Чижова Н.Д. , Липина Т.В., Амстиславская Т.Г. Характеристика поведения гетерозиготных мышей с мутациями L100P и Q31L в гене DISC1. Лабораторные животные для научных исследований. 2019; 3. https://doi.org/10.29296/2618723X-2019-03-02
Шизофрения и депрессия — многофакторные заболевания, патогенез которых складывается из сложного взаимодействия генетических особенностей организма и факторов среды. Эти заболевания зачастую перекликаются друг с другом и по ряду негативных симптомов, и по факторам, повышающим риск их развития. Это предполагает потенциальное совпадение в патофизиологии и/или этиологии этих расстройств. На основе многочисленных исследований установлены генетические ассоциации между локусом гена DISC1 (Disrupted-In-Schizophrenia-1) и психиатрическими заболеваниями в разных популяциях у человека. В частности, показано, что биологические процессы в нейронах, протекающие с участием белка DISC1 и его интерактома, могут оказывать влияние на развитие шизофрении и депрессии. Для изучения этих биохимических процессов и тестирования новых методов лечения разработаны валидные анимальные DISC1-генетические модели данных психопатологий. Так, в составе УНУ НИИ физиологии и фундаментальной медицины СО РАМН (Новосибирск) имеются мыши генетических линий DISC1-L100P—/— и DISC1-Q31L—/—, моделирующих шизофрено- и депрессивноподобные эндофенотипы соответственно.
В ходе эксперимента были получены мыши, сочетающие в себе различающиеся мутантные аллели гена DISC1 (L100P и Q31L) и исследованы фенотипические особенности проявления их эмоционального, социального и когнитивного поведения. Выявлены различия и сходства у мышей DISC1-L100P+/—/Q31L+/— по сравнению с L100P+/— в одних тестах и с Q31L+/— — в других. Выявленные половые различия в экспрессии отдельных поведенческих паттернов, а также наличие когнитивных нарушений в тесте PPI позволяют рассматривать мышей DISC1-L100P+/—/Q31L+/— в качестве перспективной экспериментальной модели шизофрении.
На сегодняшний день многочисленными исследованиями гена DISC1 (Disrupted-In-Schizophrenia-1) установлены генетические ассоциации между локусом этого гена и психиатрическими заболеваниями в разных популяциях у человека [1, 2], которые подтверждаются наличием валидных DISC1-генетических моделей психопатологий. Известно, что биологические процессы в нейронах, протекающие с участием белка DISC1 и его интерактома (совокупность протеинов, взаимодействующих с ним), могут играть важную роль в патологии шизофрении и депрессии [3–5].
Шизофрения — это полиморфное психическое расстройство, характеризующееся позитивными (галлюцинации, бред и расстройства мышления), негативными (пониженная мотивация, ангедония, упрощение эмоциональных реакций, скудность речи, снижение социального функционирования) и когнитивными — ключевыми (дефицит исполнительных функций мозга, нарушение концентрации внимания, дефицит кратковременной памяти) симптомами [6]. Установлено, что у шизофрении есть генетическая основа, а различные патогенные факторы могут провоцировать начало ее проявления. Так, согласно гипотезе нейроразвития, взаимодействия определенных генетических элементов (различных аллелей некоторых генов) с неблагоприятными факторами окружающей среды приводят к нарушениям в формировании головного мозга, что впоследствии способствует проявлению симптомов шизофрении [7]. Выявлено множество генов, связанных с развитием этой психопатологии. Такие аллели имеют различную степень риска развития заболевания — высокорисковые с большей вероятностью приведут к шизофрении, чем низкорисковые, — и распространенность в популяциях. Тем не менее, генетика шизофрении до конца не изучена, поскольку существует большое разнообразие аллелей, взаимодействие которых друг с другом настолько сложно, что затрудняет прогнозирование фенотипических проявлений [8].
Большое депрессивное расстройство (БДР) — это длительное психическое заболевание, развитие которого также связано с определенными генетическими факторами и воздействием окружающей среды, как физического, так и психологического плана. Данная психопатология характеризуется «депрессивной триадой»: сниженное настроение и утрата способности переживать радость, нарушения мышления, двигательная заторможенность [9].
Шизофрения и депрессия вносят ощутимый вклад в глобальное бремя болезней [10]. Данные заболевания зачастую перекликаются друг с другом, как по факторам, повышающим риск развития, так и по ряду негативных симптомов [11]. Такая взаимосвязь между шизофренией и депрессией предполагает потенциальное совпадение в патофизиологии и/или этиологии этих расстройств.
Существует множество различных анимальных экспериментальных моделей ментальных расстройств с той или иной степенью валидности. Однако многие генетические модели психопатологий основаны на одной генетической мутации, что не отражает наблюдаемой картины генетического разнообразия психических расстройств у человека, и, следовательно, может являться препятствием для трансляции результатов в клинические исследования. Кроме того, поиск адекватных моделей шизофрении и депрессии осложняется гетерогенностью симптомов, а также трудностями в установлении надежной патологической этиологии [12]. Создание же такой модели заболевания на грызунах, которая обладала бы всеми ее патологическими характеристиками, — весьма сложная задача.
Таким образом, присутствие в одной модели как шизофрено-, так и депрессивноподобного эндофенотипов может быть полезным для понимания механизмов их сопутствующего развития и тестирования новых методов лечения сложных психических состояний. В связи с этим представляется перспективным изучить влияния взаимодействия нескольких аллелей гена, связанного с развитием этих заболеваний, на поведение животного. Такое исследование возможно провести с использованием мышей мутантных линий DISC1-Q31L и DISC1-L100P из УНУ НИИФФМ [13].
Данные мутации были созданы при сотрудничестве лаборатории профессора Дж. Родера с исследователями биоресурсного центра RIKEN [14]. Мыши линии DISC1-L100P несут точечную мутацию (замена одного нуклеотида) во 2-м экзоне гена DISC1, приводящую к замене лейцина на пролин в положении 100-й аминокислоты, а у мышей линии DISC1-Q31L — глутамина на лейцин в положении 31-й аминокислоты в DISC1-протеине. На основании ряда исследований выявлено соответствие линии мышей DISC1-L100P—/— генетической модели шизофрении, а DISC1-Q31L—/— — модели депрессии, согласно критериям модели психического расстройства [5, 14-20].
Целью данной работы было получение самцов и самок мышей, несущих 2 мутации в гене DISC1 — L100P и Q31L, и выявление фенотипических особенностей проявления их эмоционального, социального и когнитивного поведения.
С целью получения экспериментальных животных были использованы половозрелые гомозиготные мыши генетических линий DISC1-L100P—/— и DISC1-Q31L—/— из УНУ «Биологическая коллекция — генетические биомодели нейропсихических заболеваний» (№ 493387) НИИ физиологии и фундаментальной медицины [13] в качестве родительских особей. Всего было взято: 2 самки и 2 самца DISC1-L100P—/—, 3 самца DISC1-Q31L—/—, а также 14 самок и 3 самца линии C57BL/6NCrl (WT, дикий тип), используемых в качестве контроля. Все мыши содержались в виварии НИИФФМ в пластиковых клетках (OptiMice Biotech A.S.; 34 × 29 × 15 см), со световым режимом 12:12 (свет — с 6:00 ч, темнота — с 18:00 ч) при температуре около 23оС. Корм («ПроКорм» для лабораторных крыс и мышей); воду животные получали в неограниченном количестве.
Тестирование полученных экспериментальных мышей в возрасте 2–3,5 мес проводили между 9:00 и 16:00 ч. Перед экспериментами мышей помещали в экспериментальную комнату на 30 мин для габитуации. Между тестированиями каждой мыши оборудование очищалось 70% раствором этанола для удаления запахов. Условия работы с животными соответствовали международным нормам (Council of the European Communities Directive 86/609/EES).
Эмоциональное поведение оценивалось в тестах «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) [21], «открытое поле» (ОП) [22] — в течение 5 мин и в тесте «подвешивание за хвост» (ПХ) [23] — с помощью компьютеризованного оборудования фирмы Noldus International Technology.
Социальное поведение исследовалось в тесте на социальную мотивацию [24], который был модифицирован следующим образом. 2 полых цилиндра одинакового размера (6,5 × 6,5 × 10,5 см) располагались в углах у одной стенки экспериментальной камеры (40 × 40 × 37 см) из оргстекла. Тестирование проводили в 2 этапа, между которыми мышь возвращали в домашнюю клетку на 1–2 мин: 1-й этап — адаптация. Мышь помещали в центр экспериментальной установки на 5 мин; 2-й этап — сессия. Внутрь контейнера А помещалась незнакомая мышь дикого типа такого же пола, возраста и веса, что и тестируемые животные, а в контейнер В — нейтральный предмет без запаха и вкуса (игрушка — стеклянный контейнер с синим содержимым), после чего в центр установки снова помещали испытываемую мышь уже на 10 мин. В течение обоих этапов регистрировали продолжительность нахождения и число заходов мыши в исследуемые зоны (сектора в углах А и В радиусами 12 см) с помощью оборудования фирмы Noldus International Technology. В этом эксперименте участвовали только самцы. Схема теста представлена на рис. 1.
Когнитивное поведение оценивалось в 3 тестах. Тестирование в Т-образном лабиринте (ТЛ) проводилось аналогично описанному [25], при этом стартовым был рукав А, расположенный под прямым углом к остальным рукавам (В и С), а стенки самого лабиринта были прозрачными. Все измерения фиксировались экспериментатором вручную. Тест на сенсорно-моторную фильтрацию (престимульное торможение реакции вздрагивания, PPI) проводился, согласно протоколу [18] в звукоизоляционной камере SR-Lab Startle Response System. Использовались следующие звуковые сигналы: стимулы, вызывающие реакцию вздрагивания, – 110 дБ; престимулы мощностью 72, 78, 82, 86 дБ; фоновый шум – 65 дБ. Тест на выработку условной реакции пассивного избегания (память страха, ПС) был проведен в экспериментальных установках Gemini Avoidance System (San-Diego Instruments) в соответствии с описанием [26] для тока силой 0,5 мА.
Статистический анализ результатов выполняли с помощью пакета программ Statistica 10 for Windows 8. Для определения нормальности распределения данных использовали критерий Шапиро–Уилка. При нормальном распределении (p>0,05) сравнивали средние значения с помощью дисперсионного анализа ANOVA (с повторными измерениями для тестов на социальную мотивацию и PPI) и последующим post-hoc-анализом с применением LSD критерия Фишера. При отсутствии нормального распределения (p<0,05) применяли непараметрический ранговый анализ Краскела–Уоллиса (для теста на память страха).
Получение мышей. Для достижения максимального количества потомков родителей ссаживали по 3 особи (2 самки и 1 самец), в итоге сформировав 8 родительских гнезд. Схема скрещивания показана на рис. 2.
Отсадка помета производилась в возрасте 1 мес в аналогичные клетки по 2–7 особей, раздельно по полу. Численность получившихся экспериментальных групп см. в табл. 1.
Таблица 1
Количество мышей в группах
Пол |
Генотип |
|||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/Q31L |
|
Самцы |
10 |
11 |
12 |
9 |
Самки |
7 |
13 |
8 |
8 |
«Приподнятый крестообразный лабиринт». Среди основных показателей тревожности выявлены различия в предпочтении рукавов лабиринта. Найдено влияние генотипа [F(3,62)=5,33; p<0,01] на время, проведенное в открытых рукавах лабиринта. Самки Q31L+/– достоверно проводили больше времени в закрытых (p<0,05) и меньше в открытых (p<0.01) рукавах в сравнении с WT (рис. 3, табл. 2). Самки с двумя мутациями отличались от Q31L+/– – они предпочитали проводить больше времени в открытых рукавах лабиринта (p<0,01) и меньше в закрытых (p<0,05), но при этом не отличались от контрольных самок (p>0,05); также они проводили больше времени в закрытых рукавах, чем самцы (p<0,05).
Таблица 2
Поведение мышей в приподнятом крестообразном лабиринте
Показатели |
Самцы |
Самки |
||||||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
|
Центр, % |
14,17±2,45 |
12,06±1,67 |
10,4±1,4 |
15,16±2,56 |
12,5±2,3 |
8,61±0,98 |
12,78±2,53 |
12,91±1,83 |
Закрытый рукав, % |
76,52±4,06 |
80,01±3,79 |
84,51±2,07 |
79,58±2,6 |
77,11±5,48 |
88,06±1,7 # |
80,1±4,96 |
75,96±4,54 * ^ |
Head-dips |
3,22±0,5 |
6,55±1,63 ## |
1,88±0,38 |
2,44±0,3 |
3,14±0,8 |
4,38±0,93 |
1,37±0,26 ^ |
3,43±0,66 |
N |
10 |
11 |
10 |
9 |
7 |
13 |
7 |
8 |
Примечание. * – p<0,05 по сравнению с самцами; ## – p<0,01 по сравнению с WT; ^ – p<0,05 по сравнению с Q31L.
Обнаружено влияние генотипа на частоту заглядываний под лабиринт (head-dips) [F(3,66)=50,58; p<0,001]. Самцы Q31L+/– совершили наибольшее их количество (p<0,01), при этом самцы дикого типа, L100P+/– и L100P/Q31L не отличались между собой (p>0,05). Самки Q31L+/– совершали большее количество заглядываний только по сравнению с L100P+/– (p<0,05).
«Открытое поле». Выявлено влияние генотипа на двигательную активность (пройденный путь) [F(3,63)=3,42; p<0.05] и продолжительность пребывания мыши в центре и у стенок «открытого поля» [F(3,62)=3,19; p<0,05]. Также был обнаружен эффект генотипа [F(3,58)=9,18; p<0,001] и взаимодействия генотипа и пола [F(3,58)=4,04; p<0,05] на длительность замирания при посадке в установку. Самки L100P+/– и L100P/Q31L были менее подвижны, чем WT (p<0,01 и p<0,05 соответственно; рис. 4).
Самки Q31L+/– и L100P/Q31L замирали меньше, чем самки L100P+/– (p<0,01; табл. 3) и WT (p<0,01 и p<0,05 соответственно).
Таблица 3
Поведение мышей в тесте «открытое поле»
Показатели |
Самцы |
Самки |
||||||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
|
Периметр, % |
94,87±0,76 |
96,1±0,47 |
96,39±0,74 |
95,85±0,81 |
93,92±0,88 |
96,62±0,62 # |
94,24±1,41 |
97,26±0,46 ## |
Латентное время, с |
4,6±0,67 |
2,69±0,43 # |
2,46±0,74 ## |
1,6±0,32 ## |
3,43±0,65 |
1,16±0,21 ## |
4,6±0,86 |
1,58±0,59 # |
n |
9 |
10 |
10 |
8 |
7 |
13 |
7 |
8 |
Примечание. # – p<0,05, ## – p<0,01 по сравнению с WT.
Самцы Q31L+/– (p<0,05), L100P+/– и L100P/Q31L (p<0.01) замирали меньше по сравнению с диким типом; самки Q31L+/– и L100P/Q31L предпочитали проводить меньше времени в центре открытого поля по сравнению с L100P+/– (p<0,05) и WT (p<0,05 и p<0,01) и больше по периметру соответственно (рис. 5).
«Т-образный лабиринт». Обнаружено влияние пола [F(1,62)=4,32; p<0,05] на количество совершенных входов в рукава лабиринта, что отражает двигательную активность. Показано меньшее их количество у самок с двумя мутациями по сравнению с диким типом (p<0,05; табл. 4). Ни в одной группе не было обнаружено различий в спонтанном чередовании (p>0,05).
Таблица 4
Поведение мышей в Т-образном лабиринте
Показатели |
Самцы |
Самки |
||||||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
|
Спонтанный выбор, % |
51,27±3,87 |
58,96±4,34 |
58,36±3,06 |
64,64±7,52 |
48,92±7,11 |
54,32±5,42 |
55,54±5,9 |
52,09±6,65 |
Число заходов в рукава |
12,38±1,25 |
11,5±1 |
10,9±0,78 |
10,75±1,01 |
16±2 |
13,08±1,67 |
13,86±1,64 |
11±1,15 # |
N |
8 |
10 |
10 |
8 |
7 |
13 |
7 |
7 |
Примечание. # – p<0,05 по сравнению с WT.
Социальная мотивация. RMANOVA выявил влияние фактора «мышь» [F(1,34) =151,38; p<0,001] на продолжительность времени, проведённого в зонах А и Б, и число заходов в них [F(1,33) = 58,86; p<0,001]. Все самцы демонстрировали предпочтение социального контакта, проводя больше времени у цилиндра с мышью внутри (p<0,01; рис. 6) и чаще подходя к нему (p<0,01; p<0,05 для WT; табл. 5). Кроме того, у самцов L100P+/– отмечено большее время, проведенное рядом с мышью, по сравнению с диким типом (p<0,01).
Таблица 5
Поведение мышей в тесте на социальную мотивацию
Показатели |
Самцы |
||||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/Q31L |
||
Подходы к контейнеру |
A (Мышь) |
33,78±6,8 |
51,7±3,92 |
40,3±4,22 |
41,88±5,27 |
B (Предмет) |
20,8±4,24 + |
24,4±2,51 ++ |
21±2,7 ++ |
20,13±3,07 ++ |
|
n |
10 |
10 |
10 |
8 |
Примечание. + – p<0,05, ++ – p<0,01 по сравнению с сектором А.
«Подвешивание за хвост». MANOVA не обнаружил достоверного влияния ни генотипа [F(3,64)=1,49; p>0,05], ни пола [F(1,64)=1,83; p>0,05], однако самцы L100P/Q31L демонстрировали меньшее замирание, чем L100P+/– (p<0,05; рис. 7), не отличаясь при этом от Q31L+/– (p>0,05).
«Престимульное торможение реакции вздрагивания». Анализ с помощью RMANOVA выявил эффект генотипа [F(3,57)=8,54; p<0,001], престимулов [F(3,171)=95,18; p<0,001], а также взаимодействие генотипа и престимулов [F(9,171)=2,87; p<0,01]. Post-hoc анализ показал дефицит торможения реакции вздрагивания у самок L100P+/– по сравнению с самцами в ответ на стимулы 72, 86 (p<0,01) и 78 дБ (p<0,05) и с самками WT в ответ на 72 дБ (p<0.05; рис. 8Б). Самцы этой группы проявили повышенный относительно дикого типа PPI в ответ на сигнал 78 и 86 дБ (p<0,05; рис. 8А). В сравнении с Q31L+/– мыши L100P+/– показали меньшее PPI в ответ на стимулы: самцы – 72 и 78 дБ (p<0,05), самки – 72, 78, 86 (p<0,01) и 82 дБ (p<0,05). Самки Q31L+/– показали большее, чем у дикого типа, торможение реакции вздрагивания в ответ на стимулы 78 (p<0,01), 82 и 86 дБ (p<0.05), а самцы – в ответ на все сигналы (p<0,01). Меньшая выраженность PPI наблюдалась в ответ на 72, 78 (p<0,01) и 82, 86 дБ (p<0,05) у самцов L100P/Q31L по сравнению с Q31L+/– (p<0,01). Показатели PPI у самок с двумя мутациями в ответ на сигнал мощностью 72 дБ были достоверно ниже, чем у Q31L+/–, но выше, чем у L100P+/– (p<0,05), а также выше в сравнении с L100P+/– в ответ на 86 дБ (p<0,05).
Обнаружен эффект генотипа на реакцию вздрагивания [F(3,61)=2,95; p<0,05]. Самки L100P/Q31L и Q31L+/– вздрагивали слабее самцов (p<0,05; рис. 9). Также самки Q31L+/– вздрагивали слабее самок WT (p<0,05), а самцы с двумя мутациями и самцы Q31L+/– вздрагивали сильнее L100P+/– (p<0,05).
Память страха. Не обнаружено статистически значимых различий в латентном времени перехода в темный отсек (p>0,05; табл. 6).
Таблица 6
Условная реакция пассивного избегания в тесте на память страха
Показатели |
Самцы |
Самки |
||||||
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
WT |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/ Q31L |
|
Латентный период перехода, с |
120,73±21,2 |
141,16±20,19 |
143,88±18,92 |
123,24±23,53 |
157,01±13,92 |
123,78±17,85 |
149,78±19,15 |
143,36±21,25 |
N |
8 |
10 |
11 |
8 |
7 |
13 |
8 |
8 |
В данном исследовании использовались гетерозиготные мыши с мутациями, патологические характеристики которых в полной мере проявляются в гомозиготном состоянии. Поэтому эта работа дает возможность сравнить предрасположенности к психопатологиям у мышей Q31L+/–, L100P+/– и L100P/Q31L. Сравнительная характеристика обнаруженных поведенческих фенотипов приведена в табл. 7.
Таблица 7
Сравнение обнаруженных поведенческих фенотипов у мышей, мутантных по гену DISC1
Поведение (тест) |
Самцы |
Самки |
||||
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/Q31L |
Q31L+/– |
L100P+/– |
L100P/Q31L |
|
Тревожность (ПКЛ) |
= |
= |
= |
> |
= |
= L |
Исследовательская активность (ПКЛ) |
> |
= |
= L |
= |
= |
= Q |
Тревожность (ОП) |
= |
= |
= |
> |
= |
> Q |
Двигательная активность (ОП) |
= |
= |
= |
= |
< |
< L |
Рабочая память (ТЛ) |
= |
= |
= |
= |
= |
= |
Социальная мотивация (СТ) |
= |
> |
= |
– |
– |
– |
Неподвижность (ПХ) |
= |
= |
= Q |
= |
= |
= |
Реакция вздрагивания |
= |
= |
= Q |
< |
= |
= L |
Престимульное торможение реакции вздрагивания (PPI) |
> |
> (78, 86) |
= L |
> (78, 82, 86) |
< (72) |
= Q (78, 82, 86) LQ (72) |
Память страха (ПС) |
= |
= |
= |
= |
= |
= |
Примечание. Символами <, > и = показано сравнение с WT того же пола – меньше, больше и не отличается соответственно; символ «–» означает «не изучались». Фенотипическое сходство мышей DISC1-L100P/Q31L с DISC1-L100P+/– и DISC1-Q31L+/– того же пола отмечено буквами L и Q соответственно, а промежуточное положение – LQ. Для теста PPI отмечены также сигналы (дБ), в ответ на который торможение различалось с контролем либо имело сходство с другой линией.
Проведенные тесты позволяют оценить такие компоненты эмоционального поведения, как активность, тревожность и поведенческое отчаяние. Согласно данным литературы, мыши с мутацией DISC1-L100P проявляют гиперактивность в ОП: гомо-, но не гетерозиготные самцы [14], гомо- и гетерозиготные самцы и самки [27]. В проведенной нами работе ее не было показано для мышей L100P+/–, при этом самки L100P/Q31L проявляли меньшую двигательную активность, чем WT в 2 тестах. Объяснить такое снижение замиранием мышей в начале теста «открытое поле» можно только у самок L100P+/–, так как оно у них заметно повышено. Это не исключает большее количество и/или длительность замираний в течение остального времени эксперимента у самок Q31L+/– и L100P/Q31L, что может быть следствием большей чувствительности этих мышей к аверсивным условиям теста (яркому свету). В пользу повышенной тревожности [28] этих самок говорит и большее время нахождения их по периметру установки, нежели в центре. Стоит отметить, что повышенную тревожность в ПКЛ, выражающуюся в предпочтении закрытых рукавов лабиринта открытым, проявили только самки Q31L+/–, в то время как поведение самок с двумя мутациями, как и L100P+/–, не отличалось от контроля. Таким образом, учитывая большую ориентированность теста ПКЛ на измерение тревожности, самки L100P/Q31L являются скорее более эмоциональными, а не тревожными, с повышенной чувствительностью к неизбегаемым условиям "открытого поля". В отношении всех мутантных самцов такие тенденции не прослеживаются: ни их активность, ни тревожность в ОП и ПКЛ не отличалась от контрольных, но при этом в начале теста «открытое поле» все они замирали меньше WT. В целом отсутствие повышенной двигательной активности может объясняться различиями в методике проведения ОП. Так, например, в исследовании [29] 10-минутный тест не показал отличий в активности гомозиготных самцов L100P–/– от контроля, так же, как и в данной работе, поскольку использовалось регулярное освещение экспериментальной установки, а не более интенсивное освещение (500–600 Люкс), при котором данная линия проявляет гиперактивность [18].
Исследовательская активность в ПКЛ оценивалась как частота заглядываний под лабиринт: она была повышена у самцов Q31L+/–, а среди самок – у L100P+/– снижена относительно самок Q31L+/–, что не совпадает с результатами исследования гетеро- и гомозигот DISC1-L100P [27]. Это также, возможно, связано с различиями экспериментальных условий между лабораториями, и как показано ранее, ПКЛ является тестом чувствительным к изменениям, например, освещения, материала из которого сделан ПКЛ [30].
Социальный дефицит и поведенческое отчаяние – показатели депрессивноподобного поведения, которое проявляется у гомозиготных мышей DISC1-Q31L–/– [14]. В данной работе социальное поведение у всех групп самцов было в норме, что говорит в пользу отсутствия социальных нарушений у мышей, несущих только одну мутацию DISC1-Q31L. Поведенческое отчаяние, выражающееся в длительности замирания при подвешивании за хвост, отсутствовало у всех мышей, подтверждая ранние исследования гетерозигот мутантных линий [14], однако этот показатель у самцов L100P/Q31L отличался от L100P+/– и был больше похож на Q31L+/–. Таким образом, полученные нами результаты позволяют говорить о недостаточности влияния только одной аллели с мутацией DISC1-Q31L для проявления у мышей депрессивноподобного эндофенотипа.
Нарушения когнитивного поведения, сходные с симптомами шизофрении, являются наиболее перспективными в ее моделировании. При сравнении показателей PPI у L100P+/– и L100P/Q31L с Q31L+/– (у которых не проявляется нарушений даже в гомозиготном состоянии) можно увидеть относительный дефицит престимульного торможения реакции вздрагивания у самок L100P+/–, что особенно заметно в ответ на сигнал мощностью 72 дБ, и самцов этого генотипа в ответ на стимулы в 72 и 78 дБ. Примечательно, что самки L100P+/– полностью отличались от самцов, демонстрируя дефицит PPI, и, следовательно, в гетерозиготном состоянии проявляя шизофреноподобное поведение. Также у самцов с двумя мутациями был снижен его уровень в ответ на все стимулы, не отличаясь при этом от L100P+/–, а PPI у самок L100P/Q31L был несколько ближе к Q31L+/–, принимая промежуточное значение между L100P+/– и Q31L+/– для 72 дБ. Ранние исследования показали негативный эффект мутации DISC1-L100P на PPI у мышей [14]: значительный дефицит наблюдался у L100P–/–, но менее выраженный у L100P+/– и L100P/Q31L, что схоже с наблюдаемой в нашей работе картиной.
Выработка условной реакции пассивного избегания не отличалась между генотипами в гетерозиготном состоянии, в отличие от гомозиготных мышей линий DISC1-Q31L–/– и DISC1-L100P–/– [6], что свидетельствует о рецессивности данных мутаций в отношении памяти страха. То же самое наблюдается и с рабочей памятью, измеренной в Т-образном лабиринте.
В целом наблюдались различия и сходства у мышей, несущих 2 мутации в гене DISC1, с L100P+/– в одних тестах и Q31L+/– – в других, однако мутация DISC1-L100P влияла на поведение мышей в большей степени, приводя к связываемым с шизофреноподобным эндофенотипом нарушениям. При дальнейшем исследовании модели DISC1-L100P/Q31L возможно подтверждение его наличия с помощью более валидных тестов, например, на латентное торможение. Целесообразно также изучить взаимодействие сочетания 2 данных мутаций с окружающей средой. В частности известно, что материнская иммунная активация приводит к усугублению проявлений шизофреноподобного поведения у гетерозиготных самцов L100P+/– [19]. В то же время хроническое социальное поражение вызывает у них проявление тревожной симптоматики [31], а, учитывая неоднозначность реакции на него у гетерозиготных мышей Q31L+/–, перспективно исследование совместного взаимодействия мутаций DISC1-L100P и DISC1-Q31L с этим стрессором для изучения модели.
В ходе работе были получены мыши, гетерозиготные по 2 мутациям в гене DISC1 (L100P и Q31L), для которых были выявлены особенности в тестах на эмоциональное (открытое поле) и когнитивное поведение (PPI), а также показаны половые различия в уровне тревожности и двигательной активности. В тесте на социальное поведение отличий найдено не было. В связи с когнитивными нарушениями в тесте PPI и потенциальной уязвимости к специфическим факторам среды мыши DISC1-L100P/Q31L представляют интерес для дальнейшего изучения в качестве перспективной экспериментальной модели шизофрении.
В работе использованы генетические линии мышей, входящие в состав уникальной научной установки (УНУ) «Биологическая коллекция – генетические биомодели нейропсихических заболеваний» (№ 493387) НИИФФМ. Работа выполнена при поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований СО РАН «Междисциплинарные интеграционные исследования» (2018–2020 гг.), название проекта: «Комплексный подход для создания антипсихотиков нового поколения».