Модель болезни Паркинсона из токсина и рыбки
Научные сотрудники Института медицины и психологии В. Зельмана Новосибирского государственного университета в сотрудничестве с коллегами из НИИ нейронаук и медицины и рядом других исследовательских центров применили дофаминергический нейротоксин на рыбах данио рерио, чтобы смоделировать болезнь Паркинсона. Исследователям удалось впервые в мире зарегистрировать когнитивные нарушения без выраженных нарушений общей двигательной активности у рыб с помощью классических поведенческих тестов и искусственного интеллекта. Результаты исследования опубликованы в журнале Toxics и могут использоваться для тестирования антипаркинсонических лекарств.
— Мы часто связываем болезнь Паркинсона с моторными нарушениями. Но, к сожалению, клиническая картина пациентов с этим недугом не ограничивается ими. Однако имеется целый ряд немоторных нарушений при данной болезни, в частности — когнитивные нарушения вплоть до деменции, которые могут проявиться намного раньше моторных, а также могут составлять важную часть клинической картины на более поздних стадиях заболевания. Именно этим аспектам и посвящено наше исследование. Мы с коллегами изучили кратковременную рабочую и долговременную ассоциативную память, обучение рыб под действием МФТП и обнаружили ухудшение их показателей в классических поведенческих тестах. Данные ухудшения были подтверждены дифференциальной кластеризацией экспериментальных и контрольных групп при анализе поведения с помощью искусственного интеллекта, — прокомментировал сотрудник Лаборатории трансляционной биопсихиатрии НИИНМ и Лаборатории молекулярной патологии ИМПЗ НГУ Алим Баширзаде.
Токсин 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин (МФТП) очень известен и давно применяется с целью моделирования болезни Паркинсона. Он хорошо проникает через гематоэнцефалический барьер, метаболизируется в токсичный ион 1-метил-4-фенилпиридин (МФП+) под действием фермента моноаминооксидазы. МФП+ избирательно повреждает дофаминергические нейроны, вызывая явления паркинсонизма у людей и паркинсоноподобные нарушения у животных. В статье также изучена острая токсичность МФТП на рыбах.
— Почему исследование проводится именно на рыбах? Danio rerio — излюбленная модель нейробиологов в последнее время. Они имеют ряд биологических преимуществ: небольшие размеры, удобство содержания, полностью секвенированный геном. Более того, 70% генов данио рерио являются ортологами генов человека, — объяснил кандидат биологических наук, старший научный сотрудник Лаборатории молекулярной патологии ИМПЗ НГУ и Лаборатории трансляционной биопсихиатрии НИИНМ Сергей Чересиз.
Для синтеза нейротоксина исследователи привлекли коллектив ученых-химиков из Новосибирского института органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН, а анализ поведения с помощью искусственного интеллекта (ИИ) был выполнен российским коллективом разработчиков из США. Исследование является частью госзадания НИИНМ и будет продолжено в части тестирования на полученной модели нового класса антипаркинсонических лекарств, разработанного химиками из НИОХ СО РАН.
— Кроме того, мы планируем углубиться в исследование механизмов когнитивных дефицитов, чтобы полноценно определять когнитивный профиль рыб и фиксировать более тонкие нарушения. На данном объекте мы планируем моделировать и другие нозологии, которым присущи когнитивные нарушения. Например, в рамках уже другого проекта, поддерживаемого Российским научным фондом, мы исследуем поведение рыб при черепно-мозговой травме, — добавила руководитель проекта, доктор биологических наук, заведующая отделом экспериментальной нейронауки НИИНМ, главный научный сотрудник Лаборатории молекулярной патологии ИМПЗ НГУ Тамара Амстиславская. По словам научного консультанта проекта, доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника НИИНМ и ИМПЗ НГУ Алана Калуева, перспективно исследование вклада в патогенез нейродегенеративных нарушений сразу нескольких факторов. Например, сочетать травму мозга и действие различных токсинов на данио рерио в модели паркинсонизма.
Текст: пресс-служба НГУ
Bashirzade, A.A.O.; Cheresiz, S.V.; Belova, A.S.; Drobkov, A.V.; Korotaeva, A.D.; Azizi-Arani, S.; Azimirad, A.; Odle, E.; Gild, E.-Y.V.; Ardashov, O.V.; Volcho, K.P.; Bozhko, D.V.; Myrov, V.O.; Kolchanova, S.M.; Polovian, A.I.; Galumov, G.K.; Salakhutdinov, N.F.; Amstislavskaya, T.G.; Kalueff, A.V. MPTP-Treated Zebrafish Recapitulate ‘Late-Stage’ Parkinson’s-like Cognitive Decline. Toxics 2022, 10, 69. https://doi.org/10.3390/toxics10020069