Катехол-О-метилтрансфераза (KОМТ) является одним из основных ферментов млекопитающих, участвующих в метаболизме катехоламинов, таких как дофамин, норадреналин. Процесс метаболизма катехоламинов важен для регуляции нормального функционирования нервной системы, включая эмоции и реакции на стресс. Участие KОМТ в функционировании нервной системы делает животных с инактивированным геном comt удобной моделью для изучения психических расстройств. С помощью CRISPR/Cas9-технологии была создана новая линия мышей с нокаутом гена comt. Измерение концентрации нейромедиаторов и их метаболитов в стриатуме и префронтальной коре у мышей с нокаутом гена comt и мышей дикого типа проводили методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с использованием внутреннего стандарта 2,3-дигидроксибензойной кислоты, не встречающейся в нативной ткани, в концентрации 100 нг/мл. У гомозиготных мышей с нокаутом гена comt наблюдалось отсутствие гомованилиновой кислоты — конечного продукта метаболизма дофамина в префронтальной коре и стриатуме, в то время как уровень промежуточного продукта 3,4-дигидроксифенилуксусной кислоты был выше. Уровень норадреналина в префронтальной коре оказался выше, тогда как в стриатуме достоверных различий между нокаутными мышами и мышами дикого типа не обнаружено. Несмотря на соответствующие изменения в метаболитах катехоламинов, концентрации серотонина и дофамина значительно не различались между группами мышей с нокаутом гена comt и мышей дикого типа.
Идентификаторы и классификаторы
Катехол-О-метилтрансфераза (КОМТ) — фермент, катализирующий перенос метильной группы от S-аденозил-L-метионина к гидроксильной группе катехолового субстрата, такой как дофамин, норадреналин, тирозин, катехолэстроген [1, 2]. Этот процесс помогает поддерживать баланс нейротрансмиттеров в мозге и других тканях, что важно для правильного функционирования нервной системы, регуляции настроения и реакции на стресс [3–6].
Список литературы
1. Desbonnet L. Mouse Models of Schizophrenia // Handbook of Behavioral Neuroscience. 2016. Vol. 23. P. 267– 284.
2. Tiihonen J., Hallikainen T., Lachman H. et al. Association between the functional variant of the catechol- O-methyltransferase (COMT) gene and type 1 alcoholism // Mol. Psychiatry. 1999. Vol. 4. N. 3. P. 286–289. DOI: 10.1038/sj.mp.4000509.
3. Cuartas Arias J.M., A Palacio Acosta C., Valencia J.G. et al. Exploring epistasis in candidate genes for antisocial personality disorder // Psychiatric Genetics. 2011. Vol. 21 N. 3. P. 115–124. DOI: 10.1097/YPG.0b013e3283437175.
4. Jones G., Zammit S., Norton N. et al. Aggressive behaviour in patients with schizophrenia is associated with catechol-O-methyltransferase genotype // Br. J. Psychiatry. 2001. Vol. 179. N. 4. P. 351–355. DOI: 10.1192/bjp.179.4.351.
5. Tosato S., Bonetto C., Di Forti M. et al. Effect of COMT genotype on aggressive behaviour in a community cohort of schizophrenic patients // Neuroscience Letters. 2011. Vol. 495. N. 1. P. 17–21. DOI: 10.1016/j.neulet. 2011.03.018.
6. Wang M., Li H., Deater-Deckard K. et al. Interacting Effect of Catechol-O-Methyltransferase (COMT) and Monoamine Oxidase A (MAOA) Gene Polymorphisms, and Stressful Life Events on Aggressive Behavior in Chinese Male Adolescents // Front. Psychol. 2018. Vol. 9. P. 1079. DOI: 10.3389/fpsyg.2018.01079.
7. Robinson R.G., Smith S.M., Wolkenberg S.E. et al. Characterization of Non-Nitrocatechol Pan and Isoform Specific Catechol-O-methyltransferase Inhibitors and Substrates // ACS Chem. Neurosci. 2012. Vol. 3. N. 2. P. 129–140. DOI: 10.1021/cn200109w.
8. Tenhunen J., Salminen M., Lundström K. et al. Genomic organization of the human catechol O-methyltransferase gene and its expression from two distinct promoters // European Journal of Biochemistry. 1994. Vol. 223. N. 3. P. 1049–1059. DOI: 10.1111/j.1432- 1033.1994.tb19083.x.
9. Ulmanen I., Peränen J., Tenhunen J. et al. Expression and Intracellular Localization of Catechol O-methyltransferase in Transfected Mammalian Cells // European Journal of Biochemistry. 1997. Vol. 243. N. 1–2. P. 452–459. DOI: 10.1111/j.1432-1033.1997.0452a.x.
10. Jalkanen A., Lassheikki V., Torsti T. et al. Tissue and interspecies comparison of catechol-O-methyltransferase mediated catalysis of 6-O-methylation of esculetin to scopoletin and its inhibition by entacapone and tolcapone // Xenobiotica. 2021. Vol. 51. N. 3. P. 268–278. DOI: 10.1080/00498254.2020.1853850.
11. Myöhänen T.T., Schendzielorz N., Männistö P.T. Distribution of catechol-O-methyltransferase (COMT) proteins and enzymatic activities in wild-type and soluble COMT deficient mice // Journal of Neurochemistry. 2010. Vol. 113. N. 6. P. 1632–1643.
12. Käenmäki M., Tammimäki A., Myöhänen T. et al. Quantitative role of COMT in dopamine clearance in the prefrontal cortex of freely moving mice // Journal of Neurochemistry. 2010. Vol. 114. N. 6. P. 1745–1755. DOI: 10.1111/j.1471-4159.2010.06889.x.
13. Rivest J., Barclay C.L., Suchowersky O. COMT Inhibitors in Parkinson’s Disease // Can. J. Neurol. Sci. 1999. Vol. 26. N. 2. P. S34–S38.
14. Byrne R., Sinha S., Chaudhuri K.R. Restless legs syndrome: diagnosis and review of management options // Neuropsychiatric Disease and Treatment. 2006. Vol. 2. N. 2. P. 155–164.
15. Litscher E.S., Wassarman P.M. Isolation and Manipulation of Mouse Gametes and Embryos // Methods in Enzymology. Elsevier. 2010. Vol. 476. P. 73–84.
16. Doe B., Brown E., Boroviak K. Generating CRISPR/Cas9-Derived Mutant Mice by Zygote Cytoplasmic Injection Using an Automatic Microinjector // MPs. 2018. Vol. 1. N. 1. P. 5.
17. Hasegawa A., Mochida K., Ogonuki N. et al. Efficient and scheduled production of pseudopregnant female mice for embryo transfer by estrous cycle synchronization // Journal of Reproduction and Development. 2017. Vol. 63. N. 6. P. 539–545.
18. Preece C., Alghadban S., Bouchareb A. et al. Replacement of surgical vasectomy through the use of wild-type sterile hybrids // Lab. Anim. 2021. Vol. 50. N. 6. P. 49– 52. DOI: 10.1038/s41684-020-00692-w.
19. Truett G.E., Heeger P., Mynatt RL. et al. Preparation of PCR-Quality Mouse Genomic DNA with Hot Sodium Hydroxide and Tris (HotSHOT) // BioTechniques. 2000. Vol. 29. N. 1. P. 52–54. DOI: 10.2144/00291bm09.
20. Belov D.R., Efimova E.V., Fesenko Z.S. et al. Putative Trace-Amine Associated Receptor 5 (TAAR5) Agonist α-NETA Increases Electrocorticogram Gamma-Rhythm in Freely Moving Rats // Cell Mol. Neurobiol. 2020. Vol. 40. N. 2. P. 203–213. DOI: 10.1007/s10571-019- 00716-1.
21. Zachry J.E., Nolan S.O., Brady L.J. et al. Sex differences in dopamine release regulation in the striatum // Neuropsychopharmacol. 2021. Vol. 46. N. 3. P. 491–499. DOI: 10.1038/s41386-020-00915-1.
22. Napolitano A., Cesura A.M., Da Prada M. The role of monoamine oxidase and catechol O-methyltransferase in dopaminergic neurotransmission // J. Neural Transm. Suppl. 1995. Vol. 45. P. 35–45.
23. Finberg J.P.M. Inhibitors of MAO-B and COMT: their effects on brain dopamine levels and uses in Parkinson’s disease // J. Neural Transm. 2019. Vol. 126. N. 4. P. 433–448.
24. Norton N., Kirov G., Zammit S. Schizophrenia and functional polymorphisms in the MAOA and COMT genes: No evidence for association or epistasis // Am. J. Med. Genet. 2002. Vol. 114. N. 5. P. 491–496. DOI: 10.1002/ajmg.10517.
25. Muñoz P., Huenchuguala S., Paris I. et al. Dopamine Oxidation and Autophagy // Parkinson’s Disease. 2012. Vol. 2012. P. 1–13. DOI: 10.1155/2012/920953.
26. Gogos J.A., Morgan M., Luine V. et al. Catechol-O-methyltransferase- deficient mice exhibit sexually dimorphic changes in catecholamine levels and behavior // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1998. Vol. 95. N. 17. P. 9991–9996. DOI: 10.1073/pnas.95.17.9991.
27. Jin C., Kang H., Yoo T. et al. The Neomycin Resistance Cassette in the Targeted Allele of Shank3B Knock-Out Mice Has Potential Off-Target Effects to Produce an Unusual Shank3 Isoform // Front. Mol. Neurosci. 2021. Vol. 13. P. 614435. DOI: 10.3389/fnmol.2020.614435.
28. Keskintepe L., Norris K., Pacholczyk G. et al. Derivation and comparison of C57BL/6 embryonic stem cells to a widely used 129 embryonic stem cell line // Transgenic Res. 2007. Vol. 16. N. 6. P. 751–758.
29. Clough B., Finethy R., Khan R.T. et al. C57BL/6 and 129 inbred mouse strains differ in Gbp2 and Gbp2b expression in response to inflammatory stimuli in vivo // Wellcome Open Res. 2019. Vol. 4. P. 124. DOI: 10.12688/wellcomeopenres.15329.1.
30. Sandberg R., Yasuda R., Pankratz D.G. et al. Regional and strain-specific gene expression mapping in the adult mouse brain // Proc. Natl. Acad.Sci. U.S.A. 2000. Vol. 97. N. 20. P. 11038–11043. DOI: 10.1073/ pnas.97.20.11038.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Цель работы — изучить реабсорбцию белков в почках озерных лягушек (Pelophylax ridibundus) при гиперволемии, дегидратации и действии аргинин-вазотоцина (АВТ), антидиуретического гормона амфибий. Использовали методы иммуногистохимии, конфокальной микроскопии и автоматизированного анализа флуоресцентных сигналов. На фиксированных препаратах почек регистрировали свечение в проксимальных канальцах рецептора эндоцитоза мегалина и введенных белков — лизоцима и зеленого флуоресцентного белка (GFP). Рассчитывали интенсивность сигналов, число флуоресцентных канальцев и эндоцитозных везикул, а также процент колокализации белков с мегалином. Дегидратация и инъекции АВТ приводили, как правило, к снижению показателей реабсорбции. Данные сопоставлены со сходными эффектами гипернатриемии, а также с показателями крови и функции почек, продемонстрированными ранее у лягушек в аналогичных экспериментальных условиях. Можно полагать, что у лягушек увеличение концентрации осмотически активных веществ в крови и первичной моче, а также уменьшение скорости клубочковой фильтрации приводит к снижению захвата и скорости внутриклеточного транспорта белков в клетках проксимальных канальцев.
Интенсивность исследований и применения природного биологически активного вещества муцина улиток в фармакологии и косметологии сегодня позволяет говорить о его масштабной отраслевой потребности в ближайшем будущем. В связи с этим актуальна разработка высокопроизводительных методов получения улиточной слизи, предполагающих многократную экстракцию секрета на протяжении жизни моллюска без причинения вреда его физиологическому состоянию. В работе предложен и исследован способ нетравмирующего воздействия на моллюсков, позволяющий стимулировать секреторную функцию животных и повысить производительность получения муцина. На примере улиток вида Helix pomatia с помощью разработанного и изготовленного опытного образца устройства для получения муцина в лабораторных условиях подтверждена возможность применения пульсирующего светодиодного излучения в видимом диапазоне спектра в качестве нетравмирующего воздействия, повышающего производительность получения секрета. Установлен наиболее эффективный режим светового воздействия. Показана эффективность сочетания пульсирующего светового воздействия с другим нетравмирующим фактором — механическим воздействием текстуры опорной поверхности на ногу моллюска. Приведены фото, иллюстрирующие основные конструктивные и исполнительные узлы (корпус, крышка-шасси, плата контроллера, светодиодный светильник, опорная пластина с ребристой поверхностью) экспериментального устройства для получения муцина.
Для обеспечения комфортного содержания лабораторных яванских макак, которые играют важную роль в доклинических исследованиях, необходимо уделить внимание нескольким ключевым аспектам. Важно обеспечить подходящее для данного вида животных размещение, устанавливать и контролировать оптимальные параметры микроклимата мест содержания, составлять сбалансированный по необходимым нутриентам рацион кормления, подбирать и предоставлять различные виды среды обогащения, а также учитывать особенности репродуктивной системы для успешного воспроизводства животных и получения здорового потомства.
Поиск публикаций выполняли в базах данных PubMed и Google Scholar. В обзор включали публикации, доступные для поиска на 09.07.2024 г. В результате настоящего обзора были обозначены и обобщены данные литературы по лабораторным яванским макакам, которые описывают условия размещения животных; допустимые параметры микроклимата в местах содержания (температура, влажность, кратность воздухообмена, освещенность и цикл освещения); предоставление различных видов обогащения среды; характерное поведение макак в популяции; особенности репродуктивной системы самцов и самок; половое поведение животных в период садки, включая оптимальный период для их спаривания; период беременности и родов; особенности макак в уходе за потомством. При анализе данных литературы были собраны основные рекомендации по содержанию яванских макак с учетом всех зоотехнических потребностей при их размещении и воспроизводстве.
Доклиническую оценку специфической активности инфузионных растворов проводят на крупных лабораторных животных, использование которых в скрининговых исследованиях затруднено в связи с большими материальными и временными затратами. В настоящее время коллективом авторов (Шперлинг И. А. и др.) разработана модель острой кровопотери на крысах, в которой критериями специфической активности инфузионных растворов рассматриваются расчетные показатели: приведенный ударный объем крови (ПУдОК) и показатель эффективности инфузии (ПЭИ). Данные показатели рассматриваются в качестве косвенных аналогов ударного объема сердца — основного показателя функции сердечной деятельности. Динамика данных показателей позволяет комплексно оценить эффективность механизмов поддержания гемодинамики при острой кровопотере и ее восполнении в скрининговых исследованиях на мелких лабораторных животных. В связи с этим проведено исследование с целью определения возможности использования приведенного ударного объема крови и показателя эффективности инфузии в качестве критериев оценки специфической активности инфузионных растворов на модели острой кровопотери у крупных лабораторных животных. Содержание животных и все манипуляции с ними одобрены локальным этическим комитетом. У наркотизированных (внутримышечно золетил 100; ингаляционно изофлуран) самцов свиней (массой около 50 кг) проводили эксфузию крови через яремную вену в объеме 45–50% объема циркулирующей крови (ОЦК) (исходя из ОЦК, равного 7% массы животного) со скоростью 50 мл/мин до установления стойкой артериальной гипотензии. Далее животные были распределены на 2 группы по 10 особей: контрольную (без инфузии) и опытную (восполнение ОЦК реополиглюкином, который вводили в яремную вену через 15 мин после окончания эксфузии крови). В динамике эксперимента регистрировали частоту сердечных сокращений (ЧСС) и среднее артериальное давление (АДср), проводили ЭхоКГ, измерение ударного объема (УО) крови, рассчитывали ПУдОК и ПЭИ. Статистический анализ полученных данных выполняли с помощью программного обеспечения Statistica 10.0. Сравнительный анализ позволил установить тесную корреляционную связь между исследуемыми показателями гемодинамики (ПУдОК и ПЭИ) и УО, измеренным с помощью ЭхоКГ. На основе полученных результатов дополнительно разработаны прогностические признаки благоприятного и неблагоприятного течения периода острой кровопотери. Рассмотренные в настоящем исследовании расчетные показатели (ПУдОК и ПЭИ) являются корректными индексами, отражающими гемодинамику при острой кровопотере и эффективность ее компенсации вливанием инфузионных растворов. Данные показатели не требуют фактического подтверждения УО крови, являющегося одним из ключевых показателей эффективности деятельности сердца, и могут быть использованы в экспериментах по оценке специфической активности инфузионных растворов на модели острой кровопотери у крупных лабораторных животных, в частности, свиней.
Гематологический анализ, или общий анализ крови, направленный на оценку качественного и количественного состава крови позволяет учитывать широкий спектр показателей. Это один из наиболее простых и часто используемых анализов, позволяющий осуществить мониторинг здоровья лабораторных животных, а также оценивать ход эксперимента. С его помощью можно получить характеристику всех форменных элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов, оценить их процентное соотношение, форму и вид, обнаружить патологические формы клеток, клеток-предшественников или различные включения. Данный вид анализа может указать на ранние изменения состояния здоровья организма, определить такие состояния, как анемия/полицитемия, тромбоцитопения/тромбоцитоз и лейкопения/лейкоцитоз, которые могут быть симптомами какого-либо заболевания или выступать в качестве самостоятельных патологий. Именно поэтому в каждом научном центре необходимо иметь референтные интервалы гематологических показателей крови здоровых лабораторных животных, учитывающие критические преаналитические, аналитические и постаналитические особенности. Целью данной работы являлось установление референтных интервалов гематологических показателей крови как самцов, так и самок мышей, песчанок, хомяков, крыс, морских свинок и кроликов, как широко используемых тест-систем в биомедицинских исследованиях. Возраст всех животных соответствовал диапазону половой зрелости, в исследование были включены самцы и небеременные и нерожавшие самки без учета фазы менструального цикла. Данные, используемые в работе, были получены от интактных животных за временной период январь—июнь 2024 г. в АО «НПО «ДОМ ФАРМАЦИИ». Вся работа была поделена на два этапа: оценка показателей на гематологическом анализаторе и подсчет лейкоцитарной формулы в ходе микроскопического анализа. В цельной крови животных посредством гематологического анализатора регистрировали такие показатели, как общее число эритроцитов, гематокрит, концентрация гемоглобина, средний объем эритроцитов в общем объеме пробы, среднее содержание гемоглобина в эритроците, средняя концентрация гемоглобина в эритроците, общее число тромбоцитов, общее число лейкоцитов, число лимфоцитов и гранулоцитов. При подсчете лейкоцитарной формулы регистрировались такие показатели, как содержание палочкоядерных и сегментоядерных нейтрофилов, эозинофилов, моноцитов, базофилов и лимфоцитов. При сравнении полученных интервалов с референтными значениями из источников литературы было показано, что в целом диапазоны рассматриваемых показателей схожи, но присутствуют и различия. Наибольшие различия были связаны с количеством эритроцитов, тромбоцитов, моноцитов, лимфоцитов, нейтрофилов и концентрацией гемоглобина. Референтные интервалы, рассчитанные в ходе исследования, могут быть полезным инструментом мониторинга состояния здоровья лабораторных животных в ходе проведения доклинических экспериментов.
Мочекаменная болезнь (уролитиаз) характеризуется образованием минерализованных конкрементов в мочевыводящих путях и является одним из самых распространенных заболеваний современного человека. Физико-химические реакции, составляющие основу патогенеза формирования камней, а также роль регулирующих молекул в данном процессе до конца не изучены, что затрудняет разработку эффективных лекарственных препаратов для лечения и профилактики данной патологии и в то же время обусловливает актуальность исследования возможных моделей уролитиаза на лабораторных животных. В данной работе представлены результаты моделирования мочекаменной болезни у самцов крыс и кроликов при помощи введения этиленгликоля (ЭГ) с питьевой водой. ЭГ обладает литогенным действием, поскольку в результате его метаболизма синтезируется большое количество оксалат-ионов, которые, соединяясь с ионами кальция в моче, образуют нерастворимые соли. Возможность формирования патологии исследовали в следующих режимах дозирования индуктора: введение крысам 1% ЭГ в течение 28 дней (n=20) и 1,5% ЭГ в течение 9 дней (n=20); кроликам 1,5% ЭГ в течение 28 дней (n=16) и 4% ЭГ в течение 13 дней (n=16). В рамках данной работы у всех экспериментальных животных регистрировали потребление воды, массу тела, проводили ежедневное клиническое наблюдение, в сыворотке крови оценивали уровень альбумина, общего белка, кальция, фосфора, мочевины, креатинина, аланинаминотрансферазы, аспартатаминотрансферазы, щелочной фосфатазы и лактатдегидрогеназы, в пробах мочи исследовали содержание кристаллов, креатинина, мочевины, белка и кальция. Почки крыс и кроликов подвергались гистологическому исследованию. На основании полученных данных проведена оценка эффективности формирования уролитиаза у крыс и кроликов в исследованных режимах, по результатам которой наиболее удачным признано введение 1% ЭГ крысам в течение 28 дней. При необходимости использовать кроликов в качестве тест-системы следует помнить о слабой выраженности отклонений лабораторных параметров от физиологической нормы.
Одним из актуальных направлений при изучении механизмов развития патологий, возможности тестирования новых фармакологических препаратов, а также внедрении альтернативных способов терапии болезней является использование лабораторных животных, среди которых чаще всего выбираются грызуны. Расстройства аутистического спектра требуют изучения не только генетических и нейробиологических механизмов возникновения, но и возможности ранней диагностики и облегчения симптоматики. Цель представленной работы — провести обзор имеющихся методов создания экспериментальных моделей расстройств аутистического спектра и современных тестов, необходимых для оценки поведенческих паттернов животных при проведении биомедицинских исследований по изучению аутизма. Поиск источников литературы осуществляли в базах данных PubMed и РИНЦ по следующим словарным запросам: «расстройства аутистического спектра», «модели на грызунах», «поведенческие модели», «фармакологические модели расстройств аутистического спектра», «autism», «autism spectrum disorder» и др. Временной горизонт поиска распространялся на 2016–2023 гг. Рассмотрены современные подходы к моделированию расстройств аутистического спектра на грызунах. Отдельное место занимает описание фармакологических и поведенческих моделей. Большое внимание уделяется комплексному изучению поведения животных для оценки степени выраженности симптомов аутизма, а именно нарушений социального поведения, проявлений стереотипного поведения и расстройств коммуникационных способностей.
Издательство
- Издательство
- НПО ДОМ ФАРМАЦИИ
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 188663, Ленинградская обл, Всеволожский р-н, гп Кузьмоловский, ул Заводская, д 3 к 245, ком 4/34
- Юр. адрес
- 188663, Ленинградская обл, Всеволожский р-н, гп Кузьмоловский, ул Заводская, д 3 к 245, ком 4/34
- ФИО
- Макарова Марина Николаевна (ДИРЕКТОР)
- Контактный телефон
- +7 (___) _______