Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению

Исследована экспрессия гена рецептора глюкокортикоидов (ГР) у серых крыс, селектируемых на агрессивное и доместикационное поведение по отношению к человеку, а также у потомков самок разного поведения, содержащихся во время беременности на метилобогащенной диете. Показано значительно большее количест...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Цитология и генетика
Дата:	2010
Автори:	Гербек, Ю.Э., Оськина, И.Н., Гулевич, Р.Г., Плюснина И.З.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України 2010
Теми:	Оригинальные работы
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66708
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению / Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 2. — С. 45-52. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-66708
record_format	dspace
spelling	Гербек, Ю.Э. Оськина, И.Н. Гулевич, Р.Г. Плюснина И.З. 2014-07-20T17:59:12Z 2014-07-20T17:59:12Z 2010 Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению / Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 2. — С. 45-52. — Бібліогр.: 27 назв. — рос. 0564-3783 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66708 575.167: 575.2.084: 577.25 Исследована экспрессия гена рецептора глюкокортикоидов (ГР) у серых крыс, селектируемых на агрессивное и доместикационное поведение по отношению к человеку, а также у потомков самок разного поведения, содержащихся во время беременности на метилобогащенной диете. Показано значительно большее количество мРНК ГР в гиппокампе у доместицированных крыс, чем у агрессивных. Одним из основных механизмов регуляции экспрессии гена рецептора ГР является метилирование ДНК промотора его гена. Установлено достоверное снижение уровня мРНК ГР у ручных крыс под влиянием метилобогащенной диеты. Досліджено експресію гена рецептора глюкокортикоїдів (ГР) у сірих щурів, що селектуються на агресивну та доместикаційну поведінку по відношенню до людини, а також у нащадків самиць різної поведінки, яких утримували під час вагітності на метилзбагаченій дієті. Показано значно більшу кількість мРНК ГР в гіппокампі у доместикаційних щурів, ніж у агресивних. Одним з основних механізмів регуляції експресії гена рецептора глюкокортикоїдів є метилювання ДНК промотора його гена. Встановлено достовірне зниження рівня мРНК ГР у ручних щурів під впливом метилзбагаченої дієти. Here we report that selection for behavior and maternal methyl supplemented diet alters rat hippocampus glucocorticoid receptor (GR) mRNA expression. Tame selection is associated with increased GR mRNA expression as compared with aggressive rats, whereas maternal methylsupplemented diet inhibits tame rat GR gene activity. The gene promoter methylation is a way to alter GR expression. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (грант № 08–04–01412) и Программы президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология». ru Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України Цитология и генетика Оригинальные работы Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению Вплив материнської метилзбагаченої дієти на експресію гена рецептора глюкокортикоїдів в гіппокампі у щурів, що селектуються за поведінкою Effects of maternal methyl-supplemented diet on hippocampal glucocorticoid receptor mRNA expression in rats selected for behavior Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
spellingShingle	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению Гербек, Ю.Э. Оськина, И.Н. Гулевич, Р.Г. Плюснина И.З. Оригинальные работы
title_short	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
title_full	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
title_fullStr	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
title_full_unstemmed	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
title_sort	влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению
author	Гербек, Ю.Э. Оськина, И.Н. Гулевич, Р.Г. Плюснина И.З.
author_facet	Гербек, Ю.Э. Оськина, И.Н. Гулевич, Р.Г. Плюснина И.З.
topic	Оригинальные работы
topic_facet	Оригинальные работы
publishDate	2010
language	Russian
container_title	Цитология и генетика
publisher	Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України
format	Article
title_alt	Вплив материнської метилзбагаченої дієти на експресію гена рецептора глюкокортикоїдів в гіппокампі у щурів, що селектуються за поведінкою Effects of maternal methyl-supplemented diet on hippocampal glucocorticoid receptor mRNA expression in rats selected for behavior
description	Исследована экспрессия гена рецептора глюкокортикоидов (ГР) у серых крыс, селектируемых на агрессивное и доместикационное поведение по отношению к человеку, а также у потомков самок разного поведения, содержащихся во время беременности на метилобогащенной диете. Показано значительно большее количество мРНК ГР в гиппокампе у доместицированных крыс, чем у агрессивных. Одним из основных механизмов регуляции экспрессии гена рецептора ГР является метилирование ДНК промотора его гена. Установлено достоверное снижение уровня мРНК ГР у ручных крыс под влиянием метилобогащенной диеты. Досліджено експресію гена рецептора глюкокортикоїдів (ГР) у сірих щурів, що селектуються на агресивну та доместикаційну поведінку по відношенню до людини, а також у нащадків самиць різної поведінки, яких утримували під час вагітності на метилзбагаченій дієті. Показано значно більшу кількість мРНК ГР в гіппокампі у доместикаційних щурів, ніж у агресивних. Одним з основних механізмів регуляції експресії гена рецептора глюкокортикоїдів є метилювання ДНК промотора його гена. Встановлено достовірне зниження рівня мРНК ГР у ручних щурів під впливом метилзбагаченої дієти. Here we report that selection for behavior and maternal methyl supplemented diet alters rat hippocampus glucocorticoid receptor (GR) mRNA expression. Tame selection is associated with increased GR mRNA expression as compared with aggressive rats, whereas maternal methylsupplemented diet inhibits tame rat GR gene activity. The gene promoter methylation is a way to alter GR expression.
issn	0564-3783
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/66708
citation_txt	Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению / Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина // Цитология и генетика. — 2010. — Т. 44, № 2. — С. 45-52. — Бібліогр.: 27 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT gerbekûé vliâniematerinskoimetilobogaŝennoidietynaékspressiûgenareceptoraglûkokortikoidovvgippokampeukrysselektiruemyhpopovedeniû AT osʹkinain vliâniematerinskoimetilobogaŝennoidietynaékspressiûgenareceptoraglûkokortikoidovvgippokampeukrysselektiruemyhpopovedeniû AT gulevičrg vliâniematerinskoimetilobogaŝennoidietynaékspressiûgenareceptoraglûkokortikoidovvgippokampeukrysselektiruemyhpopovedeniû AT plûsninaiz vliâniematerinskoimetilobogaŝennoidietynaékspressiûgenareceptoraglûkokortikoidovvgippokampeukrysselektiruemyhpopovedeniû AT gerbekûé vplivmaterinsʹkoímetilzbagačenoídíêtinaekspresíûgenareceptoraglûkokortikoídívvgíppokampíuŝurívŝoselektuûtʹsâzapovedínkoû AT osʹkinain vplivmaterinsʹkoímetilzbagačenoídíêtinaekspresíûgenareceptoraglûkokortikoídívvgíppokampíuŝurívŝoselektuûtʹsâzapovedínkoû AT gulevičrg vplivmaterinsʹkoímetilzbagačenoídíêtinaekspresíûgenareceptoraglûkokortikoídívvgíppokampíuŝurívŝoselektuûtʹsâzapovedínkoû AT plûsninaiz vplivmaterinsʹkoímetilzbagačenoídíêtinaekspresíûgenareceptoraglûkokortikoídívvgíppokampíuŝurívŝoselektuûtʹsâzapovedínkoû AT gerbekûé effectsofmaternalmethylsupplementeddietonhippocampalglucocorticoidreceptormrnaexpressioninratsselectedforbehavior AT osʹkinain effectsofmaternalmethylsupplementeddietonhippocampalglucocorticoidreceptormrnaexpressioninratsselectedforbehavior AT gulevičrg effectsofmaternalmethylsupplementeddietonhippocampalglucocorticoidreceptormrnaexpressioninratsselectedforbehavior AT plûsninaiz effectsofmaternalmethylsupplementeddietonhippocampalglucocorticoidreceptormrnaexpressioninratsselectedforbehavior
first_indexed	2025-11-25T21:33:32Z
last_indexed	2025-11-25T21:33:32Z
_version_	1850559294729093120
fulltext	УДК 575.167: 575.2.084: 577.25 Ю.Э. ГЕРБЕК , И.Н. ОСЬКИНА , Р.Г. ГУЛЕВИЧ, И.З. ПЛЮСНИНА Институт цитологии и генетики СО РАН, Новосибирск, Россия Е&mail: herbek@bionet.nsc.ru ВЛИЯНИЕ МАТЕРИНСКОЙ МЕТИЛОБОГАЩЕННОЙ ДИЕТЫ НА ЭКСПРЕССИЮ ГЕНА РЕЦЕПТОРА ГЛЮКОКОРТИКОИДОВ В ГИППОКАМПЕ У КРЫС, СЕЛЕКТИРУЕМЫХ ПО ПОВЕДЕНИЮ Исследована экспрессия гена рецептора глюкокор� тикоидов (ГР) у серых крыс, селектируемых на агрес� сивное и доместикационное поведение по отношению к человеку, а также у потомков самок разного поведения, содержащихся во время беременности на метилобога� щенной диете. Показано значительно большее количес� тво мРНК ГР в гиппокампе у доместицированных крыс, чем у агрессивных. Одним из основных механизмов регу� ляции экспрессии гена рецептора ГР является метили� рование ДНК промотора его гена. Установлено досто� верное снижение уровня мРНК ГР у ручных крыс под влия� нием метилобогащенной диеты. Введение. Важную роль в эволюции высших позвоночных, по�видимому, играют изменения нейрогормональных регуляторных систем, связанных с поведением [1, 2]. Особое внима� ние своим широким регуляторным воздейст� вием на всех уровнях организма привлекает гипоталамо�гипофизарно�надпочечниковая система (ГГНС), являющаяся ключевой в раз� витии реакции на стресс. Ее значение в эво� люционном процессе может повышаться при резком изменении среды обитания, климата или при переходе в новую экологическую ни� шу. При этом усиливается давление стресса, а устойчивость к стрессу становится одним из основных критериев приспособленности жи� вотных, которые способны выдерживать из� менения состояния гормональной системы, связанные с усилением стресса, без депрессии размножения [2]. Экспериментальная доместикация живот� ных является прекрасной моделью эволюцион� ного процесса в описанных условиях, при этом сильнейшим стрессирующим агентом высту� пает контакт диких животных с человеком, а экстремальный отбор на доместикационное поведение является также отбором на стресс� реактивность [2]. Одним из объектов такого от� бора, проводимого в Институте цитологии и генетики СО РАН, являются дикие серые кры� сы. В результате эксперимента у этих животных произошли значительные изменения во всех звеньях ГГНС, свидетельствующие об общем ослаблении функциональной активности сис� темы под влиянием отбора на доместикацию [3, 4]. Существенно более низкая реакция на стресс у крыс из доместицированной популя� ции по сравнению с агрессивными, по�видимо� му, связана с повышенной чувствительностью отрицательной обратной связи ГГНС, основным звеном которой являются рецепторы глюко� кортикоидов (ГР) в гиппокампе [5, 6]. Показа� но, что у доместицированных крыс количество ГР в гиппокампе выше, чем у агрессивных [7]. Однако чем же могут быть обусловлены эти раз� личия? Одним из основных механизмов регуля� ции количества ГР является изменение про� филя метилирования промотора его гена [8]. В настоящей работе нами была исследова� на экспрессия гена ГР в гиппокампе и влия� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 2 45 © Ю.Э. ГЕРБЕК, И.Н. ОСЬКИНА, Р.Г. ГУЛЕВИЧ, И.З. ПЛЮСНИНА, 2010 * Эти авторы внесли равный вклад в настоящую ра� боту. ние на нее материнской метилобогащенной диеты у серых крыс, селектируемых по пове� дению. Материалы и методы. Животные. В работе использовались серые дикие крысы 68–69 по� колений отбора на элиминацию и усиление агрессивно�оборонительной реакции по от� ношению к человеку [9] (ручные и агрессив� ные крысы соответственно). Матери опытных ручных и агрессивных крыс содержались во время беременности и 5 дней после родов на метилобогащенной диете [10], а матери контрольных – на стан� дартном питании. Эксперимент проводили на трехмесячных самцах. Для оценки актив� ности ГГНС в ответ на стрессорное воздейст� вие исследовали содержание кортикостерона в периферической крови. За 4 сут до экспери� мента животные были рассажены в индивиду� альные клетки. В качестве стрессорного воздействия ис� пользовали ограничение подвижности в тече� ние 30 мин. Пробы крови брали из хвостовой вены до начала эксперимента (базальный уро� вень) и через разные отрезки времени после окончания стресса. Уровень кортикостерона в плазме крови определяли методом конкурентного белково� го связывания [11]. Выделение РНК и ДНК. Крыс быстро дека� питировали, извлекали головной мозг и отде� ляли гиппокамп. Ткани замораживали и хра� нили в азоте. Суммарную РНК выделяли с по� мощью «TRI Reagent» («Sigma», США) в соот� ветствии с протоколом фирмы�изготовителя. ДНКазная обработка и реакция обратной транскрипции. РНК (2 мкг) обрабатывали ДНКазой I («Fermentas», Литва) с добавлени� ем ингибитора РНКаз RNasin («Promega», США). Затем синтезировали кДНК с помо� щью M�MLV рекомбинантной обратной тран� скриптазы («Sigma», США), доведя объем ре� акционной смеси до 25 мкл. Полуколичественная ОТ�ПЦР. Амплифици� ровали фрагменты кДНК ГР (номер доступа Y12264) и глицеральдегит�3�фосфат дегидро� геназы (GAPDH; номер доступа NC_005103), используемого в качестве внутреннего конт� роля экспрессии. Праймеры подбирали с по� мощью программы Primer3: Нуклеотидные последовательности использованных праймеров GRcom�F TCTCAGCAGCAGGATCAGAA GRcom�R GCTGGATGGAGGAGAGCTTA GAPDH�F GTCGGTGTCAACGGATTTG GAPDH�R ACAAACATGGGGGCATCAG GR17�F [8] CCTCCCAGGCCAGTTAATATTTGC GR17�R [8] AAGGAGAATCCTCTGCTGCT b�tub�F [8] TGCGTGTGTACAGGTGAATGC b�tub�R [8] AGGCTGCATAGTCATTTCCAAG Амплификацию ГР и GAPDH проводили параллельно в 25 мкл реакционной смеси, со� держащей 0,01 мкл продукта реакции обратной транскрипции, 2,5 10�ПЦР�буфера, 2,5 мМ MgCl2, по 0,25 мМ каждого из четырех дНТФ, 1 ед. акт. Taq ДНК�полимеразы (все реактивы – производства лаборатории «Медиген», Россия) и 1 мкМ каждого праймера («Биоссет», Рос� сия). Количество циклов ПЦР (45 с при 94 °С, 45 с при 61 °С, 45 с при 72 °С) находились в пределах от 26 до 35. Электрофоретическое раз� деление продукта реакции осуществляли в агарозном геле (2 %) с бромистым этидием для визуализации ДНК�фрагментов ГР (201 п.н.) и GAPDH (397 п.н.). Анализ оптичес� кой плотности производили с использовани� ем системы BioDocII («Biometra», Германия). Количество мРНК ГР в каждом образце оце� нивали как отношение оптической плотности ПЦР�продукта GRcom к оптической плотности ПЦР�продукта GAPDH. Количественная ОТ�ПЦР в реальном времени. Для амплификации фрагментов экзона 17 ГР и в�III тубулина (внутренний контроль экспрес� сии) использовали ту же кДНК, что и для оценки общей экспрессии гена ГР. Реакцию осуществляли согласно методике, описанной Вивером с соавт. [8], со следующей существен� ной модификацией: перед добавлением в реак� ционную смесь синтезированный кДНК�про� дукт разбавляли в 20 раз, что необходимо для успешного прохождения реакции [12] и ана� лиза концентрации мРНК в исследуемых об� разцах [13]. Амплификацию экзона 17 ГР и в� III тубулина проводили параллельно в реак� ционной смеси объемом 25 мкл с использова� нием комплекта реагентов для проведения ПЦР�РВ в присутствии SYBR Green I («Син� тол», Россия) в соответствии с рекомендация� ми фирмы�производителя. В смесь добавляли ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 246 Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина 0,05 мкл продукта реакции обратной транс� крипции и по 5 мкмоль каждого из двух прай� меров. ПЦР в реальном времени осуществляли в ЦКП функциональной геномики (ИЦиГ СО РАН) на приборе ABI PRISM�7000 Sequence Detection System («Applied Biosystems», США). Параметры ПЦР в реальном времени: 15 с при 95 °С, 15 с при 60 °С, 30 с при 72 °С. Данные, полученные в каждом цикле, анализировали с помощью программы LinRegPCR 7.2, позволя� ющей учитывать эффективность каждой ин� дивидуальной реакции. Количество мРНК ГР с экзоном 17 в каждом образце оценивали как отношение начальных концентраций мРНК ГР и мРНК в�III тубулина. Специфичность ПЦР�продукта оценивали с помощью анализа кривой плавления и результатов электрофоре� тического разделения продукта в агарозном геле (2 %) на наличие праймер�димеров. Результаты исследований и их обсуждение. Регуляция экспрессии генов многих нейропеп� тидов и нейромедиаторов, связанных с пове� дением, происходит при участии ГР головного мозга и, в частности, гиппокампа [6], поэтому изучение экспрессии гена ГР при отборе по поведению представляет особенный интерес. В настоящем исследовании показано, что ко� личество мРНК ГР в гиппокампе ручных крыс почти в два раза выше, чем у агрессивных (рис. 1), что хорошо соответствует полученным ранее данным об уровне цитозольного ГР в указанной структуре мозга [7]. Исходя из этого можно предположить, что различия в коли� честве ГР, по всей вероятности, обусловлены соответствующими различиями в количестве его мРНК. Каковы же причины наблюдаемых измене� ний? Многолетний отбор на ручное поведение, с одной стороны, и агрессивное, с другой, без сомнения должен был привести к существен� ным изменениям генотипа. Исследования, про� веденные на наших крысах, выявили локусы количественных признаков, вносящих значи� тельный вклад в ручное поведение и некото� рые другие фенотипические признаки [14]. Но является ли изменение генотипа не толь� ко необходимой, но и достаточной причиной наблюдаемых фенотипических различий? По� следнее время широко обсуждаются эпигене� тические модификации генов под влиянием как внутренних онтогенетических процессов, так и факторов внешней среды [15, 16]. Груп� пой канадских исследователей под руководст� вом Мини [17] был вскрыт эпигенетический механизм изменений экспрессии гена ГР в гиппокампе, происходящих под влиянием ма� теринской заботы или неонатального хэндлин� га. У крыс, воспитанных матерями, которые имели повышенное число контактов с детены� шами (ПЧКД), во взрослом состоянии наблю� дается пониженная тревожность, сниженный уровень глюкокортикоидов в крови и повы� шенное количество ГР и их мРНК в гиппокам� пе по сравнению с крысами, воспитанными матерями, которые имели сниженное число контактов с детенышами (СЧКД) [17]. Опи� санные различия во многом схожи с изменени� ями, наблюдаемыми в нашем эксперименте. Вивер с соавт. [18] показали, что различия между крысами, связанные с материнским по� ведением, обусловлены изменением профиля метилирования промотора гена ГР в тканях гиппокампа. У крыс, воспитанных матерями с ПЧКД, уровень метилирования ДНК промо� тора гена ГР ниже, а экспрессия гена ГР выше, чем у крыс, воспитанных матерями с СЧКД. Введение метионина в гиппокамп взрослым ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 2 47 Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов Рис. 1. Количество мРНК ГР в гиппокампе агрессив� ных (1) и ручных (2) серых крыс (8 животных в каждой группе): а – электрофореграмма амплифицированного с помощью ОТ�ПЦР участка мРНК ГР, выделенной из тканей гиппокампа (201 п.н.); б – относительная опти� ческая плотность амплифицированного участка мРНК ГР, выделенной из тканей гиппокампа. P < 0,01 по сравнению с агрессивными крысами животным, воспитанным матерями с ПЧКД, изменяет профиль метилирования промотора гена ГР и количество ГР в гиппокампе, а также динамику ответа на стресс до уровня крыс, вос� питанных матерями с СЧКД. Сходство широкой модификационной из� менчивости поведения и ГГНС при хэндлинге крыс с различиями, возникающими при отбо� ре на ручное и агрессивное поведение, позво� ляет предположить, что микроэволюционные изменения в нашем эксперименте шли соглас� но теории стабилизирующего отбора Шмаль� гаузена. При экстремальном давлении отбора моди� фикационная изменчивость могла канализи� ровать течение эволюционного процесса [1, 19]. Последние годы большое внимание ис� следователей, в этом ключе, привлекают быст� ро возникающие эпимутации, подобные опи� санным выше, часть которых могут быть впол� не стабильными [15, 16]. Из литературы известно, что содержание бе� ременных мышей на метилобогащенной диете также влияет на фенотип потомков и профиль метилирования некоторых генов, что в дальней� шем может передаваться по наследству на про� тяжении, по крайней мере, нескольких поко� лений [20]. Для того чтобы установить, повлияет ли подобная диета на фенотип ручных и аг� рессивных крыс, нами также был поставлен эксперимент с кормлением крыс метилобога� щенными добавками во время беременности. Метилобогащенная диета матерей сущест� венно не изменила временную динамику со� держания кортикостерона в крови в ответ на стресс у потомков агрессивных крыс (рис. 2, а). У потомков же ручных матерей с метил� обогащенной диетой во время беременности снижение уровня кортикостерона в крови после окончания стресса происходило значительно медленнее, чем у контрольных ручных самцов (рис. 2, б), что, вероятно, свидетельствует об изменении отрицательной обратной связи ГГНС у опытных ручных потомков. Исследования уровня мРНК ГР, проведен� ные методом полуколичественной ОТ�ПЦР, в свою очередь показали снижение количества мРНК ГР у ручных крыс, пренатально содер� жащихся на метилобогащенной диете, по срав� нению с контролем почти до уровня агрессив� ных животных. В то же время кормление аг� рессивных крыс аналогичными добавками не привело к достоверным изменениям в уровне мРНК ГР (рис. 3). Это хорошо согласуется с данными о временной динамике уровня кор� тикостерона в ответ на стресс (рис. 2) и явля� ется дополнительным подтверждением пред� положения о влиянии материнской метилобо� гащенной диеты на отрицательную обратную связь у ручных крыс. Кроме того, полученные данные позволяют предположить, что измене� ние профиля метилирования ДНК промотора гена ГР, по�видимому, вносит определенный вклад в различия по количеству мРНК ГР в гиппокампе ручных и агрессивных крыс. Исходя из данных литературы [18], можно предположить, что степень метилирования ДНК промотора гена ГР у агрессивных крыс выше, чем у ручных, поэтому метилобогащен� ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 248 Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина Рис. 2. Уровень кортикостерона (по вертикали, мкг %) в крови у потомков самок, содержавшихся на метилобо� гащенной диете, после 30�минутного рестрикционного стресса (12 животных в каждой группе): а – агрессив� ные крысы; б – ручные крыс. P < 0,01; * P < 0,001 по сравнению с контролем ная диета не оказывает заметного влияния на количество мРНК ГР в гиппокампе агрессив� ных крыс, однако вносит изменения в про� филь метилирования ДНК ручных животных. Известно, что мРНК ГР транскрибируется в виде нескольких вариантов, отличных по 5’� нетранслируемой области, однако идентичных по белок�кодирующим экзонам. Механизм альтернативной транскрипции гена ГР связан с возможностью инициации транскрипции с нескольких различных промоторов и после� дующим альтернативным сплайсингом [21]. По мнению Вивера с соавт. [18], различия меж� ду крысами, связанные с материнским пове� дением, обусловлены изменением транскрип� ции под контролем промотора нетранслируе� мого альтернативного экзона 17. Содержащая этот экзон мРНК является специфичной для гиппокампа. Именно для промотора экзона 17 были показаны упомянутые выше изменения профиля метилирования ДНК, вызывающие различия в уровне транскрипции мРНК ГР. У крыс, воспитанных матерями с СЧКД, час� тота метилирования сайта связывания факто� ра транскрипции NGFI�A, находящегося в промоторной области, достигает 100 %. Это затрудняет его посадку, вследствие чего уро� вень транскрипции мРНК ГР с экзоном 17 у таких животных снижен. Чтобы проверить, вносит ли транскрипция под контролем промотора экзона 17 вклад в наблюдаемые нами изменения в уровне мРНК ГР при содержании животных на метилобога� щенной материнской диете, с помощью более чувствительного метода (ОТ�ПЦР в реальном времени) были исследованы те же образцы, что и для определения общего количества мРНК ГР. Однако мы не получили достоверных раз� личий между группами. Уровень мРНК ГР с экзоном 17 не различался у ручных и агрес� сивных крыс (0,54 ± 0,03 и 0,44 ± 0,20 соот� ветственно; n = 3 животных в каждой группе) и не изменялся под влиянием метилобогащен� ной диеты ни у ручных, ни у агрессивных крыс (0,63 ± 0,25 и 0,44 ± 0,19 соответствен� но; n = 3 животных в каждой группе). При этом уровень метилирования ДНК промотор экзона 17 гена ГР в тканях гиппокампа также не изменялся и оставался крайне низким. По�видимому механизм изменений, наблю� даемых как при отборе по поведению, так и при содержании матерей на метилобогащенной диете, отличается от механизма, описанного при различном материнском поведении. По всей вероятности в нашем эксперименте тран� скрипция гена ГР под контролем промотора экзона 17 не вносит заметного вклада в изме� нения количества мРНК ГР. Группой немецких ученых были проведены исследования, post mortem, пациентов с забо� леваниями, вызывающими изменения в ГГНС. Экзон 1�F гена ГР человека гомологичен эк� зону 17 крысы, а последовательность ДНК промотора этого экзона является высококон� сервативной у крысы, мыши, человека и не� которых других млекопитающих. Однако по� лученные данные не показали каких�либо различий в профиле метилирования промотора ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 2 49 Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов Рис. 3. Влияние материнской метилобогащенной дие� ты на количество мРНК ГР в гиппокампе серых крыс (8 животных в каждой группе): а – электрофореграм� ма амплифицированного с помощью ОТ�ПЦР участ� ка мРНК ГР (201 п.н.), выделенной из тканей гиппо� кампа; б – относительная оптическая плотность амп� лифицированного участка мРНК ГР, выделенной из тканей гиппокампа; 1 – ручные крысы; 2 –агрес� сивные крысы; * P < 0,001 ручные опытные по срав� нению со своим контролем; ### P < 0,001 агрессивные контрольные по сравнению с ручными контрольными; ++ P < 0,01 ручные опытные по сравнению с агрессив� ными опытными экзона 1�F между больными и контрольной группой исследуемых. Уровень же метилирова� ния консенсусной последовательности фактора транскрипции NGFI�A оказался ничтожно мал [22]. Известно, что мРНК ГР, содержащая экзон 17, составляет лишь 8 % общего коли� чества мРНК этого рецептора [21], и, по�ви� димому, механизм изменения количества ГР может быть связан с транскрипцией мРНК ГР под контролем более сильных промоторов. В недавних работах Лилликроп и др. [23] показано, что транскрипция с промотора эк� зона 110 в тканях печени крыс при белково�де� фицитной материнской диете повышается, вероятно, также вследствие изменения про� филя метилирования этого промотора. Вместе с тем следует отметить, что в рассматриваемом альтернативном промоторе тоже есть консен� сусная последовательность транскрипцион� ного фактора NGFI�A, а количество мРНК ГР с экзоном 110 составляет более 60 % общего уровня мРНК этого рецептора как в печени, так и в гиппокампе. Вместе с тем показано, что изменения количества мРНК ГР в гиппо� кампе под воздействием хэндлинга, по всей видимости, не связаны с экзоном 110, несмот� ря на установленную зависимость с количест� вом транскриптов, содержащих этот экзон, в печени [21]. Экспрессия гена ГР имеет сложную регу� ляцию [21, 24], поэтому не исключено также, что метилобогащенная диета влияет не на сам ген ГР, а на один из его факторов транскрип� ции или другое звено генной сети. Кроме того, насколько нам известно, до сих пор не прово� дились исследования механизма изменений экспрессии гена ГР в гиппокампе, возникаю� щих вследствие пренатального стрессирования [25]. Возможно, они также не связаны с изме� нениями транскрипции под контролем про� мотора экзона 17. Между тем весьма вероятно, что в нашем эксперименте различия в экспрес� сии гена ГР устанавливаются именно в прена� тальный, а не в ранний постнатальный период. На это указывает и сам характер диеты, из которой после рождения крысят исключался метионин, а также значительно сокращалось содержание других активных компонентов. Возможно, изменения экспрессии гена ГР происходят в один из особенно чувствитель� ных периодов эмбрионального развития. Одним из таких периодов является установле� ние пола эмбриона во время заселения зачат� ков гонад первичными половыми клетками (8–14�й день беременности). В это время про� исходит реметилирование многих генов, на что могут влиять различные факторы [26]. Бо� лее того, предполагается, что именно прена� тальные изменения играют важнейшую роль в эволюции организмов [27]. Выводы. Таким образом, нами показано, что различия в количестве ГР в гиппокампе сопровождаются соответствующей разницей в уровне их мРНК. Однако количество мРНК ГР, содержащей экзон 17, не отличается у руч� ных и агрессивных крыс и не изменяется вслед� ствие кормления матерей метилобогащенны� ми добавками. Тем не менее установлено, что метилобогащенная материнская диета вызы� вает достоверное снижение общего количест� ва мРНК ГР в гиппокампе ручных крыс по сравнению с контролем. Работа выполнена при финансовой поддерж� ке РФФИ (грант № 08–04–01412) и Програм� мы президиума РАН «Молекулярная и клеточная биология». Yu.E. Herbeck, I.N. Oskina, R.G. Gulevich, I.Z. Plyusnina EFFECTS OF MATERNAL METHYL� SUPPLEMENTED DIET ON HIPPOCAMPAL GLUCOCORTICOID RECEPTOR mRNA EXPRESSION IN RATS SELECTED FOR BEHAVIOR Here we report that selection for behavior and maternal methyl�supplemented diet alters rat hippocampus gluco� corticoid receptor (GR) mRNA expression. Tame selec� tion is associated with increased GR mRNA expression as compared with aggressive rats, whereas maternal methyl� supplemented diet inhibits tame rat GR gene activity. The gene promoter methylation is a way to alter GR expression. Ю.Е. Гербек, І.Н. Оськіна, Р.Г. Гулевич, І.З. Плюсніна ВПЛИВ МАТЕРИНСЬКОЇ МЕТИЛЗБАГАЧЕНОЇ ДІЄТИ НА ЕКСПРЕСІЮ ГЕНА РЕЦЕПТОРА ГЛЮКОКОРТИКОЇДІВ В ГІППОКАМПІ У ЩУРІВ, ЩО СЕЛЕКТУЮТЬСЯ ЗА ПОВЕДІНКОЮ Досліджено експресію гена рецептора глюко� кортикоїдів (ГР) у сірих щурів, що селектуються на ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 250 Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина агресивну та доместикаційну поведінку по відно� шенню до людини, а також у нащадків самиць різної поведінки, яких утримували під час вагітності на метилзбагаченій дієті. Показано значно більшу кіль� кість мРНК ГР в гіппокампі у доместикаційних щурів, ніж у агресивних. Одним з основних механізмів ре� гуляції експресії гена рецептора глюкокортикоїдів є метилювання ДНК промотора його гена. Встановлено достовірне зниження рівня мРНК ГР у ручних щурів під впливом метилзбагаченої дієти. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Шмальгаузен И.И. Факторы эволюции. – М.: На� ука, 1968. – 452 с. 2. Беляев Д.К., Бородин П.М. Влияние стресса на на� следственную изменчивость и его роль в эволю� ции // Эволюционная генетика. – Л.: Изд�во ЛГУ, 1982. – С. 35–59. 3. Naumenko E.V., Popova N. K., Nikulina E.M., Dyga� lo N.N., Shishkina G.T, Borodin, P.M., Markel A.L. Behavior, adrenocortical activity, and brain mono� amines in norway rats selected for reduced aggresive� ness toward man // Pharmacol. Biochem. Behav. – 1989. – 33. – P. 85–91. 4. Оськина И.Н., Плюснина И.З. Гипофизарно�надпо� чечниковая система при отборе животных на до� местикационное поведение // Современные кон� цепции эволюционной генетики : Сб. науч. тр. Ин� та цитологии и генетики СО РАН. – Новосибирск, 2000. – С. 327–333. 5. De Kloet E.R. Brain corticosteroid receptor balance and homeostatic control // Front Neuroendocrinol. – 1991. – 12, № 2. – P. 95–164. 6. Korte S.M. Corticosteroids in relation to fear, anxiety and psychopathology // Neurusci. and Biobehavior. Rew. – 2001. – 25, № 2. – P. 117–142. 7. Оськина И.Н., Гербек Ю.Э., Шихевич Ю.Э., Плюсни� на И.З., Гулевич Р.Г. Изменение гипоталамо�гипо� физарно�надпочечниковой и иммунной систем при отборе животных на доместикационное пове� дение // Информ. вестник ВОГиС. – 2008. – 12, № 1/2. – С. 39–49. 8. Weaver I.C., DґAlessio A.C., Brown S.E., Hellstrom I.C., Dymov S., Sharma S., Szyf M., Meaney M.J. The tran� scription factor nerve growth factor�inducible protein a mediates epigenetic programming: altering epigenetic marks by immediate�early genes // J. Neurosci. – 2007. – 27. – P. 1756–1768. 9. Plyusnina I., Oskina I. Behavioral and adrenocortical responses to open�field test in rats selected for reduced aggressiveness toward humans // Physiol. Behav. – 1997. – 61, № 3. – P. 381–385. 10. Прасолова Л.А., Трут Л.Н., Оськина И.Н., Гуле� вич Р.Г., Плюснина И.З., Всеволодов Э.Б., Латы� пов И.Ф. Влияние метилсодержащей диеты в пе� риод беременности крыс (Rattus norvegicus) на фе� нотипическую модификацию агути окраса у их потомков // Генетика. – 2006. – 42, № 1. – С. 78– 83. 11. Тинников А.А., Бажан Л.А. Определение глюко� кортикоидов в плазме крови и инкубатах надпо� чечников методом конкурентного связывания гор� монов белками без предварительной экстракции // Лаб. дело. – 1984. – 12. – С. 709–713. 12. Pfaffl M. Development and validation of an externally standardised quantitative insulin�like growth factor�1 RT�PCR using LightCycler SYBR Green I Technology // Rapid cycle Real�Time PCR / Eds S. Meuer, C. Witt� wer and K. Nakagawara. – Berlin : Springer, 2001. – P. 281–291. 13. Lekanne Deprez R.H., Fijnvandraat A.C., Ruijter J.M., Moorman A.F.M. Sensitivity and accuracy of quantita� tive real�time polymerase chain reaction using SYBR green I depends on cDNA synthesis conditions // Anal. Biochem. – 2002. – 307. – P. 63–69. 14. Albert F.W., Carlborg O., Kozhemyakina R., Hedwig D., Besnier F., Neumann C., Henning R., McIntosh J., Lautenschlager S., Gulevitch R., Lorenz D., Zeisig C., Shepina O., Peter S., Trut L., Schцneberg T., Andersson L., Plyusnina I., Paabo S. Mapping tameness genes in a rat model for animal domestication // XX International congress of genetics : Abstract book. – Berlin, 2008. – P. 353. 15. Jablonka E., Lamb M. Evolution in Four Dimensions: Genetic, epigenetic, behavioral, and symbolic varia� tion in the history of life. – Cambridge, MA: MIT Press, 2005. – 462 p. 16. Youngson N.A., Whitelaw E. Transgenerational epige� netic effects // Annu. Rev. Genom. Hum. Genet. – 2008. – 9. – P. 233–257. 17. Meaney J.M., Szyf M. Maternal care as a model for experience�dependent chromatin plasticity? // Trends Neurosci. – 2005. – 28, № 9. – P. 456–463. 18. Weaver I.C., Champagne F.A., Brown S.E., Dymov S., Sharma S., Meaney M.J., Szyf M. Reversal of maternal programming of stress responses in adult offspring through methyl supplementation: altering epigenetic marking later in life // J. Neurosci. – 2005. – 25, № 47. – P. 11045–11054. 19. Науменко Е.В., Попова Н.К., Иванова А.А. Нейро� эндокринные и нейрохимические механизмы до� местикации животных // Генетика. – 1987. – 23, № 6. – С. 1011–1025. 20. Cooney C.A., Dave A.A., Wolff G.L. Maternal methyl supplements in mice affect epigenetic variation and DNA methylation of offspring // J. Nutr. – 2002. – 132, № 8 Suppl. – P. 2393S–2400S. 21. McCormick J.A., Lyons V., Jacobson M.D., Noble J., Diorio J., Nyirenda M., Weaver S., Ester W., Yau J.L., Meaney M.J., Seckl J.R., Chapman K.E. 5’�heterogene� ІSSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 2 51 Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов ity of glucocorticoid receptor messenger RNA is tissue specific: differential regulation of variant transcripts by early�life events // Mol. Endocrinol. – 2000. – 14, № 4. – C. 506–517. 22. Moser D., Molitor A., Kumsta R., Tatschner T., Riede� rer P., Meyer J. The glucocorticoid receptor gene exon 1�F promoter is not methylated at the NGFI�A binding site in human hippocampus // World J. Biol. Psych. – 2007. – 8, № 4. – P. 262–268. 23. Lillycrop K.A., Slater�Jefferies J.L., Hanson M.A., Godfrey K.M., Jackson A.A., Burdge G.C. Induction of altered epigenetic regulation of the hepatic glucocorti� coid receptor in the offspring of rats fed a protein� restricted diet during pregnancy suggests that reduced DNA methyltransferase�1 expression is involved in impaired DNA methylation and changes in histone modifications // Brit. J. Nutr. – 2007. – 97, № 6. – P. 1064–1073. 24. Heitzer M.D., Wolf I.M., Sanchez E.R., Witchel S.F., DeFranco D.B. Glucocorticoid receptor physiology // Rev. Endocr. Metab. Disord. – 2007. – 8, № 4. – P. 321– 330. 25. Seckl J.R. Glucocorticoid programming of the fetus; adult phenotypes and molecular mechanisms // Mol. Cell. Endocrinol. – 2001. – 185, № 1/2. – P. 61– 71. 26. Skinner M.K., Anway M.D., Savenkova M.I., Gore A.C., Crews D. Transgenerational epigenetic programming of the brain transcriptome and anxiety behavior // PLoS ONE. – 2008. – 3, № 11. – e3745. 27. Рэфф Р., Кофмен Е. Эмбрионы, гены, эволюция. – М.: Мир, 1986. – 404 c. Поступила 30.12.08 ISSN 0564–3783. Цитология и генетика. 2010. № 452 Ю.Э. Гербек, И.Н. Оськина, Р.Г. Гулевич, И.З. Плюснина

Влияние материнской метилобогащенной диеты на экспрессию гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе у крыс, селектируемых по поведению

Репозитарії

Схожі ресурси