E.S. PHARMACOL BIOCHEM BE, 2006, 1, 85, 220-227
	MAO A knockout attenuates adrenocortical response to various kinds of stress Popova N.K., Maslova L.N., Morozova E.A., Bulygina V.V., Seif I. PSYCHONEUROENDOCRINO, 2006, V.31, p.179-186
	Region-specific interrelations between apoptotic proteins expression and DNA fragmentation in the neonatal rat brain Menshanov P.N., Bannova A.V., Dygalo N.N. NEUROCHEM RES, 2006, Vol. 31., № 7, pp. 869-875
	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
	The effects of fluoxetine and its complexes with glycerrhizic acid on behavior in rats and brain monoamine levels Shishkina G.T., Dygalo N.N., Yudina A.M., Kalinina T.S., Tolstikova T.G., Sorokina I.V., Kovalenko I.L., Anikina L.V. Neuroscience Behavioral Physiology, 2006, 4, 36, 329-333
	Анализ функции генов в мозге сиквенс-специфическими воздействиями на мРНК Дыгало Н.Н. Информационный вестник ВОГИС, 2006, 2, 10, 352-365
	Антисенс-технология выявления "скрытой" функции гена рецептора нейротрансмиттера в регуляции апоптоза клеток формирующегося мозга Меньшанов П.Н., Баннова А.В., Ильиных Ф.А., Шишкина Г.Т., Калинина Т.С., Дыгало Н.Н. Информационный вестник ВОГИС, 2006, Т. 10, № 2, с. 366-372
	Влияние агониста 5HT2C-рецепторов МК 212 на уровень кортикостерона в крови и поведение мышей Кузнецова Е.Г., Амстиславская Т.Г., Булыгина В.В., Тибейкина М.А., Попова Н.К. B EXP BIOL MED+, 2006, т. 142, № 11, С. 541-544.
	Влияние введения глутамата натрия в неонатальном периоде на поведение и уровень кортикостерона в крови у самцов мышей Кузнецова Е.Г., Амстиславская Т.Г., Булыгина В.В., Ильницкая С.И., Тибейкина М.А., Скринская Ю.А. , 2006, т.92, № 6, C.751-760.
	Влияние инъекций физиологического раствора в неонатальном периоде на уровень тревожности и половую мотивацию самцов мышей Кузнецова Е.Г., Скринская Ю.А., Амстиславская Т.Г., Булыгина В.В., Попова Н.К. Журнал высшей нервной деятельности, 2006, т.56, № 4, C.548-555.
	Влияние стресса в пренатальный период на половое возбуждение и половую ориентацию самцов мышей Кузнецова Е.Г., Амстиславская Т.Г., Булыгина В.В., Попова Н.К. , 2006, т.92, № 1, C.123-132.
	Влияние флуоксетина на двигательную активность: возможное участие дофамина Шишкина Г.Т., Юдина А.М., Дыгало Н.Н. Журнал высшей нервной деятельности, 2006, 4, 56, 523-528