Кетамин снижает проявление депрессивно-подобного поведения, вызванное оптогенетической стимуляцией глутаматергических нейронов дорсального гиппокампа

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Гиппокамп – одна из структур головного мозга, функции и морфология которго нарушены при депрессии. Быстродействующий антидепрессант кетамин восстанавливает эти нарушения, однако механизмы его действия до сих пор не полностью изучены. Оптогенетическая стимуляция глутаматергических нейронов области СА1 дорсального гиппокампа крыс с предварительным введением векторов, экспрессирующих светочувствительный каналородопсин, привела к проявлению признака депрессивно-подобного поведения – увеличению времени неподвижности в тесте “подвешивание за хвост”, по сравнению с контрольными животными. Иммуногистохимический анализ экспрессии белка раннего ответа c-Fos в области СА1 гиппокампа подтвердил активацию пирамидных нейронов под действием света, выявляя их участие в проявлении депрессивно-подобного поведения. Введение субанастетической дозы кетамина предотвратило проявление признака депрессивно-подобного поведения, вызванного оптогенетической активацией глутаматергических нейронов области СА1 дорсального гиппокампа и отменило индуцированное оптостимуляцией увеличение уровня мРНК c-fos. Таким образом, мы впервые продемонстрировали способность кетамина снижать проявление признака депрессивно-подобного поведения, вызванное оптогенетической стимуляцией активности глутаматергических нейронов дорсального гиппокампа. В целом, результаты свидетельствует о важной роли глутаматергических нейронов дорсального гиппокампа в регуляции психоэмоциональных поведенческих реакций и их чувствительность к введению кетамина.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

У. С. Дрозд

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: drozd@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Е. В. Сухарева

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: drozd@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

В. В. Булыгина

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН

Email: drozd@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск

Т. С. Калинина

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Email: lanshakov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Н. Н. Дыгало

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Email: lanshakov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Д. А. Ланшаков

Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения РАН; Новосибирский государственный университет

Email: lanshakov@bionet.nsc.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Hasin D.S., Sarvet A.L., Meyers J.L., Saha T.D., Ruan W.J., Stohl M., Grant B.F. // JAMA Psychiatry. 2018. V. 75. P. 336.
  2. Vos T., Lim S.S., Abbafati C., Abbas K.M., Abbasi M., Murray C.J.L. // The Lancet. 2020. V. 396. P. 1204–1222.
  3. Page C.E., Epperson C.N., Novick A.M., Duffy K.A., Thompson S.M. // Mol. Psychiatry. 2024. P. 1–12.
  4. Belleau E.L., Treadway M.T., and Pizzagalli D.A. // Biol. Psychiatry. 2019. V. 85. P. 443–453.
  5. Thompson S.M. // Neuropsychopharmacology. 2023. V. 48. P. 90–103.
  6. Planchez B., Surget A., Belzung C. // Curr. Opin. Pharmacol. 2020. V. 50. P. 88–95.
  7. Deyama S. and Kaneda K. // Neuropharmacology. 2023. V. 224. P. 109335.
  8. Zhang F., Wang C., Lan X., Li W., Ye Y., Liu H., Hu Z., You Z., Zhou Y., Ning Y. // J. Affect. Disord. 2023. V. 325. P. 534–541.
  9. Evans J.W., Graves M.C., Nugent A.C., Zarate C.A. // Sci. Rep. 2024. V. 14. P. 4538.
  10. Garcia L.S.B., Comim C.M., Valvassori S.S., Réus G.Z., Barbosa L.M., Andreazza A.C., Stertz L., Fries G.R., Gavioli E.C., Kapczinski F., Quevedo J. // Prog. Neuropsychopharmacol. Biol. Psychiatry. 2008. V. 32. P. 140–144.
  11. Kavalali E.T. Monteggia L.M. // Neuron. 2020. V. 106. P. 715–726.
  12. Kim J.-W., Suzuki K., Kavalali E. T., Monteggia L.M. // Annu. Rev. Med. 2024. V. 75. P. 129–143.
  13. Shaburova E.V. Lanshakov D.A. // Integr. Physiol. 2020. V. 1. P. 75–77.
  14. Li N., Lee B., Liu R.-J., Banasr M., Dwyer J.M., Iwata M., Li X.-Y., Aghajanian G., and Duman R. S. // Science. 2010. V. 329. P. 959–964.
  15. Bienkowski M.S., Bowman I., Song M.Y., Gou L., Ard T., Cotter K., Zhu M., Benavidez N.L., Yamashita S., Abu-Jaber J., Azam S., Lo D., Foster N.N., Hintiryan H., and Dong H.-W. // Nat. Neurosci. 2018. V. 21. P. 1628–1643.
  16. Kvarta M.D., Bradbrook K.E., Dantrassy H.M., Bailey A.M., Thompson S.M. // J. Neurophysiol. 2015. V. 114. P. 1713–1724.
  17. Qiao H., An S.-C., Ren W., Ma X.-M. // Behav. Brain Res. 2014. V. 275. P. 191–200.
  18. Hong I., Kaang B.-K. // Genes Brain Behav. 2022. V. 21. № 7. P. e12826.
  19. Levone B.R., Moloney G.M., Cryan J.F., O’Leary O.F. // Neurobiol. Stress. 2021. V. 14. P. 100331.
  20. Takata N., Yoshida K., Komaki Y., Xu M., Sakai Y., Hikishima K., Mimura M., Okano H., and Tanaka K.F. // PLOS ONE. 2015. V. 10. P. e0121417.
  21. Meinert S., Nowack N., Grotegerd D., Repple J., Winter N.R., Abheiden I., Enneking V., Lemke H., Waltemate L., Stein F., Brosch K., Schmitt S., Meller T., Pfarr J.-K., Ringwald K., Steinsträter O., Gruber M., Nenadić I., Krug A., Leehr E. J., Hahn T., Thiel K., Dohm K., Winter A., Opel N., Schubotz R.I., Kircher T., and Dannlowski U. // Mol. Psychiatry. 2022. V. 27. P. 1103–1110.
  22. McLaughlin R.J., Hill M.N., Morrish A.C., Gorzalka B.B. // Behav. Pharmacol. 2007. V. 18. P. 431.
  23. Günther A., Luczak V., Gruteser N., Abel T., Baumann A. // Genes Brain Behav. 2019. V. 18. P. e12550.
  24. Sun D., Milibari L., Pan J.-X., Ren X., Yao L.-L., Zhao Y., Shen C., Chen W.-B., Tang F.-L., Lee D., Zhang J.-S., Mei L., and Xiong W.-C. // Biol. Psychiatry. 2021. V. 89. P. 600–614.
  25. Shaburova E.V. Lanshakov D.A. // Appl. Biochem. Microbiol. 2021. V. 57. P. 890–898.
  26. Lanshakov D.A., Drozd U.S., Zapara T.A., Dygalo N.N. // Russ. J. Genet. Appl. Res. 2017. V. 7. P. 266–272.
  27. McClure C., Cole K.L.H., Wulff P., Klugmann M., Murray A.J. // J. Vis. Exp. JoVE. 2011. P. 3348.
  28. Lanshakov D., Shaburova E., Bulygina V., Drozd U., Larionova I., Gerashchenko T., Shnaider T., Denisov E.V., and Kalinina T. // PeerJ. V. 12. P. 1–29.
  29. Paxinos G., Watson C. // The Rat Brain in Stereotaxic Coordinates / Elsevier, 1982.
  30. Grigoryan G., Segal M. // Neural Plast. 2016. V. 2016. P. 1–10.
  31. Cinalli Jr. D.A., Cohen S.J., Calubag M., Oz G., Zhou L., Stackman Jr.R.W. // Hippocampus. 2023. V. 33. P. 6–17.
  32. He C., Chen F., Li B., Hu Z. // Prog. Neurobiol. 2014. V. 112. P. 1–23.
  33. Kim C.S., Chang P.Y., Johnston D. // Neuron. 2012. V. 75. P. 503–516.
  34. Kim J., Kim T.-E., Lee S.-H., Koo J.W. // Clin. Psychopharmacol. Neurosci. 2023. V. 21. P. 429–446.
  35. Autry A.E., Adachi M., Nosyreva E., Na E.S., Los M.F., Cheng P., Kavalali E. T., Monteggia L.M. // Nature. 2011. V. 475. P. 91–95.
  36. Nosyreva E., Szabla K., Autry A.E., Ryazanov A.G., Monteggia L.M., Kavalali E.T. // J. Neurosci. 2013. V. 33. P. 6990–7002.
  37. Izumi Y., Zorumski C.F. // Neuropharmacology. 2014. V. 86. P. 273–281.
  38. Chen M., Ma S., Liu H., Dong Y., Tang J., Ni Z., Tan Y., Duan C., Li H., Huang H., Li Y., Cao X., Lingle C.J., Yang Y., and Hu H. // Science. 2024. V. 385. P. eado7010.
  39. Shishkina G.T., Lanshakov D.A., Bannova A.V., Kalinina T.S., Agarina N.P., Dygalo N.N. // Cell. Mol. Neurobiol. 2018. V. 38. P. 281–288.
  40. Lanshakov D.A., Sukhareva E.V., Bulygina V.V., Bannova A.V., Shaburova E.V., Kalinina T.S. // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 8092.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схемы экспериментов: а – исследование влияния оптогенетической активации глутаматергических нейронов на проявление депрессивно-подобного поведения; б – исследование влияния кетамина на эффекты оптогенетической стимуляции гиппокампа.

Скачать (417KB)
Метаданные
3. Рис. 2. a – Среднее время неподвижности за 3 минуты оптостимуляции и без таковой в тесте “подвешивание за хвост”; * – p < 0,05 по сравнению группами ChR2(H134R)-EYFP – без оптостимуляции и EGFP – с оптостимуляцией; б – средняя интенсивность красного флуоресцентного сигнала, соответствующего иммуногистохимической окраске c-Fos, в области СА1 дорсального гиппокампа после оптостимуляции глутаматергических нейронов дорсального гиппокампа; * – p < 0,05 по сравнению с группой EGFP; в – панорамная микрофотография, иллюстрирующая экспрессию вектора в гиппокампе; г – репрезентативные микрофотографии иммуногистохимического окрашивания c-Fos и экспрессии флуоресцентных репортерных белков в области поля СА1 дорсального гиппокампа после оптостимуляции глутаматергических нейронов дорсального гиппокампа в тесте “подвешивание за хвост”; шкала – 100 мкм.

Скачать (309KB)
Метаданные
4. Рис. 3. а – Суммарное время неподвижности за 3 мин оптостимуляции и без таковой в тесте “подвешивание за хвост” через 1 ч после введения кетамина; * – р < 0,05 по сравнению со всеми группами с оптостимуляцией: EGFP – Физ. р-р., EGFP – Кетамин, ChR2(H134R)-EYFP – Кетамин; б – уровень мРНК c–fos в гиппокампе после введения кетамина и оптостимуляции дорсального гиппокампа; ** – p < 0,01 по сравнению с группой EGFP – Физ. р-р. и ChR2(H134R)-EYFP – Кетамин; в – количество экспрессирующих c-Fos клеток в области СА1 гиппокампа после введения кетамина и оптостимуляции дорсального гиппокампа; * – p < 0,05 по сравнению с группами EGFP – Физ. р-р и ChR2(H134R)-EYFP – Физ. р-р; г – репрезентативные микрофотографии иммуногистохимического окрашивания c-Fos и флуоресцентного вектора EGFP или СHR2(H134R)-EYFP в области СА1 дорсального гиппокампа после введения кетамина и оптостимуляции; шкала – 200 мкм.

Скачать (341KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025