Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

PECULIARITIES OF EXPLORATORY ACTIVITY AND GROOMING IN RATS HOMOZYGOUS FOR DIFFERENT ALLELES OF THE LOCUS DRD2 TAQ 1A AT DIFFERENT STAGES OF THE ESTROUS CYCLE

Akhmadeev A.V. 1 Galieva L.F. 1
1 Bashkir State University
The aim of this work was a comparative analysis of exploratory activities and grooming at different stages of the estrous cycle of the two subpopulations of WAG/Rij rats with genetically determined differences in the expression of the isoforms of the D2 receptor. The research was conducted on two groups of mature rats with the genotypes A1/A1 and A2/A2 on the locus Taq 1A DRD2. The exploratory activity of rats (total amount 20, 10 with genotype А1/А1 and 10 – A2/A2) studied in the "open field" system according to the standard methods. Estrus phases identified through a vaginal smear. The results showed that rats with genotype A2/A2 had significantly increased exploratory activity at the stage of metestrus in comparison with the stage of diestrus. Along with this the duration of grooming was significantly reduced at the stage of proestrus, and increases at the stage of estrus. In rats with genotype А1/А1exploratory activity and grooming in the dynamics of the estrous cycle does not change.
sex steroids
dopaminergic transmission
locus taq 1 a drd2

Результатами исследований по молекулярной генетике, выполненными как на людях, так и на экспериментальных животных, выявлена роль полиморфного локуса Taq 1A гена рецептора дофамина второго типа (DRD2) в патогенезе многих психоневрологических заболеваний. При этом показано, что наличие аллеля А1 (T>C) типично для пациентов с различными формами аддиктивных расстройств и проявлениями синдрома гиперактивности и дефицита внимания, в то время как аллель А2 (C>T) чаще встречается у больных шизофренией и страдающих обcессивно-компульсивными расстройствами [10].

Исследование ориентировочно-исследовательского поведения гомозиготных крыс по локусу Taq 1ADRD2 выявило ассоциацию генотипа А11 с активной, а генотипа А22 – пассивной стратегией поведения; а также наличие половых различий в группах гомозиготных крыс. Активность самок крыс обеих групп выше, чем самцов, но у крыс с генотипом А11 эти различия более выражены и имеют место со стороны большего числа параметров [2]. Эти данные указали на роль фактора пола в формировании поведенческих реакций животных и на необходимость изучения влияния на поведение половых стероидов.

Целью работы явился сравнительный анализ исследовательской деятельности и груминга на разных стадиях эстрального цикла двух субпопуляций крыс линии WAG/Rij с различиями генотипа локуса Taq 1A DRD2.

Материал и методы исследования

Исследования проведены на двух группах половозрелых крыс линии WAG/Rijс генотипами А11 и А22 по локусу Taq 1A DRD2 с массой тела 250-320 г. Более подробно данные о крысах, условиях их содержания, генотипировании локуса и выполненном эксперименте приведены в работе [1]. К настоящему времени две группы крыс линии WAG/Rij, имеющих генотипы А11 и А22 по локусу Taq 1A DRD2, прошли более 30 поколений. Поведение крыс (всего 20, 10 крыс с генотипом А11 и 10 крыс с генотипом А22) изучали в установке «квадратное открытое поле» по общепринятой методике. Исследовательскую деятельность оценивали по количеству вертикальных стоек в центре и периферии поля, сумма этих двух показателей определяла общую исследовательскую деятельность. Регистрировали количество эпизодов груминга и его общую продолжительность. Стадии эстрального цикла определяли по цитологии влагалищных мазков непосредственно перед регистрацией поведения крыс. Полученные результаты систематизировали по стадиям эстрального цикла и подвергали статистической обработке с помощью пакета программ “Statistica 6”.

Результаты исследования и их обсуждение

Количество стоек на разных стадиях эстрального цикла (ЭЦ): диэструс (Д), проэструс (П), эструс (Э) и метэструс (М), отражающее выраженность исследовательской деятельности крыс с генотипом А11, приведено в табл. 1.

Таблица 1

Показатели исследовательской деятельности крыс с генотипом А11 в открытом поле на разных стадиях эстрального цикла (M+m)

Кол-во стоек

Стадии ЭЦ и результаты сравнения численных характеристик вертикальных стоек

Д

p

П

p

Э

p

М

p

Д

общ

12,40

+3,44

>0,05

18,30

+3,73

>0,05

17,70

+3,26

>0,05

16,50

+3,66

>0,05

12,40

+3,44

центр

1,20

+0,75

>0,05

2,00

+0,80

>0,05

2,60

+0,94

>0,05

0,70

+0,30

>0,05

1,20

+0,75

периф

11,20

+3,05

>0,05

16,70

+3,31

>0,05

15,10

+3,01

>0,05

15,80

+3,47

>0,05

11,20

+3,05

Данные табл. 1 показывают, что общее количество вертикальных стоек повышается на стадии проэструс по сравнению со стадией диэструс, несколько снижается на стадиях эструс и метэструс, и возвращается к исходному уровню на стадии диэструс. Все различия являются статистически незначимыми (p>0,05).

Изменения в характеристиках груминга у крыс с генотипом А11 отражены в табл.2.

Таблица 2

Количество эпизодов и общая продолжительность груминга у крыс с генотипом А11 в открытом поле на разных стадиях эстрального цикла (M+m)

Параметры

Стадии ЭЦ и результаты сравнения численных характеристик груминга

Д

p

П

p

Э

p

М

p

Д

Кол-во эпизодов

2,20

+0,38

>0,05

2,80

+0,49

>0,05

2,19

+0,60

>0,05

3,20

+0,80

>0,05

2,20

+0,38

длительность

10,00

+2,66

>0,05

12,60

+2,44

>0,05

9,60

+1,95

>0,05

11,90

+2,83

>0,05

10,00

+2,66

Приведенные в табл. 2 данные свидетельствуют о том, что характеристики груминга (количество его эпизодов и общая длительность) изменяются параллельно друг другу, общая длительность увеличивается на стадии проэструс, снижается на стадии эструс и достигает наибольшей величины на стадии метэструс. Однако сравнение показателей не выявляет статистически значимых различий (p>0,05).

Результаты регистрации исследовательской деятельности крыс с генотипом А22 приведены в табл. 3.

Таблица 3

Показатели исследовательской деятельности крыс с генотипом А22 в открытом поле на разных стадиях эстрального цикла (M+m)

Кол-во стоек

Стадии ЭЦ и результаты сравнения численных характеристик вертикальных стоек

Д

p

П

p

Э

p

М

p

Д

общ

7,30

+1,51

>0,05

8,20

+1,06

>0,05

11,20

+1,32

>0,05

14,80

+1,32

<0,05

7,30

+1,51

центр

1,20

+0,75

>0,05

0,80

+0,29

>0,05

0,70

+0,30

>0,05

1,60

+0,45

>0,05

1,20

+0,75

периф

6,10

+1,15

>0,05

7,40

+0,83

>0,05

10,40

+1,36

>0,05

12,90

+1,20

<0,05

6,10

+1,15

Данные табл. 3 показывают, что общее количество вертикальных стоек последовательно по стадиям цикла (проэструс, эструс и метэструс) увеличивается, достигая максимума на стадии метэструс. На стадии метэструс общее количество стоек значимо больше, чем на стадии диэструс (p<0,05). Стойки крысы совершают преимущественно на периферии поля (p<0,05).

Результаты регистрации характеристик груминга у крыс с генотипом А22 приведены в табл. 4.

Таблица 4

Количество эпизодов и общая продолжительность груминга у крыс с генотипом А22 в открытом поле на разных стадиях эстрального цикла (M+m)

Параметры

Стадии ЭЦ и результаты сравнения численных характеристик груминга

Д

p

П

p

Э

p

М

p

Д

Кол-во эпизодов

2,40

+0,47

>0,05

+1,40

0,26

>0,05

2,80

+0,89

>0,05

1,40

+0,31

<0,05

2,40

+0,47

длительность

8,60

+1,85

<0,05

2,90

+0,72

<0,05

10,70

+3,26

>0,05

7,00

+1,51

>0,05

8,60

+1,85

Приведенные в табл. 4 показывают, что изменения в количестве эпизодов груминга не достоверны (p>0,05). Общая длительность груминга значимо снижается на стадии проэструс по сравнению со стадией диэструс (p<0,05), а затем значимо повышается на стадии эструс (p<0,05).

Выводы

Итак, сравнительный анализ показателей исследовательской деятельности крыс с генотипами А11 и А22 выявил следующие особенности:

  1. У крыс с генотипом А22 исследовательская деятельность изменяется в динамике ЭЦ - количество вертикальных стоек, максимальное на стадии метэструс значимо снижается на стадии диэструс. У крыс с генотипом А11 достоверные различия в количестве стоек на разных стадиях цикла отсутствуют;
  2. Характеристики груминга у крыс с генотипом А11 в динамике ЭЦ не изменяются. У крыс с генотипом А22 длительность груминга значимо снижается на стадии проэструс и увеличивается на стадии эструс.

Выявленные особенности могут быть объяснены различиями механизмов влияния половых стероидов на разные изоформы Д2 рецептора. У крыс с генотипом А11 согласно данным молекулярной генетики снижена экспрессия короткой изоформы Д2 рецептора [9], выполняющей функции ауторецептора. Поскольку снижение экспрессии одной из изоформ рецептора сопровождается повышением экспрессии другой [7], есть основание полагать, что у крыс с генотипом А11 повышена экспрессия длинной изоформы. Наоборот, у крыс с генотипом А22, вероятно, повышена экспрессия короткой изоформы. Основанием для подобного предположения являются результаты авторов [4], изучавших поведение D2L-/- мышей, у которых с помощью генетических технологий (gene-targetingtechnology) было выполнено удаление участка гена, ответственного за экспрессию длинной изоформы рецептора. Авторы показали, что D2L-/- мыши (у которых сохранялась экспрессия только D2S, и она была повышена) демонстрировали пассивную стратегию поведения, которая выявлена и у крыс с генотипом А22[2].

У самок крыс с генотипом А22 динамика изменений поведенческих реакций на разных стадиях эстрального цикла отлична от крыс с генотипом А11. У крыс с генотипом А11 исследовательская деятельность повышается только на стадии проэструс (т.е. под влиянием эстрадиола и притом незначимо) и затем находится на одном уровне, не меняясь на других стадиях цикла. У крыс с генотипом А22 исследовательская деятельность возрастает до стадии метэструс, на которой изменения достигают значимых величин по сравнению со стадией диэструс. Это указывает на то, что у крыс с генотипом А22 большее влияние на изменение поведения оказывает прогестерон, содержание которого в плазме крови достигает пиковых значений на стадии метэструс [6]. Прогестерон повышает содержание катехоламинов в нервной ткани и экспрессию дофаминовых рецепторов [8], активируя на лютеиновой фазе цикла разные формы мотивационного поведения, включая пищевое, антиконфликтное, исследовательское и половое, снижает уровень тревожности.

Выявленные в работе особенности поведения крыс, гомозиготных по разным аллелям локуса Taq 1A DRD2, могут быть детерминированы в периоде половой дифференциации мозга, в котором происходят сложные взаимовлияния половых стероидов и катехоламинов. Исследованиями последних лет уточнены механизмы вовлечения дофамина в процессы половой дифференциации мозга. Показано, что дофамин в периоде половой дифференциации мозга может регулировать экспрессию рецепторов половых стероидов лиганд-независимым путем [5], внося тем самым изменения в ход половой дифференциации мозга.

Эти данные показывают, что полиморфный локус Taq 1A DRD2, оказывающий влияние на экспрессию изоформ Д2 рецептора и, следовательно, предопределяющий изменения в дофаминергической трансмиссии, может включаться в процессы половой дифференциации мозга. Генетически детерминированные различия в содержании дофамина у крыс вариантами полиморфного локуса Taq 1A DRD2 способны предопределить особенности его влияния на экспрессию рецепторов половых стероидов и взаимодействия половых стероидов с изоформами Д2 рецептора.

Работа выполнена при финансовой поддержке базовой части Госзадания Министерства образования и науки РФ, тема 1442.